При словах о тигельной стали раннего Средневековья сразу вспоминаются булаты Индии и Персии, Аравийского полуострова, Магриба, Малой Азии. И точно — не варварские окраины Европы. Но именно на одной из таких окраин были сделаны находки, связанные как с обработкой, так и возможным производством высокоуглеродистой литой стали. Речь идет о юго-восточной Англии, территории современного города Саутгемптон.
Здесь с начала новой эры сменяли друг друга римское поселение, англо-саксонский порт и торговый центр и средневековый порт, превратившийся со временем в современный город. К счастью для археологов, порт со временем двигался все ниже по реке, оттого основные слои разного времени не накладываются друг на друга.
Саксонское поселение, судя по источникам, носило двойное название Хэмвик и Хэмтан. Первое — как место производства и торговли, ярмарочный центр (вик, эмпорий), второе — собственно как поселение, возникшее у торга. Второе название к 11 веку превратилось в Южный Хэмтан (South Hamtun), а потом и в современное Саутгемптон (Southampton).
Первые раскопки на этих территориях носили спасательный характер — они начались под немецкими бомбами и проходили в 1940-46 годах. Первые результаты были опубликованы в 1943 году, дальнейшие крупные раскопки проходили начиная с 1968 года, крупнейшие в 1978-1983, 1998–2000, 2012 году.
В числе раскопанных домов и мастерских были и две кузницы с прилегающими дворами, в которых были обнаружены остатки горнов, около тонны кузнечного шлака, инструменты, заготовки. Всего за время раскопок было найдено более 6500 железных артефактов, но далее речь пойдет именно об артефактах из одной из этих кузниц. Важно сразу отметить — кузница находилась в закрытых, непотревоженных слоях 6-8 веков.
Результаты металлографического изучения находок:
Основную массу находок составляют сварные ножи с наварным лезвием. Хорошо закаленным и отпущенным лезвием из высокоуглеродистой стали, с содержанием углерода 1-1.5%.
Принципиально важным является большое различие материалов лезвий и обухов. Не разница между железом и сталью (о терминах "железо" и "сталь" в археологии — здесь), а заметно более тонкая разница — равномерность содержания углерода и малое количество шлаков в металле лезвий.
Также были исследованы и полуфабрикаты и лом из кузницы.
Да, один образец состоит из смеси белого чугуна и стали с содержанием углерода 0.8%, а второй имеет явно выраженные признаки остывания из расплава.
И данные по шлакам, % содержания — объемные.
Цифра менее 1% шлаков свидетельствует либо о передельном процессе (то есть получения железа или стали из чугуна), либо о процессе получения стали путем науглероживания железа или сплавлением чугуна с железом, как у булатов Азии и европейской тигельной стали 18 века, либо о перековке металла 10-15 раз, как в японской традиции. Цифры порядка 0.04-0.26 об% шлаков могут свидетельствовать только о получении расплавленной стали в тиглях — либо обезуглероживанием белого чугуна, либо науглероживанием железа или сплавлением железа с чугуном.
Вернемся к образцам.
31/1864. Содержание шлака — менее 1об%, содержание углерода — около 1%, высокая равномерность.
31/270. Вес чуть более 600 граммов. Содержание углерода 0.8-1.2% кроме поверхностного слоя, где произошло обезуглероживание до менее 0.2%.
В образце имеются полости — предположительно, в результате уменьшения объема при остывании.
Также были найдены мелкие фрагменты металла, покрытые шлаком, с содержанием углерода 1-1.5%, имеющие аналогичные полости.
И наконец, при переисследовании структуры лезвия зубила 31/1045 после травления реактивом Стида, были выявлены остатки дендритной структуры.
И что, по мнению ученых, это все значит?
Предположительно, кузнецы и металлурги Хэмвика получали высокоуглеродистую сталь методом обезуглероживания белого чугуна. Для точного воспроизведения процесса, к сожалению, не хватает данных.
Для вариантов кричного передела получившийся металл слишком чист, кроме того, от такого процесса остаются весьма характерные шлаки — которых нет. Поэтому, вероятно, все-таки использовался длительный нагрев в открытых тиглях при температурах 1200-1340°C.
Однако, как и для альтернативы в виде широко известных и распространённых средневековых способов получения булата не найдено главного — собственно тиглей. Впрочем, и в местах, где булаты по письменным источникам точно производились, находки тоже могут ограничиваться 1-2 осколками тиглей и несколькими ножами (Малая Азия времен сельджуков). Не везде находят сотни (Мерв) и тысячи (Ахсикет, Чахак) тиглей.
Против работы с привозной сталью говорит наличие находок со смешанным составом сталь-белый чугун и собственно белого чугуна. Отдельные следы получения стали переделкой белого чугуна имеются в Европе начиная с 5-6 веков, в Италии. Вероятно, это еще один такой "отдельный след". Возможно, когда-нибудь они сложатся в цепочку. При этом надо заметить, что качество продуктов Хэмвика превосходит итальянские находки. Там, вероятно, использовалась технология близкая к кричному переделу.
Еще одно важное замечание — здесь не пытались изготовить булат в классическом понимании, как сталь с красивым узором. Можно сказать, что основной целью была качественная инструментальная сталь, и как с ней здесь и обращались в плане ковки и термообработки. Мастера, похоже, стремились именно к максимальной прочности и стойкости лезвий. При этом технология не получила широкого распространения, и то ли с началом систематических набегов викингов, то ли в результате экономических причин была заброшена и забыта.
Однако, судя по редким находкам средневековых изделий, отличающихся повышенной чистотой металла от шлаков — возможно, не полностью. Но и широкого распространения не получала, пока не превратилась, в итоге, в конвертер Бессемера.
Качественно ли было выполнено само исследование образцов? По крайней мере, опровергающих данных с 2000 года не появилось. Исследование другим коллективом было бы желательно, безусловно. В случае с итальянскими образцами, например, такое исследование с использованием электронного микроскопа было проведено, и основные данные и выводы подтвердились. С другой стороны, информация о том, что часть стали саксов, связанная прежде всего с городским контекстом, отличалась повышенным качеством и чистотой была известна давно и подтверждена многими исследователями. И даже гипотетическое использование тигельных процессов предполагалось еще до получения обсуждаемых здесь данных, хотя и в вариантах, более близких к азиатским булатам, чем к предложенному здесь.
Основные источники: "Жидкая сталь в англо-саксонской Англии", Мэк и др., 2000; "Хэмвик (саксонский Саутгемптон): порт и производственный центр 8 века", Брисбейн, 1988; "Эмпорий на все времена" Брисбейн, Ходжес, 2018; "Исследование качества и применения сплавов железа в раннесредневековой Британии" Рабинсон, 2010.
Статьи о местах, где тигельная плавка стали точно применялась в Средние века:
Все статьи о технологиях железа и стали на канале:
Подписка, комментарий, лайк помогут развитию канала. Спасибо!