Булатна сталь – одна з найбільш цікавих та загадкових сторінок металургії. Нема мабуть іншої такої теми в історії технології, насиченої до такої міри романтикою, легендами і домислами. З булатною сталлю зв’язано поняття високоякісної сталі, для якої після кування, поліровки і травлення характерні своєрідна макроструктура – візерунок і висока ріжуча спроможність, які є головними характерними особливостями булатної сталі (булатного холодного озброєння). Слава про булат ходить по світу близько двох тисячоліть. Булат будив і будить зацікавленість вчених та істориків на протязі останніх трьох століть.

Назва «булат» походить від перського слова «пулад», що означає сталь. Перша згадка про булат належить до 68 р. н.е. «Сувої Мертвого моря». Автор трактату в подробицях веде розмову про приготування тигельної сталі та булатних мечів. Автор не тільки був впритул знайомий з виплавкою булату, але й теоретично пояснював, що є рафініровка, чиста сталь, але секрет виготовлення булату-булатних мечів так і залишився не розкритим у трактаті.

Історичне вивчення античної металургії дає важливий внесок в розуміння сучасних розробок. Знання, одержані із практики античних плавильників, ковалів, можливо ужити для розвитку новітніх матеріалів майбутнього.

Вивченню булату присвячені чисельні роботи, але давні булати недостатньо вивчені сучасними методами на новітньому обладнанні, тому суть технологічних заходів античних ковалів зрозуміла не до кінця. При дослідженні булату важливі два аспекти питання: історичний – дослідження історії булату, визначення його місця в історії металургії; технологічний – відновлення втрачених таємниць виплавки та обробки булату для розвитку сучасних залізовуглецевих сплавів. З різних літературних джерел відомо, що кількість вуглецю в булатній сталі знаходиться в межах 0,45 %-5,0 %. Решта – залізо. Є в булаті домішки: кремній, марганець, хром, нікель, молібден, титан, мідь та інші елементи, сумарна кількість яких не перевищує 0,8 %. Про булатну сталь згадує давньогрецький вчений Аристотель, який жив в ІV віці до н.е., а також деякі інші античні і середньовічні автори. Про час появлення перших булатів існує декілька думок. Найбільш достовірна з них зв’язана з провідною роллю в цій справі майстрів Давнього Єгипту. За декілька віків до нашої ери вони вміли перетворювати залізо в сталь, змінювати властивості виробів термічною обробкою. В «Одисеї» Гомера, який жив в період між XII і VII ст. до н.е., говориться про гартування виробів в «холодной влаге». Культура Давнього Єгипту вплинула на сусідні країни Близького Сходу, Південної і Середньої Азії – Індію, Сірію, Персію та інші. Сталь була відома також античному світові. Ковалі Луристану (IX-VIІ ст. до н.е.) вміли виготовляти мечі із сталі. Сталевими були і мечі римських легіонерів. Так, наприклад, однією з складових перемог дорійців (ІХ вік до н.е.) над мікенськими греками було масове застосування ними залізних мечів, в той час як у греків досконалою на той час зброєю з бронзи володіли лише нечисленні професійні воїни.

Припускають, що першими почали виплавлять залізо африканські негри, про що свідчать розкопки, які підтверджують, що ще в II тисячолітті до н.е. в Африці була розвинена гаряча обробка заліза. Сліди виплавки заліза знайдені і в інших місцях. Так, наприклад, в стародавньому Китаї залізне виробництво було на досить високому рівні. Войовничі кочівники із Середньої Азії мали металеві залізні обладунки і зброю. В Європі вперше почали виплавляти і обробляти залізо на Балканському півострові в кінці II тисячоліття до н.е. Європа довідалася про булатне холодне озброєння після походу Олександра Македонського в Індію, тому можна не тільки припускати, але й стверджувати, що Індія є батьківщиною народження і розвитку булатної сталі. Після підкорення Англією Індії європейці відвідували Індію і намагалися зібрати відомості про виробництво булату, яке на той час вже прийшло в занепад. Першим, хто надрукував розповідь про виробництво булату в 1807 р. був Френсіс Бучанан, а першим європейцем, котрий бачив виробництво булату, був Бенджамін Хейн, і надрукував він свої спостереження в 1814 р. Праці обох особливо Бучанана, були високо оцінені і дуже популярні серед сучасників. Бучанан і Хейн були головними авторитетами в літературі по виробництву булату, на яких посилалися наступні покоління європейських енциклопедистів, авторів підручників і металургів. Потім друкували свої праці Лешело де ля Тур, Войс, Хет та інші. Необхідно відмітити, що взагалі відомості про булат друкувалися значно раніше, ніж їх стали друкувати європейці. Так, наприклад, хорезмський енциклопедист Аль-Біруні в 1048 р. надрукував трактат «Мінералогія», в якому є розділ «про залізо», в якому Аль-Біруні стверджує, що батьківщиною булату є город Герет (Афганістан) і північна Індія. Аль-Біруні також описав виготовлення булатного холодного озброєння в Київській Русі. Аль-Кінді в своєму трактаті (перша половина IX ст.), надаючи відомості про булат, повідомляє, що при виплавці сталі необхідно внести в розплав певні речовини, а типову картину на поверхні – узор – одержують тепловою обробкою. Авіцена (980-1037 рр.) згадує про високо-вуглецевий булат. З опису Таварніє, який мандрував по Персії, Турції та Індії в XVI ст., відомо, що тигельна сталь із Індії продавалась як хлібець в інші країни.

Першими представниками Європи, хто працював з імпортною індійською сталлю, були Г.Б. Делла-Порта в Італії (80-ті роки XVI ст.) і Джозеф Мексон в Британії (70-ті роки XVII ст.). Обидва вони зустрічалися з великими труднощами при роботі зі сталлю, але Мексон відмічає, що ці труднощі поступово стають подоланими, якщо умілець вкладає в роботу свій величезний досвід, коли наносить удари, «золоті удари». Авторитетний Реомюр був менш вдалий, коли спробував працювати з булатом на початку XVIII ст. «Я не знайшов у Парижі жодного ремісника, якому б вдалося викувати з цієї сталі інструмент, вона витримує вогонь значно більший, ніж залізо». До кінця XVIII ст. загальноєвропейський інтерес до екзотичних сталей виріс до такої позначки, що міг бути названим масовою химерою (чудацтвом, дивацтвом). В наукових колах досить несподівано почали займатися дослідженнями, які захопили провідних вчених того часу. Вчені пішли навіть далі – спробували сплавляти булат з іншими речовинами, наприклад, дорогоцінними металами. Ця ідея була тут же підтримана, і «срібна сталь», яка мала перевагу в благозвучності і романтичності, стала популярнішою назвою на ринках. Першою публікацією про лабораторні дослідження вуца, була праця Джорджа Пірсона в 1795 р., який вперше увів в обіход назву «вуц» в цьому ж таки році. Такими дослідами – переплавом вуца – займався Майкл Фарадей, який доводив, що вуц в дійсності є сплав заліза з алюмінієм та іншими металами. Серед дослідників індійського вуца були Меріме, Бріоль, Крівеллі, Холланд, Вілксон, де Лень, Сміт, Стодарт, Аносов, про якого буде сказано далі. Бреан дійшов висновку, що походження булатного візерунку не можна вважати причиною впливу металевих домішок. Він припустив, що східний булат представляє собою литу сталь, яка містить більше вуглецю, ніж європейські сталі. Слідом за Бреаном про велику кількість вуглецю в булату висловлюється Фабер дю Фор, який вважав, що велика маса шихти і повільне охолодження зливка є залогою утворення візерунку на виробі. В Російській Імперії булатом займалися М.І. Беляєв, Н.Т. Беляєв, Просвіт, Коновалов, Іпат’єв, Зав’ялов, Бадаєв, Кохта і Караман Елізарашвілі, які виготовляли холодне озброєння і досягли значних успіхів, особливо славилися Зав’ялов і брати Елізарашвілі.

З 1828 року булатом займався П.П. Аносов, котрий досягнув незвичайних успіхів, досліджуючи вплив на залізо різних речовин, які в собі містили вуглець: сухе дерево, борошно, квіти, роги, слонова кістка та інші. Булат був отриманий при сплавленні м’якого заліза з графітом в закритому тиглі з тривалою витримкою з подальшим куванням зливку при температурі близько 850-650 °С (П.П. Аносов визначав температуру металу по кольору мінливості, в зв’язку з тим, що в той час ще не було термопар для визначення температур), гартуванням в гарячому салі і відпуском у горні. П.П. Аносов отримав булат всіх сортів: шам, хоресан, хинди, кумхинди, табан, каратабан та інші. Великий російський вчений Д.К. Чернов, аналізуючи свого великого попередника – П.П. Аносова, фактично підтвердив його висновки (повільне охолодження зливку, чистота сталі, кування при низьких температурах) і отримав булат з прекрасними візерунками.

В 1911 р. М.І. Беляєв писав: «Як зразки взагалі, булатні вироби не представляють в даний час чого-небудь особливого». Це була, мабуть, перша заява про недоцільність використання булатної сталі.

П.П. Аносов визначив і складові булату: «Залізо і вуглець і нічого більше. Вся справа в чистоті вихідних матеріалів, в методі охолодження, в кристалізації». Аналізуючи метод плавки сталі П.П. Аносова, О.П. Виноградов зробив висновок, що при плавці в тиглях частка металу повинна залишитися нерозплавленою, що при охолодженні повинно утворювати неоднорідність під час кристалізації. Таку ж думку підтримував Голиков, який, працюючи на Златоустівському заводі, зробив спробу одержати булат, додаючи в розплавлений чавун стружку маловуглецевої сталі, в кількості 60-70 % від маси металу й одержав авторське свідоцтво із співавторами в 1954 р. з назвою «Спосіб отримання зливків булатної сталі». Особливий інтерес в останній час проявили дослідники колишнього Радянського Союзу: Інститут металургії міста Тбілісі, російські вчені і дослідники Ю.Г. Гуревич і В.І. Басов і в Україні – автор цієї статті, а також вчені США – працівники Стенфордського університету – О. Шербі і Д. Уодсворт і Університету Айова – Дж. Верхоевен. Вчені США висловлювали думку про неможливість застосування булатної сталі як конструкційну сталь. Це було вже третє висловлювання про неможливість використання булату в народному господарстві. Друге висловлювання з цього приводу заявили російські вчені Соколов Є.М., Смирнов Л.В. і академік Садовський В.Д.

Всі дослідники, вчені Росії , Грузії, України, США та інших країн, які займалися булатною сталлю, ставили собі за мету – відтворити технологію виготовлення булату, бо ті дані, які дійшли до нас, не давали відповіді на ці питання. Навіть по записам П.П. Аносова «О булатах», які він надрукував в 1841 р. (після того, як його не нагородили вищою Демидівською премією за роботу по булату і П.П. Аносов 1838 р. залишив Златоуст і виїхав в Алтай, щоб довести, що він займався булатом і отримав булат всіх ґатунків, навіть з золотавим відблиском, що вдалось одержати не так-то просто, про що буде сказано далі), не можна було відновити технологію виробництва булатної сталі.

Навіть російські дослідники – доктор технічних наук Ю.Г. Гуревич, дослідник В.І. Басов (маючи патенти: Ю.Г. Гуревич – два, В.І. Басов – один по булатній сталі) – не розкрили технологію виробництва булатної сталі. Наприклад, Ю.Г. Гуревич повторив технологію отримання булату, яка викладена в авторському свідоцтві Голікова з співавторами, а Басов запропонував такі варіанти режиму виплавки сталі, які не можливо здійснити на практиці. Наприклад, температуру металу необхідно тримати на 600 °С вище лінії ліквідує, тобто якщо взяти булат з кількістю вуглецю 1,0 %, то метал необхідно нагріти до температури більше 2000 °С.

Американські вчені розкривають в своїх патентах спосіб пластичної деформації, надають кількість вуглецю в булаті і не розкривають технологію виготовлення булату, починаючи від якості шихти, режимів плавки, деформування, поліровки і травлення металу, що також є важливими елементами виготовлення булату.

Найбільш досконалою працею з точки зору автора статті є праця грузинських вчених, яка була оформлена як кандидатська дисертація аспіранта Б.Г. Амаглобелі, який захистив її в 1984 році. В цьому ж році автор статті отримав перше авторське свідоцтво з назвою «Спосіб отримання булатної сталі». Грузинські вчені на підставі досліджень мікро- і макроструктури, а також механічних властивостей булату на зразках холодного озброєння, взятого з музеїв Грузії і Азербайджану, розробили технологію отримання булату, починаючи з виплавки, обробки і термообробки сталі. Вони отримали зразки булата аналогічні булату, з якого була виготовлена історична зброя, по мікро- і макроструктурі, механічним властивостям.

Академік Ф.Н. Тавадзе зі своїми співпрацівниками Інституту металургії в статті «К вопросу исследования булатной стали», надрукованої у відомостях Академії Наук Грузинської РСР в 1984 р. писав: «Булатна сталь як матеріал для масового виготовлення виробів втратила попереднє практичне значення, але теоретичний і історично-технічний інтерес до неї зберігся». Це вже четверта офіційна заява про те, що булат не буде застосовуватися в народному господарстві. І це стверджують вчені Грузії, які мали продовжити традиції грузинських майстрів, які славились своїми виробами з булату.

Не дивлячись на те, що в «Актах Кавказької архівної компанії» був виявлений рецепт виготовлення зброї Елізарошвілі, отримати по цьому рецепту виробів нікому не вдалось. Теж саме можна сказати і про працю П.П. Аносова «О булатах». І пізніше, в XX столітті, повторюється ситуація XIX століття: патентів, авторських свідоцтв багато, а загальновизнаного справжнього («музейного класу» за висловленням професора Верхоевена) булату немає.

З 1965 року проблемою булату з деякими перервами в часі займався і автор цієї статті, і найбільш результативною працею над булатом був період, коли автор працював в Інституті проблем матеріалознавства, де ним розроблена технологія лабораторного і промислового отримання булату (сталі булатного типу). Як завжди, робота проводилася на одному ентузіазмі, без належного фінансування. Перші дві плавки булату були проведені на Харківському турбінному заводі, але вони виявилися невдалими. Після цього автор детальніше почав вивчати літературу по булатній сталі і, звичайно, першою була праця П.П. Аносова «О булатах». Але, як і іншим дослідникам, отримати булат по рецепту П.П. Аносова мені не вдалося: багато незрозумілих пояснень дає П.П. Аносов, які не розкривають суті технології плавки, кування, термічної обробки, а також поліровки і травлення. Тому автор почав проводити свої, власні, розроблені на підставі шихтових матеріалів, плавильних печей, устаткування для деформування і прокатки металу, плавки сталі, використовуючи печі Таммана, опору, індукційні, які були на той час в Інституті проблем матеріалознавства. Як шихту використовував карбонільне і губчате залізо, армко-залізо, котуни – відходи виробництва порошку Броварського заводу порошкової металургії. При виплавці сталі в печах Таммана опору та й в індукційних використовував вогнетривкі тиглі: магнезитові, алундові, виточені з шамотної цегли і спресованого і спеченого графіту. Внаслідок проведення 160 плавок, кування сталі з різної кількістю вуглецю, вивчення макро- і мікроструктури автор розробив технологію отримання булату в лабораторних і промислових умовах, про що докладно описано в журналі «Клинок» №4 за 2005 рік.

Розроблені автором склад і технологія виплавки булатної сталі в тиглях у вуглецево-відновлювальній атмосфері без використання традиційних процесів розкислювання рідкого металу марганцем і кремнієм забезпечує високу чистоту металу по неметалевим включенням, газам та іншим домішкам, рівномірному розподілу карбідів по висоті та об’єму злитка, а також рівномірному розподілу сірки без сегрегацій і накопичень так званих «вусів», які є невід’ємною складовою злитків всіх марок сталей.

Розглянемо класичну будову зливка. Структура литого зливку складається з трьох основних зон (мал. 1). Перша зона – зовнішня дрібнокристалічна кірка 1. У зв’язку з нерівністю внутрішньої поверхні зливниці головні осі (стволи) дендритів швидко стикаються один з одним, перешкоджаючи росту кристалів.

Друга зона зливку – зона стовпчатих кристалів 2. Віддаляючись від поверхні, вплив нерівностей внутрішніх стінок зливниці зменшується, подальший ріст головних осей продовжується у напрямку тепловіддачі, і вони стають паралельними між собою.

Третя зона зливку – зона рівноосевих кристалів 3. У центрі зливка вже не відбувається визначеної направленості тепловіддачі, температура охолоджуємого металу майже зрівнюється в різних точках, і рідина перетворюється в кашеподібний стан внаслідок утворення в різних точках зародків кристалів.

Ця класична теорія кристалізації сталі існує вже більше ста років і не піддається коректуванню. Але автор цієї статті хоче внести свою лепту в теорію кристалізації сталі після того, як йому вдалося отримати зливок булатної сталі масою (разом з додатком) 500 кг і дослідити зливок на макроструктуру та відбиток сірки по Бауману, тобто на скупчення сірки.

На мал. 2 представлений злівок булатної сталі з кількістю вуглецю 2,4 %, сірки – 0,022 %, кремнія – 0,06 %, марганець – відсутній. Розглядаючи малюнок, ми не виявляємо зони дрібнокристалічної кірки, яку показано на мал. 1. На думку автора статті ця кірка не утворилася через відсутність у булатній сталі легуючих елементів, таких як марганець Mn, хром Cr, молібден Мо, вольфрам W, ніобій Nb, ванадій V, цирконій Zr, тітан Ті, котрі утворюють стійки карбіди в сталі. Якщо врахувати, що перелічені елементи утворюють карбіди з високою температурою плавління, наприклад, Cr7C3 – 1780 °С; Cr3C2 – 1895 °С; МоС – 2700 °С; VC – 2850 °С; Nb – 3480 °С; TiC – 3147 °С, то карбіди можуть бути центрами (зародками) кристалізації сталі. Але утворення карбідів з високою температурою плавління можливе при умові витривалої витримки рідкої сталі при підвищених температурах, що підтверджується практично. Легуючі елементи (не більше 1-2 %) звичайно є розчиненими у цементиті і фериті, що зменшує температуру кристалізації сталі. Підвищення вмісту карбідоутворюючих елементів у сталі відмічається появленням самостійних, простих і подвійних легованих карбідів, а також твердих фаз на їх основі. Ці карбіди і фази служать зародками кристалізації сталі, що й утворює зону дрібнокристалічної кірки. В інструментальних високовуглецевих сталях (У7-У13) зародками (центрами кристалізації) сталі може бути сполука MnS, що підтверджується наявністю першої зони – кірки зливку. Булатна сталь складається із заліза і вуглецю і ніяких легуючих елементів там немає, а карбіди заліза Fe3C з температурою плавління 1650 °С не можуть бути зародками кристалізації, бо відомо, що карбіди заліза мають основу основного металу, і карбіди заліза, навіть якщо вони закристалізувалися раніше, не утворюють кірки зливку. Рідка сталь у промислових сталеплавільних печах перед випуском у ковш перегрівається до температури 1400-1580 °С в залежності від кількості вуглецю при отриманні сталі булатного типу. У разі отримання справжнього булату (див. журнал «Клинок» №4, 2005 р.) температура металу не підіймається вище 25-35 °С від температури плавління булатної сталі.

Відносно відбитків сірки по Бауману. Відомо, що сірка утворює з марганцем сполуку MnS з температурою плавління 1610 °С, яка є основою утворення «вусів». Чому утворюються «вуси» в макроструктурі сталі? Повернемося до процесу кристалізації сталі в злитку. Зона стовпчатих кристалів має перпендикулярну направленість до стінки зливниці. У зв’язку з тим, що сполука MnS відтісняється зростаючими стовпчатими кристалами сталі, то сполука MnS скупчується в зоні рівновісних кристалів (мал. 3, 4, 5), де можна побачити «вуси» спокійної і киплячої сталі відповідно. Повільно зростаючі рівновісні кристали не перешкоджають виходу з металу газів, які захоплюють із собою ліквати і у затверділому металі залишаються відповідні сліди: Л – подібна ліквація або «вуси», між якими розташовуються «вуси» із марганцю і сірки.

Необхідно відмітити, що автору прийшлося мати справу з покращенням властивостей жароміцної хромомолібденовованадієвої сталі, працюючи на Харківському турбінному заводі, шляхом модифікування рідкого металу фероцерієм (FeCe) та дослідженням структури і відбитків сірки по Бауману. На відбитках зливка виявили окремі скупчення сірки в зоні стовпчатих кристалів, що пояснюється утворенням тугоплавкої сполуки церія з сіркою CeS, яка скупчується головним чином між дендрітами, хоча більшість вже справжніх «вусів» спостерігалася в зоні рівновісних кристалів.

Інший вид має розташування сірки в булатній сталі. У зв’язку з тим, що булатна сталь має марганцю не більше 0,12 % (будь-яка сталь має марганець у кількості 0,3-0,7 %), утворення сполуки MnS мало вірогідно; в зв’язку з тим, що марганець буде розчинений в матриці сталі, сірка, яка не утворює з вуглецем ніякої сполуки, розташовується рівномірно по всьому об’єму метала (мал. 6). Зважаючи на те, що в булатній сталі не утворюється сполука MnS, яка могла б виступити в ролі зародка металу на першому етапі охолодження зливка, то й дрібнокрісталічна кірка не утворюється.

Таким чином булатна сталь відрізняється від легованих і особливо високовуглецевих інструментальних сталей своєю структурою та відбитком сірки по Бауману.

Необхідно звернути увагу на такі елементи, як марганець і кремній, які є необхідними елементами в усіх високовуглецевих інструментальних і легованих сталях, бо вони є основними розкислювальними елементами, без застосування яких не проводиться жодна плавка будь-якої сталі на металургійних заводах. Відомо, що кремній утворює з киснем моноокис, який придає крихкість металу, а марганець утворює стабільний карбід, ізоморфний цементиту, і знижує його здатність до деформації. Обидва ці елементи значно підвищують межу текучості фериту і зменшують його пластичність, підвищують прогартованість. В останні роки металурги розробили безкремністий спосіб виплавки сталі, щоб позбутися виникнення тріщин при гарячій пластичній деформації і, звичайно, підвищення властивостей сталі.

Твердження про те, що марганець утворює стабільний карбід, який знижує здатність до деформації і що кремній і марганець підвищують межу текучості фериту і зменшують його пластичність, доведено практичним шляхом, коли ми обробляли злитки булату на багатьох підприємствах: заводах – «Більшовик», Судобудівному, Промарматури, Медапаратури, Броварського порошкової металургії – Алчевському металургійному комбінаті та інших. Ковалі дивувалися, що обробляючи булатну сталь при температурі 850-650 °С (звичайно всі сталі обробляються при температурах 1250-850 °С), вона піддавалася куванню (прокатці) без надмірних зусиль і майстерності ковалів (прокатників). Алчевський металургійний комбінат, який катає лист 5-60 мм, прокатав лист товщиною 3,6 мм замість 5 мм, як планувалося, хоча всі прилади фіксували прокатку листа товщиною 5 мм. Прокатники були вкрай здивовані: це трапилося в їхній практиці вперше – отримання листа не тієї товщини, що задавалася. Це зайвий раз підтвердило добру пластичність булатної сталі при гарячій обробці деформуванням.

Вчені Донецького політехнічного інституту, очищаючи котуни заліза шаром шлаку на установці електрошлакового переплаву (ЕШП) з графітовим електродом, отримали сплав з вмістом вуглецю 3,5%, який на велике здивування вчених кувався, прокатувався і мав, разом з великою твердістю і міцністю, чудові пластичні властивості після термічної обробки. Вчені припустили, що ними отриманий один із сортів булатної сталі.

У зв’язку з виникненням питання щодо застосування булатної сталі як наплавочного матеріалу (її хотів використати завод «Більшовик»), були проведені роботи з наплавки булатної сталі з кількістю вуглецю 0,83% на «сталь 5» стандартного хімічного складу. При дослідженні наплавленого зразка зверталась увага на наявність тріщин і мікротріщин. Для контролю якості наплавлення був застосований метод кольорової дефектоскопії. На мал. 7 представлені загальний вигляд зони наплавки і мікроструктура в зоні сплавлення. Мікроструктура наплавки: основного металу – ферито-перлітна (ферит орієнтований по дендритам) наплавка – перлітна. Заготовку із «сталі 5» перед наплавкою не підігрівали.

Дуже важливим фактором для мене було повідомлення робітника механічного цеху заводу «Більшовик», який обробляв (обдирав) злитки після відпалу: стружка на одному із злитків була дуже велика – довга. Я визначив, що це був злиток з булатної сталі з кількістю вуглецю 1,07%, виплавка якої була проведена по режиму, що забезпечував одержання справжньої булатної сталі. Другий злиток цієї плавки оброблявся в моїй присутності, і я переконався, що стружка дійсно велика (довга). Вона мала бути ще більшою, якби не дефект лиття, через який стружка обірвалася. Довжина стружки була три метра і п’ять сантиметрів. Беручи до уваги кількість звитків (кілець) та їх діаметр, я підрахував, що довжина «прямолінійної» стружки дорівнює 16,8 метрів! Цю стружку я прилаштував до дошки, яку повісив на стіні біля свого робочого місця. Співпрацівники Інституту металофізики НАН України заходили в кімнату, розглядали «експонат», розпитували про особливість стружки. Я з великим задоволенням давав пояснення, підкреслюючи, що стружку такої довжини можна отримати лише з маловуглецевої сталі, наприклад, «сталі 3». Ця ж стружка була з булатної сталі з кількістю вуглецю 1,07 %.

Траплялися випадки, коли робітники, які виготовляли ту чи іншу деталь, інструмент чи оснастку, скаржилися на те, що свердлом не можна просвердлити відтулину чи прошліфовувати металевий виріб, бо інструмент, яким оброблявся метал (свердло, шліфувальний камінь) ковзають по поверхні виробу. Але вимір твердості виробів з булатної сталі засвідчував, що твердість знаходилася в межах 40-55 HRC, що мало забезпечити нормальну обробку виробу.

Відоме положення, висловлене ще С.С. Штейнбергом, що твердість і пластичність сталі не можна ототожнювати. Сталь може бути порівняно «м’якою», одначе її пластичні властивості нерідко виявляються низькими і навпаки. Оце «навпаки» можна застосувати для булатної сталі, про яку мова була вище. Прикладом цьому може служити булатна сталь, яка випробовувалася при обробці деревини – бука. Ножі з цієї сталі мали твердість 28 HRС в той час, коли ножі з легованої сталі, які застосовуються при обробці деревини, мають твердість не менше 60 HRС. Співпрацівники Українського науково-дослідного інституту механічної обробки деревини (інститут називається «УкрМОД») категорично відмовилися випробувати ножі з булатної сталі з такою твердістю. А про працівника заводу, який обробляв деревину, годі й говорити. Але я настояв, щоб ножі поставили на випробовування. Яке ж було здивування всіх, хто до цього був причетний, що ножі з твердістю 28 HRС лише на дві години менше працювали ніж ножі з легованої сталі марки Х6ВФ: 12 і 14 годин відповідно.

Дослідження макроструктури і наявність неметалевих включень булатної сталі промислового виробництва виявили: центральна пористість і крапкова неоднорідність оцінюється в 0,5 бала, що менше допустимого для високовуглецевих інструментальних сталей. Нормовані неметалеві включення наведені в таблиці 1.