Булатная сталь
реклама
Рязанский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" Реферат по дисциплине «Материаловедение» на тему: « Булатная сталь» Разработал студент группы ВХ-231: Неклюдов Александр Руководитель: Епишина В.В. Рязань 2014г. 1 Содержание 1. Введение…………………………………………………………….3 2. История Булатной стали…………………………………..….….6 2.1 Поход Александра Македонского………………………...…..6 2.2 Производство булата на Руси………………………………….9 2.3 Тайна булатной стали (Аносов П.П.).……………………….10 3. Происхождение булатной стали…………………………….….15 4. Секрет изготовления стали……………………………….…….17 5. Заключение………………………………………………………..22 6. Библиография……………………………………………….…….23 2 1. Введение Булатная сталь Дамасская сталь - первоначально то же, что и булат; позднее - сталь, полученная кузнечной сваркой сплетенных в жгут стальных полос или проволоки с различным содержанием углерода. Название получила от города Дамасск (Сирия), где производство этой стали было развито в средние века и, отчасти, в новое время. Булатная сталь (булат) 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. Описание 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 3 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 собой в лучшем случае низкосортные, а в худшем — декоративные (или псевдо-) булатыМногие современные стали превосходят булаты по твёрдости, многие — по износостойкости, но ни одна не превосходит по совокупности параметров, 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. Актуальность: Такая тема, как: «Булатная сталь» в настоящее время популярна, в основном: среди коллекционеров, различных музеев, в спорте, в оружейной промышленности; так как сейчас этот материал используется при изготовлении различного рода оружия, как для охотников, спортсменов так и для коллекционеров. Целью реферата является: 1. Донесение до читателя информации о булатной стали. 2. Изучение способов получения булата. 3. Углубление познаний в области булата. Гипотеза: Недостаточно информации о булатной стали, для студентов и людей заинтересованных в ее использовании . Задачи: 1. Исследование статей и литературы, с целью уточнения полноты отражения заявленной темы в имеющихся источниках. 4 2. Анкетирование и социологический опрос, нацеленный на выявление знаний о видах булатной стали. 3. Обобщение полученной информации в виде реферата, и создание презентации, рассказывающей о видах булатной стали. Методы: - обобщение; - анализ; - синтез. 5 2. История булатной стали Вальтер Скотт в своем романе «Талисман» рассказывает о состязании в ловкости между султаном Саладином и английским королем Ричардом Львиное Сердце. Во время состязания Ричард своим мечом разрубил на две части копье одного из рыцарей - все видели высокую прочность стали и страшную силу удара короля. В ответ Саладин подбросил в воздух тонкое покрывало и рассек его своей саблей - прекрасное доказательство остроты клинка и ловкости воина. Клинок султана был булатный. Это одна из многих легенд, рассказывающая о чудесных свойствах булата. Булат - знаменитая сталь, о которой слышали многие, даже не металлурги. 2.1 Поход Александра Македонского Первые сведения о булате до нас дошли от участников походов Александра Македонского в Индию - 2300 лет назад. По их словам, мечами индусов можно было рубить камни и рассекать в воздухе легкие шелковые ткани. Да, Индия была родиной булата. Отсюда в восточные страны ввозили вутцы «хлебцы» из стали. Они имели вид плоской лепешки диаметром около 12,5 см, толщиной 0,25 см и весом около 900 г. Каждый такой хлебец разрубался пополам на равные части, чтобы покупатель мог рассмотреть строение металла. Индийские мастера много веков владели искусством обработки стали. Знаменитый арабский путешественник и географ Эдризи в 1154 г. писал, что индусы в его время славились производством стали и ковкой мечей. За сотню лет до этого Бируни, описывая производство стали и мечей, восклицал: «Никогда не будет народа, который лучше разбирался бы в отдельных видах мечей и в их названиях, чем жители Индии!». 6 И он далее рассказывает, что мечи в Индии делали разных цветов: зеленые (отполированное железо натирали раскаленным порошком медного купороса), синие, белые, цвета фиринд или фаранд («шелковая узорчатая ткань»), т. е. с узорчатым рисунком на стали, с красным полем и белыми узорами на нем. Узоры, рисунки на металле были самой главной внешней отличительной особенностью булатных мечей. На некоторых булатах узоры были видимы 7 невооруженным глазом сразу после полировки. На других узоры появлялись только после травления соком растений. Узор мог быть крупным или мелким. Мастера Востока тщательно хранили секрет производства булата, передавая его из рода в род. Было несколько известных центров по изготовлению булата. Особенно славился этим сирийский город Дамаск. Там уже 1800 лет назад существовала первая крупная мастерская по изготовлению стали и производству оружия из индийского вутца. Мечи из Дамаска в средние века попадали даже в африканские племена. Название - дамасская сталь позже стала собирательным понятием булатной стали, изготовлявшейся в разных странах. Булатные клинки ценились очень высоко во все времена. Бируни, сообщая о различных видах индийских мечей, упоминая один из них - маджли, на котором изображены животные, деревья, пишет: «Стоимость такого меча равна цене лучшего слона; если же рисунок будет изображать человека, то ценность и стоимость меча еще выше». Да и в более поздние времена, например в начале XIX в., у синдского эмира была булатная сабля, за которую он не согласился взять 900 фунтов стерлингов, т. е. 9000 руб. золотом. Знакомство европейцев с булатом началось еще в эпоху римского владычества - около 2000 лет назад. Позднее славу булатного оружия разнесли купцы, приобретавшие его в Дамаске и развозившие по многим странам. С начала III в. способ ковки дамасских мечей распространился в Западной Европе. Однако спустя 700 лет секрет производства мечей был снова утерян. 8 2.2 Производство булата на Руси В средние века производство булатов было и на Руси. Имеются документы, подтверждающие, что в Москве существовало производство булатов. Так, в 1616 г. оружейный мастер Дмитрий Коновалов выковал зерцало из булата. В ряде документов встречаются записи: «...сабельные полосы, булат синей, московский выков», «сабля полоса русская с долами на булатное дело». Однако к концу XVII в. это искусство, видимо, пришло в упадок, а потом и вовсе забылось. Здесь уместно будет затронуть вопрос - почему же так легко были утрачены многие секреты древних мастеров? Академик Л.Ф.Верещагин, отвечая на этот вопрос, приводит пример с загадкой дамасской стали. Как удавалось людям средневековья без нынешней техники и без легирующих добавок получать эту изумительную нержавеющую и необыкновенно прочную сталь? Если производство дамасских клинков было уже когда-то освоено, то почему же люди забыли его? Академик так ответил на этот вопрос: «То, что случайно найдено путем экспериментов и еще не осмыслено, не понято людьми, принадлежит им только наполовину. Человеку выпала большая удача - он нашел самородок золота. Нашел случайно. Он порадовался увесистой находке, подержал ее в руках, спрятал под куст в надежде вернуться сюда, а потом сколько не искал, уже не мог ее найти. Примерно то же случилось и с дамасской сталью. 9 Случай дал ее в руки человеку, случай и отнял». Несмотря на утрату секрета, интерес людей к булатной стали не пропадал. В прошлом веке ученые многих стран пытались разгадать тайну булата. Среди них был и знаменитый английский физик Майкл Фарадей, пытавшийся получить булат путем добавки к стали алюминия и платины. 2.3 Тайна булатной стали(Аносов П.П.) Однако тайна булатной стали была раскрыта уральским металлургом Павлом Петровичем Аносовым. Аносов Павел Петрович Павел Петрович Аносов родился в 1796 г. в семье коллежского асессора. Отец его служил в Берг-коллегии (впоследствии реорганизованной в Горный департамент), с 1806 г. он советник Пермского горного управления. Вскоре после переезда на Урал родители Аносова умерли, детей, в том числе Павла, взял на воспитание дед по материнской линии Л.Ф. Сабакиц известный русский механик, работавший на Ижевском и Боткинском казенных заводах. В 1810 г. он определил 11-летнего Павла в санктпетербургский Горный кадетский корпус на "казенно-коштное место". Это учебное заведение было основано по указу Екатерины II от 21 октября 1773 г. как Горное училище, приравненное к академиям и подведомственное Бергколлегии. В 1804 г. оно преобразовано в Горный кадетский корпус, а в 1833 г. - в Институт корпуса горных инженеров. (Интенсивно развивающаяся горная промышленность на Урале и в Сибири испытывала потребность в высококвалифицированных кадрах.) Воспитанники Горного кадетского корпуса получали хорошее образование: они изучали арифметику, алгебру, геометрию, маркшейдерское дело, минералогию, металлургию, рисование, химию, механику, физику, французский, немецкий и латинский языки. При Александре I их обучали музыке, танцам, фехтованию, водили в Эрмитаж, Кунсткамеру, Академию художеств. Много времени отводилось практическим занятиям по химии, физике, промывке различных руд. Во дворе учебного заведения был построен "рудник" с подземными ходами и выработками, а в его мастерских 10 и на Санкт-Петербургском монетном дворе учащиеся сами плавили металлы. Коллекции Горного корпуса постоянно пополнялись новыми уральскими и сибирскими минералами, редкими самородками золота. Здесь хранилась малахитовая глыба, оцененная небывалой по тем временем суммой в 425 тыс. руб., а также найденный на Нижнетагильской даче платиновый самородок весом 10 фунтов 54 золотника (4.33 кг). Среди образцов было немало изделий и полуфабрикатов металлургического производства: идеально ровное по толщине листовое железо, бритвы, столовые приборы, предметы высокохудожественного литья. Внимание Аносова особенно привлекало искусно выделанное холодное оружие: здесь было немало черкесских и турецких сабель, римских мечей с замысловатой рисовкой, изготовленных из редких сортов стали. Его поражали булатные сабли с чудесными узорами. На вопросы, каким образом удавалось древним мастерам изготавливать булатное оружие с узорами, преподаватели неизменно отвечали: "Секрет булата утерян!" Будущего ученого и мастера не оставляла мысль разгадать его, об этом он думал по ночам, читая книги о рыцарях, вооруженных булатным оружием. Однажды среди ночи, взяв свечу, он направился в зал к витрине, где находились булатные клинки. Долго смотрел на них и, опустившись в кресло, заснул. Проснулся от шума, поднятого служителем. Возле него стоял инспектор классов. Утром Аносову пришлось держать ответ перед директором корпуса А.Ф. Дерябиным. Тот был человеком рассудительным, уважал воспитанников, а инспектору сказал: "Мы не можем наказывать юношу. Он увлечен вопросом, разрешение которого сделало бы нашей стране честь". Учился Аносов легко, был в первой пятерке лучших учеников. У него хватало времени на занятия в научных кабинетах, на чтение и игры, он увлекался также рисованием, принимал участие в любительских спектаклях, где пьесы ставились на иностранных языках. В октябре 1816 г. Аносова произвели в унтер-офицеры, а в 1817 г. он с отличием завершил учебу и был выпущен из Горного кадетского корпуса практикантом в действительную службу. За успехи, "оказанные им при испытаниях", его наградили Большой золотой и Серебряной медалями, книгами, эстампами. Награждение Большой золотой медалью сопровождалось выдачей 500 руб. "на обзаведение". Его первым приобретением стал микроскоп. Павел, конечно, знал, что его великий соотечественник М.В. Ломоносов для своих химических исследований впервые применил микроскоп, и, предвидя характер своей работы, обзавелся таким же прибором. В ноябре 1817 г. П.П. Аносов был направлен на заводы Златоустовского горного округа (Южный Урал) - там ему предстояло выполнить дипломную работу. По положению того времени воспитанники Горного кадетского корпуса выпускались "не прямо на действительную службу офицерскими чинами, как было прежде, но со званием практикантов. В этом звании они должны были оставаться два года, употребляя это время на осматривание рудников и заводов и для приучения себя к служебному порядку". Лишь 11 после отчетов по дипломной работе практикантов зачисляли на постоянную службу. Результаты своих наблюдений выпускник обобщил в дипломной работе "Систематическое описание горного и заводского производства Златоустовского оружейного завода, составленное практикантом П. Аносовым, 1819 года". После многолетних опытов он в 1837 г. изготовил в г. Златоусте первый булатный клинок. «Полоска булата сгибалась без малейшего повреждения, издавала чистый и высокий звон. Отполированный конец крошил лучшие английские зубила, тогда как отпущенный - легко принимал впечатления и отсекался чисто и ровно», - писал Аносов в «Горном журнале». Изготовленные на Златоустовской фабрике булатные клинки были золотистого отлива с крупным сетчатым или коленчатым узором, что, по мнению знатоков, было признаком высшего сорта булата. Эти клинки разрубали гвозди и кости, не повреждая лезвия, и вместе с тем легко перерезали в воздухе газовый платок. Памятник Павлу Аносову в г. Златоуст 12 Так что же такое булат, над тайной которого так долго и упорно бились многие люди? «Железо и углерод и ничего более, - отвечал Аносов. - Все дело в чистоте исходных материалов, в методе охлаждения, в кристаллизации». Да, действительно, булат оказался высокоуглеродистой сталью без какихлибо особых примесей. Булат являлся продуктом естественной кристаллизации стали, получаемой при соединении железа с углеродом. Сущность образования булата заключалась в насыщении сплава большим количеством углерода (около 1,3 - 1,5 %). В условиях медленного охлаждения образовывалось и находилось в некотором излишке соединение железа с углеродом - так называемый цементит, который не растворялся, как это бывает в обычной стали, а оставался в железе как бы во взвешенном состоянии. Прослойки цементита как бы обволакивались медленно стынущим мягким железом. Поэтому при высоком содержании углерода, что придает металлу твердость, булат сохраняет высокую вязкость, упругость, которой лишена обыкновенная сталь. Из-за наличия прослоек хрупкого цементита отковка булата должна производиться крайне осторожно, ударами легкого молота, с многократным нагреванием до критической температуры до температуры красного каления, переход за которую ведет к потере булатом своих основных свойств и характерного рисунка. Процесс изготовления булата был очень трудоемким, длительным и требовал высокого искусства. Работы Аносова по освоению производства булатной стали оказали большое влияние на дальнейшее развитие металлургии. Ведь в то время мартеновский и конвертерный процессы еще не были изобретены. В Англии, России и других странах литую сталь получали трудоемким, длительным и малопроизводительным процессом - путем переплавки цементованных кусков железа в тиглях. Цементация же, т. е. науглероживание железа, представляла собой еще более длительный процесс, он иногда продолжался несколько дней. Аносов во время работы над булатной сталью разработал новый способ получения стали, сущность которого «заключается в сплавлении негодных к употреблению железных и стальных обсечков в глиняных горшках (тиглях - Н.М.) при помощи возвышенной температуры воздушных печей». Если же сплавляли мягкое железо, т. е. металл с низким содержанием углерода, Аносов соединял процесс плавления с процессом науглероживания железа в газовой среде - у него операция цементации совмещалась с плавлением. Открытие газовой цементации явилось крупным вкладом в практику металлургии и обеспечивало получение литой стали в сравнительно больших однородных массах. Наладив на Урале производство тигельной стали, Аносов с законной гордостью писал: «В Златоусте литая сталь, получаемая из стальных обсечков и тагильского железа, может не уступать английской литой стали: в этом меня убеждают 13 многие сравнительные опыты». Завершая свой рассказ о булате, автор уже предвидит вопрос нетерпеливого читателя: а какое сейчас положение с булатом? Каково его нынешнее значение? А иной читатель даже усомнится, создана ли сейчас подобная замечательная сталь. Да, сейчас булатная сталь не производится. И вот почему. Эта сталь была продуктом ремесленного кустарного производства и имела, согласитесь, все-таки ограниченное применение - в основном для изготовления холодного оружия. Современная техника (ведь минуло более сотни лет со времени работ Аносова!) нашла много способов получения стали самых разнообразных марок с различными свойствами, которыми не обладала булатная сталь. 14 3. Происхождение булатной стали На самом деле объяснение всем этим горе попыткам в новое время изготовить дамасскую сталь, очень простое. Материал для изготовления этой уникального металла имеет неземное происхождение, и речь тут не о зеленых человечках, а об обыкновенном железном метеорите. В России такой метеорит считается, что упал в 1421 году под Ярославлем. И хотя железный метеорит под Ярославлем был довольно таки крупным, его запасы все равно были ограничены. И как бы бережно их не использовали, с расходом метеоритного материала, прекратилось и изготовление булатного оружия. А сам он превратился в легендарное оружие далекого прошлого. Но этого ценного метеоритного материала хватило для вооружения значительной части казачьих ордынских армий. Что и создало технический перевес в ту пору. Русский булат, он же индийский и дамасский, в виде ноже, мечей и копий, разрубал щиты, латы и мечи противников. Оружие из дамасской стали окутывалось легендами. Секрет булата утеряли по той простой причине, что в ту далекую эпоху тонких химических анализов делать не умели. Поэтому химический состав ярославского метеорита остался ордынским = дамасским мастерам неизвестным. «Формулу» они не нашли. Кончились обломки метеорита, — исчерпались, и ценные добавки. А без знания состава метеорита, без его «формулы», воспроизвести эти добавки искусственным путем мастера так и не смогли. Как, впрочем, и их потомки. С другой стороны, если бы древние металлурги сами изобрели физико-химическую «формулу», то есть без использования метеорита, вряд ли бы ее забыли. Когда и почему же искусство изготовления этого легендарного клинка было безвозвратно утрачено? Первая и главная причина исчерпались обломки железного метеорита. Вторая причина носила, вероятно, эволюционный характер. Дело вот в чем. В эпоху отсутствия огнестрельного оружия булат играл, конечно, исключительно важную роль. Он рубил обычные латы и щиты. Солдаты закованные в булатную броню и с таким же мечом в руке, имели очевидное преимущество на поле боя. Но с появлением мушкетов и пушек значение клинков — ножей, естественно, уменьшилось и постепенно сошло на нет. Какое-то время, по инерции, булатное оружие могли ковать из обломков старых булатных мечей и кольчуг. Но быстрое развитие огнестрельного оружия привело к тому, что латы вообще отошли в прошлое. Они стали бесполезными против пуль и картечи. Рассекать латы мечом стало не нужно. Мечи и сабли, конечно, остались на вооружении, однако требования к качеству металла ослабились. Чтобы рубить мундиры и обычную одежду, достаточно было иметь сабли из обычной хорошей стали. И вовсе не обязательно из легендарной и дорогой 15 стали. Так что дожить он мог до XVII —XVIII веков, постепенно превращаясь в коллекционное и музейное вооружение. 16 4. Секрет изготовления стали Материал клинка — закаленная сталь — обладает тем свойством, что твердость и упругость ее в известных пределах находится в обратной зависимости. Твердость лезвия должна быть достаточно большой, чтобы нож не скоро затупился, но и не чрезмерной, иначе выкрошится режущая кромка или сломается лезвие. Давно замечено, что стойкость (износоустойчивость) лезвия не всегда зависит от твердости клинка. Нередки случаи, когда мягкий клинок тупился в работе меньше, чем более твердый. На Златоустовском заводе известный металлург Аносов, пытаясь восстановить секреты технологии изготовления булатной стали, определял износоустойчивость лезвия путем разрезания рулонов войлока. В ходе работ выяснилось, что образцы лезвий, взятые из одного куска стали и прошедшие одинаковую термообработку, имеют различные характеристики. Режущие свойства лезвия определяются параметрами той микропилы, которая образуется при его заточке и видна, если посмотреть на кромку лезвия под микроскопом. Зубцы этой пилы должны быть мелкие и одинаковые, их вершины должны обладать максимальной твердостью и не выкрашиваться. Это обеспечивается микроструктурой материала и способом заточки лезвия. Чем острее угол заточки, тем с большей легкостью клинок проникает в обрабатываемый материал. Но поскольку тонкое лезвие — более хрупкое, то для того, чтобы оно не сломалось, необходимо повысить упругость, тем самым уменьшив износоустойчивость. В древности оптимальное сочетание этих свойств обеспечивал булат — материал, который привозили из Индии. В страны ближнего Востока он поступал в виде слитков и затем в процессе ковки и закалки особыми методами приобретал уникальные свойства, сочетая высокую твердость и большую упругость по сравнению с не обладавшими подобными качествами, в нашем понимании, рядовыми клинками. Однако и булаты тоже бывали разными. В конце прошлого века, когда в очередной раз вспыхнул интерес к технологии изготовления булата, в России была создана комиссия, которая взяла на учет все имевшиеся в стране образцы булатного оружия. Так, из собранных приблизительно 4000 клинков половина оказалась подделкой, а среди остальных лишь один процент обладал выдающимися свойствами. Дамаск — материал (сталь, как бы армированная более упругими волокнами), получаемый в результате проковки мало– и высокоуглеродистых полос в один монолит по особой технологии. Дамаск и булат часто путают, поскольку на обоих материалах при протравливании проступает рисунок, демонстрирующий структуру металла. И все же это различные по процентному содержанию углерода материалы. 17 По содержанию углерода (в особой кристаллической форме) булат занимает промежуточное положение между высокоуглеродистой сталью и чугуном, а в дамаске его содержание такое же, как и в углеродистой стали. Низкоуглеродистые дамаски шли на изготовление стволов охотничьих ружей, которые, за некоторым исключением, стоили значительно дороже стальных, так как изготовление дамаска представляет собой более трудоемкий процесс. Сейчас производство клинков переживает очередной бум возрождения традиций изготовления узорчатой стали. Большинство солидных зарубежных фирм, да и многие частные производители как в России, так и в дальнем зарубежье, восстановили производство дамасковых клинков, насколько я понимаю, используя в основном декоративные свойства материала. Уже созданы новые, неизвестные ранее сочетания материалов в дамаске, например нержавеющий дамаск. Время от времени в печати появляются сообщения о том, что различными способами удалось получить и булатную сталь, но ее промышленное производство налажено только на украинском НПО «Булат» (Зброя та Полювання, 1999). Причем булатные ножи, которые используют, например, при изготовлении фанеры, резке бумаги, приготовлении щепы для бумажного производства и производства ДСП имеют стойкость на порядок выше, чем аналогичные ножи из лучшей шведской стали. После правильной проковки, закалки, шлифовки и травления на булатном клинке проступает характерный не повторяющийся узор (в дамасках узор состоит из повторяющихся элементов). Даже при твердости HRC 36–40 такой клинок невозможно пилить надфилем, который хорошо царапает сталь, закаленную до HRC 54–56. Недостатком булата считается его предрасположенность к оржавлению. Есть сведения, что уже получен нержавеющий булат, однако булат ли это? В свое время в России были и другие отличные клинковые стали. Например, большой известностью пользовались в Российской империи кинжалы и ножи Егора Самсонова из Тулы. Многие из его изделий включены во все дореволюционные каталоги охотничьих магазинов. Всю технологическую цепочку, начиная от выплавки стали и до термообработки, а также отделки ножей, он производил на дому. Умер Самсонов уже во времена советской власти, не оставив учеников и никому не передав секреты своего мастерства. Говорят, когда он уже был немощен, то обратился к властям с просьбой помочь в ремонте дома, так как у него не было ни сил, ни средств, а за это он обещал рассказать о всех тонкостях выделки своей стали. Но советские органы не откликнулись на предложения умирающего и способ изготовления такой стали был утерян. 18 В 50–60-х годах на московском заводе «Серп и молот» предпринимались попытки восстановить технологию изготовления самсоновских ножей, однако они закончились безрезультатно. В наше время в ножевом производстве применяют более ста сортов стали. Среди них есть материалы, обладающие уникальными свойствами, хотя они и довольно дороги. Так, подразделения морских диверсантов США — «Тюлени» вооружены боевыми ножами, которые могут резать стальную сетку, при этом абсолютно не повреждая лезвие. Из керамического материала — диоксида циркония (циркона) делают клинки, а в качестве покрытия стального лезвия используют нитрид титана (золотистого цвета), карбонитрид титана (черного цвета) или их чередование. Иногда лезвия также покрывают алмазо-углердной пленкой. Эти покрытия делают поверхность лезвия чрезвычайно твердой, но все же это, так сказать, экзотика. В основном же современные ножи изготавливают из нержавеющих или — на любителя — углеродистых и легированных сталей. Клинок дамасского ножа в зависимости от его выделки раз в пять, а порою и в десять, дороже обычного. Излюбленные марки сталей, используемые зарубежными изготовителями, — 440С, АТС34, 154СМ (по некоторым данным, стали АТС34 и 154СМ различаются содержанием неосновных легирующих элементов — марганца и кремния). Литая сталь D2 появилась лет десять тому назад. Она обладает уникальной микроструктурой (при специальной термообработке), позволяющей выполнить заточку с малым углом при HRC 58–60. Cталь CPMT440V, по составу близкую к булату, получают методом порошковой металлургии . Фирмы гарантируют твердость, но это все же не означает, что лезвия, изготовленные из такой стали, лишены недостатков. Привезенный из США нож, выпущенный одной из старейших фирм в мире — фирмой Buck. Удостоверяющий качество сертификат гарантировал твердость HRC 60. И действительно, испытав лезвие из стали 450С на приборе Роквелла, это подтвердилось. Нож был заточен до бритвенной остроты (хотя и до этого был достаточно острый) вручную с применением специальной жидкости (чтобы, не дай Боже, не отпустить кромку) при помощи приспособления типа «Лански». Однако на первой же охоте кромка благополучно замялась на обычном еловом сучке. Более дешевые ножи зарубежные фирмы делают из сталей попроще, на которых стоят обычные клейма 420, 440, 440А или просто указывающие на то, что это нержавейка — INOX, ROSTFREI, SINOXID. Закалены они до HRC 50–54, и по износоустойчивости не лучше обыкновенных столовых ножей, поэтому затачивать кромку под острым углом совсем не обязательно. Как-то мне попался нож производства ГДР, я до сих пор так и не выяснил, из какого материала он был изготовлен. Так вот, при его заточке на круге 19 практически не было искр, только редкие красноватые жидкие ниточки. Заточить его я так и смог, заусенец никак не обламывался, хотя лезвие было весьма твердое. Среди «советских» сталей взамен прежних, пользующихся особой популярностью у кустарей и производителей ширпотреба углеродистых и легированных сталей типа У7–У8, 65Г, 60С2, ШХ15, 9ХФ, Х6ВФ и т.д. Сейчас довольно распространенной является «нержавеющая» сталь типа 40Х13, 40Х13НВ. Эти конструкционные стали теперь не менее «любимы» в среде умельцев, сотни которых работают на каждом ПТО или заводе-гиганте. Некоторые термисты-виртуозы в закалке такой стали добились действительно хороших результатов, достигая твердости HRC 56–58 при удовлетворительной упругости. Из аналогичной стали делают и столовые приборы. Изучив данные таблицы, увидим, что ее ближайшим аналогом является сталь 420 (разве что содержание марганца несколько выше). Несмотря на то, что эта сталь называется нержавеющей, в действительности она подвержена коррозии, особенно в агрессивной среде или при низком качестве полировки. Меньше подвержена коррозии сталь 95Х18, которая содержит 18 % хрома и по составу почти «дотягивает» до 440С (ближе к 440В). Это действительно замечательная сталь и, естественно, более дорогая. Однако добиться получения таких свойств возможно лишь при тщательном соблюдении технологии ковки и термообработки. Сегодня только солидные, хорошо зарекомендовавшие себя фирмы могут обеспечить такие условия термообработки — нагрев в вакуумных печах с высокоточной регулировкой температуры, многочасовый отпуск, криогенную обработку (выдержку при низких температурах для получения особо мелкого зерна). А вот кустари, не соблюдая всех тонкостей техпроцесса, не смогут получить хороших результатов и окажется, что качество ножа из 95Х18 ничуть не лучше, чем сделанного из стали 40Х13 и закаленного мастером-виртуозом. Из этой стали делают некоторую ответственную продукцию заводы России. Упоминается также «диверсионная сталь», из которой, возможно, делали «ножи разведчиков» Советской армии. Мне доводилось видеть подобный нож. Его рукоятка была буквально измочалена от промахов при метании в цель, а лезвие слегка затуплено на острие, да и то лишь потому, что, как говорил хозяин ножа, при промахе он постоянно попадал в бетонный забор. Сталь 65Х13 (аналог шведской 13С26) при хорошей закалке — один из наиболее приемлемых для охотничьего ножа материалов, так как при твердости HRC 54–56 она достаточно упруга и износостойка. Иногда местные умельцы делают неплохие лезвия даже из простой малоуглеродистой стали, посыпая во время ковки полосу чугунной крошкой. Металлическую полосу проковывают, многократно складывая ее. Углерод, содержащийся в чугуне, диффундируя в соседние участки, превращает их в 20 сталь. Получается что-то наподобие дамаска. Естественно, хорошее лезвие можно получить, лишь имея большой опыт работы и «чутье» металла. При массовом производстве полосы ножа (лезвия) изготавливают методом горячей штамповки, при кустарном — вырезкой из листового материала или ковкой из прута. Говорят, что кованый клинок крепче, — может быть, но на этапах последующей обработки происходит перекристаллизация детали, и эта дополнительная крепость во многом теряется, в отличии от клепки (оттяжки) в закаленном состоянии, например косы, лопаты, где такая нагартовка значительно улучшает свойства материала. При кустарном производстве заготовку из 95Х18 легко испортить при несоблюдении теплового режима ковки. После термообработки клинка следует окончательная шлифовка, отделка и заточка режущей кромки. Обычно угол схождения фасок на полосе клинка, которые образуют лезвие, меньше угла заточки режущей кромки — так проще обеспечить быструю ее заточку и правку, особенно удобно затачивать лезвие с вогнутым в поперечном сечении профилем. Угол заточки для разного рода работ делают различным. Например, 8–12° — для бритв, 10–15° — для скиннера, 12–20° — для охотничьего разделочного ножа, 20–30° — для работ по дереву (стамеска, топор), 30–45° — для рубки сырых костей, 40–60° — в саблях. Рубить гвозди, протыкать бочки для бензина (как в рекламных целях делают некоторые фирмы) и даже вскрывать консервные банки без ущерба для лезвия можно только при угле заточки, который соответствует данной «работе» — 55–65°. При рубке лезвий друг о друга победа достанется не тому ножу, который изготовлен из более качественной стали, а тому, у которого больше угол заточки. Достаточно длинное лезвие может иметь несколько участков с различными углами заточки режущей кромки по длине. Фальшлезвие, в отличии от боевых ножей, не должно быть остро заточено, так как при вскрытии брюшины это только мешает, однако его можно использоваться при рубке, освобождая от этой работы тонкое основное лезвие. Около пяты часто делают большой угол заточки для выполнения тяжелых работ, или применяют для этого участок с так называемой серрейторной заточкой — волнистой пилообразной заточкой, состоящей из одинаковых или чередующихся более и менее глубоких канавок, которые идут поперек режущей кромки. Вариантов такой заточки множество, к тому же лезвие с такой заточкой весьма эффективно при работе с твердыми частями мышечной ткани, хрящей, сухожилий, веревок (стропорезы парашютистов). Старые финские ножи и ножи, лезвия которых постепенно утоньшаются к острию, имеют переменный угол заточки (плоскость заточки скручена пропеллером с каждой стороны). Некоторые северные народы России традиционно пользуются ножами с односторонней заточкой. 21 5. Заключение В настоящее время появилось большое количество разнообразных видов булатной стали, что требует постоянного изучения состава и свойств различных материалов в ее применении. Прочность и пластичность сверхвысокоуглеродистых сталей могут быть выше, чем у обычных марок стали. Прочность на растяжение определяется как максимально растягивающее напряжение, выдерживаемое стандартным образцом металла до разрыва. Удлинение образца служит мерой пластичности; оно измеряется как относительное приращение длины образца металла непосредственно перед разрывом. Сверхвысокоуглеродистые стали после прокатки с охлаждением приобретают сверхтонкую структуру и оказываются прочнее (при данной пластичности) обычных низкоуглеродистых сталей и высокопрочных сталей, легированных небольшими количествами специальных элементов. По своей прочности они даже превосходят некоторые специальные сорта стали. Управлять этим сложнейшим процессом могут еденицы. Как пишет В. Басов, один только характер кристаллизации зависит от целого ряда факторов: шероховатостей стенок тигля или изложницы, температуры металла, его цвета, скорости охлаждения, состава металла, степени его чистоты и много другого. Малейшая ошибка, допущенная мастером, приведет к тому, что булат превратится в кусок обычного чугуна. А посему булат – это прежде всего технология, а не химический состав металла. Как ее применять – в том и состоит главный секрет настоящего булата. 22 6. Библиография 1. Годеновский Н.Б. Таны булатной стали. – изд.2е доп. и перераб. – Ростов-на-Дону: феникс, 2010 – 384 стр. 2. Гуревич Ю.Г. Загадка булатного узора – М: Знание, 1985г. 3. Мезенин Н.А. Занимательно о железе. – М: Металлургия, 1977г. – 152 стр. 4. Щербаков В.А., Борзунов В.П. Булатная сталь.- М: МИСиС, 1996г. 5. Адаскин А.М., Зуев В.М. Материаловедение (металлообработка). – М: ПрофОбрИздат, 2002г. 240 стр. 23
