Булат и дамаск

Булат и дамаск

Данная статья компилятивна, не претендует на полноту освещения, составлена по источникам, которые указаны, и носит популяризаторский характер, т.е. не вдается в формулы и химизм процессов. Написана она в ответ на многочисленные дискуссии и словесные баталии, участником которых мне довелось быть. Большинство людей не имеют времени читать первоисточникии пользуются исключительно слухами и легендами, поэтому я составил экстракт из того материала, что мне попался, по возможности безотсебятины. Тот кто заинтересовался и желает узнать более, всегда может обратиться к источникам. Так если вам нравятся научные термины, то возьмите журнал «Металлург» № 8 1999 г., статья «О булатах и булатных клинках» [1]. В ней доступно объяснено, что «булат – это композитная структура сверхуглеродистойсуперпрочной, супертекучей, сверхмелкозернистой заэвтэктоидной стали с деформированной матрицей в особом высокоэнергетическом состоянии». Если Вы мистик, то лучше почитать журнал «Оружие» № 1 1999 г., статья «Кубанские оружейники» и вам станет ясно, что без молитвы, медитации и определенной фазы луны даже о чугуне разговаривать нельзя, не то что о булате. Если, что попроще, то вот цитата: «Булатами называется всякая сталь, имеющая узорчатую поверхность,но не всякая сталь с узорами должна быть названа булатом. Булат….- металл более твердый и острый, нежели обыкновенная сталь» [2]. Поскольку работу П.П. Аносова труднее всего достать, а у меня она есть, то и цитировать чаще буду ее для лучшего знакомства с этой классикой.

Сначала о терминах. Слово «булат» (в понимании клинок или суперсталь) существует только в России, но оно не русское. По одной версии – это названии провинции в Персии (ныне Иран) Фулад, откуда в Россию попадали узорчатые клинки; по другой версии «Фулант-пулант» — название узорчатой стали в самом Иране. До ХХ века словом «булат» обозначали любую узорчатую сталь, независимо от способа производства, но уточняли: «сварной булат», если он был сделан из полос и прутков и сварен в кузнечном горне; или «литой булат», если это был продукт металлургии. Так П. П. Аносов словом «дамаск» не пользуется. Слово «дамаск» (или дамасск) прижилось в Европе и обозначает место: г. Дамаск, Сирия, где ковались узорчатые клинки. Загляните в любой русско-английский словарь, где слово «булат» переводится как «Damascus steel», что абсолютно правильно, т.к. эти слова обозначают одно и то же. Слово «дамаск» попало в Россию уже в ХХ веке и началась путаница. Кто-то пишет, что «булат» — это сварной, а «дамаск» — литой, кто-то сообщает, что «булат» — это сталь русских мастеров и т.д. Поскольку эти термины абсолютно тождественны [3], то далее я буду писать «булат-дамаск» или просто одно из этих слов, тем более что разнообразие булатов не исчерпывается только понятиями сварной-литой, их чуть больше различают.

Сейчас у нас «булатом» считают то, что выплавлено в тигле (в основном в индукционной печи), а дамаск – это все-таки продукт сварки, как кузнечной, так и промышленной (прокатный дамаск). В англоязычных странах все разнообразие дамаска-булата называют «Damascus steel» и очень редко выделяют «wootz».

Термин «wootz»-вутц обозначает металлическую шайбу (слиток) – продукт индийских металлургов. По-русски более правильно произносить «вутец», по нормам языка между двумя согласными с одинаковой артикуляцией вставляется гласная, и такое написание иногда встречается.

Чтобы понять, как работает булат-дамаск, можно рассмотреть что-то аналогичное. Более всего для сравнения подходит резиновый наждачный круг (состав – вулканит + алмазная пыль). Этот круг можно согнуть, он режется ножом, напильником, но в то же время он с легкостью обрабатывает любые металлы, их сплавы и камни. Так же и булат: твердые частицы в нем соединены мягким железом, поэтому его можно согнуть, распилить [4], но режущие свойства у него выше, чем у однородной инструментальной стали. Отсюда выводы: режущие свойства клинка невозможно описать одним параметром – твердостью. Цитата: «Азиатец…. увидев кого-либо пытающегося распознать достоинства сабли, кинжала, ножа рубкой по железу или слесарской пилой… улыбнется, ибо твердость условна» [5].

Очень часто более твердый нож режет хуже и точится тяжелее, чем более мягкий. Я задам Вам простой вопрос: «Если так важна твердость, отчего ножи не делать из напильников?». Оказывается, нож из напильника тупится мгновенно, за счет выкрашивания зерен. А лучший нож в хозяйстве делают из косы. Сталь в ней слабо закаленная, около 35 ед. HRC, холодноковкая, но режущие свойства высочайшие. Просто такова натура человеческая: мало отличных режущих свойств, надо чтобы и брил и банки консервные вскрывал, не тупясь. А на такое способен только булат. Он вязок, не выкрашивается, но частицы карбидов, заключенные в нем, тверды настолько, что режут железо.

Ссылки:

[1] Л.Б. Архангельский.
[2] П.П. Аносов.
[3] Вообще то с путаницей в терминах бороться невозможно – каждый будет считать так, как он привык, хотя и не помнит, откуда он это взял. К примеру, 100 лет назад слова: лучник, бронник – обозначали мастеров, производящих оружие и снаряжение соответственно. А стрелков из оружия называли стрельцами. Вспомните: знак зодиака «Стрелец», картина «Утро стрелецкой казни». Потом вышло несколько псевдоисторических романов, где фигурировали лучники, как стрелки из лука, такое толкование укоренилось в сознании масс, проникло в словари и готово – слово поменяло свое значение и бороться с этим нет смысла. Поэтому считайте как привыкли.
[4] Все булатные клинки XVII – XVIIIв.в. легко точатся надфилем и очень туго, медленно алмазным бруском. Понятно, что надфиль вырывает целые колонии частиц карбидов, а брусок цепляет только верхушки этих сверхтвердых частиц.
[5] П.П.Аносов.

Отличия булата-дамаска от стали инструментальной

Наличие узора

Это сейчас не определяющее отличие. Во первых, узорчатая сталь появилась одновременно с дамаском. Это подделка и производилась она, как и все подделки — ради денег. Даже многие «дамасские» клинки в музеях после исследований оказались всего лишь имитацией. Уже во времена П.П. Аносова по всей Европе выпускалась узорчатая сталь, особенно для ружейных стволов, и он замечал, что «… мастерство европейских мастеров направленно более на образование узоров, нежели на улучшение свойств металла». История всегда повторяется – опять началось повальное увлечение узором. В подлинном литом булате-дамаске узор – это производная от его боевых качеств. Узор нельзя запланировать. До конца процесса никто не знал какой по уровню получится булат и, соответственно узор. Поэтому взглянув на узор можно было определить, каков булат, не подвергая его испытаниям. Цитата: «Если булат надлежащим образом вытравлен, то пробы излишни; без них видно: вязок или хрупок, тверд или мягок, упруг или слаб…металл» П.П. Аносов. В сварном булате-дамаске никакой связи между узорами и качеством нет. Прав С. Данилов, сообщая, что «любой узор ни о каких свойствах не говорит, а лишь о мастерстве кузнеца» [1]. Прав и А. Марьяненко, говоря, что «все достоинство дамаска – в его узоре» [2]. Все это сказано об узорчатой стали, а подлинный булат-дамаск мы ценим не только за это. Во-вторых, некоторые сорта булата могут не иметь узора.

Повышенные режущие свойства

Если взять два клинка, один из подлинного булата, второй из инструментальной стали, то клинок из булата прорежет линию вдвое длиннее. Не в 100 (сто), а всего лишь вдвое. Цифра особенно не впечатляет, но люди знакомые с техникой, знают: чтобы увеличить результат вдвое, надо приложить в 10-100 раз больше усилий. Например скорости в 100 км/ч достигает мотоцикл с двигателем в 12-15 л.с., а для достижения скорости в 200 км/ч требуется двигатель в 10-20 раз мощнее, плюс другая ходовая часть и другая аэродинамика и т.д. То же и с булатом, чтобы он резал всего лишь вдвое лучше и в два раза медленнее тупился, надо приложить гораздо больше усилий и делать все тщательно, чем с обычной инструментальной сталью.

Холодноковкость

Это свойство определяющее. Закаленный булатный клинок можно положить на наковальню и ковать в холодном виде – он не треснет. Булат закален очень слабо: или на воздухе, или в кипящем жире, т.е. примерно так, как коса. Булатный клинок можно согнуть на 90? и выпрямить в холодном виде. Лучшие клинки выпрямляются сами почти до своего прежнего положения за несколько дней. Булатный клинок нельзя переломить, только согнуть. Цитата «Хороший булатный клинок при обыкновенном гнутье выскакивает и сохраняет прежний вид…, а при усиленном, например, наступив на конец клинка ногою и загибая его под прямым углом, он не сломается, а согнется, и будучи выпрямлен, не потеряет прежней упругости» [3]. Интересно то, что зная это высказывание П.П. Аносова, те кузнецы, что делают булат из чугуна, говорят: «Аносов делал мягкий булат, а мы делаем твердый». Увы, П.П. Аносов в данном случае говорит о подлинных булатах, сделанных в Персии и Сирии. В его распоряжении для исследований были предоставлены богатейшие коллекции дамасков у губернатора Оренбурга В,А, Перовского, собрания булатов Царскосельского арсенала, коллекция цесаревича Александра, коллекция князя Михаила, князя П.Д. Салтыкова и коллекция начальника штаба корпуса горных инженеров К.В. Чевкина. Поскольку мы этого потрогать не можем, то поверим на слово г-ну П.П. Аносову, что булат должен гнуться и коваться на холодную. Булат-дамаск не обладает большой твердостью – это следует из его неоднородной структуры. Ведь в структуре булата нити, кристаллы, чешуйки мягкого железа перемешаны с кристаллами цементита и дендритами высокоуглеродистой стали. Если замерить твердость такой смеси, то алмазное острие измерительного прибора на разных участках будет показывать разную твердость, но в основном не высокую, т.к. размеры частиц соизмеримы с диаметром закругления острия алмаза измеряющего прибора и это острие будет соскальзывать с твердого кристалла на мягкий. По этому поводу П.П. Аносов и сказал, что «твердость относительна». «Дамасская сталь обладала достаточной твердостью, чтобы держать остроту» [4]. Если Вам предлагают булат твердостью 80 ед. HRC, то это инструментальная сталь с напылением карбида вольфрама.

Булат-дамаск проще различать по способу производства, нежели по рисунку, т.к. способов не очень много, а рисунков бесконечное количество. Можно сварить заготовку дамаска в 1000 слоев и весом в 10 кг, потом отрезая от неё порцию в 200 г делать нож с одним рисунком, следующий с другим; но поскольку основа все та же, то качество изделия меняется незначительно или совсем не меняется.

Ссылки:

[1] Журнал «Магнум» № 5 1999 г.
[2] Журнал «Прорез» № 1 2001 г.
[3] П.П. Аносов.
[4] О.Д. Шерби.

Виды булата-дамаска

Продольно-слойный из полос железа и стали

В клинке сварено кузнечной сваркой от 2 до 9 полос железа и стали. Например: лезвие из напильника, обушок из железа, а щечки из рессоры (всего 4 куска, но это уже дамаск и общие его качества выше, чем в любой из этих сталей). Качество может быть высоким. Недостаток – расслоение. Узор присутствует только на стяжке, там, где наждак срезал слой наискосок. Так в основном, сделаны мечи в Моравии, древней Руси, древнем Риме. Сейчас трехслойные ножи по такому способу делают в Швеции (Helle) и в Японии.

Продольно-слойный из одной полосы железа

Полосу железа многократно складывают и сваривают в горне. Каждый раз на месте сварки образуется обедненный чугун или высокоуглеродистая сталь. Складывают обычно 7-9 раз. Образуется от 128 до 512 слоев. Меньше 7 сложений – нет эффекта булата (слои слишком толстые и на лезвии может оказаться мягкий слой). После 9 сложений уже нет заметного улучшения качества, возрастает риск расслоения и, главное почти пропадает рисунок. Недостаток этого булата – тоже расслоение. Плюс очень часто на острие оказывается полоса мягкого железа и надо перетачивать. Происхождение: повсеместно. Качество такого булата неплохое, рисунок любой, т.н. дикий.

Крученный (торсированный) булат

Обычно изготовлен из 7 прутков (сейчас делают из стального троса), которые скручивают и проковывают. Качество высокое. Рисунок четкий. Происхождение: Иран, Грузия, Норвегия.

Литой булат (wootz, вутец)

Железо сплавляется с углеродом в тигле. Полученный слиток (вутец) расковывается. Качество может быть самым разным, рисунок тоже. Различают их десятки видов по результату. Самый дешевый кумгынды – мелкий, блеклый рисунок без особой структуры. Самый дорогой кара-хорасан – четкий, крупный рисунок коленчатого типа, грунт – черный, отлив – золотистый. Литой булат – самый высший из видов. Цитата: «Сварные булаты, хотя имеют узоры, лишены других признаков, определяющих достоинства булата. Как бы совершенны ни были сварочные, они не могут равняться с хорошими настоящими…» [1]. Происхождение литого булата – Индия. Клинки из wootz делались повсеместно: в Иране, Сирии, на Руси.

Литой булат (П.П.Аносов)

Сам П. П. Аносов считал, что он получил булат, идентичный индийскому. По качеству и по рисунку, т.е. по конечному результату, да – так оно и оказалось. Но структура его другая, поэтому он выделен в особый вид. Вот что пишет американский исследователь Дан Токар: «В дамаске в качестве углеродо-образующего использовалось дерево и растения с млечным соком. Процесс остывания шел так, что сначала образовывались кристаллы аустенита, а затем цементита. В булате П.П. Аносова вместо дерева был чистый графит. При остывании вначале появлялись нити цементита, а потом уже аустенит и мартенсит. Кристаллы аносовского булата гораздо более вытянуты, чем в дамаске и по структуре он зеркально противоположен, что позволяет выделить его в особый вид». [2] По этому поводу с г-ном Даниэлем Токаром можно подискутировать. Можно сказать, что у него был недостаток фактического материала. Сколько клинков П.П. Аносова он исследовал? Может быть1-2? П.П. Аносов провел сотни опытов и получал все виды литого булата по рисунку и по качеству и неизвестно, который из образцов попал в руки заморского буржуина. Поэтому выводы могли быть поспешны и не правильны. Хотя, конечно, если он исследовал всего два клинка, которые сам П.П. Аносов признал лучшими: кара-тобан и кара-хорасан, из которых были сделаны сабли в коллекцию Их Высочеств, то это показательно. Значит аносовский булат действительно особый вид.

Квам (зернистый)

В расплавленный чугун бросают кусочки железа (обручи, гвозди, подковы), когда железо размягчится, то все это проковывается. Основано на разности температур плавления в 200? между чугуном и сталью. Этот булат самого низкого качества, во все времена считался подделкой. Рисунок четкий, булат – очень твердый, не холодноковкий. Происхождение повсеместно.

Электробулат

Не все стали можно сварить в горне, поэтому их сваривают электросваркой; или контактной, или дуговой. Потом эти полоски или прутки проковываются и готов булат. Стали подбираются по цвету. Рисунок достигается любой сложности, четкий. Качество невысокое. В Америке такой булат (полуфабрикат: 7 прутков, скрученных вместе и сваренных контактной сваркой) называют «cable (кабель) Damascus» и продаются в спецмагазинах для кузнецов вместе с оборудованием, инструментами. Продается на погонные дюймы. Качество инструментальной стали, можно считать подделкой.

Прокатный дамаск

Листы железа и стали свариваются под давлением в инертной среде в камере. Качество такой сварки выше, чем кузнечной сварки, отсутствует расслоение. Рисунок достигается любой: можно делать надписи, рисунок государственного флага и т.д. В основном гонятся за рисунком, бьют на эффект. Хотя качество может быть достигнуто любое, но этого часто не происходит. Качество стали идет вразрез с качеством рисунка. Пример прост: если слоев много, то булат лучше, но рисунок незаметнее, так никто делать не будет – это грозит финансовыми потерями. Потом для улучшения качества надо правильно чередовать слои железа-стали, а это тоже не всегда дает более выигрышный рисунок, чаще нет.

Порошковый булат (СРМ)

Получен в 70-х г.г. повсеместно. Порошки разных металлов спекаются под давлением, потом проковываются. Качество такого дамаска очень высокое, рисунок отсутствует из-за слишком мелких зерен.

Булат, полученный из стали

Если высокоуглеродистую сталь долго держать при t°=900-1100°, происходит расслоение углерода и железа, «кристалование», как сказал П.П. Аносов. Потом эта сталь куется при t° не выше 800-850°, чтобы не достигнуть вторичного растворения углерода. Получается булат среднего качества со слабым рисунком в виде черточек и полосок, если ковать полосу вдоль, ну, а если её торсировать, осаживать, то можно добиться сложного рисунка и значительного улучшения прочности.

Ссылки:

[1] П.П.Аносов.
[2] Журнал «Ocmulgee blacksmith guild newsletter» № 48 1997 г.