Олег Шерби, проф. Стэнфордского университета, США, Джеффри Уодсворт, Ливерморская национальная лаборатория, США
Несколько лет назад в МГТУ им.Баумана была проведена научно-практическая конференция по булатам и современным композитам. Открывал ее доклад известнейшего и авторитетнейшего специалиста О.Д. Щерби (Олег Дмитриевич Щербина, потомок эмигрантов первой волны). который открыл эффект сверхпластичности сверхвысокоуглеродистых сталей (1.5-2%С).
Собственно, с его статьи в журнале "За рубежом" :), которую я читал сидя на лекции в МВТУ (и с которой был изгнан лектором за занятие посторонними делами) и началось мое увлечение "тайной булата".
Позже имел честь быть с ним знакомым лично, и счел возможным и даже полезным опубликовать его доклад здесь.
-----------------------------------------
Процесс освоения железа и дамасских сталей интересно рассмотреть глазами древних кузнецов. При этом станет ясным, например, почему бы Железный век не мог начаться примерно в то же время, что и ранний Бронзовый век, т.е. примерно в 7-м тысячелетии до н.э. То, что бронзовые изделия находят при раскопках в более ранних слоях, чем железные легко объяснить меньшей стойкостью железа к атмосферной коррозии. Здесь следует отметить, что железо легче получить чем, например, высокооловянистую бронзу. Действительно, железо вначале получали кричным способом, минуя плавление, а для получения высокооловянистой бронзы требуется три отдельных процесса плавления.
Рис. 1. Твердость ранних металлов.
С учетом этого на рис. 1 представлена сравнительная диаграмма твердости ранних металлов. По оси ординат представлена твердость материала (алмазная пирамидка). Зоны слева направо: медь, ранняя бронза, сварочное железо и высоколегированная бронза, дамасские стали. Ниже – виды их обработки:
_________ отжиг;
---------- термическая обработка;
………. холодная или теплая ковка.
Рис. 2. Новая периодика материальных культур.
В связи с этим нам представляется целесообразным пересмотреть периодику материальных культур в отношении металлов. Согласно диаграмме (рис. 2), ранний бронзовый (медный век), для которого характерна обработка самородной меди и выплавка неочищенной меди, совпадает с ранним железным веком (обработка метеоритного и сырого железа) и может быть отнесен к периоду 7…2 тысячелетия до н.э. Начало позднего бронзового века, когда стали выплавляться бронзы, содержащие до 10% олова, можно отнести приблизительно к середине третьего тысячелетия до н.э., а его окончание – к началу новой эры. При этом поздний железный век, начало которого было ознаменовано появлением дамасских сталей и который продолжается в наши дни, длится уже, по-видимому, четыре тысячелетия.
Эти предположения подтверждаются уникальной находкой: в верхнем южном вентиляционном канале пирамиды Хефрена (одной из трех великих пирамид Гизы) была обнаружена железная пластина толщиной 0,75 мм, попавшая туда очевидно при ее строительстве (рис. 4). Углеродный анализ позволил установить приблизительный период изготовления этой пластины (3800…2800 лет до н.э.). Последующее исследование ее микроструктуры (рис. 5) показал, что пластина была изготовлена проковкой нескольких слоев железа с различным содержанием углерода.
Рис. 5. Результаты анализа микроструктуры
Теперь уже ясно, что древние кузнецы имели достаточную информацию из собственного кузнечного опыта, наблюдений за изменением цвета нагреваемого и проковываемого металла (рис.6), а также оценки твердости металла путем нанесения царапин на его поверхность, чтобы иметь представление о ключевых параметрах современной диаграммы Fe-C (рис. 7).
Наивысшими достижениями искусства древних кузнецов были дамасские и японские стальные клинки. Дамасский клинок был знаменит не только исключительно высокой режущей способностью лезвия, прочностью и вязкостью, но и прекрасным узором его поверхности.
Дамасские стали – это, по существу, сверхвысокоуглеродистые (СВУ) стали, содержащие 1,0…2,1 % С. Современной науке известно, что эти заэвтектоидные стали могут демонстрировать выдающиеся свойства. Результаты исследований СВУ сталей показывают, что избыточный цементит в перлитной матрице оказывается полезным для повышения их деформационной способности при высокотемпературной обработке и повышения механических свойств производимых изделий в условиях их работы при низких и повышенных температурах (рис. 8).
Рис. 6. Цвета свечения нагретого железа.
Рис. 7. Диаграмма Fe-C в представлениях древних кузнецов.
Рис. 8. Ультрамелкозернистые структуры СверхВысокоУглеродистых сталей: сфероидизированная (слева) и ламинарная (справа).
На рис. 9 показан образец клинка из индийского высокосортного булата. Прекрасные узоры порождают мистические чувства. Считалось, что они обладают способностью исцелять недуги, а способы их получения кузнецами древности давно забыты и утеряны. Получили распространение легенды, согласно которым дамасские стали были впервые созданы на исчезнувшем континенте под названием Атлантида, и искусство их получения после погружения Атлантиды в океан попало в Индию.
Индийская сталь в те далекие времена была широко распространенным товаром на рынке и продавалась в виде слитков, имевших форму и размеры хоккейной шайбы и известных под названием «вутц». Считалось, что наилучшие клинки ковали из индийских вутцев персидские кузнецы. Из них изготавливали также щиты, шлемы и латы. Эти стали были известны в средние века и в России под названием «булат». Эти персидские клинки были ошибочно названы дамасскими. Ошибка в названии возникла в Европе в связи с тем, что эти клинки были впервые обнаружены европейскими купцами на рынках Дамаска, который был важным торговым центром в 17…18 веках.
Рис.9 Узор индийского клинка
На рис. 10 представлена репродукция картины, на которой изображен индийский царь Пуру, приветствующий Александра Македонского. Событие относится приблизительно к 330 году до н.э. Эта картина находится в доме приемов крупнейшей металлургической лаборатории в Ранчи (Индия). После того, как Александр Македонский разгромил войско Пуру, последний в знак уважения вручил Александру свой меч.
Рис. 10. Александр Македонский и царь Пуру.
На картине позади короля Пуру стоит его слуга, который держит дополнительный подарок – золотую шкатулку, в которой находится индийский слиток «вутц». В те времена такой слиток стоил дороже золота.
Значительно позже русский поэт Александр Пушкин обессмертил «булат» похожим сравнением в написанных им в 1830 году стихах:
Всё моё, сказало злато,
всё моё, сказал булат,
всё куплю, сказало злато,
всё возьму, сказал булат.
-----------------------------------------------------------------------------------
Донат для помощи каналу,
карта СБ 2202 2069 2303 8132
Карта TINKOFF 5536 9138 9251 7489
Почта tigram.korolev@mail.ru
Сайт arhangelskie.com
