Булат (металл)

Булат (от перс. فولاد - Фулад и тюркского "болот", "сталь") - сталь, благодаря особой технологии изготовления отличается своеобразной внутренней структурой и видом (?узором?) поверхности, высокой твердостью и упругостью. С древнейших времен, первые упоминания встречаются еще в Аристотеля, используется для изготовления холодного оружия - клинков мечей, сабель, кинжалов, ножей и прочего.


1. История

Булат производили в Индии (под названием вуц), в Средней Азии и в Иране под названиями табан, Хорасан, Фаранда, в Сирии - Дамаск. Аль-Бируни приводил некоторые сведения о его производстве: "Второй сорт получается, когда в тигле указанные вещества плавятся неодинаково и между ними не происходит совершенного смешения. Отдельные частицы их располагаются вперемешку, но при этом каждый из них видно по особому оттенка. Называется это Фаранда . В мечах, которые их (два оттенка) соединяют, он высоко ценится ". На Руси были знакомы с восточным булатом и изделиями из него, есть также сведения о закупке булата для производства оружия. Для его классификации использовались такие термины, как красный и синий булат, красное железо. В России литой булат, аналогичный старинным восточным образцам, был получен на Златоустовском заводе под руководством российского горного инженера, начальника Златоустовского заводов генерал-майора Павла Петровича Аносова. Аносов начал заниматься булатом в 1828 году по поручению Горного ведомства. После огромного числа опытов были получены образцы булатных клинков и слитков булатной стали. В отчетах Аносова описываются и воспроизведенные им способы получения классической кованой дамасской стали, но делается вывод о том, что это нетехнологично. В 1839 году оружие и другие изделия из русского булата демонстрировались в Санкт-Петербурге, в 1841 году работа Аносова "О Булат" была представлена ​​на Демидовской премии.


2. Описание

Булат - собирательное название для твердых и вязких сплавов железа и углерода. Химически булат отличается от стали количественным содержанием углерода. По этому показателю булат близок к чугуна. Но физически он сохраняет гибкость низкоуглеродистых сталей и ощутимо превосходит последние по твердости после закаливание. Такие свойства более связаны со структурой металла, чем с химическим составом (по аналогии с чистым без примесей графитом и алмазом, в которых химический состав идентичен, но физические свойства различны). Таким образом, один только химический анализ не позволяет определить отношение металла к булата. Булат требует отличных от стали способов обработки (ковки, закалки) и может быть поврежден неправильной термической обработкой, став обычной сталью или нековким чугуном. Тем не менее булат может быть доведен до расплавления и после остывания остаться булатом, или, как в случае с Дамаском, может быть многократно прокований и сваренным кузнечной сваркой сам с собой или с другими Булатами и сталями. Из множества сталей (но далеко не по всем) может быть получен булат практически без изменения химического состава исходного материала, но способность сплава получать в процессе кристаллизации характерную для булатов структуру сильно зависит от лигатуры сплава и булаты НЕ выйдут из высоколегированных сталей, а из легированных, если получаются, то только низшие сорта булатов.

Высокого качества булат является непревзойденным образцом совершенства металла, поэтому до сих пор сохранились немногочисленные энтузиасты, владеющие искусством его приготовления и обработки.


3. Технология

Внешне булат отличается наличием беспорядочного узора, который получается при кристаллизации. На него, как на одно из отличий от сварочного Дамаска, где узор получается закономерным, указывал еще Аль-Бируни. Аносов также обращал на это внимание. Он разработал 4 пути получения булата:

Сплав железных руд с графитом, или восстановление и соединение железа с углеродом; сплавления железа при доступе угля, или соединение его предварительно с углеродом и восстановление его посредством закиси железа или с помощью длительного отжига без доступа воздуха, и, наконец, сплавления железа непосредственно с графитом, или соединение, его прямо с углеродом.

Первый способ требует чистых железных руд, не содержащих кроме закиси железа никаких посторонних примесей, особенно серы. Но подобные руды встречаются чрезвычайно редко, притом и потеря в графите весьма значительна, а успех в насыщении железа углеродом не всегда зависит от мастерства. Более того, руды, при малой относительной весе занимают больше объема, чем железо, и, заключая в себе металла около половины своего веса, уменьшают количество продукта при одной емкости с железом в ? и даже до при одних и тех же затратах . Из этого видно, насколько этот способ слишком дорогой. Таким образом, трудности отыскать в совершенстве первые материалы, случайность соединения железа с углеродом в надлежащей пропорции и дороговизна делает этот способ доступным для ввода в большом виде. Но он знакомится и со способом древних и с причиной драгоценности совершенных азиатских булатов, ибо древние скорее могли попасть на способ простой, чем сложный. Употребление тиглей столь же древнее, как и популярность золота: ничего не могло быть ближе для древних алхимиков, как испытание плавкой все тела, похожих по внешнему виду на металлы, и в этом случае для них ближе было испытывать графит, чем для нас, привыкших думать , что он не плавится и может быть полезен только в тиглях и карандашах.

Второй способ не мог быть введен в использование по причине тяжелого ковки при значительном содержании углерода, происходит, по моему мнению, от недостаточной чистоты кричного железа и от осложнения очистить его совершенно с помощью железного закиси. Железо может быть улучшено способом, используется в Японии и вообще в Азии, - длительным сохранением в воде или земле, а очищение угля вряд ли будет столь совершенным, как в графите.

Третий способ введен уже в употребление, но как литая сталь для сохранения ковкости не может содержать много углерода, то она и составит особый разряд литых булатов, пригодных для отделки дешевых изделий: ибо пуд литого булата обходится около 10 рублей.

Четвертый способ, как уважаемый мною удобный и соответственно при наименьших затратах, до получения настоящих булатов.

- П.П.Аносов. "О Булат"

В СССР также проводились эксперименты с булатом, описанные Ю. Г. Гуревичем. Советский способ заключался в том, что железо или малоуглеродистой стали расплавляли в индукционной печи, нагревали до 1650 ? C, розкислювалы кремнием и алюминием, после чего добавляли углерод в виде графита. В результате получали чугун с 3-4% содержанием углерода. После эта жидкость немного охлаждалась и в нее порциями подавалась стружка из малоуглеродистой стали или железа, в сумме 50-70% от массы чугуна. Готовый к отливке расплав находится в кашицеобразном состоянии - в нем взвешенные эти частицы. При кристаллизации выходил булат с высокоуглеродистой матрицей, в который вкраплены низкоуглеродистые частицы. Эти частицы досыта углеродом только снаружи, а внутри сохраняли небольшое содержание углерода (от 0,03 до 1%, в зависимости от способа охлаждения). Средний же содержание углерода в матрице составил около 1,5%. Для придания дополнительных свойств могут быть добавлены легирующие элементы (например, никель и хром придают булата коррозионную стойкость). Для получения цветастых булатов обычный булат оксидувався при t 200 ? - 400 ? C, что в результате давало сиреневые узоры на фоне золотистой матрицы. [1]