Вокруг булата на протяжении веков сформировался устойчивый ореол таинственности. Его называют утраченной технологией, древним композитом, материалом с «уникальными» свойствами, которые якобы недоступны современной металлургии.
Рассмотрим феномен, так называемого булата — материала, вокруг которого на протяжении столетий формировались легенды, домыслы и устойчивые заблуждения.
Секрет булата, вопреки распространённому мнению, скрывается не столько в технологиях или уникальных материалах, сколько в представлениях и интерпретациях, зачастую приписываемых «утраченной мудрости древних мастеров». Чтобы приблизиться к пониманию реального положения дел, необходимо обратиться не к мифам, а к тому, что достоверно известно и открыто.
Слово «булат» в русском языке является заимствованием из персидского. Именно с Востока тысячи лет назад пришли легенды о некоем материале, якобы обладающем одновременно высокой прочностью, гибкостью и твёрдостью. При этом часто утверждается, что технология его производства была утрачена.
Технически корректнее говорить не об утрате технологии, а о том, что тигельная плавка, как метод производства стали, со временем утратила промышленную целесообразность. Это один из древнейших способов металлургии, и по меркам своего времени раствор углерода в железе действительно являлся прогрессивным технологическим достижением.
Химический состав и структура получаемой стали напрямую зависели от условий плавки. Не менее важным этапом являлась кристаллизация отливки. В качестве изложницы могли использоваться тигли, либо формы для получения заготовок определённой геометрии.
При нарушении технологического процесса плавки и кристаллизации в стали неизбежно формируются дефекты: несплошности, неоднородности, неметаллические включения, ликвации и другие структурные нарушения.
Рассмотрим, к примеру, дендритную структуру и дендритную ликвацию.
Дендрит — это характерная форма кристаллизации металла из расплава. Согласно теории кристаллизации, первичные кристаллы, формирующиеся из жидкой фазы, могут отличаться по химическому составу. В результате возникает дендритная ликвация — дефект, обусловленный различием состава кристаллов одной фазы, сформировавшихся в разные моменты времени.
При наличии выраженной полосчатости, вызванной дендритной ликвацией, под нагрузкой между слоями образуются трещины, что приводит к разрушению изделия. Чем более однородной и равновесной является структура стали, тем выше её качество.
Подобные дефекты подробно зафиксированы в действующих нормативных документах, в частности:
• ГОСТ 19200 «Отливки из чугуна и стали. Термины и определения»
• ГОСТ 10240 «Методы испытаний и оценки макроструктуры».
Следует подчеркнуть, что государственных стандартов или технических условий на производство булатных сталей и их промышленное применение не существует.
На рассматриваемых примерах отчётливо видны дефекты микро- и макроструктуры, обусловленные химической и структурной неоднородностью. Оксидные следы указывают на избыточное давление в процессе плавки, что привело к образованию газовых полостей. Углубления с закруглёнными краями на поверхности отливки свидетельствуют о неполном слиянии потоков металла.
Дополнительно наблюдается искажение геометрии отливки под действием внутренних напряжений при охлаждении, что в ряде случаев приводит к заклиниванию заготовки в изложнице. Подобные дефекты являются следствием инородных металлических включений, имеющих поверхность раздела с основным металлом.
С точки зрения современной металлургии такие изделия однозначно относятся к неустранимому производственному браку. Однако в кустарном производстве подобные дефекты часто пытаются маскировать обработкой давлением — ковкой. При этом структурные нарушения лишь частично сглаживаются, тогда как легенды о «уникальных свойствах» материала, напротив, приумножаются.
В результате сталь с подобными характеристиками может иметь исключительно художественно-декоративное назначение. Применение её для изготовления режущих инструментов, а тем более для тяжело нагруженных деталей или использования в машиностроении, невозможно.
Проведение дефектоскопии изделий из подобных сталей не имеет практического смысла, поскольку речь идёт о заведомо нестабильном материале.
Желающие могут самостоятельно ознакомиться с методами оценки в соответствии с ГОСТ 10243.
В промышленности такие марки и сорта стали не применяются и не могут применяться для изготовления инструмента или деталей ответственного назначения. Тем не менее рынок декоративных изделий продолжает существовать, во многом за счёт недостаточной технической грамотности потребителей и активного тиражирования мифов о «древнем композите» с якобы уникальными свойствами.
Данный материал подготовлен на основе сценария видеоролика, представленного на телеканале «Наука».
Работа была отмечена дипломом и опубликована в официальном сообществе телеканала.
#булат #металлургия #сталь #наука #материаловедение #историятехнологий
#металлы
Видеоверсию материала можно посмотреть по ссылке: https://vkvideo.ru/video-27737784_456250983
Видеоверсию материала можно посмотреть по ссылке: https://dzen.ru/video/watch/693ee9c0520a86197ea4de64?share_to=link