Булат (сталь)

У этого термина существуют и другие значения, см. Булат.

Клинок ножа из булатной стали

Булат (от перс. فولاد — фул́ад и тюркского «болот», «сталь») — сталь, благодаря особой технологии изготовления отличающаяся своеобразной внутренней структурой и видом («узором») поверхности, высокой твёрдостью и упругостью. С древнейших времён, первые упоминания встречаются ещё у Аристотеля, используется для холодного оружия — клинков мечей, сабель, кинжалов, ножей и др.

От этого слова происходит имя Булат и фамилия Булатов.

История[править | править код]

Булат производили в Индии (под названием вуц), в Средней Азии и в Иране под названиями табан, хорасан, фаранд, в Сирии — дамаск. Аль-Бируни приводил некоторые сведения об его производстве: «Второй сорт получается, когда в тигле указанные вещества плавятся неодинаково и между ними не происходит совершенного смешения. Отдельные частицы их располагаются вперемешку, но при этом каждая из них видна по особому оттенку. Называется это фаранд. В мечах, которые их (два оттенка) соединяют, он высоко ценится». На Руси были знакомы с восточным булатом и изделиями из него, есть также сведения о закупке булата для производства оружия. Для его классификации использовались такие термины, как красный и синий булат, красное железо. В России литой булат, аналогичный старинным восточным образцам, был получен на Златоустовском заводе под руководством русского горного инженера, начальника Златоустовских заводов генерала-майора Павла Петровича Аносова. Аносов начал заниматься булатом в 1828 г. по поручению Горного ведомства. После огромного числа опытов были получены образцы булатных клинков и слитки булатной стали. В отчётах Аносова описываются и воспроизведённые им способы получения классической кованой дамасской стали, но делается вывод о том, что это нетехнологично. В 1839 г. оружие и другие изделия из русского булата демонстрировались в Санкт-Петербурге, в 1841 году работа Аносова «О булатах» была представлена на Демидовскую премию.

Булат — собирательное название для твёрдых и вязких сплавов железа и углерода. Химически булат отличается от стали количественным содержанием углерода. По этому показателю булат близок чугунам. Но физически он сохраняет ковкость низкоуглеродистых сталей и ощутимо превосходит последние по твёрдости после закалки. Такие свойства более связаны со структурой металла, нежели с химическим составом (по аналогии с чистым без примесей графитом и алмазом, у которых химический состав идентичен, но физические свойства различны). Таким образом, один только химический анализ не позволяет определить отношение металла к булатам. Булат требует отличных от стали способов обработки (ковки, закалки) и может быть повреждён неправильной термической обработкой, обратившись обычной сталью или нековким чугуном. Тем не менее булат может быть доведён до расплавления и после остывания остаться булатом, или, как в случае с дамаском, может быть многократно прокован и сварен кузнечной сваркой сам с собой или с другими булатами и сталями. Из множества сталей (но далеко не из всех) может быть получен булат практически без изменения химического состава исходного материала, но способность сплава приобрести в процессе кристаллизации характерную для булатов структуру сильно зависит от лигатуры сплава и булаты не получатся из высоколегированных сталей, а из легированных, если получаются, то только низшие сорта булатов.

Из-за особенностей приготовления и обработки булаты в производстве существенно дороже большинства обычных сталей. Поэтому изделия из булатов, которые можно купить или заказать, в большинстве своём представляют из себя в лучшем случае низкосортные, а в худшем — декоративные (или псевдо-) булаты^{[Источник?]}.

Многие современные стали превосходят булаты по твёрдости, многие — по износостойкости, но ни одна не превосходит по совокупности параметров^{[Источник?]}, таких как упругость, хрупкость, способность затачиваться до бритвенной остроты и долго ее держать, сопротивление коррозии, ковкость и т. д. Высокого сорта булат является непревзойдённым образцом совершенства металла, поэтому до сих пор сохранились немногочисленные энтузиасты, владеющие искусством его приготовления и обработки.

Технология[править | править код]

Внешне булат отличается наличием беспорядочного узора, который получается при кристаллизации. На него, как на одно из отличий от сварочного дамаска, где узор получается закономерным, указывал ещё Аль-Бируни. Аносов также обращал на это внимание. Он разработал 4 пути получения булата:

Сплавление железных руд с графитом, или восстановление и соединение железа с углеродом; сплавление железа при доступе углей, или соединение его предварительно с углеродом и восстановление его посредством закиси железа или с помощью продолжительного отжигания без доступа воздуха; и, наконец, сплавление железа непосредственно с графитом, или соединение, его прямо с углеродом.
Первый, способ требует чистейших железных руд, не содержащих кроме закиси железа никаких посторонних примесей, в особенности серы. Но подобные руды встречаются чрезвычайно редко, притом и потеря в графите весьма значительна, а успех в насыщении железа углеродом не всегда в зависимости от искусства. Сверх того, руды, по малой относительной тяжести, занимают более объема, нежели железо, и, заключая в себе металла около половины своего веса, уменьшают количество продукта при одной вместимости с железом до ¼ и даже до ⅛ при одних и тех же прочих расходах. Из этого видно, сколь сей способ дорогостоящ. Таким образом, трудность отыскать в совершенстве первые материалы, случайность соединения железа с углеродом в надлежащей пропорции и дороговизна соделывают сей способ не доступным для введения в большом виде. Но он знакомит и с способом древних и с причиной драгоценности совершенных азиатских булатов, ибо древние скорее могли попасть на способ простой, нежели сложный. Употребление тиглей столь же древне, как и известность золота: ничего не могло быть ближе для древних алхимиков, как испытание плавкой всех тел, похожих по наружному виду на металлы, и в этом случае для них ближе было испытывать графит, нежели для нас, привыкнувших думать, что он не плавится и может быть полезен токмо в тиглях и карандашах.
Второй способ не мог быть введен в употребление по затруднительной ковке при значительном содержании углерода, что происходит, по моему мнению, от недостаточной чистоты кричного железа и от затруднения очистить оное совершенно помощью железной закиси. Железо может быть улучшено способом, употребляемым в Японии и вообще в Азии,- продолжительным сохранением в воде или земле, а очищение угля едва ли будет столь совершенно, как в графите.
Третий способ введен уже в употребление, но как литая сталь для сохранения ковкости не может заключать много углерода, то она и составит особый разряд литых булатов, годных на выделку дешевых изделий: ибо пуд литого булата обходится около 10 рублей.
Четвёртый способ, как почитаемый мною удобнейшим и соответственнейшим при наименьших расходах, к получению настоящих булатов.

— П.П.Аносов. "О булатах"

В СССР также проводились эксперименты с булатом, описанные Ю. Г. Гуревичем. Советский способ заключался в том, что железо или малоуглеродистую сталь расплавляли в индукционной печи, нагревали до 1650 °C, раскисляли кремнием и алюминием, после чего добавляли углерод в виде графита. В результате получали чугун с 3—4 % содержанием углерода. После эта жидкость немного охлаждалась и в неё порциями подавалась стружка из малоуглеродистой стали или железа, в сумме 50—70 % от массы чугуна. Готовый к отливке расплав находится в кашицеобразном состоянии — в нём взвешены эти частицы. При кристаллизации получался булат с высокоуглеродистой матрицей, в которую вкраплены низкоуглеродистые частицы. Эти частицы науглероживались только снаружи, а внутри сохраняли небольшое содержание углерода (от 0,03 до 1 %, в зависимости от способа охлаждения). Среднее же содержание углерода в матрице составляло около 1,5 %. Для придания дополнительных свойств могут быть добавлены легирующие элементы (например, никель и хром придают булату коррозионную стойкость). Для получения цветастых булатов обычный булат оксидировался при 200°—400 °C, что в результате давало сиреневые узоры на фоне золотистой матрицы.^[1]

Библиография[править | править код]

Н. А. Мезенин Занимательно о железе. — М.: Металлургия, 1972.^{о книге}
SacheM. Damaszener Stahl. Mythos, Geschichte, Technik. — Dusseldorf. Stahleisen. 1994.
Kapp L. and Yoshindo Yoshihara.The Craft of the Japanese Sword //Kodansha International. Tokyo. 1987.
Kanzan S. The Japanese Sword // Kodansha international. Tokjo.1983.
Sherbu 0. D. and Wadsworth Jeffrey. Damascus Steel // Scientific American 252.1985.
О. Д. Шерби и др. Сверхвысокоуглеродистые стали, их свойства и возможности
Н. А. Мезенин. Занимательно о железе. Москва, металлургия, 1972 г.
Аносов П. П. Собрание сочинений // Изд-во АН СССР. М.:1954.
Ангейн А. К. Дамасская сталь в странах бассейна Балтийс-кого моря // Рига. Зинатне. 1973.
Асцвацатурян Э. Оружие народов Кавказа. — М.: Хоббикнига, 1995.^{о книге}
Беляев Н. Т. «О булатах» // Металлургия. — 1911. — № 8.
Гуревич Ю. Г. Загадка булатного узора. — М.: 3нание, 1985.^{о книге}
Терехова Н. Н., Розанова Л. С., ЗавьяловВ. И., Толмачева М. М. Очерки по истории древней железообработки в Восточной Европе. —Металлургия. 1997
Щербаков В. А., Борзунов В. П. Булатная сталь. — М.:МИСиС.1996