В межах помилки експерименту не спостерігається різниць в альфа для стандартної сталі У13 і булатної сталі з кількістю вуглецю 1,27%. Величина достатньо добре корелює з табличними значеннями альфа для сталі У8. Різке зменшення альфа для сплаву з 1,27% С у стані поставки при температурах вищих 600°С пов’язано з раннім по температурах розвитку альфа+гамма перетворенням, що може бути обумовлено істотною неоднорідністю альфа по складу і властивостям. Для перевірки цього висновку було зроблено дослідження на мікроструктуру булату з кількістю вуглецю 1,27%. Мікроструктура зразка представлена на мал. 1, з якого видно неоднорідність по вуглецю: накопичення і збіднення його локальними зонами. Але виникає подив в цьому процесі: в містах збіднення кількість вуглецю (якщо визначати по мікроструктурі; стереометрично-лінійний спосіб Розиваля) має бути не менше 0,8%.

А загартованість вуглецевої сталі з кількістю вуглецю 0,8% не викликає сумніву, бо твердість сталі У8 після гартування досягає 65-68 НRС. Так чому ми маємо відхилення по твердості до 20 одиниць (60 і 40 НRС)? Для вирішення цього питання необхідно провести додаткове дослідження, тоді, можливо, буде знайдена причина появлення плямистості сталі після гартування навіть у розсолі.

В. Залежність величин об’ємних ефектів загартованої сталі від кількості вуглецю.

В таблиці 1 представлені величини об’ємних ефектів в залежності від кількості вуглецю.

Об’ємні ефекти пов’язані: І – з виходом вуглецю з решітки мартенситу, розвивається при звичайних умовах нагрівання в температурному інтервалі 100-200°С , II – з розпадом залишкового аустеніту – тут же і проходять карбідні перетворення, відбувається максимальне перетворення при температурах 270-280 град. С, III – з утворенням FеЗС – відбувається при температурах 280-400°С.

Нелінійна залежність І-го ефекту при малих кількостях вуглецю обумовлена виходом частки вуглецю на дефекти кристалічної будови; об’ємні зміни, які обумовлені розпадом гамма залишкового реєструються на дилатограмах, коли кількість гамма залишку>4,0%.

Таким чином:

– величини об’ємних ефектів на І і III етапах відпуску пропорційні кількості вуглецю в загартованому мартенситі. Ця обставина може бути використана при вивченні повноти гартування (кількість вуглецю в мартенситі) у високовуглецевих сталях, які піддаються гартуванню від різних температур і в різних середовищах;

– величина об’ємного ефекту на ІІ-му етапі відпуску (розпад альфа залишкового) може характеризувати кількість залишкового аустеніту або визначити його граничне значення в загартованій сталі.

В. Об’ємні ефекти при відпуску загартованої сталі У13 стандартного хімічного складу.

В таблиці 2 представлені об’ємні ефекти при відпуску загартованої сталі У ІЗ стандартного хімічного складу:

В усіх випадках наведеної термічної обробки проходить гартування цієї сталі. Зі збільшенням температури гартування спостерігається зростання величин об’ємних ефектів 1 і 3 перетворень при відпуску, що може свідчити про збільшення повноти гартування. 3 ростом температури гартування зростає кількість залишкового аустеніту в сталі, гартування в маслі приводить до зменшення величин 1 і 3 ефектів відпуску, в той же час в сталі збільшується значення 2-го ефекту відпуску. Кількість гамма залишкового досягає 35%.

Г. Об’ємні ефекти при відпуску загартованої булатної сталі з кількістю вуглецю 1,27%.

Об’ємні ефекти при відпуску загартованої при різних температурах, в різних середовищах булатної сталі з кількістю вуглецю 1,27% наведені в таблиці 3, а в таблиці 4 – твердості цього булату в залежності від температури гартування.

Об’ємні ефекти при відпуску загартованої булатної сталі з кількістю вуглецю 1,27%

Таким чином:

– гартування у воді (розсолі) проходить для всіх дослідних температур булатної сталі з кількістю вуглецю 1,27%;

– гартування в маслі не приводить до гартування при всіх температурах 750-900°С,

– зі збільшенням температури гартування твердість зменшується;

– кількість залишкового аустеніту в сплаві відносно невелика. З ростом температури гартування кількість залишкового аустеніту в сплаві збільшується;

– зміна діаметру зразка з 5,0 на 6,5 мм не відбивається на об’ємних ефектах відпуску сплаву;

– спостерігається надто суттєвий розкид величин дельта V/V першого і третього ефектів відпуску для даної температури гартування в умовах її тотожного проведення. Середні значення цих величин приведені в таблиці 5.

Порівняння високовуглецевої сталі У13 стандартного хімічного складу і булатної сталі з кількістю вуглецю 1,27% показує, що:

– гартування кожного конкретного зразка надто специфічне, при однакових умовах може пройти у більшій або меншій мірі, що, вірогідно, пов’язано з неоднорідністю по складу булату по довжині бруска, з якого виготовлені зразки;

– на відміну від сталі У1З, повнота гартування булату досягає максимальних значень при температурі близько 850°С, далі з вона ростом температури зменшується; вірогідно, збільшення температури. гартування вище 850°С приводить не тільки до збільшення розмірів зерна і кількості залишкового аустеніту (через що, власне, такі високі температури під гартування і не рекомендуються), але і до зменшення кількості вуглецю в мартенситі загартованої сталі (можливо, таке перегрівання при гартуванні приводить до утворення суттєво неоднорідного розподілу вуглецю в аустеніті);

– булатна сталь слабо сприймає гартування і не гартується в маслі;

– кількість залишкового аустеніту в загартованій булатній сталі суттєво менша, ніж в сталі У13 стандартного хімічного складу (для однакових умов гартування).

Д. Об’ємні ефекти при відпуску загартованої булатної сталі з кількістю вуглецю 1,05%.

Об’ємні ефекти відпуску загартованого від різних температур від різних середовищах булату з 1,05% С приведені в таблиці 6.

Таким чином, булат з кількістю вуглецю 1,05%, як і булат з 1,27% С, ваг., сприймає гартування у воді від всіх досліджених температур і не сприймає гартування в маслі.

З ростом температури гартування сприймається задовільно (800-900°С), а далі, як і в булаті з 1,27% С, ваг. – повнота гартування зменшується. Кількість залишкового аустеніту в булаті з 1,05% С, ваг. трохи більше, ніж в булаті з 1,27% С, але менше, ніж в сталі У13 стандартного хімічного складу при однакових температурах гартування.

ВИСНОВОК: Об’ємні ефекти відпуску загартованої в різних умовах високовуглецевої сталі дозволяють судити про повноту гартування (вміст вуглецю в мартенситі) і оцінювати кількість залишкового аустеніту в сталі.

Е. Булатна сталь в порівнянні з високовуглецевими сталями стандартного хімічного складу:

– значно слабкіше сприймає гартування (не гартується в маслі), має деяку максимальну температуру гартування, перевищення якої приводить до зменшення гартування (зменшення кількості фіксованого в мартенситі вуглецю);

– при однакових умовах гартування кожного конкретного зразка високочистого сплаву може пройти в більшій чи меншій ступені, має надто конкретний характер (для даного зразка), часто не зовсім відтворюється від зразка до зразку, що пов’язано з неоднорідністю по складу булату по довжині бруска (по об’єму металу);

– кількість залишкового аустеніту в загартованому булаті істотно менше, ніж у високовуглецевих сплавах стандартного хімічного складу.

Дослідження Ю.П. Юрченка важливі з точки зору вибору режиму термічної обробки, що й було здійснено нами при розробці технологічного процесу виготовлення булату в промислових умовах на заводі «Більшовик» м. Києва і ВАТ «Дніпроспецсталь» м. Запоріжжя, де був передбачений відпал заготовки при таких температурах, щоб отримати мікроструктуру зернистого перліту. На мал. 2 представлений температурний режим проведення відпалу на ВАТ «Дніпроспецсталь» (650°С для прокату менше 60 мм і з 760 до 600°С для прокату більше 60 мм) під час якого формується перліт відпалу (зернистий), роль котрого в формуванні властивостей сталі дуже велика, а головне – в процесі відпалу вуглець розподіляється по всьому об’єму металу рівномірно, звідси і відбувається прогартованність сталі і звичайно підвищуються механічні властивості.

Крім того, по Болховітіну М. Ф. «Металографія і термічна обробка» відпал застосовується для:

– видалення шкідливих напруг;

– надання м’якості;

– поліпшення механічних і фізичних властивостей;

– утворення дрібнозернистості;

– видалення газів, розчинених в металі.

Випробування булату з різною кількістю вуглецю, а також проведення термічної обробки після відпалу – нормалізації і гартування у воді і маслі – більш не фіксували неможливість гартування булату. В давні часи майстри піддавали металл куванню після багаторазового нагріву, що сприяло рівномірному розподілу вуглецю по всьому об’єму металу, але композіційність булатної сталі при цьому зберігається, про що свідчать візерунки на поверхні виробів після шліфовки, поліровки і травлення.

Композіційність булатної сталі можна визначити по мікроструктурі після різних видів термічної обробки і вимірювання твердості. На мал. З а.б.в.г.д.е.є.ж.з. представлена мікроструктура булатної сталі з кількістю вуглецю 1,07% (поковка) після відпалу, нормалізації, гартування збільшення х500.

а) поковка, перліт сорбітоподібний і грубопластинчатий і тонка цементитова сітка;

б) поковка після відпалу; перліт зернистий, крупні карбіди у вигляді сітки та рядка;

в) поковка, нормалізація; перліт пластинчатий і зернистий, карбіди у вигляді сітки;

г) поковка, гартування у воді з температури 800°С; мікроструктура – мартенсит, зернистий перліт, цементитова сітка;

д) поковка, відпал, гартування у воді з температури 800°С; мікроструктура – троосто-сорбіт, зернистий перліт, грубі включення карбідів, карбідова сітка;

е) поковка, гартування в маслі з температури 800°С; мікроструктура – сорбіт, зернистий перліт, цементитова сітка;

є) поковка, відпал, гартування в маслі з температури 800°С; мікроструктура – троосто-мартенсит, зернистий перліт, грубі виділення карбідів, місцями як рядки;

ж) поковка, відпал, гартування в маслі з температури близько 800°С (нагрів ТВЧ); мікроструктура – троостито-сорбіт, зернистий перліт, грубі включення карбідів, карбідові рядки;

з) поковка, гартування в маслі (нагрів ТВЧ) з температури близько 800°С; мікроструктура – мартенсит, зернистий перліт, грубі вклинений карбідів як рядки.

Мікротвердість складових: фериту – 136 кг/кв. мм, перліту – 210 кг/кв. мм при навантаженні 50 г, розмір діагоналі відбитку в мікронах відповідно 88 і 70. Цікаві результати отримані на заводі імені Лепсе, куди була передана заготовка-поковка, розмірами 120x120x1800 мм, з якої завод відкував лист, товщиною 6 мм для виготовлення ножів фрезерних культиваторів КФГ-36. Характерною ознакою в цьому дослідженні є те, що гартування булату без проведення відпалу залишає цементитову сітку як при гартуванні у воді, так і в маслі. Карбідова сітка знову з’являється після проведення термічної обробки – нормалізації – навіть після відпалу, в той час, коли відпал усуває карбідову сітку.

У зв’язку з тим, що в праці Ю.П. Юрченка зафіксовано – булат з кількістю вуглецю 1,05 11,27% в маслі не гартується – в НВО «Більшовик» була проведена додаткова робота по вивченню загартованості булату з тією ж кількістю вуглецю (1,05 і 1,27%С) у воді і маслі. Для цього були виготовлені зразки циліндричної форми діаметром 20/10 мм з висотою бочки 20 і 10 мм відповідно. Заготовки піддавалися гартуванню з температури 830°С у воді і маслі. Зразки мають наскрізне загартування як у воді, так і в маслі на діаметрі 10 мм (висота 10 мм), а на діаметрі 20 мм – у воді загартованість була на 3 мм по кругу, а в маслі – 1,3-2,5 мм, що свідчить про макронеоднорідність металу. Це підтверджено і травленням зразків на мікроструктуру: спостерігається більш сильне травлення і меншим травленням, особливо до краям, тобто зовні. Загартованість на глибину 1,3 мм вказує на неоднорідність металу в цьому місці, бо інші місця загартувались на глибину 2,5 мм. Твердість після гартування у воді відповідала наступним значенням: на одному зразку НRС 49-52, на другому НRС 47,5-62,5, на третьому НRC 63-67,5, на четвертому НRC 60-69, на п’ятому НRС 50-68 і на шостому НRС 46-67. Така розбіжність у величинах твердості дає підстави стверджувати, що булат має велику неоднорідність по хімічному складу, а саме – по вуглецю, що було нами продемонстровано раніше. Твердість при гартуванні в маслі показала наступні виміри: на одному зразку НRС 35-42, на другому НRС 44-45 і на решті зразків маємо аналогічні результати. Кількість вимірів на одному зразку була якнайменше двадцять.

Була ще виготовлена спеціальна заготовка – зразок східчастий з діаметром 10,20,30,50 мм і з висотою відповідно 10,20,30 і 50 мм (мал. 4), який піддавався термічній обробці, спочатку при температурі 760°С, 4 години, охолодження з піччю, потім гартуванню з температури 830°С у воді і маслі. Твердість при гартуванні у воді і маслі була наступних величин: діаметр 10мм – загартування наскрізне, НRС 52-54 і 145-48 відповідно. На більших діаметрах твердість не змінювалась, а загартованість зменшувалась: на діаметрі 30 мм вона вже не була наскрізною, а на діаметрі 50 мм глибина загартованості була всього на 9мм.

Мікроструктура після гартування в маслі: перліт з виділенням цементиту по границям зерен, величиною №5 ГОСТ 5639-82. Спостерігаються вільні карбіди й незначна карбідова смужкуватість, а також неоднорідність по вуглецю. Після гартування у воді: сорбітоподібний перліт, виділення цементиту по границям зерен величиною №З-5, вільні карбіди, карбідова смужкуватість; цементит спостерігається як накопиченням, так і розірваною сіткою.

Таким чином ті відхилення по мікроструктурі і твердості, які наведені вище ніколи не спостерігаються в легованих сталях, це характерно лише для булатної сталі, яка за висловом академіка Трефілова може бути основою для виробництва багатьох композіційних матеріалів.

В останній час з’явилися статті і навіть книги про легований булат. Так, наприклад, монографія вчених Московського інституту сталі і сплавів В.П.Борзунова і В.О.Щербакова «Булатна сталь», 1996 р., книга Л. Архангельського «Секрети булата», 2007 р. та інші видання обґрунтовують цілеспрямованість легування булату при виплавці і термомеханічній обробці карбідоутворюючими і не карбідоутворюючими елементами.

На нашу думку при легуванні булатної сталі ми отримаємо не булат в прямому розумінні цього слова, а леговану сталь, яка отримана по технології булатної сталі, котра відрізняється від технології отримання легованих сталей, а саме: використанням чистої шихти, способом виплавки, охолодженням злитків, гарячою обробкою злитків, термічною обробкою і звичайно отриманням візерунків на поверхні виробів. Але чи отримували згадані автори булатні візерунки на виробах, треба ще посперечатися, тому що введення легуючих елементів в булатну сталь суттєво міняє формування фазового складу сталі, який є головний чинником отримання візерунку.

Сучасні композиційні матеріали можна разділити на чотири основні групи (мал. 5):

а) волокнисті матеріали, які складаються з волокон міцного матеріалу, розташованих в більш м’якій матриці (мал. 6);

б) дисперсно-змінені матеріали, які складаються з рівномірно розподілених дисперсних частинок твердих і висоміцних фаз (мал. 7);

в) шаруваті матеріали, які представляють собою чередуючі шари пластичного і міцного матеріалу (мал. 8);

г) природно-композиційні матеріали, які отримуються шляхом направленої кристалізації евтектичних сплавів або направленого формування евтектоїда (мал. 9).

Книги про холодне озброєння з булатної і дамасської сталі

Перш ніж почати огляд книг про холодне озброєння я хочу попередити читачів, що назва «булатна сталь» існує лише в країнах, що утворилися з колишніх республік Радянського Союзу. В Західній Европі, Америці і особливо в США булатна сталь називається «дамаська сталь» від назви сірійського міста Дамаск. Колись там була майстерня, де виготовляли холодне озброєння переважно ковальським способом: з декількох прутків дроту або смуг ковалі робили зброю – шаблі, мечі, кинджали, ножі. Я буду дотримуватися назв, які вкорінилися в нашій мові: булат і дамаск.

В статтях, надрукованих у попередніх номерах журналу «Клинок», я описував технологію виробництва, властивості булатної сталі і зовсім не торкався виробництва озброєння з дамаської сталі, хоча і ця галузь виробництва вимагає майстерності досвіду і знань. В попердніх статтях я використовував статті, патенти інших авторів, але майже не використовував матеріали з відомих книг. Беручись за цю справу, я усвідомлюю, що мені треба дуже уважно і ретельно підходити до висвітлення матеріалів, наведених у книгах, бо статті, патенти інколи не в повному обсязі надають відповіді стосовно технології виробництва тієї чи іншої сталі.

Отже, починаю висвітлювать матеріали, що наведені в книгах, але попереджаю, що не всі оригінали мною прочитані і я іноді користувався лише публікаціями про зміст деяких книг. Так, наприклад, книгу «Водокрут мертвого моря», яка відома людству приблизно 65 р. до н.е., я не мав змоги не лише прочитати, а навіть тримати в руках, але про те, що мені відомо, я висвітлюю точно так, як це висвітлено в передмові металофізиком Жолудем до моєї книги «Булат, сталь булатного типу і мої переживання». В книзі автор у подробицях розповідає про приготування тигельної сталі та булатних мечів. Автор не тільки був знайомий з виплавкою булату, але й пояснював, що таке рафінування, чиста сталь. В ті часи ціна булатів була надзвичайно висока. То була перша згадка про булат і перша публікація.

Аль-Біруні хорезмійський енциклопедист, мандрівник і дослідник в 1048 році видав книгу-трактат «Мінералогія», в якій чорні метали, залізо і його сплави з вуглецем він поділяє на чотири типи: кричне залізо, чавун, сирцеву сталь, тигельну сталь. За описом Аль-Біруні булат отримується сплавленням у тиглі чавуну з залізом або кричного заліза з речами, які мають вуглецеві сполучення. 3алізна губка або криця – це відновлена деревинним вугіллям у невеликих горнах залізна руда, обходячи процес розплавлення. Потім обробляють крицю молотами, щоб ущільнити її і витиснути дрібки шлаку. Далі крицю розділяють на частки, які проковують на ковадлі, надаючи їм належну форму. Слово «криця» виникло внаслідок наявності залізних зерен разом зі шлаковими включеннями. 3овнішній вигляд такого металевого і шлакового сурагату нагадував ікру. 3відси й назва – «ікриця», «криця».

Аль-Біруні описав виготовлення холодного озброєння в Давній Русі. «Руси виробляли свої мечі з шапуркана, а долі посередині їх з нармохана». Нармоханом називалося м’яке сиродутне залізо, шапурканом – сталь, отримана безпосередньо в сиродутній печі або шляхом цементації (томлення) заліза в горні. Чотири рази Аль-Біруні згадує про матеріал, з якого виготовлялися російські мечі і завжди повторює про шапуркан.

В металургії сиродутного виробництва заліза і його сплавів відомі три способа отримання сталі, виключаючи тигельну сталь, яку Давня Русь не виробляла і не застосувала:

– отримання сталі безпосередньо в сиродутній печі;

– отримання зварної сталі з заліза в ковальському горні;

– отримання з заліза цементованої (тигельної) сталі.

Аль-Біруні говорить про те, що технологія наварки стальних (з шапуркана) лез на залізну (з нармохана) основу клинка є загальноруською. Аль-Біруні також розповідає про перевагу техніки виготовлення візерунку на клинках, мечах у руських зброярів. При відповідній комбінації залізних і стальних смуг давноруський коваль мав змогу отримати будь-який заданий візерунок з однаковим ритмом по всій площині клинка, що особливо дивувало Аль-Біруні. Таким чином руські ковалі отримували візерунки на озброєнні, виробляючи його дамаським способом. Візерунки же з булатної сталі отримуються при наявності карбідів заліза і їх розташування, про що буде йти мова далі. Аль-Біруні нагадує й про те, що булатні клинки цінувалися дуже дорого в усі часи, повідомляє про різні види індійських мечей, згадує про один з них, який отримав назву «Маджлі» (з зображенням тварин і рослин). Далі він пише: «Вартість такого меча дорівнює вартості кращого слона. Якщо на рисунку буде зображена людина, то вартість меча ще вища». Аль-Біруні, який відвідав Індію, писав, що батьківщиною тигельної сталі є місто Герет (Афганістан) і північна Індія. 3броярі Сходу зберігали таємницю виготовяення булату, передаючи її із роду в рід; впродовж багатьох віків вони збирали по крупинці дорогоцінний досвід ручної обробки металів.

Виготовлення булату в кожній країні мали свої особливості. 3відси і різні типи булату. Давні майстри вважали, що зовнішні ознаки – візерунки, колір, гнучкість і дзвін – цілком визначають якість булату. Тобто булатний Клинок повинен був вигинатися дугою й легко виправлятися, рубати каміння і розрізати підкинуту вгору легеньку шовкову тканину.

Німецький дослідник Манфред Беккерт в книзі «Світ металу», що вийшла в Москві в 1980 році описує, яким чином отримували крицю в місцевості Гера-Тінц в Тюрінгії (I-III ст.).Сиродутний кричний горн представляв собою яму, над якою споруджувалася куполоподібна шахта з каналами для надходження повітря. Крицю витягували з печі через пролом в стіні шахти (мал.1). У розділі «Шпаги із Толедо» Беккерт згадує, що «холодне озброєння, особливо виготовлене в Толедо, завжди відрізнялося технічною майстерністю, художньою довершеністю і користувалось заслуженою славою». Клинок звичайно виготовляли не з однієї заготовки, а складали разом три смуги: дві стальні із зовні і одну з мякого заліза в середині.Смуги з’єднували ковальським зварюванням таким чином, щоб середня м’яка смуга трохи виступала з одного кінця (до нього потім приладжували ефес). Другий кінець заготовки відтягували на кувадлі спочатку в гарячому, а потім в холодному стані, піддаваючи проміжному відпалу, отримуючи таким чином лезо клинка. Якість холодного озброєння значною мірою залежить від гартування. Клинок, нагрітий до червоного кольору, охолоджували в проточній воді, а для того, щоб він зберігав достатню в’язкість, знову нагрівали до невисокої температури, тобто проводили відпуск. Ці технологічні прийоми передавались із покоління в покоління, і ковалі ретельно їх дотримувалися. Температуру гартування і відпуск вони визначали по кольору мінливості, котрий дістає метал після нагрівання до визначених температур. Визначений був навіть кут нахилення, під яким треба було занурювати виріб, який мав бути загартований. Передбачалася також низка випробувань якості, щоб перевірити рівномірність гартування. Клинок розміщували на «подушці» та вигинали його в різних місцях. Були і інші випробовування. Клинок удавлювали лезою в свинцеву плиту і вигинали та закручували в різних напрямках. Для перевірки твердості леза і в’язкості виробу існувала проба на шоломі: випробовуваним виробом тричі наносили удар по шолому напівкруглої форми. Якщо всі випробовування закінчувалися успішно, можна було приступати до кінцевої обробки і художнього оформлення виробу.

Вироби, які збереглися до наших часів, втілюють в собі накопичений століттями досвід отримання і обробки високоякісної сталі, яка виготовлялася в Толедо. Сьогодні їх виготовлення не складає ніякої таємниці. Технологічні прийоми, емпирічно знайдені давніми зброярами, отримали своє наукове і технічне обгрунтування і пояснення.

Д.К. Чернов у своїх працях «Вибрані твори по металургії і металознавству», видані в Москві в 1985 році, зазначав: «Повторюючи на Обухівському заводі деякі роботи Аносова і базуючись на його рекомендаціях, я також приготував зливок з булату: на викованій смузі після витравки кислотою виявився візерунок на темному фоні» (мал. 2). Д.К. Чернов проводив плавку в закритому тиглі, котрий також був розташований в тиглі з розжареним вугіллям. При цьому всі відтулини горна щільно закриваються і замазуються. Охолодження металу відбувається в тиглі, що сприяє утворенню великих кристалів (дендритів), які служать основою візерунку, отриманного після кування, шліфування і травлення (мал. 3). Це було здійснено ще в 1868 році. Далі Д.К. Чернов пише, що звичайно в булату виявляються два різних з’єднання з вуглецем: одне (перліт) – легко роз’їдається кислотою і надає матову поверхню, а друге (цементит) – залишається майже без змін і блищить. Склад і якість булату надто багато залежить від якості графіту. Якщо графіт має домішкі, то сталь отримується значно гіршою. При гартуванні більш тверда речовина добре гартується, а друга залишається слабо загартовною, але обидві речовини в тонких шарах і фібрах тісно переплетені між собою. Таким чином отримується матеріал, маючий одночасно значну твердість і велику в’язкість.

Ще в давнину в тих країнах, де існувала фабрикація клинків з литого булату (Сірія, Індія, особливо Персія) ця таємниця була відома лише деяким майстрам. Інші майстри намагалися наслідувати булатному клинку, штучно відтворючи візерунок. З цією метою застосовувалися два матеріала з різною твердістю: залізо і сталь, наприклад, у вигляді тонких дротинок. З тих дротинок скручували сувій, як мотузку або канат, або плетінку. Ця плетінка зварюється і проковується під молотом, перетворюючись в пластину або Клинок. Змінюючи способ сплетіння дроту, майстер може бути «хазяїном» візерунку. Це є зварний булат, іноді його називають вутцем. Він інколи уявляв собою матеріал з дуже чудовими властивостями, якщо був добре зварений, з застосуванням спеціального порошку, що виконував роль флюсу.

Російський дослідник Н.О. Мезенін у книзі «Цікаво про залізо» (Москва 1972 р.) пише наступне: «Вальтер Скотт у своєму романі «Талісман» розповідає про змагання в ловкості між султаном Саладином і англійським королем Річардом Левове Серце. Під час змагання Річард своїм мечем розрубав на дві частини спис одного із рицарів — всі бачили високу міцність сталі і страшну силу удару короля. У відповідь Саладин підкинув в повітря тонке покривало і розсік його своєю шаблею — переконливий доказ гостроти клинка і спритності воїна. Клинок султана був булатний».

Булат є продуктом природної кристалізації сталі, яка отримується при з’єднанні заліза з вуглецем. Сутність утворення булату полягає в насичені сплаву великою кількістю вуглецю (близько 1,3 - 1,5 %). В умовах повільного охолодження утворювався так званий цементит, який не розчиняється, а залишається в залізі у вигляді суспензії. Прошарок цементиту нібито обволокуються м’яким залізом, що повільно охолоджується. Тому при великій кількості вуглецю, що надає металу твердість, булат зберігає високу в’язкість, пружинистість. Виковування булату повинне відбуватися надто обережно ударами легкого молота з багаторазовим нагріванням до критичної температури – до температури червоного розжарювання, – перехід за котру веде до втрати булатом своїх властивостей і характерного візерунку. Процес виготовлення булату був дуже трудомістким, тривалим і вимагав високого мистецтва.

Б. Колчин у книзі «Техніка обробки металу в Давній Русі» (Москва 1953 р.) пише, що давноруські ковалі виготовляли ножі, застосовуючи п’ять різноманітних технологічних заходів, кожний з яких відповідає тим, чи іншим умовам використання ножа. Ці технологічні заходи полягали в наступному:

– зварювання леза ножа з трьох смуг – стальної в середині клинка і залізних по боках;

– приварювання до залізної основи клинка стального леза;

– комбіноване зварювання з виготовленням візерунчатого обуху;

– цементація леза;

– виготовлення суцільно-стального ножа.

Найбільший інтерес в технології виробництва ножа представляє комбіноване зварювання (з виготовленням фігурної частини леза, яке складається з візерунчатої смуги з привареними по краях стальними смугами). Візерунчата смуга виготовлялась наступним чином. З трьох смуг (залізної, стальної і залізної) зварювався брусок, потім його витягували, складали вдвоє, зварювали і знову витягували, потім знову складали і знову витягували. Після цього заготівку розжарювали до зварного жару, скручували і далі обточували в прямокутний брусок. Потім до смуги приварювали стальне лезо, виковували Клинок і приварювали його одним кінцем до держалка. На точилі виробу надавали необхідну форму і піддавали термічній обробці. Гартували лише лезо. Твердість леза складала 550-673 по Віккерсу. Основна структура металу леза – мартенсит відпуску. Кількістъ вуглецю 0,35-0,85 %.

Ковалі Давньої Русі виготовляли коси і серпи.

В косах кількість вуглецю складало 0,8-0,9 %, в серпах 0,35-0,70 %. Термічна обробка кіс – м’яке гартування, тобто охолодження нагрітого виробу (здійснюється в спеціальній рідині або в підігрітій воді)...

Анонс.