Булат

Много веков булатные клинки притягивают внимание людей своей неповторимой красотой, прочностью и мистическим ореолом, который неизменно их окружает.

Ещё несколько лет тому назад считалось, что секрет изготовления булатной стали утерян. Все учебники, энциклопедии и справочники ссылались, в основном, на работы П.П. Аносова, который заново открыл этот секрет в 30-х годах XIX века. Все источники с сожалением сообщали, что сегодня способы приготовления литой булатной стали не могут считаться вполне выясненными. И это после того, как наши великие соотечественники Аносов и Чернов досконально изучили этот процесс! Сколько раз в истории оружейного дела люди заново открывали эту тайну? Ведь до публикаций работ П.П. Аносова технология получения булата также считалась утерянной. Вот такой это удивительный металл, то появляется, то исчезает…

Очень часто мне задают вопросы. Что такое булат? Почему сварная “дамасская” сталь и булат – не одно и то же? Настоящий ли у нас получается булат? Делаем ли мы его по технологии П.П. Аносова? И ещё множество вопросов, на которые приходится давать ответы.

В этой короткой заметке я попытаюсь, естественно, не раскрывая всех секретов, кратко изложить только суть того, что же такое булат, и как делаются наши булатные клинки. Но прежде хочу сказать, что своими учителями в этом непростом деле я считаю П.П. Аносова, Д.К. Чернова и моего прадеда Н.Ф. Маргорина, который заведовал кафедрой металловедения в Минском Политехническом Институте. Практически всё, что здесь будет сказано о булате – это обогащённые моим личным опытом теоретические знания, воспринятые от этих людей. К сожалению, ни с одним из этих людей я лично не знаком, по очевидной причине, нас разделяют века и десятилетия. Я учился у них, читая их труды, дневники и письма. Поэтому прошу не судить строго их “заочника”.

Начнём с того, что сварная дамасская сталь и булат, действительно – далеко не одно и то же. Как сваривается слоистая дамасская сталь, Вы можете подробно узнать из статьи Леонида Архангельского. Остановимся здесь только на одном моменте: дамаск – это композиционный материал, получаемый путём сваривания под молотом (кузнечной сваркой) стальных полос или прутков с разным содержанием углерода. Булат же – композит, который (по Аносову и Чернову) получается путём дендритной ликвации углерода в стали. Не очень понятно? Что ж, рассмотрим этот момент подробнее.

Булат, или литая булатная сталь - термин, который обозначает особый тип сталей. Вернее будет сказать, тип композитов на основе Fe-C (железо – углерод), получаемых особым методом выплавки, ковки и термообработки высокоуглеродистой стали (1,5–2,5%С).

Этот метод заключается в:

* длительной тигельной плавке при повышенных температурах (до кипения стали);

* медленной направленной кристаллизации металла для образования плотной дендритной структуры;

* ковке слитка в полосу или прут;

* ковке клинка при низких температурах;

* механической обработке;

* закалке и отпуске.

Основой всего процесса получения литого булата, без сомнения, является длительная тигельная плавка при повышенных температурах и следующая за ней направленная кристаллизация металла, при которой образуется дендритная структура (дендрит - “древовидный” в переводе с древнегреческого). Именно дендритные кристаллы создают знаменитый булатный муаровый узор на поверхности клинка. Внутри каждый фрагмент дендрита (ось кристалла) состоит практически из чистого железа, в то время как к периферии дендрита наблюдается всё большее содержание углерода. В местах, где кристаллы срастаются своими пограничными зонами, содержание углерода очень высоко. Таким образом, по завершении кристаллизации (выращивании дендритных кристаллов) получается композиционный материал системы железо-углерод.

Гениальное, классическое объяснение процессов, которые идут при медленной направленной кристаллизации стали, дал патриарх отечественного и мирового металловедения Д.К. Чернов. “… Дендритные оси в кристаллах состоят из относительно более мягкой, менее углеродистой, значит более тугоплавкой, раньше затвердевающей стали, а междендритные пространства заполнены сталью более твёрдой, с большим содержанием углерода и, следовательно, более легкоплавкой. Налицо, таким образом, резко выраженный процесс так называемой дендритной ликвации (неоднородности) металла. Более мягкие оси кристаллов булата содержат больше феррита, а междендритная твёрдая составляющая — больше перлита. Последующая длительная ковка с переменными и разнообразными, в зависимости от искусства мастера, ударными усилиями не разрушает древовидной структуры стали; она только сминается и из прямолинейной превращается в криволинейную, со сложным сплетением изогнутых дендритных осей. При закалке более твердое вещество сильно закаливается, а другое вещество остается слабо закаленным; но т. к. оба вещества в тонких слоях и фибрах тесно перевились одно с другим, то получается материал, обладающий одновременно и большой твердостью, и большой вязкостью” (Д. К. Чернов).

Однако, всё не так просто, как кажется сначала. Если просто следовать вышесказанному, получится пористый слиток, с множеством раковин и трещин (из-за усадки материала). Здесь, как говорится, сокрыто множество тонких технологических секретов. Подбор формы тиглей, флюсов, катализаторов, конструкций печей, сырья, температурных режимов… И, судя по всему, у каждого, кто когда-либо делал булат, они индивидуальные, свои.

Не меньшие сложности существуют и при расковке булатного слитка в полосу. Первая уплотняющая ковка – особый секрет. Во время этого интереснейшего процесса мастер-кузнец совершенно отчётливо ощущает, что он обрабатывает не обычную сталь, а композит, состоящий из множества направленных кристаллов. Некоторое время слиток как бы впитывает в себя энергию ударов молота. При этом он практически не деформируется! Теплоёмкость булатного слитка столь велика, что кузнецы, впервые присутствующие при обработке булата, просто отказываются верить своим глазам! Наконец звон металла на наковальне меняется, и слиток начинает “скользить” вдоль дендритных осей.

А про закалку и отпуск булата вообще сложились прямо-таки легенды. Можно, ради шутки, предложить подмастерью закалить первичную полосу в масло до твёрдости, при которой метал не будет обрабатываться напильником. Сколько бы подмастерье не калил полосу, твёрдость её практически не изменится! Если же он чуть-чуть перегреет металл в горне, то кузницу осветит яркий, искрящийся “бенгальский огонь”. И, тем не менее, закалить полосу можно! Опять секрет, опять тайна. Ничего не поделаешь, булат потому и окружён таким ореолом таинственности, что весь соткан из необычных приёмов и редких технологий.

Ковка клинка, вообще, представляет собой особую тему. Не каждый мастер-клиночник сможет выдержать этот изнурительный процесс. Очень узкий диапазон температур ковки клинка, направленность и сила ударов молота, складывающихся в сложный алгоритм, всё это требует огромного опыта и строжайшего внимания. Ведь булат не терпит ошибок и неточностей. Так называемый “защип” или трещину уже не удастся “вылечить” сваркой под молотом. Булат, при его сверхвысокой концентрации углерода в междендритных зонах, не способен свариваться. Так что у мастера может быть только одна попытка. Булат не очень “любит” повторную ковку после полного остывания. Поэтому всю работу необходимо завершить за “один присест”. А ковать нужно не торопясь, соблюдая алгоритм ударов. Согласитесь, все эти “тонкости” делают изготовление булатного клинка искусством редким, утончённым, можно сказать, мистическим.

Механическая обработка заготовки клинка – ещё одна серьёзная преграда. Дендритные оси чрезвычайно вязкие. Это мешает резать металл пилами и точильными кругами не меньше, чем сверхтвёрдость вкраплений чистых карбидов между кристаллами. Стоит немного переусердствовать в подаче усилия на инструмент, и происходит выбивание карбидных волокон или самоотпуск. Охлаждение водой невозможно, т.к. происходит сверхжёсткая закалка на микроскопическом уровне. Вы рискуете просто испортить инструмент. Полировка булата настолько сложна и изнурительна, что эту операцию поручают отдельному мастеру. Он полирует средних размеров клинок не менее недели. Потом наступает черёд специалистов по выявлению муарового узора. Ещё одна сложность. Концентрация и соотношение кислот, входящих в раствор, зависит от химического состава металла. Всё подбирается “на ощупь”. После травления – опять полировка в течение одного-двух дней. Только после всех этих этапов клинок, как говорят в Туле, “осаживают” (закрепляют на хвостовике рукоять и перекрестье).

Вот такой это непростой процесс – рождение булатного клинка.