Состав булатной стали

Булатная сталь: что такое булат и откуда он появился

Немного о древнем булате

Булатная сталь представляет собой сплав железа и углерода, причем содержание последнего очень высоко, и практически приближено к составу его в чугуне. После специфической термообработки твердость этого сплава достигает 64 HRC, а травленая его поверхность имеет характерный и очень красивый рисунок.

Однако, если сравнивать булатный сплав и простую высокоуглеродистую сталь, то можно проследить ту же закономерность, что и при сравнении алмаза и угля: состав один, а свойства разные. Технология производства булата крайне сложна и не лежит на поверхности.

Данные археологический исследований позволяют считать, что ещё 2,5 тысячи лет назад Индийские кузнецы умели изготавливать оружие из особенного металла. Индийская узорчатая сталь стоила целое состояние, а мастера касты кузнецов строго хранили свои секреты. Клинки из неё опытные мастера выковывали на протяжении нескольких лет, используя достаточно небольшие молоточки, вместо стандартного молота кузнецы.

После покорения Тимуром Сирии, мастера были вывезены в Самарканд, ставший затем центром производства булата. Однако расселившиеся по Средней Азии мастера настолько хорошо хранили свои секреты, что в конечном итоге древние технологии, дающие возможность получить высококачественный булатный вутц были утеряны.

Булатная сталь П.П. Аносова

Раскрытие секрета производства булата стало сложной целью для многих именитых металлургов. Западноевропейские мастера многие десятилетия пытались воссоздать легендарные древние рецепты, то приближаясь к результату, то снова откатываясь назад.

Павел Петрович Аносов, будучи в должности горного начальника Златоустовских заводов, проводил целенаправленные исследования, целью которых было повышение качества продукции, выпускаемой вверенной ему Оружейной фабрикой. В 1828 году он начал многолетние работы, позволяющие получить булатный сплав, которые венчались успехом только в 1837 году.

Помимо классической технологии Аносов разработал и так называемое производство сущность которого «заключается в сплавлении негодных к употреблению железных и стальных обсечков в глиняных горшках (тиглях) при помощи возвышенной температуры воздушных печей».

Возвращение легенды

И снова, уже в начале 20 века эта сложнейшая технология была утрачена. Многолетние исследования Аносова остались только в архивных и музейных записях тех времен. Восстановить технологию стремились многие, сначала советские, а затем и российские металлурги. Ближе всех подойти к разгадке тайны, и получить аносовский булат удалось только Златоустовскому металлургу Сергею Баранову. Для этого потребовались многие года и огромное количество пробных плавок.

Булатная сталь Сергея Баранова на сегодняшний имеет соответствующее заключение РАН, а сам Сергей стал членом-корреспондентом Петровской Академии «Наук и Искусств».

Отличие тигельного булата от литого

Два эти вида стали имеют, как отличия, так и поразительное сходство. Их неодинаковость начинается уже на этапе производства. Тигельный сплав производится в специальных тиглях из железной руды с добавлением древесного угля и специальных флюсов. Плавка проводится в древесных печах, температура в которых гораздо ниже, нежели в газовых или электрических. Это очень затратная во всех отношениях технология, поэтому выполненные из такого металла клинки относятся к разряду коллекционных.

Технология литого булата немного проще, поскольку позволяет использовать вместо железной руды специально подобранные марки низкоуглеродистых сталей. Визуально рисунок, который имеет булатный тигельный клинок более выражен и интенсивен. Однако свойства ножей из этих металлов практически идентичны, а литой сплав более доступен по цене.

Булат — сталь для клинка долговечного ножа

Булатная сталь (вуц, табан, хорасан, фаранд) была известна уже несколько тысяч лет назад. Этот материал отличается сложным технологическим процессом производства, при котором необходимо в точности соблюдать химический состав сплава и обеспечить уникальную технологию обработки. Всё это позволяет получить материал с отличными эксплуатационными характеристиками, которые не потеряли своей актуальности и сегодня, несмотря на обилие разнообразных сплавов и использование широкого спектра легирующих элементов.

Историческая справка

Мечи и ножи из булата фигурируют в сказках и реальных исторических справках многих стран. Булатный нож всегда стоил дороже обычного, поскольку давал в бою реальное преимущество.

Немного о древнем булате

Булатная сталь — отличный выбор для ножей. Она представляет собой сплав железа и углерода без дополнительных легирующих добавок. Но высокое содержание углерода (почти как у чугуна) даёт возможность после термообработки получить твёрдость вплоть до 64 HRC. Ещё один нюанс — булатный клинок после травления отличается характерным красивым рисунком. Именно поэтому древний булат в Индии, которая является родиной этого сплава, называли индийской узорчатой сталью — в древние времена она стоила целое состояние. Мастера хранили секрет булата внутри касты, но после пришествия в Сирию Тимура захваченные мастера со своим секретами переехали в Самарканд. Именно там древние технологии производства высококачественного булата были окончательно утеряны.

Булатная сталь П.П. Аносова

Восстановить техпроцесс производства стали с аналогичными характеристиками старались многие специалисты. Это наконец удалось Павлу Петровичу Аносову. Горный начальник Златоустовских заводов активно интересовался, что такое булат и как его можно производить своими силами. Целенаправленное исследование этого вопроса дало результат в 1837 году.

Аносов разработал несколько технологий, в том числе и плавку обсечков в горшочках из глины в высокотемпературных печах.

Возвращение легенды

Открытый секрет производства булатной стали в начале 20 века опять был утрачен. Очередной виток интереса к технологии начался уже в советский период. Повторить подвиг Аносова смог Златоустовский металлург Сергей Баранов. Серия пробных плавок позволила добиться желаемого результата, что подтвердило соответствующее заключение РАН.

Современный булат

Сейчас существует множество сталей, свойства которых превосходят булат. Но это материал до сих пор используется и является примером приготовления высококачественной стали без применения современных измерительных приборов. Сейчас производство булата ведётся по чётким технологическим процессам, что позволяет гарантированно получить твёрдый, вязкий, ковкий сплав с уникальным рисунком на каждом изделии.

Отличие тигельного булата от литого

Сейчас булат изготавливают по нескольким технологиям — материалы в целом идентичны, но имеют и ряд отличий.

При производстве тигельного сплава железную руду, древесный уголь и специальный флюс нагревают в спецтиглях — плавку выполняют в древесных печах (по сравнению с газовыми или электрическим они обеспечивают не такую высокую температуру). Технология требует затрат, но так делают клинки для коллекционеров.

Товары из литого булата проще, их можно встретить на распродажах в Москве. Сырьём для стали является не железная руда, а специальные марки низкоуглеродистых сталей.

Отличить такой булат просто — рисунок на стали не такой выраженный, но по свойствам ножи практически не отличаются. Конечно, цена литого материала в разы ниже.

Что представляет собой булат и его характеристики

Свойства булата определяются содержанием углерода в сплаве — его примерно 2% , так что сталь сохраняет упругость и твёрдость. Но свои особенные свойства материал получает именно из-за температуры плавки — если сырьё перегреть, то такая сталь не получится.
Техпроцесс производства сварного булата, то есть дамаска, сложнее, но дешевле по себестоимости — при производстве ножа необходимо соединить слитки булата (желательно с разным содержанием углерода) между собой кузнечной сваркой, что позволяет получить не монолитную, а многослойную структуру.

Плюсы

Основными преимуществами булата считают:

• отличные режущие свойствам;
• высокая стойкость к ударным, изгибающим нагрузкам;
• высокая твёрдость и износостойкость;
• заточив нож, можно долго им пользоваться — булат хорошо держит заточку.

Минусы

Всё в наём мире не идеально

• дорогой материал
• заточить сложно из-за твёрдости стали
• ржавеет ли булат? да — сопротивляемость коррозии низкая.

Фактически булатные клинки больше интересуют коллекционеров, поскольку среди современных сталей есть более технологичные варианты и при этом более доступные.

Основные виды ножей и сфера применения

Булат используется при изготовленье ножей следующих типов:

• цельнометаллические,
• с фиксированным клинком,
• складные.

Что касается сферы применения, то модели можно разделить на ножики для охоты, рыбалки и туристов, военные. Отдельно стоят метательные модели и коллекционное оружие. Ножи для коллекционеров могут быть очень дорогими — для их изготовления используют ценную древесину, драгоценные камни, металлы, натуральный рог, не говоря уже о ручной работе над каждым ножом.

На что обратить внимание при выборе

Чтобы остаться полностью удовлетворённым от покупки ножа из булата необходимо обратить внимание на:

1. Хаотичный рисунок на тёмном фоне — линии и точки должны быть чёткими и крупными, но не симметричными. Ровные и симметричные линии — это характеристика более дешёвой дамасской стали.
2. Звон монолитного булата чистый и продолжительный. Если клинок не цельный (слои, флуктуации различного вида) звук будет низким и коротким.
3. Ответственный производитель всегда указывает назначение клинка — размеры и параметр должны соответствовать. Охотничий клинок длиннее, рыбацкий и туристический короче, со складной конструкцией.
4. Сборка должна быть качественной без зазоров, заусенец и пр.
5. Документация — гарантийный талон, сертификат (подтверждение, что этот нож — нехолодное оружие).
6. Футляр/чехол.

Особенности заточки

Булатная сталь исключительно прочная, так что в домашних условиях заточить её непросто. Лучше доверить её профи. Такие клинки точатся алмазными брусками, можно использовать твёрдый камень. Что касается угла заточки, то стоит придерживаться 30-45 градусов, толщина кромки не должна превышать 0,5-1 мм.

Правила использования и ухода

1. Поскольку такой нож может ржаветь, то после использования сталь нужно очистить, промыть водой и вытереть насухо ветошью.
2. Хранится такое металлоизделие в тёплом, сухом месте, исключая образование конденсата.
3. Лучше использовать кожаный чехол. Для длительного хранения клинок лучше покрыть слоем рыбьего жира, парафина.
4. При появлении ржавчины нужно сразу убрать налёт — применяется керосин, но агрессивные средства запрещены. Можно использовать и мелкую наждачку, но после обработки придётся протравить нож, поскольку рисунок потускнеет.

Несмотря на высокую стоимость и сложности в уходе владельцы булатных ножей оставляют только самые восторженные отзывы. При покупке стоит отдавать предпочтение только проверенным производителям и магазинам, поскольку на рынке огромное количество поддельной продукции.

Изготовление булатной стали

Булатная сталь – сплав железа с углеродом, который благодаря особенной технологии производства обладает узорчатой структурой и повышенной гибкостью и твердостью. С древнейших времен этот материал используется для изготовления различных видов холодного оружия. По химическому составу булат ближе к чугуну, чем к стали. Но при этом он сохраняет пластичность и ковкость, присущую низкоуглеродистым маркам металла, а в сочетании с повышенным содержанием углерода, булат обладает невероятной твердостью, которая недостижима для стали даже после ее закалки.

Работа с булатом требует высокой сноровки и тщательно соблюдения технологических процессов на каждом этапе обработки. Неправильно выбранный температурный режим может запросто испортить материал, превратив его либо в обычную сталь, либо в нековкий вид чугуна. Поэтому с булатом доверяют работать только опытным металлургам. Интересный факт, если булат расплавить, а потом дать ему застыть, он не перестанет быть булатом, его также можно многократно перековывать на различные изделия. Материал поддается сварке и может быть соединен как с самим собой, так и со сталью любой другой марки.

Как получают булат?

Булат можно получить из некоторых видов обычной стали. Основным условием является низкий уровень легированности материала. Из высоколегированной стали булат получить невозможно вообще, а из среднелегированной – только булат низкого качества. Несмотря на то, что современные материалы превосходят булат по своим свойствам и не требуют столь сложных процедур обработки, до сих пор сохранились мастерские, в которых энтузиасты изготавливают клинки по древним технологиям. Но использование более современных орудий труда позволяет выплавлять материал значительно более высокого качества.

Кроме того, сейчас многие производители добавляют в сплав дополнительные элементы, которые придают булату новые свойства. В основном это касается применения хромовых и никелевых присадок, позволяющих значительно повысить сопротивляемость коррозии. Некоторые экземпляры оружия, которые предназначаются исключительно для коллекций, и не будут использоваться в постановочных боях, полностью покрывают слоем серебра. Это позволяет защитить сталь от негативного воздействия окружающих факторов. К тому же мягкое серебро проще поддается ювелирной обработке по нанесению на клинок тематических узоров или рисунков.

Булат в отличие от дамасской стали, которая также служила для производства клинков, характеризуется беспорядочностью узора. Он получается в результате кристаллизации металлической решетки в сплаве.

Способы производства материала

Существует четыре способа изготовления булатной стали. Первый подразумевает прямое сплавление железной руды с измельченным графитом. Это наиболее простой с точки зрения подготовки способ, так как он не требует получения чистого железа. Но для его успешной реализации необходима руда с процентным содержанием металла не менее 85%, иначе не получится булатной стали хорошего качества.

Для данного варианта не подойдут руды с содержанием самородной серы, которые в природе встречаются довольно часто. Так что достать подходящий материал будет чрезвычайно сложно. В современных условиях этот способ не используется, так как найти чистое железо не проблема, но в древние времена этот метод был наиболее распространен в кузнечном деле. Второй способ подразумевает расплавление железа при непосредственном доступе углей. При этом в сплав попадает не только чистый углерод, но и его оксиды, которые и придают металлу структуру булата. Этот способ также сейчас не используется, потому что для него характерна высокая доля примесей в получаемом материале, что негативно сказывается на его качестве.

Третий способ – долговременное обжигание железа без доступа воздуха. Этот метод является самым дешевым в реализации, поэтому имеет широкое распространение. Получаемый таким способом материал называют литым булатом. Важным условием получения хорошего материала является точный расчет времени обжига. В противном случае в сплав может попасть избыточное количество углерода, что приведет к его плохой ковкости и хрупкости. Четвертый вариант – самый дорогостоящий, но при этом позволяет получать материал наилучшего качества. Он подразумевает сплавление чистого железа с графитом в безвоздушной среде. Это позволяет избавить булатную сталь от нежелательных примесей и оксидных присадок.

Изделия из булата данной марки наиболее ценятся в кругу знатоков, поэтому стоят довольно дорого. В древние времена такое оружие могли себе позволить только зажиточные воины. В наши дни клинки служат в основном в качестве украшений, которые вешают на стену. Изредка они могут служить для исторических реконструкций известных битв прошлых эпох. Для перечисленных целей используют булат наилучшего качества, чтобы оружие красиво смотрелось и по своим свойствам не отличалось от лучших клинков прославленных мастеров кузнечного дела. Самые дорогие образцы украшаются разнообразными рукотворными узорами, которые посвящены тематике баталий. Рукоятки клинков также служат для украшения. Их изготавливают из самых разнообразных материалов от искусно обработанных рогов животных до драгоценных металлов. Дополнительно эфес может быть инкрустирован разноцветными камнями.

Кроме приведенных способов существовал еще один, который не получил широкого распространения. В качестве эксперимента металлурги Советского Союза испытали следующий метод производства булатной стали. На первом этапе чистое железо или низкоуглеродистую сталь расплавляли в индукционной печи, а затем вводили в расплав кремниевые и алюминиевые присадки, после чего добавляли к полученному сплаву графит. На выходе получался чугун с 3-4% содержанием углерода. Но на этом процесс плавки не заканчивался.

В расплав постепенно добавляли железо или низкоуглеродистый стальной лом в пропорциях, чтобы массовая доля добавок составила 50-70% от массы чугуна. После остывания и кристаллизации был получен булат с высокоуглеродистой металлической сеткой, в которую были вплетены низкоуглеродистые элементы. Полученный булат обладал великолепными свойствами по ковкости и пластичности, а также показывал запредельную твердость. Но в широкое производство этот способ не пошел из-за сложности технологического процесса и высокой дороговизны выплавки. Кроме того, были уже известны и более современные и совершенные материалы, так что такие затраты на получение булата справедливо сочли неоправданными.

Что такое булатная сталь?

При слове «булат» перед нашим глазами встают картины далекого прошлого, когда смелые воины шли в бой вооруженные клинковым оружием, изготовленным из булатной стали. Булатная сталь издревле известна своей высокой прочностью и надежностью. Первые булатные клинки производили еще в Древней Персии и Индии. Булатная сталь произведенная в этом регионе носила название «табан» или «фаранд».

В большинстве случаев, когда речь заходит об исторической булатной стали, то вспоминается именно булат, которые производили в Средней Азии. И именно Азия считается родиной булатной стали. Однако исторические источник указывают на то, что в Древней Руси также были знакомы с технологией изготовления булата, варили его и ковали из него мечи и наконечники для копий. Небольшая путаница, возможно, вызвана тем, что булат в Древней Руси носил название «красного» или «синего» железа.

Термин булат (применительно к металлургии) появляется лишь в конце XVIII в начале XIX веков. И здесь нужно обратить внимание на один важный момент. Можно сказать, что существует два булата. Один булат – часть истории древнего мира, который постепенно превратился в красивую легенду. В красивую и манящую легенду, аналогичную рассказу о том, как князь Олег прибил свой щит к воротам Царьграда.

Суть легенды сводится к следующему, был дескать некогда волшебный металл из которого делали мечи необычайной прочности и упругости. Секрет изготовления таких мечей содержался в строжайшем секрете и впоследствии был утрачен.

Другой булат – это всего лишь технология производства сплавов из железа и углерода. Булатные сплавы занимают промежуточное состояние между сталями и чугунами. Главным отличием булатных сплавов (литого булата) является большее количество углерода (в отличии от сталей) и возможность создания изделий методом ручной ковки (в отличие от чугуна). Секрет создания таких сплавов никуда не терялся и никем не утаивался, а скорее наоборот, в определенный исторический момент послужил толком для развития металлургии в промышленных масштабах.

Клинки из исторического булата дошли до нашего времени и основная проблема при попытке выковать такой клинок, заключалась в том, что никто не мог повторить узор на булатном клинке. Мастера, одержимые идеей создания булатной стали проводили эксперименты с различным составом сталей меняя соотношения компонентов. И только русскому инженеру Аносову удалось сделать воссоздать историческую булатную сталь. Ответ, как обычно находился там, где его никто не искал. После длительных опытов он пришел к простому выводу: литой булат отличается от обычных сталей своей физической структурой, а не химическим составом.

Одни и те же компоненты при одном способе обработку дадут на выходе стальной сплав, а при другом способе обработки дадут на выходе литой булат. Немного упрощая, можно сказать – что булат это, прежде всего технология изготовления, а не химический состав. Таким образом, мы приходим к тому, что сложив вместе железо и углерод, пропустив этот состав через определенную технологию, мы получаем литой булат. Важным моментом технологии производства булатной стали является момент кристаллизации. Именно он создает в структуре сплава жесткую дендритную решетку, которая и создает на клинке тот самый хаотичный булатный узор.

Многие мастера изготавливают ножи из литого булата. Но технология производства сплава у каждого своя. У кого-то получается сталь, а у кого-то литой булат.