Книга: Давно ли люди гибнут за металл и как именно закалялась сталь

"Ложные булаты", особенно золингеновские и толедские, приобрели известность благодаря высокой степени полировки и красивыми узорами, которые наносились на клинки различными методами. Ремесленники, рисующие декоративные узоры на металле, назывались "дамаскировщиками", а клинки "ложного булата" - "дамаскированными". Многие "дамаскированные" клинки были не очень высокого качества, поскольку они изготовлялись из обычной шведской или английской углеродистой стали.

На протяжении последних 200 лет бытовало мнение, что Дамасскую сталь делали из тигельной стали производимой в Индии, и известной как вутц. Британские торговцы и офицеры были свидетелями производства и использования этой удивительной стали в Индии. Восторженные свидетели привозили образцы ее в Британию, что бы исследовать и понять причину, почему же эта сталь так хороша. Потому устоялось мнение, что Дамаскую сталь производила Индия и Шри-Ланка (которые были частями Британской Империи) по так называемой "вутц технологии". Это смешивание железа и растительного материала - листьев, в тигле и нагревание его. Листья сгорали, производя насыщенную углеродом атмосферу, которая насыщала углеродом железо, для образования стали. Тигли обычно имели конусообразную форму и делались из обычной глины с добавкой шелухи риса. Не существует энтографических свидетельств из Южной Индии и Шри-Ланки, подтверждающих, что из вутца делались клинки с дамасским рисунком. Похоже, что вутц и дамасский узор оказались, ассоциированы друг с другом до 1820 годов и остаются ассоциированными до сих пор.

До недавнего времени многие исследователи заявляли, что знания об изготовлении дамасской стали, были "утеряны". Действительно, почему клинки вели себя таким уникальным образом, не было понятно, пока не закончилось предыдущее тысячелетие.

Не все тигельные стали способны произвести дамасский узор. Это то, что озадачивало столько много кузнецов и исследователей такое длительное время. Столетиями существовала вера в то, что качество стали, каким то образом, связано с рисунком.

Не одно столетие металлурги всех стран и народов пытались выплавить булатную сталь, но злополучная тайна никому не давалась. В XIX веке учеными-металлургами предпринималось множество попыток раскрыть секрет литого булата, даже великий английский ученый Майкл Фарадей, пытавшийся получить булат путем добавки к стали алюминия и платины, безуспешно бился над решением этой задачи.

Он и производитель мечей Вилкинсон исследовали дамасскую сталь, что бы разобраться: что делает ее острее и крепче ее ординарных европейских конкурентов. Исследования дамасской стали привели к экспериментам с добавлением разных металлов в сталь, в надежде повторить узор. Дамасского узора не получилось, но исследователи обратили внимание на то, как разные добавки в сталь меняют ее свойства - упрочняют, делают ее нержавеющей.

В результате исследования продолжались, но уже не с целью повторить дамасский узор, но изучить свойства сплавов со сталью. Таким образом, исследования дамасской стали, прямо привели к открытию и развитию легированных сталей - материалу без которого немыслима современная цивилизация, из которой делают все от миниатюрного винтика до океанского корабля. Однако как воспроизвести узор, так и осталось, не выяснено.

Но получить литой булат, не уступающий по свойствам индийскому вутцу, удалось только русскому ученому, горному начальнику златоустовских заводов П.П. Аносову в 40-ых годах XIX века. Сохранившийся до наших дней аносовский булатный клинок, перерубает гвозди, гнется в дугу и на лету перерубает газовый платок.

Секрет древних  индийских мастеров открыт? И да и нет. После смерти П.П. Аносова, не смотря на оставленный им подробный рецепт, воспроизвести литой булат не удается никому!

Однако детали его исследований остаются практически неизвестными за пределами России. Аносов был в курсе исследований Фарадея и послал ему клинок собственного изготовления. Этот клинок теперь храниться в Музее Фарадея в Лондоне. Узор уже не так хорошо виден из-за возраста клинка и чистки, но все равно по тому, что видно можно заключить, что Аносов действительно изготовил клинок дамасской стали. Но, не смотря на то, что он умел повторять узор, научное объяснение этому оставалось загадкой.

Так продолжалось до начала XXI века, когда металлургическая наука, наконец, смогла найти объяснение самых известных Дамасских рисунков.

Существует две основные группы узоров дамасской стали и каждый имеет огромное количество вариаций, один с содержанием углерода менее 0.8% углерода и другой с содержанием более 0.8%. Разное содержание углерода производит различную микроструктуру, когда сталь откована и протравлена. Недавние исследования показали, что образование узора в стали, с содержанием углерода более 0.8% вызвано микроскопическим наличием некоторых модифицирующих элементов.

В процессе продолжительной холодной ковки, фазы этих микроструктур упорядочивались в стали. После протравки эти фазы проявлялись как темные линии или нити видимые невооруженным глазом, образуя Дамасский узор. Пока современное лабораторное оборудование не смогло обнаружить эти модифицирующие элементы в микроскопических количествах, никто не мог предположить, что это ключевой момент в создании дамасского узора.

Но не будем забывать о том, что индийские металлурги умели производить такую сталь уже, по меньшей мере, в I (а, по некоторым данным даже в III) тысячелетии до н.э.! И мы говорим о секрете стали, который, даже в наш индустриальный век и при таком огромном интересе к проблеме выдающихся ученых современности, смогли разгадать лишь сравнительно недавно! Как же тогда и главное: откуда древнеиндийские мастера могли получить такие высокотехнологичные знания?

В древнеиндийских литейных мастерских процесс изготовления вутца - слитка высокоуглеродистой стали происходил примерно таким образом.

Железная руда и древесный уголь смешивались и нагревались примерно до 1200°С в каменном горне. При этом железо восстанавливалось (освобождалось от кислорода) вследствие реакций с углеродом древесного угля и образовывало губчатую массу.

Примеси "выжимались" из губчатого железа ковкой. В результате получался кусок сварочного железа с низким содержанием углерода. Эти куски железа науглероживали, нагревая их вместе с древесным углем в закрытом глиняном тигле, предотвращавшем вторичное окисление железа. При появлении хлюпающего звука в тигле, свидетельствовавшего об образовании некоторого количества расплава, тигель подвергали медленному охлаждению, оставляя его в остывающей печи.

Индия вела широкую торговлю вуцем в виде слитков диаметром около 8см. Кузнецы Среднего Востока ковали из этих слитков дамасские клинки после их нагрева до 650 - 850°С. В этом интервале температур сверхвысокоуглеродистые стали становятся пластичными. Готовые клинки закаливали путем нагрева и быстрого охлаждения в воде, рассоле или другой жидкости.

Булат (дамасская сталь) являлся продуктом естественной кристаллизации стали, получаемой при соединении железа с углеродом. Сущность образования булата заключалась в насыщении сплава большим количеством углерода (около 1,3 - 1,5%). В условиях медленного охлаждения образовывалось и находилось в некотором излишке соединение железа с углеродом - так называемый цементит, который не растворялся, как это бывает в обычной стали, а оставался в железе как бы во взвешенном состоянии.

Прослойки цементита как бы обволакивались медленно стынущим мягким железом. Поэтому при высоком содержании углерода, что придает металлу твердость, булат сохраняет высокую вязкость, упругость, которой лишена обыкновенная сталь. Из-за наличия прослоек хрупкого цементита отковка булата должна производиться крайне осторожно, ударами легкого молота, с многократным нагреванием до критической температуры - до температуры красного каления, переход за которую ведет к потере булатом своих основных свойств и характерного рисунка. Процесс изготовления булата был очень трудоемким, длительным и требовал высокого искусства.

Уже в наше время, златоустовские металлурги вновь попытались воскресить технологию производства булата. Сложны и длительны были эти поиски, но узорчатая сталь вновь была получена, хотя полностью повторить аносовский булат не удалось. Легендарная упругость клинков достигнута не была.

Современные качественные легированные стали превосходят дамасскую сталь по всем показателям: прочности, упругости, режущим свойствам, но добиться таких выдающихся свойств в одном образце не удается и сейчас. Конечно, много вопросов еще остается и тайна ждет своей разгадки!

Знакомство европейцев с булатом началось еще в эпоху римского владычества - около 2000 лет назад. Позднее славу булатного оружия разнесли купцы, приобретавшие его в Дамаске и развозившие по многим странам. С начала III в. способ ковки дамасских мечей распространился в Западной Европе. Однако спустя 700 лет секрет производства мечей был снова утерян.

В средние века производство булатов было и на Руси. Имеются документы, подтверждающие, что в Москве существовало производство булатов. Так, в 1616 г. оружейный мастер Дмитрий Коновалов выковал зерцало из булата. В ряде документов встречаются записи: "... сабельные полосы, булат синей, московский выков", "сабля полоса русская с долами на булатное дело". Однако к концу XVII в. это искусство, видимо, пришло в упадок, а потом и вовсе забылось.

Здесь уместно будет затронуть вопрос - почему же так легко были утрачены многие секреты древних мастеров?

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42