Знаменитая дамасская сталь. Какими качествами обладали эти удивительные клинки? В чем секрет древней технологии? Дамаск для своего времени - это был революционный прорыв в создании высокопрочного металла и новой технологии. Легендарные мечи, рассекающие шелковый платок, имели необычайную остроту. А не миф ли это? Кузница двадцать первого века - царство традиционных технологий. Принцип создания не менялся столетиями. Основные элементы этого производства: открытый огонь, молот, наковальня, мастерство кузнеца. Примета нового времени в профессии кузнеца - исходные материалы. В старину ремесленники сами добывали руду, затем перерабатывали ее в металл. Современные кузнецы, как правило, оперируют сталью с легирующими добавками. Эти примеси и наделяют металл индивидуальными особенностями.

Превосходство дамасской стали над всеми другими сплавами - распространенный миф. Ученые считают, что это плод воображения писателей начала девятнадцатого века. В исторических романах того времени клинки Дамаска, обладали чудесными свойствами. Они рассекали , как масло. Историки и металловеды опровергают эти легенды. Устоять против современных сталей, старинный дамаск вряд ли смог бы. Он, все-таки, был несколько проще по химическому составу и не так интересны были стали, которые в нем использовались. Тот «дамаск", который создают сегодняшние мастера, это, как правило, использование, уже, изначально высокопрочных сталей с хорошими характеристиками.

Тем не менее «дамаск» своего времени действительно отличался высокой прочностью и гибкостью. Это сочетание и делало из дамасской стали превосходным оружием. Секрет - в особом сплаве.

В чистом виде, железо, очень мягкий металл, и не подходит . Поэтому человек пользуется сплавами - соединениями железа с другими химическими элементами. Непременный компонент этих соединений - углерод. Он придает сплаву твердость. К примеру, в обычно гвозде, углерода находится сотые доли процента (0,06-0,16%) от всего металла. А в железнодорожном рельсе от 0,5 до 0,7%. Железные сплавы, содержащие меньше 2,14% углерода, называются сталью. После специальной термической обработки, она приобретает еще одно важное качество - упругость.

Главный секрет технологии производства «дамаска», многослойная заготовка, которая состоит из сплавов с разным содержанием углерода. Дамасская сталь - один из первых композитных, то есть, составных, материалов в истории. «Дамаск» - это сварочные технологии, когда идет диффузионное сближение слоев двух, трех или более, сталей, путем давления. Особую твердость «дамаску» придает основная часть пакета, которая состоит из сталей, богатых углеродом. Источник упругости будущего изделия - легирующие добавки и железо. Так, чередование слоев металла с очень высоким и очень низким содержанием углерода, придавало новому материалу: твердость, упругость и ударную вязкость (сопротивление ударным нагрузкам).

Следы этого коктейля в можно увидеть невооруженным взглядом. Характерный узор на лезвии «дамаска» оптический эффект неравномерного распределения углерода. «Дамаск» обладает своим неповторимым «лицом», своим рисунком, своей красотой в железе. Гомогенный материал ровный по раскрасу, не так интересен. Его, как правило, разрисовывают, либо , чтобы создать, какой-то образ.

Высокие качества конкретного клинка из дамасской стали закладываются на начальном этапе. Идеального рецепта создания «пакета» не существует. Подбор исходных материалов, их пропорции, принцип комбинирования, в древности, любой из элементов этого процесса, являлся секретом мастера, фундаментом превосходства его оружия.

Из дамасской стали - предмет гордости любого охотника. Благодаря технологии изготовления такой инструмент режет самые твердые природные материалы и ткани. Он хорошо держит заточку. Тем не менее, изделие этих мастеров редко используют по назначению. Основная функция их стальных произведений - декоративная.

Приветствую всех мозгоремесленников ! После почти года «общения» с молотом и наковальней, я, наконец-то, приобрел необходимые опыт и инструменты для создания кованных поделок , таких как небольшой «дамасский» нож из данной мозгостатьи .

А начинал я, кстати, с небольшой кувалды в качестве наковальни, бил по которой небольшим молотком.

Сейчас же речь пойдет о создании своими руками небольшого, кованного, а не вырезанного, ножа с помощью самодельного горна, наковальни, молота и решимости. На лавры профессионала я не претендую, и это, безусловно, не единственный спсособ получения сварного дамасска, это рассказ о том, как мне удалось его сделать.

Дамасской сталью сегодня называют сварной дамасск, получаемый из сваренных металлических пластин различной мозгостали , впоследствии прокованных и перекрученных. Это как слепить вместе пластилин разных цветов и перекрутить его для получения волнистого узора. После ковки такую заготовку подвергают травлению, при котором разнородные металлы заготовки разъедаются неравномерно, тем самым образуя красивый контраст. Оригинальная дамасская сталь получается другим, весьма специфическим способом (хотя внешне похожа на современный дамасск), и мало кто знает, как ее создать, данный факт создал дамасску репутацию металла, якобы наделенного волшебной силой. А причина этой «силы», аналогичной и для самурайских мечей — процесс, позволяющий получать более однородную, и следовательно с нужными качествами, сталь, чего нельзя добиться другими способами, и дающий возможность включать в состав заготовки низкокачественную и высоко/низко углеродистую сталь. Что дает намного более качественное лезвие.

ВНИМАНИЕ!! Нож может быть опасен, прошу не давать его в руки людям с нарушениями психики!!!

Шаг 1: Материалы и инструменты

— стальные пластинки двух или более марок (предпочтительней в высоким содержанием угдерода), которые будут контрастировать друг с другом, я взял высокоуглеродистую 1095 сталь и сталь 15n20, с небольшим содержанием никеля, который добавит яркости и контраста после травления
— флюс (бура, которую можно приобрести в хозяйственном магазине)
— кусок арматуры, длинный пруток (будет приварен к заготовке в качестве ручки)
— дерево на ваш выбор для рукоятки ножа
— эпоксидная смола (отвердевающая за 5 минут самое то)
— латунные клепки
— состав для обработки древесины рукоятки, я использовал льняное масло
— масло для закалки металла (растительное)
— хлорное железо

— наковальня (желательно настоящая стальная наковальня, хотя при отсутствии таковой подойдут и некоторые другие прочные объекты: кусок рельса, кувалда, большая металлическая болванка, старый причальный столбик «кнехт», или просто большая прочная, твердая и ровная поверхность. Помните как все началось с ударов камнем на большом камне)
— молот (я использовал весом 1.3кг, с поперечным бойком)
— клещи
— сварка (необязательна, но желательна для сваривания пластинок друг с другом и приваривания ручки, если у вас нет сварки, то можно плотно обернуть пластины проволокой)
— кузнечный горн (способный нагреть заготовку до необходимых для ковки температур, что очень важно для качественного сплавления пластин друг с другом, более подробно об этом позднее)
— ленточный шлифстанок или напильник с горой терпения
— духовой шкаф или другой способ закаливания
— дрель или сверлильный станок
— тиски (очень полезна вещь)

Шаг 2: Сборка заготовки

Стальные пластинки обрезаются по нужным мозгоразмерам , мои к примеру 7.6х1.2см; при этом, чем больше заготовка, тем труднее ее формировать молотом. Перед тем как сварить их в стопку, пластинки со всех сторон очищаются от ржавчины и окалины. Далее пластинки укладываются стопкой, чередуя марки стали, так моя заготовка состояла их 7 пластин, три из которых марки 15n20, и четыре — 1095.

Выравненные относительно друг друга пластинки прихватываются сваркой (не обращайте особо внимания на мой шов), а затем к стопке приваривается ручка, чтобы было легче оперировать с заготовкой при ковке. Нет ничего зазорного, особенно после того как, стопка пластин сварена, в том, чтобы использовать только клещи. Я в любом случае выковал себе свои.

Шаг 3: Первая ковка стопки

Немного о моем горне: сделан он своими руками из пустого (для предосторожности специально купил новый) газового баллона, внутри выложен 5см-м слоем каолиновой ваты и огнеупорным цементом. Разогревается он горелкой типа Ron-Reil, о которой есть много хороших мозгостатей . Сам горн не особо большой и без проблем разогревается до нужной температуры.

Итак, заготовка из пластин нагревается до вишнево-красного цвета, жар для этого нужен не очень сильный. Нагретая заготовка самоделки посыпается бурой, которая сразу начинает плавиться и необходимо позволить ей просочится между пластинами. Это удалит окалину и предотвратит окисление, не позволяя кислороду контактировать с металлом. Данное действие обеспечит чистоту металла заготовки.

Затем заготовка снова нагревается в горне и процедура повторяется еще пару раз, не забывая очищать окалину при необходимости. А уже после этого заготовка нагревается до ковочной температуры, сколько это не могу сказать точно, но полагаю, где-то в районе 1260-1315 градусов Цельсия. При такой температуре заготовка будет иметь очень яркий желто-оранжевый цвет, примерно как умеренный дневной свет.

Чтобы не тратить время убедитесь, что наковальня и молот находятся под рукой и есть достаточно свободного рабочего пространства.

Затем заготовка быстро помещается на наковальню и легкими, мягкими ударами, равномерно по всей площади, начинается сквовка пластин воедино. Далее заготовка снова помещается в горн и разогревается до ковочной температуры, а потом проковывается ударами средней силы.

А уже после этого заготовка вытягивается, так, чтобы ее можно было загнуть.

Шаг 4: Загибание заготовки

Настало время увеличить количество мозгослоев в заготовке. Для этого заготовка проковывается до длины в два раза большей изначальной, но при этом важно равномерно протягивать ее, а не просто растягивать. По середине протянутой заготовки на подсечке, зубилом или другим подходящим способом делается поперечное углубление на 3/4 или 4/5 по толщине, по которому заготовка затем складывается пополам на краю наковальни, переворачивается и проковывается по всей длине, при этом убедившись, что половинки не сдвинулись относительно друг друга по боковым кромкам.

Затем повторяется процесс нагревания/ковки из предыдущего шага: флюс, нагрев, остывание, нагрев, ковка, горн. Процедура увеличения числа слое повторяется до нужного количества этих слоев, так я сложил ее 4 раза и получил 112 слоев. (Хотите больше слоев, пожалуйста, узор тогда получится мельче. Формула для рассчета слоев такова: начальное количество * 2 в степени количества загибаний, то есть 7*2^4=112).

Далее разогретая до ковочной температуры заготовка самоделки помещается в паз наковальни, хорошенько скручивается, а затем ей снова придается прямоугольная форма. Но до скручивания, заготовка пробивается по углам для того, чтобы ее форма стала более округлой, ведь при скручивании и обратной проковке в прямоугольную заготовку могут образоваться включения и примеси от образующихся складок, если температура заготовки меньше ковочной.

После этого мозгозаготовка опять проковывается (я повторил его несколько раз), и охлаждается, а чтобы убедиться в однородности ковки, я зачистил один из концов заготовки. Во время самой ковки, особенно на первом этапе, важно держать температуру заготовки высокой и быть аккуратным, иначе можно оторвать слои друг от друга (по другому это называется расслоение, что совсем не хорошо).

Шаг 5: Модель и грубое формирование профиля

Теперь необходимо представить профиль будущего ножа и грубо выковать его из заготовки. Чем точнее вы можете проковать профиль и скос, тем меньше придется возиться со шлифовкой (на станке или напильником). На эту тему есть много мозгостатей более опытных кузнецов, поэтому я не углубляюсь в подробности. Суть в том, что заготовка ведет себя примерно как пластилин, когда она разогрета, необходимо пробивать ее в нужном направлении.

Шаг 6: Шлифовка профиля

Чистовое формирование профиля осуществляется болгаркой и напильником. Запаситесь чаем, ведь скорее всего, на это потребуется много времени, если конечно у вас нет шлифовального мозгостанка .

Шаг 7: Шлифовка, шлифовка, шлифовка…и размышления о смысле жизни

Шаг 8:Готовый профиль

После того как профиль поделки сформирован, его необходимо еще доработать напильником с более мелким зерном, я использовал 400-е. Кромка лезвия затачивается почти, но не до конца, необходимо оставить его немного не заточенным, чтобы при закалке материал кромки не деформировался. После этого в рукоятке ножа высверливаются отверстия под клепки и подготавливаются деревянные плашки для этой рукоятки.

Шаг 9: Волнующий момент

Закалка.
Она либо «создаст» ваше лезвие, либо погубит его. Важно сконцентрироваться и быть осторожным, иначе можно деформировать и разрушить лезвие. Способ которым я пользовался, является не самым тщательным методом мозгозакалки , но лишь он был доступен мне с имеющимися у меня инструментами, да и масло было самым лучшим, которое я мог достать.

Перед закалкой, лезвие необходимо нормализовать. Это снимет напряжения, накопившиеся во время ковки и скручивания, и снизит вероятность коробления во время закалки. Делается эта нормализация нагреванием лезвия выше его критической температуры (когда он больше не намагничивается, поэтому полезно под рукой иметь магнит) и охлаждением на воздухе. Процесс повторяется три-пять раз, так я сделал это 5 раз. К тому же это действие поможет вам натренироваться извлекать лезвие из горна, потому как во время закалки недопустимы никакие заминки. Данное действие показано на фото с моим болтающимся ножом. А еще эта часть крута тем, что во время остывания происходит окисление, которое начинает раскрывать узор стали.

Закалка: лезвие снова нагревается выше критической температуры, а затем быстро вынимается и помещается, в первую очередь острием, в теплое растительное масло (для таких марок мозгостали как у меня). Для разогревания самого масла можно просто нагреть что-нибудь металлическое и бросить в емкость с маслом, я например, использовал костыль для шпал. Масло перемешайте, так вы получите более ровную закалку. Если ваша сталь высокоуглеродистая, то для закалки не используйте воду, это лишь испортит лезвие, потому что вода слишком быстро охлаждает, что не подходит для высокоуглеродистой стали.

С поделкой сейчас следует обращаться как со стеклом, потому что если лезвие было закалено правильно, то оно настолько хрупко, что может расколоться если его уронить.

После этого наступает черед отпуска.

Шаг 10: Отпуск металла

Отпуск — это процесс придания некоторой твердости лезвию, чтобы увеличить его срок службы и прочность. Достигается это нагреванием лезвия при определенной контролируемой температуре. Отпуск своей мозгоподелки я проводил в духовом шкафу в течение часа при температуре 205 градусов Цельсия. «Пропекаем» пока на табло не высветится «готово».

Шаг 11: Травление

Заранее извиняюсь за отсутствие фото этого и следующего шагов, но процесс совсем прост. Хлорное железо готовится по прилагаемой к нему мозгоинструкции , а затем в нем выдерживается лезвие, столько, сколько указано в той же инструкции. В моем случае это 3 части воды на 1 часть хлорного железа, и выдерживание в течение 3-5 минут. Процесс действительно захватывающий, а его результат выглядит словно это нож Бэтмена.

Шаг 12: Рукоятка и заточка

Опять же, существует много методик и инструкций о том, как сделать рукоять ножа и заточить его, поэтому обойдусь без мозгоподробностей . Скажу лишь, что для своей поделки выбрал плашки из вишни, которые к рукояти ножа приклеил с помощью эпоксидного клея и закрепил двумя латунными клепками. Отшлифовал ее 400-м зерном и покрыл льняным маслом.

Для заточки я не использую какой-то особый, требующий больших усилий способ, а в основном пользуюсь обычным точильным камнем.

Шаг 13: Самое время похлопать себя по спине, нож готов…

Это мой готовый нож длиной около 15см. Людям может показаться это довольно забавным, но я понятия не имею, как получился этот причудливый узор.

Благодарю за мозговнимание , надеюсь это кому-нибудь это пригодится!

Для этого дела можно самостоятельно сложить небольшую печку из камня. Вся процедура не отнимет много времени, а использовать такую печь можно будет на протяжении многих лет, тем более, если процесс изготовления дамасской стали и клинков из нее завлечет вас.

Заготовьте железную руду и обычный . Возьмите каменный горн. Смешайте железную руду и древесный уголь, поместите материалы в каменный горн и нагревайте до температуры не менее 1100-1200 градусов. при таком нагревании будет освобождаться от кислорода и восстанавливаться, а в результате вступления в реакцию с древесным углем будет образовываться губчатая однородная масса.

Извлеките полученное из печи и дайте остыть. Выжмите из полученного губчатого железа все примеси путем ковки. В результате проведенных действий у вас должен получиться небольшой кусок сварочного железа, углерода в котором очень низкое. Подготовьте глиняную емкость, в которой можно было бы нагреть полученные куски железа, отличным вариантом будет нагревание в закрытом глиняном тигле.

Охладите тигель, делать это следует постепенно, медленно, просто оставив в остывшей печи на неопределенное время. Извлеките получившийся слиток.

Сделайте из полученного материала (слитка) клинок. Для этого нагрейте слиток до температуры не менее 650 градусов ( станет пластичной) и произведите ковку, после чего, достигнув желаемого результата, быстро охладите полученный клинок в воде или рассоле для того, чтобы закалить его.

Видео по теме

Источники:

• дамасская сталь в домашних условиях

Булат- это сталь, которая благодаря уникальной технике своего изготовления приобретает особую структуру поверхности, обеспечивающую повышенную упругость и твердость. Издревле этот материал применяется для изготовления холодного оружия высокого качества, так как подобного сочетания твердости, упругости, способности держать заточенное состояние, ковкости нет и у современных материалов.

Инструкция

По химическим параметрам булат отличается от обычной стали большим содержанием углерода в своем составе, однако по физическим своим характеристикам булат сохраняет показатели ковкости, характерные для низкоуглеродной стали, а после закаливания металла становится даже тверже, чем низкоуглеродный металл, что связано с внутренней структурой булата. По внешнему виду булат всегда можно отличить благодаря наличию на поверхности хаотичного узора, который образуется при кристаллизации.

Существует множество способов создания булата, как современных, так и традиционных. Сегодня булат плавят. Загрузите в сталеплавильную печь составляющие булата: сталь с низким содержанием углерода или железо, которое плавится при температурах около 1650 градусов. После этого в расплавленный металл внесите

В настоящее время искусство ковки металла переживает период возрождения. Мастерство таких кузнецов-оружейников как Леонид Архангельский, Сергей Данилин, Андрей Корешков свидетельствует о том, что русское оружейное искусство и традиции изготовления клинков остаются непревзойденными и по сей день.

В статьях, публикуемых мастерами-кузнецами, широко освещается вопрос об истории их искусства, теоретической базе изготовления, скажем, литого булата, но, уверен, что многие читают эти статьи с целью получить ответ на вопросы: «Как это делается?», «С чего начать?» и на подобные им, но, в лучшем случае, натыкаются на констатацию факта сложности подобного искусства и доступности его лишь посвященным. В данной статье я попробую осветить искусство кузнеца-оружейника с нуля, для тех, кто хочет начать заниматься этим увлекательнейшим занятием, но не знает, с какого края подобраться к нему. Статья будет посвящена большей частью сложнотехнологичным композитам. Дело в том, что я начинал знакомиться с искусством ковки с самостоятельных попыток получить дамасскую сталь, поэтому в первую очередь рассчитываю на читателей, которые, как говориться, «бредят Дамаском» Базовых приемов ковки я буду касаться весьма умеренно, – во-первых, этому и так посвящено достаточно литературы; во-вторых, чтобы научиться просто ковать, можно найти частную кузницу и поработать подмастерьем несколько месяцев, а вот попасть в ученики к именитому клиночнику, изготовляющему узорчатые композиты – сложно. Надеюсь, что эта статья немного компенсирует такую несправедливость. Я также не буду касаться в этой статье проблемы закалки – грамотная закалка стали, особенно дамасской – материал безграничный а, базовые сведения по закалке сталей с различным содержанием углерода можно почерпнуть из учебников по металловедению. Хочу сразу оговориться, что данные материалы ни в коей мере не являются руководством по изготовлению холодного оружия, что, напомню, согласно ст. 223 УК РФ является уголовно наказуемым деянием. Пластина из собственноручно выкованного Дамаска, отполированная и протравленная, принесет вам на первых порах не меньшее удовлетворение, чем нож или меч. Я собираюсь рассказать о том, как изготавливать МАТЕРИАЛ, и не несу ответственности за дальнейшее использование этого материала. При отсутствии лицензии на изготовление оружия или при невозможности найти работу на предприятии, имеющим такую лицензию, всегда можно найти способ заниматься любимым делом, не нарушая нормы УК и Закона РФ «Об оружии».

Обустройсво кузни

Итак, приступим. Прежде всего, вам необходимо оборудование. Часть его необходимо будет приобрести, часть можно изготовить самому. Начинать следует с определения территории, на которой будет располагаться ваша кузнечная мастерская. Если у вас есть загородный земельный участок – чудесно, даже в самом примитивном варианте устройства кузницы - под открытым небом - ковка с апреля по ноябрь вам обеспечена. Кроме того, при ковке под открытым небом автоматически решается важная проблема удаления газообразных продуктов сгорания топлива, большая часть из которых токсична. Чтобы не зависеть от погоды, над местом будущей кузницы надо установить навес на столбах, крыша которого обязательно должна быть сделана из железного листа, так как температура даже в двух метрах над горном достаточна для быстрого возгорания. Если же возможности работать на лоне природы у вас нет, то кузницу можно оборудовать и в помещении. Главные проблемы, которые встают в этом случае – вытяжка и противопожарная безопасность. Кроме того, использование под кузницу, например, гаража требует гораздо больших капиталовложений и связано с большими трудностями организационного характера. Где бы вы не расположились, вблизи огня горна нельзя использовать легковоспламеняющиеся и огнеопасные строительные материалы и вещества, пол, потолок и стены помещения должны быть металлическими или бетонными, а над горном должна располагаться мощная вытяжка. Лично я предпочитаю все-таки работать на открытом воздухе под навесом и по моему опыту, это возможно даже зимой.

Необходимые кузнечные инструменты

Определившись с местом для мастерской, необходимо решить «основной вопрос кузнеца» – вопрос с инструментом. К сожалению, купить кузнечный инструмент сейчас очень сложно. К тем предметам, которые приобрести просто необходимо, относятся:

Мозаичный дамаск

«Мозаичным дамаском» называется сталь, в которой участки с разным типом узора сварены воедино. Возможности для фантазии здесь безграничны. Я предлагаю изготовить дамаск, с узором «дым Саттон Ху», по названию ископаемого скандинавского меча.

Сварите пакет, состоящий из 7 слоев трех сталей – Ст3 (дает белый металлический цвет при травлении), У8 (черный цвет) и любой рессорной стали (серый цвет). Чередование может быть любым. Готовая пластина должна получится достаточно широкой и толстой, чтобы из нее можно было нарубить 8 прутков квадратного сечения толщиной и шириной примерно 7-8 мм. Возможно, придется изготовить несколько пластин. Длина прутков должна быть около 30 см. После этого наметьте на каждом из прутков участки по 4 см. Нагревая и зажимая прутки в тиски, по полученным меткам закрутите половину прутков в одном направлении (скажем, по часовой стрелке), а половину в другом. Скручивание будет происходить участками, так, чтобы закрученные участки чередовались с незакрученными. Старайтесь, чтобы скрученные и нескрученные участки на все прутках были в одних и тех же местах. После этого еще раз прокуйте каждый пруток, восстанавливая их квадратное сечение по всей длине.

Теперь возьмите четыре прутка – по два, закрученных в каждом направлении. Сложите их боковыми поверхностями на верстаке, следя при этом, чтобы слои металла в каждом прутке смотрели на вас. Скрученные участки будут соприкасаться и чередоваться. Пруток, скрученный по часовой стрелке рядом с прутком, скрученным против часовой стрелки, и так далее. У вас получится пакет, напоминающий сложенные пальцы руки. Наложите поперек пакета с каждой стороны несколько толстых гвоздей – их потом можно будет удалить – и проварите электросваркой, скрепляя пакет. Приварите также прут-рукоятку. Поскольку толщина пакета невелика, флюсовать можно непосредственно перед кузнечной сваркой. Разогрейте пакет до алого цвета, густо посыпьте бурой с двух плоских сторон, и нагревайте дальше. Сварка производится при максимально возможной, но исключающей пережог, температуре, очень легкими (чтобы не допустить расслоения пакета в виде веера) ударами молотка. Они наносятся по боковой поверхности пакета, а не по широкой плоскости. Овладеть этим искусством, которое называется торцовой сваркой, нелегко. Сначала, имеет смысл, потренироваться на брусках стали квадратного сечения, дабы не испортить сложную слоеную сталь.

В итоге у вас должны получиться две монолитные пластины. Каждая состоит из четырех, скрученных в противоположных направлениях участков брусков. Сама по себе такая сталь не очень прочна, поэтому ее следует наварить на основу. Основа может быть как дамасской, так и простой (в этом случае лучший вариант – пластина из отпущенной и прокованной рессоры). По размеру она должна совпадать с полученными мозаичными пластинами. Основа собирается в пакет с полученными пластинами и сваривается воедино. Получается готовый кусок стали, поверхности которого обладают красивейшим узором, похожим на дым от свечи. Изделие из такого дамаска следует ковать очень аккуратно, стараясь добиться максимально приближенной формы именно путем ковки. При обточке шлифмашиной или на круге узор может испортиться. Приступайте к шлифовальным работам только тогда, когда форма будущего изделия обозначена почти во всех деталях. Следите за равномерностью деформации металла при ковке, чтобы сердечник и внешние узорчатые пластины не сместились относительно друг друга.

Изготовление мозаичного, да и любого другого дамаска увлекательно. Ради удовольствия от неповторимой по красоте и свойствам стали, стоит искать свои пути, и не бояться еще и еще раз начинать сначала. Удачи вам в ваших начинаниях, и да поможет вам Велунд – древний покровитель скандинавских кузнецов!

О свойствах легендарных оружейных сталей - дамаска, булата и вутца - хотя бы понаслышке знает любой цивилизованный человек. Они являются свидетельством уникальных возможностей мастеров металлургической профессии.

В чем секрет этих удивительных сплавов, кто и когда их производил и каким образом обрабатывал? Похоже, что современная наука нашла ответы на эти вопросы.

Продолжение цикла публикаций из энциклопедии "Металлургия и время".

Предыдущие статьи цикла:




, )

«Чугунение» и «насталивание»

Структуру металла с высокоуглеродистыми прослойками можно получить, применяя при кузнечной сварке в качестве флюса дробленый чугун.

При температуре сварки углерод чугуна мгновенно соединяется с окалиной, отнимая у нее кислород. В итоге вместо окалины образуются диоксид углерода и восстановленное железо, которое тут же науглероживается от контакта с углеродом жидкого чугуна. Чугун в данном случае служит более эффективным источником углерода, чем древесный уголь, поскольку при температуре сварки он плавится и углерод находится в нем в растворенном, более химически активном виде. Растекаясь по поверхности заготовки, жидкий чугун очищает ее от окалины, попутно теряя свой углерод и вследствие этого затвердевая. При последующей проковке часть жидкого чугуна выжимается, но остаются тонкие прослойки достаточно вязкого, обедненного углеродом чугуна и высокоуглеродистой стали.

Дальнейшую расковку пакета проводят при несколько пониженных температурах, чтобы высокоуглеродистые прослойки не расплавлялись, поэтому некоторые оружейники говорят, что они не сваривают пакет, а «паяют» его чугуном. Науглероживание поверхности металла расплавленным чугуном называют «чугунением» или «насталиванием». В итоге получается чередование слоев вязкого железа, стали и крайне твердого белого чугуна, т.е. «предельный» вариант дамасской стали. Классический японский способ изготовления клинков как раз и заключался в использовании молибденсодержащего железа, стали (по некоторым данным, импортируемой из Китая) и дробленого чугуна.

Ковка литой стали

Историческому сосуществованию двух типов оружейной стали - литой и сварочной - соответствовали две технологии ковки. Известно, что заготовка вутца перед ковкой имела небольшую массу (не более 1 кг).

Легковесность исходной заготовки позволяла мастерам осуществлять ускоренный подогрев изделия и широко использовать локальный нагрев его частей для последующей ковки.

Если внимательно присмотреться к состоянию микроволокон, выходящих на поверхность вутца, то можно видеть не только их «завихренность» в результате применения сложных приемов ковки, но и их раздробленность. Данное обстоятельство указывает на осуществление на определенном этапе ковки мощного «единоразового» воздействия на волокна, предварительно приведенные в благоприятные для дробления условия. По-видимому, именно эта операция ковки определяющим образом влияла на конечное качество булатной стали и совокупность ее феноменальных свойств.

Вместе с тем многими специалистами отмечается, что условием правильной ковки булата является ее «постепенность». Качество булатного клинка тем выше, чем медленнее ведется ковка. Аккуратная ковка при невысоких температурах, требующая многочисленных подогревов, приводит к повышению контрастности узоров. При нагреве мелкие карбиды и острые грани крупных карбидов растворяются, а при последующем остывании углерод вновь выделяется на поверхности крупных частиц в высокоуглеродистом прочном волокне. Поэтому первоначально размытый узор приобретает резкость и контрастность.

Ковка дамаска

В неоднородном дамаске вид макроструктуры очень сильно влияет на свойства клинка. В разных странах были разработаны десятки, а возможно, и сотни сортов сварочной стали. Несмотря на такое обилие, все эти сорта можно упорядочить, разделив по принципу образования на несколько групп: «дикий», «штемпельный» и «крученый (турецкий)».

«Дикий» узор дамаска образуется при беспорядочном перемешивании металла в результате простой ручной ковки. Лучшие мастера предпочитали ковать клинки из «штемпельного» дамаска с регулярным узором. «Штемпельным» узор назвали в Германии по способу его образования с помощью нанесения специальным штампом - штемпелем строго упорядоченного рельефа на заготовку клинка, в результате чего при ковке слои искажались в заданном порядке. Видов формируемых при этом узоров немного: ступенчатый, волнистый, ромбический (сетчатый) и кольчатый. Ступенчатый узор характеризуется относительно узкими прядями линий, расположенными поперек клинка.

Схема проявления узора (а) и основные виды набоек для изготовления штемпельного дамаска (б)

Распространенным видом «штемпельного» узора является ромбический, имеющий две разновидности. Одну из них получают, насекая поверхность заготовки зубилом крест-накрест, отчего узор имеет вид сплетенной из нитей сетки, наброшенной на клинок из «дикого» дамаска. Соответственно, и узор называется «сетчатым». Второй разновидностью является узор, который в Германии называют «мелкие розы». Он имеет вид четких концентрических ромбов и набивается имеющим пирамидальные выступы штампом. Кольчатый вид «штемпельного» узора в США называют «павлиний глаз», хотя он больше похож на «павлиний хвост», поскольку на клинке в четком порядке расположены многочисленные концентрические окружности.

«Турецкий» или «розовый» дамаск

Особенно красивым считается узор «турецкого» дамаска. Так в XVII-XVIII вв. его назвали в Европе, когда увидели привезенные с Востока сабли из местных разновидностей сварочного металла. Другое его название - «розовый» дамаск, обусловленное схожестью вида узора с цветками розы.

Отличительной особенностью «турецкого» дамаска являлось то, что клинки отковывались из предварительно туго закрученных прутков неоднородного металла. Узоры при этом получались крайне разнообразными и причудливыми. Беруальдо Бьянчини, автор вышедшей в 1829 г. книги «О дамасских клинках турецкого типа», писал: «...масса, употребляемая сегодня для создания дамасских клинков, в точности та же самая, какая идет на изготовление клинков совершенно ординарных, т.е. равномерная смесь стали и железа в соотношении два к одному.

Стадии проявления узора в крученом турецком дамаске

Вытягивание дважды рафинированных болванок в полосу и последующее выковывание клинка между двух штампов происходят так же, как и при изготовлении обычного клинка. Единственное различие состоит в том, что штамп для дамаска должен быть снабжен различными рельефами, которые желательно перенести на клинок. При ковке молотом сменяющие друг друга листы стали и железа клинка вдавливаются в углубления штампа, в результате чего возникают углубления или рельеф, которые, будучи затем спилены, дают желаемый узор».

Закалка оружейной стали

Режимы термической обработки изделий из булатной стали всегда привлекали пристальное внимание исследователей. Именно этот этап технологии ее производства окружен наибольшим числом легенд и таинств, дошедших из глубины веков.

И в сравнительно недавние времена, например в XIX в., многие металлурги придавали большое значение способам закалки булата и даже относили их к основным секретам изготовления булатного оружия.

Объяснить, почему металл становится прочнее и тверже, тогда никто не мог, зато рецептов закалки было великое множество: практически каждый мастер имел свой секрет.

Известно, что в качестве закалочной среды широко использовалась и родниковая вода, и вода минеральных источников. Температура воды и растворенные в ней соли оказывали большое влияние на скорость охлаждения изделий, поэтому место отбора воды и ее температуру при закалке держали в строгом секрете. Ввиду того, что клинки из стали с высоким содержанием углерода после закалки в холодной воде легко ломались от удара, в Персии холодное оружие начали закаливать в мокром холсте. Известен метод закалки, при котором перед термической обработкой клинок для тепловой изоляции обмазывался толстым слоем особой глины с разными примесями. Состав удалялся только с лезвия, подлежащего закалке в воде. Образовавшейся при этом «демаркационной» линии в каждой мастерской придавали своеобразный оригинальный рисунок, по которому можно было отличить мастера, изготовившего холодное оружие.

Моча рыжего мальчика и ягодицы молодого раба

Металлурги искали и умели находить среды, в которых сталь охлаждается быстрее, чем в воде. Так, моча и другие растворы солей забирают тепло у раскаленного металла быстрее, чем самая холодная вода.

Заметив эту особенность, средневековые металлурги разрабатывали различные варианты закалки и достигали порой немалых успехов. Вот как Теофил описывает закалку стали, которая режет «стекло и мягкие камни»: «Берут трехлетнего барана, привязывают его и в течение трех дней ничем не кормят. На четвертый день его кормят только папоротником. Спустя два дня такой кормежки, на следующую ночь барана ставят в бочонок с пробитыми внизу дырами. Под эти дыры ставят сосуд, в который собирается моча барана. Собранная таким образом за две-три ночи в достаточном количестве моча изымалась, и в указанной моче барана закаливали инструмент». Существуют легенды, согласно которым булатные клинки закаливали в молоке матери, кормящей сына, в моче рыжего мальчика, трехлетней черной козы и т.д.

Как повествует легенда, в Древней Сирии клинок нагревали до цвета зари и 6 раз вонзали в ягодицы молодого раба. Известны приемы подобной закалки стали охлаждением в теле свиньи, барана или теленка. В Дамаске сабельные клинки нагревали до цвета восходящего солнца и закаливали в крови убиваемого нубийского раба. А вот рецепт закалки кинжала, обнаруженный в одном из храмов на территории Малой Азии и относящийся к IX в.: «Нагреть (клинок) до тех пор, пока он не засветится, как восходящее в пустыне солнце, затем охладить его до цвета царского пурпура, погружая в тело мускулистого раба. Сила раба, переходя в кинжал, и придает металлу твердость».

Древние кузнецы знали и способы предохранения металла от окисления в период нагрева под закалку. Кузнец брал бычьи рога, сжигал их на огне, в полученный пепел примешивал соли и посыпал этой смесью изделия, которые затем нагревали и закаливали в воде или сале.

Тайна литой стали

Как ни парадоксально, человек пока так и не смог до конца понять сущность булатной стали, природу уникальных свойств и особенности технологии ее получения. И это несмотря на то, что долгое время использовал изделия из булата, совершенствовал его, терял секреты изготовления и вновь приоткрывал тайны булата, подобно тому, как это сделал в середине XIX в. русский металлург П.П. Аносов.

Необходимо отметить, что П.П. Аносов, неоднократно отмечая в своих работах высокие качества полученного им булата, не уступающего лучшим азиатским булатам, никогда не говорил о том, что раскрыл тайну индийского вутца; более того, он отказался от устоявшегося в то время понятия «дамасская сталь» и выдвинул новое - «русский булат».

Разгадать секрет литой оружейной стали стремились многие видные европейские ученые, в том числе Майкл Фарадей, сын кузнеца. В 1819 г. он исследовал образцы литой стали и пришел к выводу, что ее исключительные свойства объясняются присутствием небольших количеств кремния и алюминия. Хотя этот вывод оказался ошибочным, статья Фарадея вдохновила Жана Робера Бреана, пробирного инспектора Парижского монетного двора, провести серию экспериментов, в которых он вводил в сталь различные элементы. Именно Бреан впервые в 1821 г. высказал догадку о том, что необычные прочность, вязкость и внешний вид литой оружейной стали должны быть обусловлены высоким содержанием углерода. Он установил, что ее структура имеет светлые участки науглероженной стали на темном фоне, который он называл просто сталью.

Производство древнего оружия из булатной стали, окруженной легендарным ореолом сверхдостоинств и священных тайн, как уже хорошо известно, осуществлялось из индийского вутца. Он поставлялся на рынки Персии и Сирии в виде разрубленной пополам «лепешки» литой стали. Содержание углерода в вутце было очень высоким. Так, химический анализ вутца, проведенный по распоряжению П.П. Аносова, показал содержание углерода, равное 1,7-2,0 % масс. и более.

Заготовка индийского вутца имела диаметр примерно 12,5 см, толщину около 1 см и массу примерно 1 кг. Кроме того, слитки вутца имели своеобразные узоры, отличные от рисунка на готовых клинках. По мнению большинства специалистов, лучшие клинки ковали в VII-XII вв. Лезвие индийского клинка после заточки приобретало невероятно высокую режущую способность. Хороший клинок легко перерезал в воздухе газовый платок, в то время как даже современные клинки из самой лучшей стали могут перерезать только плотные виды шелковых тканей. Правда, и обычный стальной клинок можно закалить до твердости вутца, но он будет хрупким как стекло и разлетится на куски при первом же ударе.

К сожалению, в Древней Индии так тщательно скрывали секрет выплавки и технологию изготовления клинков, что, в конце концов, потеряли их совсем. Уже в XII в. табан, например, не могли делать ни в Индии, ни в Сирии, ни в Персии. В настоящее время ни один мастер, ни одна фирма в мире не могут воспроизвести лучшие сорта индийской стали, образцы которой сохранились еще в некоторых музеях Европы. Потеря секретов производства индийского вутца при наличии широкого рынка сбыта его заготовок указывает на ограниченное число мастеров, владевших технологией производства вутца, а также на достаточно высокие для своего времени показатели производительности, выход годного и воспроизводимость технологии получения вутца. С учетом этого можно предположить следующее: технология производства слитка индийского вутца была достаточно проста (как, наверное, и должно было быть, иначе стоило ли ее так тщательно скрывать), а форма в виде лепешки была в те далекие времена единственно правильной для представления готового полупродукта.

В средние века при определении преимуществ того или иного клинка настоящие мастера оценивали крупность узора (ширину волокон) булатной стали, характер рельефа, переплетения и число волокон, цвет травленого фона клинка и его отливы, высоту и длительность звучания клинка при ударе по нему, упругость и т.д. Представляется во многом понятным, что эти критерии контроля качества имели глубокий смысл, дающий информацию, в частности, о режущих свойствах клинка. Ширина высокоуглеродистых волокон характеризовала не только примененный способ получения булатной стали, но и режущие свойства клинка, его упругость и способность к самозатачиванию.

Очевидно, что после заточки и полирования лезвия из булатной стали его режущая кромка уже имела зубчатый рельеф, обусловленный изменяющимися по длине кромки твердостью и износостойкостью ее составляющих. Если учесть, что каждое высокоуглеродистое волокно булатной стали при выходе на режущую кромку имеет профиль определенной кривизны - фактор, существенно повышающий режущую способность клинка, то древние мастера были просто обязаны оценивать ориентировку волокон относительно режущей кромки клинка и его рукоятки.

Первым строго научно объяснил природу булата и связал ее со свойствами этой удивительной стали выдающийся русский металлург Дмитрий Константинович Чернов. Он считал, что при затвердевании сталь распадается на два различных соединения железа с углеродом, которые «играют очень важную роль при назначении такой стали на клинки: при закалке более твердое вещество сильно закаливается, а другое вещество остается слабо закаленным, но так как оба вещества в тонких слоях и фибрах тесно перевиты одно с другим, то получается материал, обладающий одновременно и большой твердостью, и большой вязкостью. Таким образом, оказывается, что булат несравнимо выше лучших сортов стали, приготовленных иными способами».

Легендарный композит

Итак, булат представляет собой композиционный материал. Отметим, что идея создания подобных материалов заимствована человеком у природы.

Множество природных конструкций (стволы деревьев, кости и зубы людей и животных) имеют характерную волокнистую структуру. Она состоит из сравнительно пластичного матричного вещества и более твердого и прочного вещества в виде волокон. Например, древесина - это композиция, состоящая из пучков высокопрочных целлюлозных волокон трубчатого строения, связанных матрицей из органического вещества (лигнина), придающего древесине поперечную жесткость. Зубы людей и животных состоят из твердого и вязкого поверхностного слоя (эмали) и более мягкой сердцевины (дентина). И эмаль, и дентин содержат неорганические микрокристаллы гидроксилапатита игольчатой формы, расположенные в мягкой органической матрице.

Сейчас можно с уверенностью сказать, что булатная сталь была открыта неслучайно и гораздо раньше, чем принято думать. Металлурги бронзового века не могли не обратить внимания на елочное строение бронзовых слитков. Получив первый слиток из железа с тем же елочным строением, древние мастера, вероятно, начали его ковать как бронзу. Конечно, он рассыпался. Однако это не остановило древних металлургов и спустя какое-то время, накопив опыт, они сумели найти решение.

Уникальность булатной стали заключается в том, что она представляет собой принципиально новый класс композиционных материалов. Она не может быть отнесена ни к одному из известных и научно определенных видов естественных и искусственных композитов, в числе которых в настоящее время принято определять волокнистые, слоистые и дисперсно-упрочненные. Особые свойства булата достигаются в результате совместной термомеханической обработки волокон и матрицы и последующего термического упрочнения композита посредством взаимного воздействия его отдельных составляющих и процессов, протекающих в них.

В заключение отметим, что при определенных условиях узорчатый слиток можно получить из однородного расплава. Это достигается путем замедленной кристаллизации высокоуглеродистого сплава, при которой вырастают крупные зерна-кристаллы, размер которых может достигать нескольких миллиметров. По границам этих кристаллов-дендритов выделяются карбиды, образующие цементитную сетку. Ковка такого крупнозернистого металла при невысоких температурах позволяет раздробить сплошную цементитную сетку на мелкие частицы и сформировать видимый глазом узор. Полученный таким образом узорчатый металл исследователи в настоящее время называют «дендритной» сталью - по дендритному характеру кристаллизации слитка, или «ликвационным» булатом - по механизму образования узора вследствие ликвации углерода. Клинки из «ликвационного» булата современные кузнецы расковывают при нагреве до температур, не превышающих 850 °С. Это обязательное условие; иначе, при более сильном разогреве, карбидные частицы полностью растворяются и магические узоры исчезают.