“Пещь искушает оцел во колени”
Факты говорят о том, что тысячу лет назад на Руси существовали специализированные мастерские по производству оружия из сварочного булата. Изготовленное из булата оружие обладало очень высоким качеством и имело тонкую художественную отделку. На Руси с незапамятных времен былинный эпос воспевал харалужные (цветастые) мечи и доспехи. До середины XV века харалужной называли булатную сталь. Древние русские кузнецы еще в V—VIII веках, как установили российские археологи, умели искусно изготавливать железные ножи со стальными лезвиями, а уже в IX—X веках они достигли высокого уровня техники производства сварочного булата. Русский путешественник Афанасий Никитин, посетивший в 1466-1472 годах Персию, Индию и другие страны Востока, в своей книге “Хождение за три моря” называет военные доспехи и холодное оружие, сделанные из восточной стали, булатными.
Княжеский дружинник. Конец IX века — первая половина X века. Булатный меч, топор и защитное вооружение северо-западного типа. Колчан, налучье и пояса — юго-восточного степного типа
Меч — основное оружие русского воинадружинника, символ княжеской власти и военная эмблема древней Руси. Мечом клялись дружинники киевского князя Игоря, заключая в 944 году договор c греками. В первой половине IX столетия багдадский философ Аль-Кинди в своем трактате “О различных видах мечей и железе хороших клинков и о местностях, по которым они называются” указывал на то, что франкские и слиманские мечи — это “лучшие клинки и куются из стали, доставляемой с Цейлона и стран, лежащих по ту сторону Окуса (Аму-Дарьи)”. Современник Аль-Кинди, арабский ученый ИбнРуста, называл народ, владевший слиманскими мечами, русами. Выдающийся ученый Хорезма Аль-Бируни подтверждает: “Русы выделывали свои мечи из шабуркана (твердой стали), а долы посредине их из нармохана (мягкой стали), чтобы придать им прочность при ударе, предотвратить их хрупкость”. Кроме того, ученый сообщает, что на Руси для изготовления долов применяли плетение из длинных проволок, приготовленных из разных сортов железа, твердого и мягкого.
На Руси был известен и настоящий, литой булат. Но могли ли сабли из настоящего булата изготавливать в России? Нет никаких сомнений, что русские кузнецы умели выковать булатную саблю из вутца, но получить булатную сталь до конца XVIII века вряд ли было возможным. Дело в том, что булатная сталь — прежде всего литая сталь, а из сообщений Аль-Бируни и исследований археологических объектов следует, что вплоть до XVIII столетия, как в Европе, так и в России, литой стали не знали и делать ее не могли.
Древнерусский меч из булатной стали
Хранящиеся в музеях древнерусские мечи, а их найдено около восьми десятков, имеют конструкцию клинка, подобную описанной АльБируни. Основа клинка делалась из железа или сваривалась из трех полос стали и железа, а когда ее сваривали только из стали, то брали малоуглеродистый металл. В те времена довольно широко применялась и узорчатая сварка, при которой основа клинка изготавливалась из средней железной и двух крайних стальных, специально сваренных полос. Эти полосы состояли из нескольких прутьев (слоев) с разным содержанием углерода, много раз перекрученных и раскованных в полосу. К предварительно сваренному и подготовленному бруску основы клинка в торец наваривали стальные полосы — будущие лезвия. После сварки клинок выковывали таким образом, чтобы стальные полосы вышли из лезвия. Отковав клинок заданного размера, вытягивали черенок рукоятки, после чего выстругивали долы (прорезы), а затем клинок полировали и травили. Подобно древнеримскому сварочному булату русские клинки имели рисунок в елочку.
Русские мечи с “редкостными” узорами пользовались большим спросом на рынках Византии, Средней Азии и странах Европы. Арабский писатель Ибн-Хордадбек в середине IX века писал: “Что же касается купцов русских — они же суть племя из славян, — то они вывозят меха выдры, меха лисиц и мечи из дальнейших концов Славонии к Румейскому (Черному) морю”. А в переписке между Иваном II и крымским ханом Менгли-Гиреем, в которой последний просит русского царя прислать ему доспехи, говорится: “Сего году ординских татар кони потоптали есмя, мелкой доспех истеряли есмя. У тебя, у брата своего, мелкого доспеху просити есми”.
Памятник Афанасию Никитину в Твери, русскому путешественнику, писателю, тверскому купцу (около 1433-1472 (1475?)г.г.)
Русское оружие славилось не только качеством стали, но и ее термообработкой. Так, закаленную сталь на Руси называли “трьпенный оцел” (“стойкая сталь”). Булатные и наваренные “оцелом” топоры находили в курганах, относящихся к XI столетию. Вплоть до XIX столетия в России умели делать сварочный булат. В 1618 году мастером-оружейником Нилом Просвитом была изготовлена сабля для царя Михаила Федоровича. Полоса у этой сабли булатная с прорезями (долами), украшена насечкой с надписью о времени изготовления. Имеются сведения, что кроме Нила Просвита, клинки из сварочного булата изготавливали московские мастера Богдан Игнатьев, Дмитрий Коновалов и другие. В XVIII и XIX веках холодное оружие из сварочного булата умели делать и в Туле, где сварочный булат называли “красным железом”, которое получали путем сварки железных и стальных полос в самых разнообразных сочетаниях. Из “красного железа” тульские оружейники изготавливали стволы для дробовиков и другого огнестрельного оружия.
Виды отжига
Чтобы получить равновесную структуру, к сталям применяют несколько вариантов термообработки. Но в любом случае предполагается три этапа процедуры:
- Нагрев.
- Выдержка.
- Охлаждение.
Параметры выдержки на каждом этапе подбирают под марку стали. В таком случае удается снизить внутренние напряжения и повысить пластичность для уравновешивания структуры.
Основное отличие между разными видами заключаются в том, какая используется температура. Однако имеет значение также способ и скорость охлаждения – иногда его выполняют крайне медленно, оставляя металл в печи, а порой процесс протекает на открытом воздухе.
Железный поток
В начале XVIII века русская металлургия начинает быстро развиваться. Царю Петру I для воплощения своих грандиозных замыслов по расширению государства российского нужно было большое количество качественного оружия, а для его производства нужны были, прежде всего, железо и чугун. Опираясь на отечественный и зарубежный опыт, Петр I организовал небывалое для той поры производство по добыче железной руды и заводское строительство. С 1700 по 1800 годы только на одном Урале было построено 123 железоделательных завода. К концу жизни царя их насчитывалось 233, а к концу XVIII столетия их было уже 3100, не считая горных заводов. Производство чугуна в России за это время увеличилось со 150 тысяч пудов 1700 году до 9,91 миллиона пудов в 1800 году.
Абу-р-Райхан Мухаммад ибн Ахмад альБируни — среднеазиатский ученый-энциклопедист (4.09. 973- 9.12.1048 г.г.)
Победа русской металлургии над шведской была не менее значительной, чем победа русской армии над шведами в 1721 году. Например, в 1716 году в Англию было вывезена первая партия русского железа в количестве 2200 пудов, а в 1732 году вывоз железа уже превышал 200 тысяч пудов. В 1722 году выходит указ Петра I, который, по сути, дает первые технические условия на качество железа:
“Его Императорское Величество указал послать из Берг-коллегии на все железные заводы, где железо делается, чтоб с сего времени железо пробовали сим образом, и отпускали в указанные места, и продавали со следующими знаками.
Первая проба: вкопать круглые столбы толщиной в диаметре по шести вершков в землю так далеко, чтобы оное неподвижно было, и выдолбить в них диры величиною против полос, и в тое диру то железо просунуть, и обвесть кругом того столба трижды, потом назад его от столба отвесть, и ежели не переломится, и знаку переломного не будет, то на нем сверх заводского клейма наклеймить № 1.
Вторая проба: взяв железные полосы бить о наковальню трижды, потом другим концом обратя такожды трижды от всей силы ударить, и которое выдержит, и знаку к перелому не будет, то каждое сверх заводского клейма заклеймить его № 2.
На последнее, которое тех проб не выдержит, ставить сверх заводских клейм № 3. А без клейм полосного железа отнюдь чтоб не продавали”.
Узоры сварочного булата, увеличенные в 2-4 раза
Каждый тип стали оценивался по “своему” количеству “загибов”: пружинная сталь в шесть “загибов”, монетная — в восемь, инструментальная и дамасская — в двенадцать.
Стилю руководства Петра I был присущ и жесточайший контроль за выполнением его указов. Так, указом от “11 генваря 1723 года” он повелел: “Ружейной канцелярии из Петербурга переехать в Тулу и денно и нощно блюсти исправность ружей. Пусть дьяки и подъячие смотрят, как альдерман клейма ставит. Буде сомнение возьмет, самим проверять и смотром и стрельбою. А два ружья каждый месяц стрелять, пока не испортится. Буде заминка в войске приключится, особливо при сражении, по недогляду дьяков и подъячих, старшего дьяка отдать в писари, подъячего лишить воскресной чарки сроком на год”.
В XVIII веке Россия становится самым крупным экспортером железа в Западную Европу. Только в 1788 году из России было вывезено 38,4 тысячи тонн железа в Англию и 5,8 тысяч тонн в другие страны.
Златоустовская кавалерийская шашка
В 1751 году 20 ноября тульские промышленники Мосоловы заключают контракт с Оренбургской канцелярией на строительство железоделательного завода. В 1754 году в Косотурском урочище, на реке Ай, в полуверсте от устья речки Тесьмы был основан Златоустовский завод — один из самых крупных металлургических заводов на Южном Урале. Выйдя на проектные мощности, завод уже в 1773 году давал до 140 тысяч пудов чугуна, 90 тысяч пудов железа и 1,885 тысяч пудов меди.
За 75 лет, с 1701 по 1776 год, на Урале воздвигается целый комплекс металлургических заводов: Невьянский (1701 г.), Каменский (1701 г.), Нижне-Тагильский (1725 г.), Кононикольский (1750 г.), Преображенский (1758 г.), Верхне-Авзянопетровский (1755 г.), НижнеАвзянопетровский (1756 г.), Катав-Ивановский (1757 г.), Белорецкий (1761 г.), Златоустовский (1773 г.), Миасский (1776 г.). К началу XIX века Урал выдвигается как грандиозный промышленный район мирового масштаба.
Копия сабли царя Михаила Федоровича, изготовленная мастером-оружейником Илией Просвитом.
Использование качественной стали в изделиях
Не только оружие нуждается в прочных материалах. Конструкционные материалы с особыми свойствами используются в самых разных отраслях промышленности.
Кованые изделия работают в автомобилях, на железнодорожном транспорте, в сельскохозяйственных машинах, на космических кораблях. Используется только весьма упрощенная технология. Ковкой добиваются получения мелкого зерна в строении металла. Устраняются возможные раковины, которые присутствуют в отливках.
Образец современного клинка с выраженным рисунком:
Для дамасской стали отмечают плюсы и минусы.
Положительные характеристики
- Высокая прочность изделия, выдерживает нагрузку, приложенную в разных направлениях (сжимающую, растягивающую, изгибающую и другие виды нагружений).
- Износостойкость режущей кромки, долго держит остроту.
- Имеет необычный внешний вид, невозможно повторить рисунок на аналогичном предмете, делает его узнаваемым.
- Высокая стоимость при реализации.
Специальный вид дамасской стали, изготовленной из троса:
Перечисленные плюсы часто привлекают мастеров заниматься производством по технологии многократной проковки заготовок. Для каждой новой партии товара могут использоваться свои способы и последовательность ковки.
Недостатки
Главный недостаток – это высокие затраты труда на производство изделия. Приходится прибегать к многократному нагреванию заготовки.
Высокоуглеродистая сталь подвержена коррозии. На вопрос: «Ржавеет ли?» Можно ответить однозначно, что без надлежащего ухода ржавчина быстро уничтожает изделие.
Финка из дамасской стали, современное изделие:
Дело государственной важности
В 1828 году правительством была поставлена задача: “На Златоустовской оружейной фабрике ввести выделку сабель равной доброты с выделываемыми в Азии”. Вскоре царю доложили, что “лучший в Тифлисе мастер Карамон Элиазарошвили” дал обязательство открыть “наследственный секрет”, полученный им от отца своего Геурга (Георгия), и “обучить людей делать по сему секрету оружие”. На пробу он изготовил сабли и кинжалы из “настоящего” (т.е. литого) и “на манер булата” (т.е. булата сварочного). При этом мастер использовал как “индийское железо”, так и “турецкую сталь”. “Турецкий чугун в порошке” — традиционное сырье, с которым имели дело его предки в Эрзуруме. Таким образом, в 1833 году мастера Златоустовских казенных заводов получили возможность делать оружие из сварочного булата, используя для этого железо и сталь отечественных заводов. “Нельзя не признать в сварочных клинках Элиазарошвили, — отзывались современники, — высокого для сабель достоинства, что доказывает самая проба на них нередко употребляемая, а именно отсечение с одного удара головы быка”. Сам же Элиазарошвили получил в подарок тысячу червонцев и был награжден золотой медалью.
Златоустовский завод являлся металлургическим предприятием с полным циклом. Завод выплавлял чугун, из которого отливались кричные молоты, наковальни, колеса, ядра, бомбы, гири, горшки, сковородки и другая хозяйственная утварь. В целом он изготовлял 11 сортов железа и стали.
Златоустовская шашка драгунская офицерская образца 1881 года
В 1812 году на Златоустовском заводе основывают специальную фабрику белого оружия, которая в 1816 году по реке Ай отправляет первую партию холодного оружия. Вскоре Златоуст приобретает широкую известность выделкой в основном сабель типа “дамасских” (сварочного булата). По иронии судьбы эти сабли были почему-то известны как “турецкие”. Кроме сабель оружейная фабрика завода изготовляла шашки, палаши, саперные и охотничьи ножи высокого качества, славившиеся далеко за пределами России. Однако инструментальная сталь по своему качеству уступала английской: литой стали на заводе еще не изготавливали.
Полный и неполный отжиг
Благодаря грамотной термообработке после устранения структурной неоднородности легче подвергать металлы резке и другим процедурам. К классическим видам отжига стали относят полный и неполный.
Первый предполагает нагрев металла на 30-50 градусов выше критической точки на начальной стадии. Когда структура превратится в аустенит, начинается медленное охлаждение в печи. Как правило, для этого выдержка длится около одной четверти времени, которое требовалось для нагрева.
Скорость медленного охлаждения при полном отжиге сталей зависит от марки:
- углеродистым требуется около 100-150 градусов в час;
- легированным – 30-50 градусов в час.
Температура снижается до 400-600 градусов. В результате образовывается феррит и перлит. Во время отжига охлаждение выполняют не только в печи, но и на воздухе, если хотят добиться нормализации.
Такой способ гарантирует полную перекристаллизацию. В крупнозернистых сталях структура становится мелкозернистой. Из металла уходят напряжения, он более вязкий и мягкий. Данный способ помогает также устранить дефекты, которые образовались при предыдущей обработке. Например, к нему прибегают после литья или деформации, сварки либо термообработки, которая привела к неблагожелательным результатам.
При неполном отжиге сталей температуру удерживают, не превышая верхнюю критическую точку. Однако она должна быть выше нижней критической. Далее следует медленное охлаждение.
К неполному отжигу стали прибегают для того, чтобы облегчить их обработку методом резки. Поэтому по отношению к мягким сплавам он применим редко. Кроме того, данный вид не поможет избавиться от дефектов.
Наиболее востребован данный вид отжига при работе с инструментальными сталями. Так как они становятся более податливыми к резанию, уменьшаются затраты на последующую обработку.
Засекреченное производство
Секрет получения литой стали в России первой четверти XIX века являлся достоянием отдельных мастеров, например таких, как С.И. Бадаев, работавший на КамскоВоткинском заводе. Плюшар в “Энциклопедическом лексиконе” за 1835 год отметил, что инструментальная бадаевская сталь лучше знаменитой “гунцмановской”, то есть, английской. Мастер сконструировал специальную печь, имеющую два отделения: цементационное и тигельное. Кричное полосковое железо подвергалось цементации и после этого расплавлялось в тиглях. Затем, при помощи карбюризатора, состоящего из различных сортов угля, перемешанного с белой глиной, мелом и минеральными добавками, производилась вторичная цементация полученной стали. Литую цементованную сталь высокого качества получал также Нижегородский заводчик Полюхов. Сталь Полюхова, по заключению монетного двора, “оказалась на дело инструмента годная и прочную сыпь имеет мелкую и ровную”.
Златоустовская шашка драгунская образца 1881 года
Литую сталь получал и управитель Велетминского завода Пономарев, а также тигельный процесс производства стали был на Верхне-Исетском, Невьянском, Каслинском заводах. Однако из-за несовершенства технологий того времени сталь часто получалась низкого качества или очень дорогой по себестоимости.
Не одно столетие металлурги всех стран и народов пытались выплавить булатную сталь, но злополучная тайна никому не давалась. О булате многие скажут, что секрет его давно утерян и “тайна сия велика есть!”. И не очень ошибутся, хотя еще только сто лет назад, в одном лишь 1906 году и только в одном бельгийском городе Льеже было произведено 850 тонн (!) узорчатой стали нескольких десятков сортов. Однако она предназначалась лишь для изготовления стволов охотничьих ружей, а в те же времена клинки из узорчатой стали по всей Европе ковались уже буквально поштучно и по особым заказам.
Златоустовский кинжал из “дамасской стали”
В XIX веке учеными-металлургами предпринималось множество попыток раскрыть секрет литого булата, даже великий английский ученый Фарадей безуспешно бился над решением этой задачи. Но красивые и чрезвычайно разнообразные узоры на булатной стали оставались тайной.
На что обратить внимание при выборе
Чтобы остаться полностью удовлетворённым от покупки ножа из булата необходимо обратить внимание на:
- Хаотичный рисунок на тёмном фоне — линии и точки должны быть чёткими и крупными, но не симметричными. Ровные и симметричные линии — это характеристика более дешёвой дамасской стали.
- Звон монолитного булата чистый и продолжительный. Если клинок не цельный (слои, флуктуации различного вида) звук будет низким и коротким.
- Ответственный производитель всегда указывает назначение клинка — размеры и параметр должны соответствовать. Охотничий клинок длиннее, рыбацкий и туристический короче, со складной конструкцией.
- Сборка должна быть качественной без зазоров, заусенец и пр.
- Документация — гарантийный талон, сертификат (подтверждение, что этот нож — нехолодное оружие).
- Футляр/чехол.
Особенности заточки
Булатная сталь исключительно прочная, так что в домашних условиях заточить её непросто. Лучше доверить её профи. Такие клинки точатся алмазными брусками, можно использовать твёрдый камень.
Что касается угла заточки, то стоит придерживаться 30-45 градусов, толщина кромки не должна превышать 0,5-1 мм.
Заточка булатного ножа.
Отличие тигельного булата от литого
Сейчас булат изготавливают по нескольким технологиям — материалы в целом идентичны, но имеют и ряд отличий.
При производстве тигельного сплава железную руду, древесный уголь и специальный флюс нагревают в спецтиглях — плавку выполняют в древесных печах (по сравнению с газовыми или электрическим они обеспечивают не такую высокую температуру). Технология требует затрат, но так делают клинки для коллекционеров.
Клинок из булатной стали.
Товары из литого булата проще, их можно встретить на распродажах в Москве. Сырьём для стали является не железная руда, а специальные марки низкоуглеродистых сталей.
Отличить такой булат просто — рисунок на стали не такой выраженный, но по свойствам ножи практически не отличаются. Конечно, цена литого материала в разы ниже.
Состав булатной стали
15.01.2019
С тех пор как люди научились обрабатывать металл, представить жизнь без ножей просто невозможно.
Ими разделывают мясо, режут фрукты, дарят их как сувениры и используют в качестве оружия.
Есть вполне заурядные образцы такой продукции, с деревянной или пластиковой ручкой, а есть штучные, уникальные экземпляры, среди которых выделяются ножи из булатной стали с твердостью 64 HRC.
Такие клинки имеют долгую и интересную историю, а также свои секреты. Как они появились, чем лучше остальных ножей, каким образом их выбирать – расскажет собранный в статье материал.
Что представляет собой булат и его характеристики
Чтобы разобраться, что такое булат, необходимо рассмотреть процесс его производства со всех сторон.
Этот сплав – весьма сложная субстанция с определенным химическим составом, получаемая благодаря уникальной технологии обработки металла.
Сталь булат впервые появилась в Индии примерно 2400-2500 лет назад. Материал представляет собой сплав железа с углеродом.
последнего составляет около 2%, что позволяет изделию сохранять упругость стали при твердости, сопоставимой с характеристиками чугуна.
Историческая справка
Мечи и ножи из булата фигурируют в сказках и реальных исторических справках многих стран. Булатный нож всегда стоил дороже обычного, поскольку давал в бою реальное преимущество.
Немного о древнем булате
Булатная сталь — отличный выбор для ножей. Она представляет собой сплав железа и углерода без дополнительных легирующих добавок. Но высокое содержание углерода (почти как у чугуна) даёт возможность после термообработки получить твёрдость вплоть до 64 HRC. Ещё один нюанс — булатный клинок после травления отличается характерным красивым рисунком. Именно поэтому древний булат в Индии, которая является родиной этого сплава, называли индийской узорчатой сталью — в древние времена она стоила целое состояние. Мастера хранили секрет булата внутри касты, но после пришествия в Сирию Тимура захваченные мастера со своим секретами переехали в Самарканд. Именно там древние технологии производства высококачественного булата были окончательно утеряны.
Булатная сталь П.П. Аносова
Восстановить техпроцесс производства стали с аналогичными характеристиками старались многие специалисты. Это наконец удалось Павлу Петровичу Аносову. Горный начальник Златоустовских заводов активно интересовался, что такое булат и как его можно производить своими силами. Целенаправленное исследование этого вопроса дало результат в 1837 году.
Булатная сталь Аносова.
Аносов разработал несколько технологий, в том числе и плавку обсечков в горшочках из глины в высокотемпературных печах.
Возвращение легенды
Открытый секрет производства булатной стали в начале 20 века опять был утрачен. Очередной виток интереса к технологии начался уже в советский период. Повторить подвиг Аносова смог Златоустовский металлург Сергей Баранов. Серия пробных плавок позволила добиться желаемого результата, что подтвердило соответствующее заключение РАН.
Пошаговая технология изготовления булата из подшипника
Изделия из готовых слитков или заготовок производятся в следующей последовательности.
Внутреннее кольцо подшипника изготовлено из сплава ШХ-15. Его распиливают отрезным диском болгарки, направляют на прогрев в горн. Желательная температура прогрева 900…950 ⁰С.
На наковальне удерживают заготовку кузнечными щипцами. Отбивая молотком выпуклости, из кольца формируют полосу.
На гриндере придают нужную форму.
С помощью специальной оправки удерживают заготовку. Постоянный угол позволяет с обеих сторон создать одинаковые спуски.
Окончательная форма изделия получается путем обтачивания.
Паста ГОИ и вспомогательный бархатный валик помогают отполировать поверхность.
После полировки получается готовый клинок. Остается изготовить ручку, больстер и ножны. Тогда изделие можно считать законченным.
Булат — сталь для клинка долговечного ножа
Булатная сталь (вуц, табан, хорасан, фаранд) была известна уже несколько тысяч лет назад. Этот материал отличается сложным технологическим процессом производства, при котором необходимо в точности соблюдать химический состав сплава и обеспечить уникальную технологию обработки. Всё это позволяет получить материал с отличными эксплуатационными характеристиками, которые не потеряли своей актуальности и сегодня, несмотря на обилие разнообразных сплавов и использование широкого спектра легирующих элементов.
Булатная сталь.
