Архангельскіе.РФ - Стаття 17 - БУЛАТ. ІСТОРІЯ, ТЕХНОЛОГІЯ, СУТЬ

1. ← Статті БУЛАТ. ІСТОРІЯ, ТЕХНОЛОГІЯ, СУТЬ

← Статті

БУЛАТ. ІСТОРІЯ, ТЕХНОЛОГІЯ, СУТЬ

Що таке булат? Прийнято вважати, що батьківщиною булату є Індія, однак за легендою виробництва високоякісної сталі індусів навчило спустилося в Пенджаб звідкись з Гімалайських гір плем'я Лохар, яка утворила шановану касту ковалів. Достовірно невідомо, коли це сталося, але ще Плутарх писав, що царі деяких місцевих племен подарували Олександру Македонському, в 4-му столітті до Р.Х., яке ввійшло в Пенджаб, сто талантів (2.5 тонни) індійської сталі, грубо виплавленої і проковують в бруски.

Індійський палаш Кханда

Спочатку злитки індійської клинкової стали, які привозили для досліджень в Англію, називали «Вутца» (Wootz). Вперше цей термін з'явився у пресі в 1795 році в повідомленні Англійської Королівської академії про індійську стали. Останнім часом слово «wootz» розуміють як англійську транскрипцію дравидских (НЕ індоєвропейських) слів, що позначають сталь.

Колекція І.Д. Таганова

1. Злитки Вутца. 2. Заготівля індійського збройового арсеналу, зварена ковальської зварюванням з декількох легких злитків

Крім "Вутца", в літературі використовується назва давньої литої сталі "Пуладі" і "Фулад». Можливо, слово «Фулад» відображає зовнішній вигляд візерункових, барвистих клинків, оскільки в санскриті, а пізніше і в хінді, тамільською та фарсі слово "фул" означає кольоровий. Так, назва розмальованого смугами тигра - «фуль».

Є й інша версія про походження цього терміна. У тюркському «бул» -це плід, шишка (звідси «булава»), і тоді булат значить злиток, ядро. У древнетюркском «бул / а /» - ще й варити, а "булатмак" - варений. У такому варіанті булат - це «зварений» (в тиглі). Може бути, походження схоже звучать слів-термінів «Фулад» і «булат» різне?

В етимології назви «булат» сьогодні більш-менш загальновизнаним все ж вважається «індійський слід». На хінді, сучасному офіційною мовою Індії, phaulad має значення стали. За версією, озвученою Ганною Фейєрбах в статті «Історія дамаської сталі», в давньоіндійському мовою санскриті частка «пу-» має значення «очищення», а в індоарійських діалектах існує слово для позначення заліза - «лоха». Отже, якщо допустити спорідненість назви литий тигельної стали «Пуладі» і стародавнього індоарійського терміна «пу-лоха», то можна прийняти переклад слова «Пуладі» як «очищене залізо» - очищене від слабкості.

Справа в тому, що крічное м'яке залізо називали «жіночим залізом», тобто слабким і частково нечистим. Ковалям-металургам, звичайно ж, для виготовлення зброї і інструментів хотілося отримувати сильний, твердий метал. Аль-Кінді, автор книги «Про різних видах мечів і залозі хороших клинків і місцевостях, за якими вони називаються», в 9-му столітті ясно заявляє, що це очищення відбувається під час плавлення заліза з додаванням деяких речовин, для зменшення м'якості. За його словами, плавку продовжують до тих пір, поки метал не стане сильним, гнучким і здатним утворювати візерунок.

З найдавніших часів саме по візерунку розрізняли більше 30 сортів булату ( стаття "СОРТИ БУЛАТА" ) .Аль-Кінді писав, що дивлячись на мереживну сталь, бачиш її як зовні, так і всередині. Павло Аносов надавав візерунку не менше значення і стверджував, що «... досвідчений азіатец не схибить у виборі клинка без проби і по одному візерунку визначить, в'язок булат або крихкий, твердий або м'який, пружний чи слабий». Таким чином, незмінний супутник класичного булату - помітний неозброєним оком візерунок того чи іншого виду. При цьому необхідно розуміти, що різкого розмежування між сталлю і булатом не існує, але в міру наростання величини, чіткості і ступеня впорядкованості візерунка булату зростає і його якість, відмінність від «просто стали». Макронеоднородность, що виявляється у вигляді упорядкованого візерунка - суть і сенс булату, причина всіх його властивостей і особливостей.

Можна зробити очевидний висновок, що різноманіття візерунків і, отже, сортів історичних булатів, визначалося головним чином двома основними факторами:

а) складом і структурою булатної злитка

б) прийомами кування клинка

Основою для виготовлення булату того чи іншого сорту було, звичайно ж, виробництво вихідних злитків. Що ж, почнемо з початку, буквально від грубки. Найбільш складним було виготовлення досить вогнестійких тиглів. Так, в Індії і в Шрі-Ланці (Цейлоні) застосовували суміш звичайної червоної гончарної глини і рисового лушпиння. При випалюванні лушпиння углефіцірованная і виходила глино-графитная вогнетривка суміш. Іноді в якості наповнювача могли використовувати коров'ячий волосся. Ці включення додатково скріплювали матеріал тигля, утворюючи своєрідну арматуру.Армірованіе було необхідно, тому що при нагріванні вже до 1100 градусів звичайна червона глина розм'якшувалася настільки, що тиглі-горщики втрачали форму і плавляться. Отже, виплавляти сталь з високим вмістом вуглецю металурги давнину були просто змушені внаслідок її відносної легкоплавкости - якщо для розплавлення заліза його потрібно нагріти до 1539 градусів, то сталь з вмістом вуглецю в 1.5% плавиться вже при 1450 градусах.

Але існували і методи виготовлення більш вогнетривких тиглів. У тій же Індії, в центральних її районах, для тиглів використовували досить вогнетривку глину, а на арабському Сході навіть рекомендували застосовувати природний корунд, матеріал вкрай високою теплостойкості.Напрімер, писали, що тигель треба робити двойним- внутрішній шар із суміші пилу яхонта (корунду ) з вапняком, а зовні обмазати його глиною. Якщо природних вогнетривів для виготовлення тиглів поблизу не було, то їх привозили здалеку.

Далі, коли труднощі з печами і тиглями були вирішені, виникало питання про те, що плавити в цих тиглях, яку шихту використовувати. І тут існують прямі вказівки древніх авторів і очевидців на відмінності в шляхах і підходах. У найбільш загальному вигляді можна виділити три способи виплавки клинкової стали, а саме арабська, індійська та іранський.

Арабська метод був двоступеневий процес, в якому спочатку з заліза шляхом складної тигельної цементації / науглероживания отримували досить брудну розплавлену сталь, а потім її очищали шляхом подальшого сплаву з вапняними флюсами.

Омар Хайям в книзі «Норуз-наме» привів спосіб виплавки, який сам він приписує Арістотелем. Треба було приготувати суміш з 0.5 кг м'якого заліза, однієї частини магнезії (сульфат магнію), однієї частини корала і однієї частини яри-мідянки (сіль міді). Із загальної кількості взяти 1.5 кг цієї суміші і розплавити в тиглі. Потім до кожним 500 грамам заліза в цьому розплаві додати 250 грамів дрібної суміші з однієї частини рути, однієї частини чорнильних горішків, однієї частини дубових жолудів, однієї частини перламутру і чотирьох частин шпанських мушок, після чого роздути вогонь, щоб залізо розчинила цю суміш. Потім остудити і робити з цього складу мечі. Досить докладні вказівки, ось тільки він не сказав, скільки має важити кожна «частина» ...

Більш точно схожий спосіб описує Аль-Кінді. Він рекомендував покласти в кожен тигель по 2.2 кг кінських підков і цвяхів від них, по 33.5 грама мідної окалини, золотистого марказита (сірчаний колчедан, полісульфіт заліза) і м'якою магнезії (сульфату магнію) .Тіглі з цією сумішшю накривали кришкою, ставили в піч і роздмухували хутра до тих пір, поки все не розплавиться. Потім слід засипати в розплав дробленую суміш з міроболани (плоди індійського дерева Terminalia chebula), корок граната, солі тесту (��оди?) І перлинних раковин, кожного виду по 13,5 грамів. Слідом за цим протягом години сильно роздмухували вогонь у горні під тиглями (в піч ставили відразу кілька) - як сказано, найбезжаліснішим чином, а потім дуття припиняли. Після охолодження злитки витягували з тиглів.

Обробка розплаву вапняним флюсом з коралів і перламутру забезпечувала, ймовірно, як розкислення металу, його дегазацію, таки очищення від шкідливих домішок сірки. Якої, до речі, в шихту по Хайямові / Арістотелем і по Аль-Кінді було чимало і її туди цілеспрямовано додавали на першій стадії виплавки у вигляді різних сірчистих сполук. Ймовірно, для різкого прискорення процесу цементації і окислення шлаку.

Виникає практичне питання - як в розжареної печі відкрити обмазану глиною кришку тигля і засипати туди порошкоподібну суміш? Не знаю, як цю проблему вирішували в давнину, але можна послатися на свідчення перекладача Генштабу Дмитра Сучкова, котрий спостерігав за процесом виплавки клинкової стали сучасними бедуїнами. Вони ставили в піч відразу два запечатаних тигля - в одному шихта з залізом, в іншому лише різний флюс. Коли в першому тиглі вміст розплавляється, з обох гарячих тиглів знімали кришки і переливали рідину в тигель з золою. Потім наповнений тигель знову ставили в піч і смажили ще якийсь час. Шабельний клинок, викуваний з отриманого таким чином металу, перерубав згорток повсті з залізними дротами, але чомусь все ж не влаштував коваля. Він сказав, що цей клинок не бажаний Аллаху і перекував його в побутовій тесак.

Таким чином, можна сказати, що двоступеневий процес виплавки, що складається з науглероживания металу і подальшої очищає обробки розплаву флюсами цілком традиційний на арабському Сході.

Візерунок булату афганського клинка

В Індії застосовували принципово іншу, рудну технологію виплавки булату. Аль-Біруні в 10-м столітті передає відомості, що найдорожче зброю кували з металу, одержуваного тигельної плавкою кристалічної бури і руди - червоного піску, що добувається в Північній Індії. Багато пізніше, в 19-му столітті, директор англо-індійської металургійної компанії Сесіль Шверз (Сесіль Ріттер фон Шварц), вивчав методи виробництва «Вутца» і привів рецепт прямого отримання тигельної стали також безпосередньо з руди. Відомості про виплавку булату в Індії він почерпнув із старовинного трактату «Аіні-Акбарі» (Правління Акбара), написаного в 16-м столітті Абуль Фазл ібн-Мубараком для шаха Акбара.

Згідно з цим рецептом, в тигель разом з деревним вугіллям і осклованих флюсом слід засипати суміш дрібних частинок двох руд - бурого і магнітного залізняку, а іменнотрі частини магнітного залізняку і дві частини бурого. Плавка тривала близько доби і в результаті виходили злитки дуже твердої сталі.

Таким чином, індійський метод полягав у виплавці клинкової стали безпосередньо з руди.

Візерунок індійського клинка

Як бачимо, методи отримання візерункового клинкової металу в арабському світі і в Індії сильно відрізнялися. Ще більш відрізнялися від технологій етіхстран способи виплавки в Ірані і Афганістані, отримали умовну назву і Ранський методу .Він полягав у спільній плавці заліза і чавуну. Наприклад, таким методом в Гераті здавна виплавляли злитки булату, звані «Гератський яйцями». Для цього тигель набивали сумішшю заліза і чавуну, іменованого «Даус», а одержуваний метал називали Фулад, з якого і кували мечі.

Виробництво булату шляхом спільного плавлення чавуну і заліза в Ірані-Персії збереглося навіть до середини 19-го века.Такой процес в «Гірському журналі» за 1841 рік описав відвідав Іран штабс-капітан Масальський. У вогнетривкий тигель закладали подрібнену суміш старого, що був у використанні заліза і дзеркального марганцевистого чавуну в співвідношенні 1 частина чавуну на 3 частини железа.Соответственно, середній вміст вуглецю в металі становило близько 1% .Плавка тривала 5-6 годин, після чого дуття припиняли і чекали, поки піч «затихне». Всі отвори печі ретельно замазували, і тигель повільно остигав в тліючих вугіллі протягом 3-4 днів.

іранський клинок

Тут можна згадати здивування хорезмійці Аль-Біруні, которийв 10-м столітті своїх сучасників неодноразово зустрічає згадки про мечах, виготовлених ... з чавуну. «І якби ми не знали, що« Даус »не годиться для того, щоб з нього одного тільки виготовляти мечі, і що він не витримує удару, то ми неодмінно подумали б про меч Абу-л-Абйада аль-Абси, який говорить : «Немає в мене нічого, крім білого блискучого меча з води заліза». І в іншому місці Біруні пише: «Створили румійскіе (візантійські) ковалі білий меч з води чорного заліза». Згадувана тут «вода заліза» - це «Даус» (букв. «То, що випливає»), легкоплавкий і рідкотекучий чавун.

Аль-Біруні узагальнив відомі на той час технології отримання сталей різного складу з використанням чавуну. За його словами, «існує два типи сталей, що виплавляються різними способами. За першим способом в тиглі плавиться нармахан-залізо і Даус-чавун на спокійному вогні, і обидва вони при цьому з'єднуються так, що неможливо розрізнити один від іншого. Така сталь придатна для напилків і тому подібних речей.

За другим способом плавка в тиглі проводиться так, що між ними немає повного злиття, і частки їх обох розташовуються упереміж, так що кожна окремо ясно видно по їх двом відтінкам. Називається цей візерунок фірінд, і багато людей змагаються в тому, щоб мати клинками з фіріндом. »

Це опис примітно тим, що вчений цілком ясно вказує на один із принципів освіти деяких булатних візерунків, які утворюються через неповне розплавлення і змішання заліза і чавуну. ( стаття "РОСІЙСКA БУЛАТ" )

злиток фірінда

У трактаті Аль-Тарсус, складеному для султана Саладдіна, про тигельну мереживну сталь йдеться так: «Фулад - саме смертоносне, найпотужніше, найвище з усіх виробів. Склади його бувають надзвичайно різноманітні, і обробка змінюється від зміни складу ».

Практик з Златоуста В.Ю. Герасимов після довгих суперечок з сучасними майстрами про те, який склад був у «справжніх» булатів, об'єднав в одну таблицю доступні дані про проведені вченими дослідженнях історичної зброї 17-19-го століть. Деяка частина цікавих даних, отримана іншими дослідниками, але не опублікована в науковому друці, в таблицю не ввійшла, також немає даних і про склад давніших булатів, але на її основі все ж можна робити практичні висновки.

Так, з таблиці випливає, що середній вміст вуглецю в класичних Булат становить 1.5% при крайніх значеннях 0.9-1.97% С.Прі цьому в Булат відзначено і підвищений вміст фосфору - в середньому по 0.12%. Якщо виключити з підрахунку середнього вмісту фосфору булати зі звичайними низькими показниками (ймовірно, виготовлені з іншого сировини), то стандартним для древніх булатні клинків буде показник 0.15% фосфору.

Очевидно, що в арабському, індійському і іранському методах виробництва відрізнялися і сировину, і підсумкові структури одержуваних злитків. Вид і величина візерунків булату, отриманого розковуванню цих злитків, крім їх хімскладу в чималому ступені залежить від величини і форми кристалів в зливку.

При дуже повільному охолодженні зерна-кристали металу, т.зв. «Дендрити» (від грецького слова «дерево»), можуть бути дуже великими. Виріс в усадочною раковині стотонною злитка т.зв. «Кристал Чернова» мав висоту близько 30 сантиметрів і важив кілька кілограмів. Подібні важкі промислові злитки остигають десятки годин, тому дослідник булату початку 20-го століття Н.І. Бєляєв абсолютно справедливо зауважив, що якщо вважати булатом повільно охолоджений «східний» злиток, то з не меншим правом булатом можна назвати звичайну промислову болванку.

У реальних злитках булату, вага яких рідко перевищував 2-3 кг, уповільнена швидкість охолодження досягалася тим, що сталь після розплавлення не виливати в изложницу, а залишали остигати разом з тиглем в печі. В цьому випадку тигель знаходився в товщі розпеченого тліючого вугілля, і розплав кристалізувався уповільнено.

кристал Чернова

Крім розмірів, в залежності від напрямку тепловідводу і швидкості охолодження сталеві кристали можуть мати і різну форму - від округлої (равноосной), коли осі-гілки кристалів-дендритів утворюють як би голки сталевого протитанкового «їжака», до довгих і тонких стовпчастих кристалів, часто пронизують весь злиток наскрізь, які схожі на обрізки колючого дроту. Зрозуміло, що візерунки клинків, викувати з злитків навіть з однаковим хімскладу, але з «зернистої» або «дротяної» структурою, будуть сильно відрізнятися один від одного. Залежно від режимів плавки та охолодження, що утворюють узоркарбіди можуть виділятися як по загальній поверхні порівняно невеликих дендритів, утворюючи т.зв. цементітную сітку, так і групуватися між гілками більш розвинених кристалів.

Верх і дно 2-х кілограмового злитка з дендритних структурою

Структури злитків металу, отриманого при повному розплавленні шихти, в залежності від вихідних матеріалів і застосованої технології їх плавки, можуть бути дуже різними. Мохаммад-Алі-Заремшан, доглядач збройових цехів в Исфагане в правління шаха Аббаса, в своєму трактаті «Повчання і настанови в ремеслі» описував якість одержуваних злитків так:

«Після випалювання криці і охолодження її маєш ти випадок дізнатися, наскільки вірний був шлях, обраний тобою в цьому випадку - чи правильно підібрав ти склад і вжив час.

Якщо ядро подібно видом своїм влежаного плоду або схоже на ізмитий дощами туф, має наліт Тубала (шлаку) - даремно провів ти годинник в очікуванні милості від Всевишнього. Праця твій був даремний і порожній.

Якщо ж ядро, тобою отримане, має вигляд річкового каменю, вигладженої проточною водою, і не побито ні шлаком, ні каменем, ні окалиною - принесеш хвалу Аллаху за навчення і вдале завершення! »

Очевидно, що за зовнішнім виглядом ядра-злитка можна судити ополноте видалення з розплаву шлаку і газів, про достатність часу протікання цих процесів і про загальну придатності злитка до подальшої куванні.

«Потім разрубіядро від верху до низу через серцевину її, вичистив і випрасувати, після чого опусти в травитель. Якщо побачиш ти, що дзеркало (особа) криці вкрите дрібною сіткою або всипане піском - не великі твої успіхи, бо найбільше, що можливо - зробити з цієї криці «кум» або «акбар». Якщо ж Повелитель благословить руку твою - то зможеш дерзнути і створити вогнем і молотом «мухаввас».

Структура злитка у вигляді дрібної карбідної сітки або розсипи піску (відокремлених великих карбідів) свідчить про практично рівномірний розподіл вуглецю в обсязі металу. Якщо просто розкувати, то отримаємо невиразний строчечного візерунок, і лише тщательнойдальнейшей куванням з таких злитків можна отримати якусь складнішу неоднорідність.

Карбідна сітка в зливку Розсип карбідного "піску"

Візерунок булату низького сорту Еліф-стамбул

«Якщо ж особа криці має в собі сплетіння, подібне клубком змій же інею на піску - великий успіх твій, бо отримав ти« Мадж »".

Більш висока за якістю будова зливка утворено потужними осями дендритів і виділень карбідів на них (іній на піску).

Іній на зливку

«ИНИСТ» зросток дендритів. З книги Н.І.Беляева

Дендритних візерунок афганського клинка

Візерунок сучасного булату Сергія Луньова

«Якщо ж особа криці буде подібно Яхонт або гагату, або ж уподібниться пелюсток чайної троянди, то так на мечах, прозивали« нілабанд »або« ахак »».

Переплетення кристалів як в клубках змій, або димчасті прояви неоднорідності як в гагат (не плутати з агатом), зустрічаються дуже рідко, і я особисто досі не можу виявити закономірність в їх освіті. Можливо, грає роль конвективное перемішування розплаву при його застиганні, про що на початку 20-го століття писав проф. Виноградов: «Так як припинення плавки відбувається в момент, коли тверді маси тільки що розтанули і рідина, безумовно, не однорідна, то следуемое за цим зниження температури вмісту тигля позначається в кристалізації насамперед цих менш вуглецевих, які не встигли цілком розчинитися потоків, навколо яких , як центрів кристалізації, відбувається при зниженні температури подальша кристалізація.

З проведених дослідів випливає, що за умови припинення плавки в той момент, коли в рідкій, багатою вуглецем масі ще присутні шматки нерозпущеною бідного вуглецем металу, при подальшому замерзанні рідини як результат неоднорідності рідини виходить неоднорідний злиток, що і підтверджує вірність мого погляду про неоднорідність рідини як основі булатної візерунка ».

Сама ж назва сорту «ахак» позначає попелясто-сірий, з відливом в блакить колір металу, що може свідчити про його особливе хімскладу.

Отже, загальний зміст хитрощів древніх майстрів Сходу зрозумілий. Всі методи отримання злитків - арабська, індійський, іранський, являють собою всього лише той чи інший спосіб отримання власне якісної сталі. Ні в одному описі не міститься якихось незвичайних прийомів, які чинять спротив виразного пояснення з точки зору сучасної металургійної науки - виключаючи, втім, деякі нюанси технологій, за якими древні отримували рідкісні і цінуються для них самих сорти булату, які ми поки отримуємо лише випадково . Якщо отримуємо взагалі ...

Візерунки сучасних булатів з Росії та Бельгії. Рідкісні візерунки ...