«Куплю железо новое, сделаю топор вострый...». Помните такую сказку? Вообще-то,сделать «вострый топор» из железа будет не самой умной идеей. Железо – весьма мягкий металл. Конечно, не такой мягкий, как серебро или олово, но, тем не менее, недостаточно прочный для того, чтобы делать из него ножи или топоры.
Уже древние металлурги прекрасно отличали друг от друга железо и сталь. Чистое железо очень пластично, его можно гнуть и скручивать, даже не нагревая – если изготовить саблю из чистого железа, клинок от удара может попросту согнуться в дугу. Заточить такой клинок тоже не выйдет – тонкое лезвие будет просто сминаться, как бумага.
Сталь, обладающая намного более высокой прочностью, – это сплав чистого железа с углеродом, причём содержание углерода в стали не должно превышать двух процентов. Если содержание углерода будет больше 2%, у нас получится уже не сталь, а совершенно другой металл – чугун. Чугун – вещество ещё более твёрдое, но при этом очень хрупкое. Если изготовить из чугуна, скажем, обычное лезвие ножа, такой нож лопнет даже при небольшой боковой нагрузке; затачивать нож из чугуна будет тоже бесполезно – лезвие будет просто выкрашиваться, поэтому клинок обречён оставаться тупым «как валенок».
Однако с древних времён человечеству известен удивительный сорт оружейной стали, который по-русски называется булатом. Булатные клинки отличаются высочайшей твёрдостью и пластичностью, а потому могут «держать заточку» настолько тонкой, что поставленный лезвием вверх клинок может разрубить напополам падающий на него волос или шелковый платок. Ножом из булата можно спокойно перерубить гвоздь; в литературе описан случай, когда один современный коллекционер на спор сумел разрубить булатной саблей стальной сейф – не за один удар, само собой, но всё равно впечатляет!
Узнать булат на вид довольно просто – под определённым углом к свету на полированной поверхности металла видны характерные тонковолнистые узоры. Кстати, именно по толщине волнистого узора настоящий булат отличается от его поздней имитации – дамасской стали (у «дамаска» рисунок виден сразу же, он намного более «жирный»).
Как же были удивлены учёные-металловеды, когда смогли проанализировать старинные булаты с помощью всего арсенала средств современной науки. Оказалось, что булаты содержат порядка 3% углерода – то есть, с точки зрения металловедения, относятся не к сталям, а к чугунам! Однако трудно представить себе два более разных по свойствам металла, чем булат и чугун. Из чугуна, как известно, хорошо получаются утюги и сковородки, а вот нормального клинка из чугуна не изготовишь. При первом же сильном ударе расколется, как стекло!
Ответ дали микроскопические исследования – в том числе с помощью электронного микроскопа. Оказывается, цементит (карбид железа, твёрдое, но очень хрупкое вещество) в чугунах содержится в виде крупных зёрен и пластинок, нарушающих целостность металла, а в булатах – в виде погружённых в мягкое железо сверхтонких волокон («нанотрубок», как сейчас модно говорить), придающих металлу фантастическую твёрдость, но не снижающих его пластичности.
Древнеримский философ Цицерон говорил – «если стрелять весь день с закрытыми глазами, хотя бы одна стрела обязательно попадёт в цель». Подобный метод часто в шутку называют «методом научного тыка», или, более литературно, «методом проб и ошибок». Можно бесконечно удивляться тому, что древние мастера-оружейники, которые ничего не понимали ни в химии, ни в физике, ни в нанотрубках, ни в кристаллическом строении материалов, за счёт бесконечных экспериментов с различными рудами, ингредиентами, режимами плавки и охлаждения смогли найти то самое уникальное сочетание параметров, которое позволяло в примитивных мастерских получать высокоуглеродистые булаты с нанотрубками из цементита, превосходящие по своим механическим характеристикам образцы лучших современных сталей!
