Булат и дамасская сталь - загадки и история. Реферат на тему булат знаменитая сталь

Булат и дамасская сталь - загадки и история » Перуница

Впервые Европа познакомилась с булатом при столкновении армии Александра Македонского с войсками индийского царя Пора. Особенно поразил македонцев панцирь захваченного в плен царя. Он был сделан из необыкновенно прочного белого металла, на котором македонское оружие не смогло сделать ни вмятины, ни царапины. Из булата были изготовлены и широкие индийские мечи, которые легко рассекали пополам македонское железо. По свидетельству историков, древнее европейское железное оружие было настолько мягкое, что после двух-трех ударов уже гнулось, и воины вынуждены были отходить, чтобы выпрямить клинок. Естественно, что индийские мечи для македонцев казались чудом.

Задолго до этого с Гималайских гор в Пенджаб (древнейшее княжество в Индии) спустилась каста кузнецов, хорошо знающих железное дело и умеющих изготовлять железное оружие с необычайными свойствами. Из Пенджаба индийское железо и способы его обработки распространились в Сиам и Японию.

«Никогда не будет народа, который лучше разбирался бы в отдельных видах мечей и в их названиях, чем жители Индии!» - писал средневековый ученый Аль-Бируни. Он также поведал, что клинки в Индии делались разных цветов. Мечи, например, изготовлялись зелеными, синими, могли они и иметь узор, напоминающий рисунок ткани. Индийская сталь отличалась узорами, которые были видны на клинке.

А свойствами клинки обладали действительно удивительными. Будучи твердыми и прочными, они одновременно обладали большой упругостью и вязкостью. Клинки перерубали железные гвозди и в то же время свободно сгибались в дугу. Нет ничего удивительного в том, что индийские мечи крошили европейские, которые в древности часто делались из недостаточно упругих и мягких низкоуглеродистых сортов стали.

Лезвие индийского клинка после заточки приобретало необыкновенно высокие режущие способности. Хороший клинок легко перерезал в воздухе газовый платок, в то время как даже современные клинки из самой лучшей стали могут перерезать только плотные виды шелковых тканей. Правда, и обычный стальной клинок можно закалить до твердости булата, но он будет хрупким, как стекло, и разлетится на куски при первом же ударе. Поэтому позднее, когда европейские сабли начали изготовлять из прочных и твердых сортов углеродистых сталей, они ломались при ударе индийского оружия.

Основное назначение булата – изготовление клинков. Главное достоинство клинка – острота его лезвия. Лезвие булатного клинка можно было заточить до почти неправдоподобной остроты и сохранить эту остроту надолго. У клинков из обычной углеродистой стали заостренное лезвие выкрашивается уже при заточке – как бритву, его заточить нельзя, а булат затачивали до остроты бритвы, и он сохранял свои режущие свойства после того, как побывал в деле. Такое возможно лишь тогда, когда сталь обладает одновременно высокой твердостью, вязкостью и упругостью – и в этом случае лезвие клинка способно самозатачиваться. Булатная сабля легко сгибалась на 90-120 градусов, не ломаясь. Есть сведения, будто настоящий булатный клинок носили вместо пояса, обматывая им талию.

Слитки литого булата в виде разрубленных лепешек «вутцев» привозились из Индии в Сирию, где в городе Дамаске из них выковывали эти сказочные клинки. Но индийская булатная сталь стоила очень дорого, и сирийские кузнецы изобрели сварной булат, правильно определив, что булат - первый созданный человеком композит, состоит из частиц твердой углеродистой стали в матрице из мягкой и упругой низкоуглеродистой стали. Дамасская сталь получалась путем многократных проковок в разных направлениях пучка из стальных прутков разной твердости. Качество клинков из сварной дамасской стали было по тем временам очень высокое, но такого сочетания прочности и упругости как в оружии из литого индийского булата сирийским кузнецам добиться не удалось.

Еще один центр производства качественных клинков образовался в средние века в Японии. Японский булат обладал каким-то необыкновенным качеством железа, которое после целого ряда проковок приобретало даже более высокую твердость и прочность, чем дамасская сталь. Мечи и сабли, приготовленные из этого железа, отличались удивительной вязкостью и необыкновенной остротой.

Уже в наше время был сделан химический анализ стали, из которой изготовлено японское оружие XI-XIII веков. И древнее оружие раскрыло свою тайну: в стали был найден молибден. Сегодня хорошо известно, что сталь, легированная молибденом, обладает высокой твердостью, прочностью и вязкостью. Молибден – один из немногих легирующих элементов, добавка которого в сталь вызывает повышение ее вязкости и твердости одновременно. Все другие элементы, увеличивающие твердость и прочность стали, способствуют повышению ее хрупкости. Естественно, что в сравнении с дамасскими клинками, сделанными из железа и стали, японские легированные мечи и сабли казались чудом. Но значит ли это, что японцы умели в то далекое время делать легированную сталь? Конечно, нет. Что такое легированная сталь, они даже не знали, так же как и не знали, что такое молибден. Руда, из которой древние японские мастера выплавляли железо, содержала значительную примесь окиси молибдена. Выплавленное из обогащенных молибденом «песков» кричное железо проковывалось в прутья и закапывалось в болотистую землю. Время от времени прутья вынимали и снова зарывали, и так на протяжении 8-10 лет. Насыщенная солями и кислотами болотная вода разъедала пруток и делала его похожим на кусок сыра. Тем самым из заготовки удалялись вредные примеси, быстрее разъедаемые болотной водой. Затем разогретую заготовку японский кузнец проковывал в тонкую полосу, сгибал, опять проковывал и так несколько тысяч раз! Но и японские клинки, при всей их выдающейся остроте и прочности, не обладали качествами индийского булата, особенно упругостью.

Арабский ученый XII века Едриза сообщает, что в его время индийцы еще славились производством железа, индийской сталью и выковкой знаменитых мечей. В Дамаске из этой стали изготовляли клинки, славу о которых крестоносцы разнесли по всей Европе. К сожалению, в Древней Индии так тщательно прятали секреты выплавки вутца, что в конце концов потеряли их совсем. Уже в конце XII века клинки из литого булата высшего качества «табан» не могли делать ни в Индии, ни в Сирии, ни в Персии.

После того как Тимур покорил Сирию и вывез оттуда всех мастеров, искусство изготовления оружия из литого булата переместилось в Самарканд; однако вскоре оно везде пришло в упадок. Потомки вывезенных мастеров, рассеявшись по всему Востоку, окончательно потеряли способы изготовления булатного оружия. В XIV – XV веках секрет производства литого булата и изготовления из него холодного оружия был окончательно потерян. Европейские кузнецы не смогли до конца разгадать секрет производства даже дамасской сварной стали и больше преуспели в производстве клинков из однородной (гомогенной) стали с имитацией рисунка булата на поверхности клинка. Особенно широко развернулось производство подделок под булат в XVIII-XIX веках. В это время в Европе научились производить высокоуглеродистую литую сталь, и западноевропейские мастера, оставив попытки раскрыть секреты производства сварочного булата, начали изготовлять из нее довольно хорошее холодное оружие. В Италии (Милан), в Испании (Толедо), в Германии (Золинген), во Франции (Льеж) и даже в Англии стали широко производить «ложный булат». «Ложные булаты», особенно золингеновские и толедские, приобрели известность благодаря высокой степени полировки и красивыми узорами, которые наносились на клинки различными методами. Ремесленники, рисующие декоративные узоры на металле, назывались «дамаскировщиками», а клинки «ложного булата» - «дамаскированными». Многие «дамаскированные» клинки были не очень высокого качества, поскольку они изготовлялись из обычной шведской или английской углеродистой стали.

Не одно столетие металлурги всех стран и народов пытались выплавить булатную сталь, но злополучная тайна никому не давалась. В XIX веке учеными-металлургами предпринималось множество попыток раскрыть секрет литого булата, даже великий английский ученый Фарадей безуспешно бился над решением этой задачи. Но получить литой булат, не уступающий по свойствам индийскому вутцу, удалось только русскому ученому, горному начальнику златоустовских заводов П.П. Аносову в 40-ых годах XIX века. Сохранившийся до наших дней аносовский булатный клинок, перерубает гвозди, гнется в дугу и на лету перерубает газовый платок. Секрет древних индийских мастеров открыт? И да и нет. После смерти П.П. Аносова, не смотря на оставленный им подробный рецепт, воспроизвести литой булат не удается никому!

Уже в наше время, златоустовские металлурги вновь попытались воскресить технологию производства булата. Сложны и длительны были эти поиски, но узорчатая сталь вновь была получена, хотя полностью повторить аносовский булат не удалось. Легендарная упругость клинков достигнута не была.

Современные качественные легированные стали превосходят булат по всем показателям: прочности, упругости, режущим свойствам, но добиться таких выдающихся свойств в одном образце не удается и сейчас. Тайна индийского литого булата ждет своей разгадки!

www.perunica.ru

Булатная сталь – история легенды

Об истории развития человечества известно многое, но также много в ней и белых пятен. Так, например, историки изучили, как древние люди изготавливали каменные топоры, потом начали использовать для этого бронзу. Затем люди научились выплавлять железо и освоили технологию изготовления стали. Но есть такая страничка в истории металлургии, как булатная сталь. Технология производства этой уникальной марки стали была утрачена в свое время, ее полностью не изучили до сих пор.

А европейцам впервые «познакомиться» с булатом удалось во время боя армии Александра Македонского с войсками индийского царя Пора. И македонцев сильно поразили доспехи царя, захваченного в плен. Они были изготовлены из очень прочного белого металла. И мечи воинов Македонского не могли не то что пробить эти доспехи, они даже не могли их поцарапать. Из этой же стали были сделаны и широкие мечи индийских воинов. А они македонское железо рассекали так же легко, как масло. И как говорят историки, железное оружие европейцев в те времена не обладало высоким качеством. Оно было очень мягкое и гнулось после нескольких ударов. А булатная сталь, из которой были изготовлены индийские мечи, казалась чудом для македонцев. И они были вынуждены отступать под давлением индийских воинов.

А задолго до этой битвы с Гималайских гор в княжество Пенджаб пришла целая каста кузнецов. Они хорошо знали железное дело и умели изготавливать из него оружие, обладающее необычайными свойствами. Затем из Пенджаба булатная сталь и секреты ее производства распространились в Японию и Сиам. А свойства индийских клинков, которые изготовляли из булата, действительно были удивительными. Они были прочными и твердыми, и одновременно эти мечи обладали необычной вязкостью и упругостью. Таким клинком можно было перерубить железный гвоздь, в тоже время он легко сгибался в дугу. Еще эти мечи производились разных цветов, например, синими или зелеными. И на них были видны узоры, которые напоминали рисунок ткани.

Также удивительной была и режущая способность индийского клинка. Его лезвие после заточки обретало такую остроту, что им можно было перерезать в воздухе платок из газа. И такую остроту это лезвие сохраняло надолго. Также булатная сталь в виде слитков завозилась в Сирию. И там, в Дамаске, из нее кузнецы ковали сказочные клинки. Но «импортный» булат стоил очень дорого, поэтому мастера изобрели некий сварной булат. Они правильно определили, что булат – это некий композит, состоящий из частиц твердой высокоуглеродистой и мягкой стали, в которой углерода содержится мало. И из этого сварного булата сирийские кузнецы изготовляли клинки достаточно высокого качества. Но дамасская сталь все равно уступала литому индийскому булату в таких качествах как прочность и упругость.

И так продолжалось до 12 века. В Индии и Сирии производили качественное оружие до тех пор, пока не появился Тимур. Он завоевал, а затем разрушил и сжег Дамаск. А мастеров-оружейников из этого города Тимур перевез под Самарканд и в Бухару. Таким образом, изготовление булатной стали переместилось в Среднюю Азию. А после смерти этого завоевателя пришло в упадок и производство оружия из булатной стали в Средней Азии. В Индии, возможно, и оставались мастера, знающие секрет литого булата. Но после того как Индию завоевали европейцы, привезшие современные способы стального производства, древнее искусство просто перестало существовать.

И уже в 18-19 веках на Западе пытались выяснить, что такое булатная сталь, какова технология ее производства. В частности, решить эту задачу пытался Майкл Фарадей, но ему это не удалось. Потом другие производства металлурги из Западной Европы пытались получить узорчатую сталь. Миллон, Бертье, Фор, Фабр и прочие получали сталь с узорами методом сплавления железа с хромом, платиной и серебром.

Но больше всего успехов в этом деле добился российский инженер генерал-майор П. П. Аносов. Он был начальником Златоустовского оружейного завода. И по его указанию сделали точный химический анализ булата. Он обобщил опыт всех своих предшественников и, потратив десятилетия на исследования, самостоятельно получил все высшие сорта булатной стали. Аносову удалось воссоздать легендарные свойства булата и разработать промышленную технологию его получения.

fb.ru

Булат и дамасская сталь - История и этнология. Факты. События. Вымысел.

Великий русский металлург Д.К. Чернов говорил, что «...самая лучшая сталь, которая когда-либо, где-либо производилась, есть, без сомнения, булат». Булат – одна из самых интересных и загадочных страниц в истории металлургии. Сейчас хорошо известно, как в древние времена делали каменные топоры, бронзовую утварь, варили железо и плавили чугун, но до нашего времени остаются нераскрытыми многие секреты производства булатного оружия.

О булате многие скажут, что секрет его давно утерян и «тайна сия велика есть!» И не очень ошибутся, хотя еще только сто лет назад, в одном лишь 1906 году и только в одном бельгийском городе Льеже было произведено 850 тонн (!) узорчатой стали нескольких десятков сортов. Однако она предназначалась лишь для изготовления стволов охотничьих ружей, а в те же времена клинки из узорчатой стали по всей Европе ковались уже буквально поштучно и по особым заказам.

Мы, утверждаем, что и сегодня немыслимо получить алюминий без электролиза, а в Китае есть гробница полководца Чжоу-Чжу, умершего 17 веков назад, некоторые детали орнамента которой на 85% содержат алюминий. Как же его получили в III веке? Те же китайцы во II веке до н. э. изготавливали сплав никеля с медью и цинком, из которого делали монеты, а никель как элемент был открыт в Европе только в середине XVIII века.

Индия славилась искусством своих металлургов задолго до нашей эры, о современниках тоже можно сказать немало хороших слов, а вот надо же - ответить на вопрос, каким образом почти из чистого железа (99,72%) изготовлена знаменитая колонна в Дели, никто не в силах. Нет-нет, мы не умаляем заслуг сегодняшних металлургов - и стали, превосходящие по своим качествам булат, у нас давно есть, и значительно более чистое железо в лабораториях получено. Но как же не удивляться: колонна в Дели весит 6,5 т и сотворена она в IV веке!

Молибден был открыт в 1778 году. Понадобилось больше столетия, чтобы выделить его в чистом виде, а в старинные острейшие самурайские мечи, как выяснил тот же П.П.Аносов, для придания им прочности металлурги Страны восходящего солнца добавляли не что иное, как… молибден.

Ацтеки ещё в XV веке умели изготавливать зеркала из хорошо обработанной, отполированной платины. Например, вождь ацтеков Монтесума еще в 1520 г. прислал в подарок коро­лю Испании полированные платиновые зеркала. Но как они это делали, ведь температура плавления платины 1769°С, она сваривается и поддаётся ковке только при белом калении? Спрашивается: где ацтеки брали такую температуру?

Впервые Европа познакомилась с булатом при столкновении армии Александра Македонского с войсками индийского царя Пора. Особенно поразил македонцев панцирь захваченного в плен царя. Он был сделан из необыкновенно прочного белого металла, на котором македонское оружие не смогло сделать ни вмятины, ни царапины. Из булата были изготовлены и широкие индийские мечи, которые легко рассекали пополам македонское железо. По свидетельству историков, древнее европейское железное оружие было настолько мягкое, что после двух-трех ударов уже гнулось, и воины вынуждены были отходить, чтобы выпрямить клинок. Естественно, что индийские мечи для македонцев казались чудом.

Называли узорчатый металл в разные времена и в разных странах по-разному. Употребляются названия «вутц», «булат», «дамаск», «дамасская сталь», «булатная сталь», «сварочная сталь», «рафинированная сталь», «дендритная сталь», а также «красное», «белое» и «многосуточное железо». Встречаются термины «красный булат, «синий булат», «ликвационный булат», «сварочный булат», «микробулат», «порошковый булат» и, в противовес «ложному», какой-то «настоящий булат». Есть еще и «настоящий дамаск»…

Наиболее известны и доныне популярны названия «вутц», «булат» и «дамаск». «Вутцем» в Англии называли слитки клинковой стали, которые привозили для исследований из Индии. Впервые этот термин появился в печати в 1795 году в сообщении Английской Королевской академии об индийской стали. В последнее время слово «wootz» понимают как английскую транскрипцию дравидских (не индоевропейских) слов ukko или hookoo, используемых для обозначения стали в центральных и южных районах Индии. Интересно, что именно от тамилов с юга Индии или Цейлона еще в Древний Рим привозили хорошую сталь (феррум индикум) для мечей.

Название «булат» имеет не менее древнее происхождение и произошло от индо-иранского «пулад», которое обозначает просто литую сталь (не будем здесь уточнять, что такое «просто литая» сталь). На хинди, современном официальном языке Индии, phaulad имеет значение стали. Частица «пу-» в древнеиндийском языке санскрите имеет значение «очищение, чистка», а в индоарийских диалектах существует слово для обозначение железа - «лауха». Если допустить родство названия литой тигельной стали «пулад» и древнего индоарийского термина «пу-лауха», то можно принять перевод слова «пулад» как «очищенное железо». О таком переводе писал еще Н.Т. Беляев в своем труде «О булатах», изданном в 1911 году.

Задолго до этого с Гималайских гор в Пенджаб (древнейшее княжество в Индии) спустилась каста кузнецов, хорошо знающих железное дело и умеющих изготовлять железное оружие с необычайными свойствами. Из Пенджаба индийское железо и способы его обработки распространились в Сиам и Японию.

«Никогда не будет народа, который лучше разбирался бы в отдельных видах мечей и в их названиях, чем жители Индии!» - писал средневековый ученый Аль-Бируни. Он также поведал, что клинки в Индии делались разных цветов. Мечи, например, изготовлялись зелеными, синими, могли они и иметь узор, напоминающий рисунок ткани. Индийская сталь отличалась узорами, которые были видны на клинке.

А свойствами клинки обладали действительно удивительными. Будучи твердыми и прочными, они одновременно обладали большой упругостью и вязкостью. Клинки перерубали железные гвозди и в то же время свободно сгибались в дугу. Нет ничего удивительного в том, что индийские мечи крошили европейские, которые в древности часто делались из недостаточно упругих и мягких низкоуглеродистых сортов стали.

Лезвие индийского клинка после заточки приобретало необыкновенно высокие режущие способности. Хороший клинок легко перерезал в воздухе газовый платок, в то время как даже современные клинки из самой лучшей стали могут перерезать только плотные виды шелковых тканей. Правда, и обычный стальной клинок можно закалить до твердости булата, но он будет хрупким, как стекло, и разлетится на куски при первом же ударе. Поэтому позднее, когда европейские сабли начали изготовлять из прочных и твердых сортов углеродистых сталей, они ломались при ударе индийского оружия.

Основное назначение булата – изготовление клинков. Главное достоинство клинка – острота его лезвия. Лезвие булатного клинка можно было заточить до почти неправдоподобной остроты и сохранить эту остроту надолго. У клинков из обычной углеродистой стали заостренное лезвие выкрашивается уже при заточке – как бритву, его заточить нельзя, а булат затачивали до остроты бритвы, и он сохранял свои режущие свойства после того, как побывал в деле. Такое возможно лишь тогда, когда сталь обладает одновременно высокой твердостью, вязкостью и упругостью – и в этом случае лезвие клинка способно самозатачиваться. Булатная сабля легко сгибалась на 90-120 градусов, не ломаясь. Есть сведения, будто настоящий булатный клинок носили вместо пояса, обматывая им талию.

Слитки литого булата в виде разрубленных лепешек «вутцев» привозились из Индии в Сирию, где в городе Дамаске из них выковывали эти сказочные клинки. Но индийская булатная сталь стоила очень дорого, и сирийские кузнецы изобрели сварной булат, правильно определив, что булат - первый созданный человеком композит, состоит из частиц твердой углеродистой стали в матрице из мягкой и упругой низкоуглеродистой стали. Дамасская сталь получалась путем многократных проковок в разных направлениях пучка из стальных прутков разной твердости. Качество клинков из сварной дамасской стали было по тем временам очень высокое, но такого сочетания прочности и упругости как в оружии из литого индийского булата сирийским кузнецам добиться не удалось.

Распознать виды и свойства «дамаска» довольно легко по характерному узору. Лучший в Европе знаток булатов Павел Аносов писал, что «…опытный азиатец не ошибется в выборе клинка без пробы и по одному узору определит, остр булат или туп, тверд или мягок, упруг или слаб». И сегодня знаток по одному лишь внешнему виду узорчатого клинка может определить технологию его изготовления, примерные режущие свойства, весьма часто место и время его производства и, в некоторых случаях, мастера-клиночника.

Основных типов узоров дамаска не много. К ним, кроме простейшего «дикого», относятся «штемпельный», «турецкий» и «мозаичный». «Дикий» узор возникает в результате довольно беспорядочного перемешивания слоев в процессе ковки, а более популярный «штемпельный» получают набивкой определенного рельефа на слоистой заготовке клинка специальным штампом-штемпелем. Слои разных металлов вдавливаются вглубь заготовки и, после сошлифовки выступов, образуется заданный регулярный узор. Из-за образования таких узоров вследствие наштамповки рельефа их и называют «штемпельными». К ним относятся ступенчатый, волнистый, сетчатый (ромбический) и кольчатый.

Еще один центр производства качественных клинков образовался в средние века в Японии. Японский булат обладал каким-то необыкновенным качеством железа, которое после целого ряда проковок приобретало даже более высокую твердость и прочность, чем дамасская сталь. Мечи и сабли, приготовленные из этого железа, отличались удивительной вязкостью и необыкновенной остротой. Японская технология изготовления мечей из железа начала развиваться с 8 века и достигла наивысшего совершенства к 13 веку, позволяя изготавливать не просто боевое оружие, но настоящее произведение искусства, которое не удаётся воспроизвести в полной мере даже в современности.

В Японии сейчас хранится около трех миллионов разнообразных мечей всех времен, а в дополнение к этому многие сотни тысяч мечей после 1945 года достались США и СССР. Часть из них и там и там сразу же порубили на куски (только в Америке – 350 тысяч), другие раздали по музеям. Говорят, у нас на армейских складах под Иркутском лежат горы этого добра и местные умельцы мастерят из них охотничьи ножи. Доподлинно известно то, что некоторые наши трофейные «квантунцы» имеют очень неплохие подписные клинки.

Впрочем, точно неизвестно, сколько из них относятся к высшей категории качества. Другое дело в Японии - там владелец самурайского меча может получить своего рода паспорт, в котором будут указаны время изготовления меча, стиль и название школы, к которой принадлежал изготовивший его мастер. Для нас совершенно фантастическим является то, что историки Японии сохранили имена 32 тысяч (!) мастеров прошлого. Не уверен, что в нас помнят хотя бы сотню своих оружейников. Плохо это или хорошо – разговор особый. Паспорт меча называется «оригами» и выдает его авторитетное «Японское Общество Сохранения Искусства Мечей» - nbthk. Это общество выделяет четыре класса мечей: особо ценные, ценные, особо сохраняемые и, наконец, просто сохраняемые мечи. Особо ценных мечей сейчас на учете 117 штук, еще около 3-х тысяч - ценных.

Говоря о мечах самураев, нужно учитывать исторические традиции оружейной культуры Японии. Каждый меч по времени его изготовления можно отнести к эпохе Кото (до конца 17 века), к Синто (до 19 века), к Синсинто (до 1876 г) и, наконец, к Гендайто - современным мечам.

Уже в наше время был сделан химический анализ стали, из которой изготовлено японское оружие XI-XIII веков. И древнее оружие раскрыло свою тайну: в стали был найден молибден. Сегодня хорошо известно, что сталь, легированная молибденом, обладает высокой твердостью, прочностью и вязкостью. Молибден – один из немногих легирующих элементов, добавка которого в сталь вызывает повышение ее вязкости и твердости одновременно. Все другие элементы, увеличивающие твердость и прочность стали, способствуют повышению ее хрупкости. Естественно, что в сравнении с дамасскими клинками, сделанными из железа и стали, японские легированные мечи и сабли казались чудом. Но значит ли это, что японцы умели в то далекое время делать легированную сталь?

Конечно, нет. Что такое легированная сталь, они даже не знали, так же как и не знали, что такое молибден. Руда, из которой древние японские мастера выплавляли железо, содержала значительную примесь окиси молибдена. Выплавленное из обогащенных молибденом «песков» кричное железо проковывалось в прутья и закапывалось в болотистую землю. Время от времени прутья вынимали и снова зарывали, и так на протяжении 8-10 лет. Насыщенная солями и кислотами болотная вода разъедала пруток и делала его похожим на кусок сыра. Тем самым из заготовки удалялись вредные примеси, быстрее разъедаемые болотной водой. Затем разогретую заготовку японский кузнец проковывал в тонкую полосу, сгибал, опять проковывал и так несколько тысяч раз! Но и японские клинки, при всей их выдающейся остроте и прочности, не обладали качествами индийского булата, особенно упругостью.

Арабский ученый XII века Едриза сообщает, что в его время индийцы еще славились производством железа, индийской сталью и выковкой знаменитых мечей. В Дамаске из этой стали изготовляли клинки, славу о которых крестоносцы разнесли по всей Европе. К сожалению, в Древней Индии так тщательно прятали секреты выплавки вутца, что в конце концов потеряли их совсем. Уже в конце XII века клинки из литого булата высшего качества «табан» не могли делать ни в Индии, ни в Сирии, ни в Персии.

После того как Тимур покорил Сирию и вывез оттуда всех мастеров, искусство изготовления оружия из литого булата переместилось в Самарканд; однако вскоре оно везде пришло в упадок. Потомки вывезенных мастеров, рассеявшись по всему Востоку, окончательно потеряли способы изготовления булатного оружия. В XIV – XV веках секрет производства литого булата и изготовления из него холодного оружия был окончательно потерян. Европейские кузнецы не смогли до конца разгадать секрет производства даже дамасской сварной стали и больше преуспели в производстве клинков из однородной (гомогенной) стали с имитацией рисунка булата на поверхности клинка. Особенно широко развернулось производство подделок под булат в XVIII-XIX веках.

Технология ковки дамасской стали была утрачена приблизительно в 1750 году. Точные причины того, почему это случилось, неизвестны, но существует несколько версий, так или иначе объясняющих эти причины. Наиболее популярная теория заключается в том, что руда, необходимая для производства дамасской стали, начала исчерпываться и оружейники были вынуждены перейти к альтернативным технологиям производства клинков.

Согласно другой версии, кузнецы и сами не знали технологии – они попросту выковывали множество клинков и проверяли их на прочность. Предполагается, что по случайному стечению обстоятельств некоторые из них получали свойства, характерные для дамаска. Как бы то ни было, даже на нынешнем этапе развития технологии невозможно в точности восстановить процесс создания дамасской стали. Несмотря на то, что лезвия с подобным узором существуют и в наши дни, добиться прочности дамасской стали современные мастера, все же, не в силах.

В это время в Европе научились производить высокоуглеродистую литую сталь, и западноевропейские мастера, оставив попытки раскрыть секреты производства сварочного булата, начали изготовлять из нее довольно хорошее холодное оружие. В Италии (Милан), в Испании (Толедо), в Германии (Золинген), во Франции (Льеж) и даже в Англии стали широко производить «ложный булат». «Ложные булаты», особенно золингеновские и толедские, приобрели известность благодаря высокой степени полировки и красивыми узорами, которые наносились на клинки различными методами.

Ремесленники, рисующие декоративные узоры на металле, назывались «дамаскировщиками», а клинки «ложного булата» - «дамаскированными». Многие «дамаскированные» клинки были не очень высокого качества, поскольку они изготовлялись из обычной шведской или английской углеродистой стали.

Не одно столетие металлурги всех стран и народов пытались выплавить булатную сталь, но злополучная тайна никому не давалась. В XIX веке учеными-металлургами предпринималось множество попыток раскрыть секрет литого булата, даже великий английский ученый Фарадей безуспешно бился над решением этой задачи. Но получить литой булат, не уступающий по свойствам индийскому вутцу, удалось только русскому ученому, горному начальнику златоустовских заводов П.П. Аносову в 40-ых годах XIX века. Сохранившийся до наших дней аносовский булатный клинок, перерубает гвозди, гнется в дугу и на лету перерубает газовый платок. Секрет древних индийских мастеров открыт? И да и нет. После смерти П.П. Аносова, не смотря на оставленный им подробный рецепт, воспроизвести литой булат не удается никому!

hist-etnol.livejournal.com

Булатная сталь – мифы и реальность (история первого композита)

В.В.Белоус

Булат – одна из самых интересных и загадочных страниц в истории металлургии. Сейчас хорошо известно, как в древние времена делали каменные топоры, бронзовую утварь, варили железо и плавили чугун, но до нашего времени остаются нераскрытыми многие секреты производства булатного оружия.

Впервые Европа познакомилась с булатом при столкновении армии Александра Македонского с войсками индийского царя Пора. Особенно поразил македонцев панцирь захваченного в плен царя. Он был сделан из необыкновенно прочного белого металла, на котором македонское оружие не смогло сделать ни вмятины, ни царапины. Из булата были изготовлены и широкие индийские мечи, которые легко рассекали пополам македонское железо. По свидетельству историков, древнее европейское железное оружие было настолько мягкое, что после двух-трех ударов уже гнулось, и воины вынуждены были отходить, чтобы выпрямить клинок. Естественно, что индийские мечи для македонцев казались чудом.

Задолго до этого с Гималайских гор в Пенджаб (древнейшее княжество в Индии) спустилась каста кузнецов, хорошо знающих железное дело и умеющих изготовлять железное оружие с необычайными свойствами. Из Пенджаба индийское железо и способы его обработки распространились в Сиам и Японию.

«Никогда не будет народа, который лучше разбирался бы в отдельных видах мечей и в их названиях, чем жители Индии!» - писал средневековый ученый Аль-Бируни. Он также поведал, что клинки в Индии делались разных цветов. Мечи, например, изготовлялись зелеными, синими, могли они и иметь узор, напоминающий рисунок ткани. Индийская сталь отличалась узорами, которые были видны на клинке.

А свойствами клинки обладали действительно удивительными. Будучи твердыми и прочными, они одновременно обладали большой упругостью и вязкостью. Клинки перерубали железные гвозди и в то же время свободно сгибались в дугу. Нет ничего удивительного в том, что индийские мечи крошили европейские, которые в древности часто делались из недостаточно упругих и мягких низкоуглеродистых сортов стали.

Лезвие индийского клинка после заточки приобретало необыкновенно высокие режущие способности. Хороший клинок легко перерезал в воздухе газовый платок, в то время как даже современные клинки из самой лучшей стали могут перерезать только плотные виды шелковых тканей. Правда, и обычный стальной клинок можно закалить до твердости булата, но он будет хрупким, как стекло, и разлетится на куски при первом же ударе. Поэтому позднее, когда европейские сабли начали изготовлять из прочных и твердых сортов углеродистых сталей, они ломались при ударе индийского оружия.

Основное назначение булата – изготовление клинков. Главное достоинство клинка – острота его лезвия. Лезвие булатного клинка можно было заточить до почти неправдоподобной остроты и сохранить эту остроту надолго. У клинков из обычной углеродистой стали заостренное лезвие выкрашивается уже при заточке – как бритву, его заточить нельзя, а булат затачивали до остроты бритвы, и он сохранял свои режущие свойства после того, как побывал в деле. Такое возможно лишь тогда, когда сталь обладает одновременно высокой твердостью, вязкостью и упругостью – и в этом случае лезвие клинка способно самозатачиваться. Булатная сабля легко сгибалась на 90-120 градусов, не ломаясь. Есть сведения, будто настоящий булатный клинок носили вместо пояса, обматывая им талию.

Слитки литого булата в виде разрубленных лепешек «вутцев» привозились из Индии в Сирию, где в городе Дамаске из них выковывали эти сказочные клинки. Но индийская булатная сталь стоила очень дорого, и сирийские кузнецы изобрели сварной булат, правильно определив, что булат - первый созданный человеком композит, состоит из частиц твердой углеродистой стали в матрице из мягкой и упругой низкоуглеродистой стали. Дамасская сталь получалась путем многократных проковок в разных направлениях пучка из стальных прутков разной твердости. Качество клинков из сварной дамасской стали было по тем временам очень высокое, но такого сочетания прочности и упругости как в оружии из литого индийского булата сирийским кузнецам добиться не удалось.

Еще один центр производства качественных клинков образовался в средние века в Японии. Японский булат обладал каким-то необыкновенным качеством железа, которое после целого ряда проковок приобретало даже более высокую твердость и прочность, чем дамасская сталь. Мечи и сабли, приготовленные из этого железа, отличались удивительной вязкостью и необыкновенной остротой.

Уже в наше время был сделан химический анализ стали, из которой изготовлено японское оружие XI-XIII веков. И древнее оружие раскрыло свою тайну: в стали был найден молибден. Сегодня хорошо известно, что сталь, легированная молибденом, обладает высокой твердостью, прочностью и вязкостью. Молибден – один из немногих легирующих элементов, добавка которого в сталь вызывает повышение ее вязкости и твердости одновременно. Все другие элементы, увеличивающие твердость и прочность стали, способствуют повышению ее хрупкости. Естественно, что в сравнении с дамасскими клинками, сделанными из железа и стали, японские легированные мечи и сабли казались чудом. Но значит ли это, что японцы умели в то далекое время делать легированную сталь? Конечно, нет. Что такое легированная сталь, они даже не знали, так же как и не знали, что такое молибден. Руда, из которой древние японские мастера выплавляли железо, содержала значительную примесь окиси молибдена. Выплавленное из обогащенных молибденом «песков» кричное железо проковывалось в прутья и закапывалось в болотистую землю. Время от времени прутья вынимали и снова зарывали, и так на протяжении 8-10 лет. Насыщенная солями и кислотами болотная вода разъедала пруток и делала его похожим на кусок сыра. Тем самым из заготовки удалялись вредные примеси, быстрее разъедаемые болотной водой. Затем разогретую заготовку японский кузнец проковывал в тонкую полосу, сгибал, опять проковывал и так несколько тысяч раз! Но и японские клинки, при всей их выдающейся остроте и прочности, не обладали качествами индийского булата, особенно упругостью.

Арабский ученый XII века Едриза сообщает, что в его время индийцы еще славились производством железа, индийской сталью и выковкой знаменитых мечей. В Дамаске из этой стали изготовляли клинки, славу о которых крестоносцы разнесли по всей Европе. К сожалению, в Древней Индии так тщательно прятали секреты выплавки вутца, что в конце концов потеряли их совсем. Уже в конце XII века клинки из литого булата высшего качества «табан» не могли делать ни в Индии, ни в Сирии, ни в Персии.

После того как Тимур покорил Сирию и вывез оттуда всех мастеров, искусство изготовления оружия из литого булата переместилось в Самарканд; однако вскоре оно везде пришло в упадок. Потомки вывезенных мастеров, рассеявшись по всему Востоку, окончательно потеряли способы изготовления булатного оружия. В XIV – XV веках секрет производства литого булата и изготовления из него холодного оружия был окончательно потерян. Европейские кузнецы не смогли до конца разгадать секрет производства даже дамасской сварной стали и больше преуспели в производстве клинков из однородной (гомогенной) стали с имитацией рисунка булата на поверхности клинка. Особенно широко развернулось производство подделок под булат в XVIII-XIX веках. В это время в Европе научились производить высокоуглеродистую литую сталь, и западноевропейские мастера, оставив попытки раскрыть секреты производства сварочного булата, начали изготовлять из нее довольно хорошее холодное оружие. В Италии (Милан), в Испании (Толедо), в Германии (Золинген), во Франции (Льеж) и даже в Англии стали широко производить «ложный булат». «Ложные булаты», особенно золингеновские и толедские, приобрели известность благодаря высокой степени полировки и красивыми узорами, которые наносились на клинки различными методами. Ремесленники, рисующие декоративные узоры на металле, назывались «дамаскировщиками», а клинки «ложного булата» - «дамаскированными». Многие «дамаскированные» клинки были не очень высокого качества, поскольку они изготовлялись из обычной шведской или английской углеродистой стали.

Не одно столетие металлурги всех стран и народов пытались выплавить булатную сталь, но злополучная тайна никому не давалась. В XIX веке учеными-металлургами предпринималось множество попыток раскрыть секрет литого булата, даже великий английский ученый Фарадей безуспешно бился над решением этой задачи. Но получить литой булат, не уступающий по свойствам индийскому вутцу, удалось только русскому ученому, горному начальнику златоустовских заводов П.П. Аносову в 40-ых годах XIX века. Сохранившийся до наших дней аносовский булатный клинок, перерубает гвозди, гнется в дугу и на лету перерубает газовый платок. Секрет древних индийских мастеров открыт? И да и нет. После смерти П.П. Аносова, не смотря на оставленный им подробный рецепт, воспроизвести литой булат не удается никому!

Уже в наше время, златоустовские металлурги вновь попытались воскресить технологию производства булата. Сложны и длительны были эти поиски, но узорчатая сталь вновь была получена, хотя полностью повторить аносовский булат не удалось. Легендарная упругость клинков достигнута не была.

Современные качественные легированные стали превосходят булат по всем показателям: прочности, упругости, режущим свойствам, но добиться таких выдающихся свойств в одном образце не удается и сейчас. Тайна индийского литого булата ждет своей разгадки!

mirznanii.com

Булат Damascene: Заметки Статьи

Кафедрой металловедения СПб ГТУ (ЛПИ) совместно с Государственным Эрмитажем проведены исследования колюще-рубящего оружия из различных кладов. В настоящей работе приводятся данные, касающиеся обоюдоострого меча из погребения в Ясинове Херсонской губернии, датируемого VII в. н. э.

Эти сведения о булатной стали полезны потому, что они дополнительно свидетельствуют о важности равномерности распада и роли распределения более прочной (карбидной) фазы в "мягкой" преимущественно ферритной матрице. Следует отметить, что вопросы железных изделий и природы булата получили достаточное освещение в отечественной и зарубежной литературе [21-31, 35-36].

Материал исследования и схема вырезки образцов. Для исследования была представлена часть клинка обоюдоострого меча, примыкавшего к рукояти. Общий вид фрагмента меча, включая место крепления рукояти, представлен на рис. 1.14. На границе "б" и "в" меч был полностью разрушен, но плотно соединяется по месту коррозионно-механического излома.

Образцы для разнообразных исследований (макро- и микроструктура, макро- и микротвердость, химический анализ, рентгеноструктурный и микрорентгеноспектральный анализы, термическая обработка и т. д.) брали из участка "г" меча (см. рис. 1.14). Для предотвращения нагрева образцы разрезали электроэрозионным методом в ванне с керосином или маслом.

Макроисследования. Представленные фрагменты меча были поражены коррозией. Кроме общей коррозии были язвы различной протяженности и глубины. Однако сквозного разъедания металла меча не было выявлено. Меч был изготовлен из металла одной плавки, т. е. был монолитным, а не сваривался кузнечной сваркой из отдельных полос металла. Монолитность меча была доказана и специальным поперечным резом. При оценке поверхности невооруженным глазом, а также при макроисследовании с помощью небольшого увеличения был обнаружен продольный узор (рис. 1.15).Этот узор похож на узоры, описанные в работах [21, 23], булатных мечей различного изготовления (рис. 1.16) [21].

Как видно из рис. 1.15 и других макроисследований, этот узор волнообразен и направлен вдоль меча, что определяется принятой операцией ковки. Исследуемое колюще-режущее оружие является обоюдоострым мечом, по-видимому, утоняющимся в конце его.

Химический анализ. Определение углерода производили на анализаторе СS-244 фирмы ЛЕКО. Из взятой стружки выполнено пять параллельных определений (при калибровке прибора по фирменному стандартному образцу стали) и четыре параллельных определения (при калибровке прибора по стандартному образцу из чугуна Ч-1А). Были получены следующие результаты: I вариант - 1.89%; II вариант - 1,91 %. Таким образом, среднее массовое содержание углерода в исследуемом мече равнялось 1,90 %, т. е. по современной классификации это заэвтектоидная сталь с весьма высоким содержанием углерода, близкая по химическому составу к обычным чугунам.

Определение легирующих элементов производили микрорентгеноспектральным анализом на установке Camebax с полированной поверхности шлифа по одиннадцати точкам, причем на каждой сканированием растром с площади 100Х100 мкм. Чувствительность прибора (масс, доли, %): молибден-0,090; титан-0,060; алюминий-0,010; кремний - 0,010; вольфрам - 0,1; железо -0,040; хром - 0,06; никель - 0,030; медь - 0,040; марганец - 0,060.

В стали почти нет легирующих элементов. Не обнаружено содержания молибдена, вольфрама, ванадия и алюминия. Максимальное содержание титана (масс, доли, %) - 0,017; кремния - 0,051; хрома -0,028; никеля-0,036; меди-0,026; марганца - 0,060. Следовательно, исследуемый меч был изготовлен из нелегированного материала. Расплавленный металл также почти не имел раскислителей: кремния, марганца и алюминия. Определение содержания серы производили по той же методике, что и углерода. Среднее содержание ее было на уровне 0,012%. Как следует из описания, исследуемый булат является высокоуглеродистой нелегированной сталью. Учитывая большой его уков (о нем свидетельствует структурная направленность в сердцевине и особенно снаружи), он довольно гомогенизирован, т. е. нет оснований полагать, что изучаемый материал относится к чугунам. Известны булат и среднеуглеродистый, и даже малоуглеродистые [21-23]. Есть булаты и легированные, но это уже специальные - конструкционные материалы.

Рентгеноструктурный анализ. Рентгеноструктурный анализ выполняли на установке ДРОН-3 с монолитного материала. Была снята рентгенограмма в диапазоне углов 23-125° непосредственно с плоскости поперечного шлифа. Этот способ не совсем точен, но и не требовалось высокочувствительного .анализа. При рентгеноструктурном анализе обнаружены только феррит, аустенит (при явном преобладании альфа железа) и карбид железа (цементит) и следы а-Fe2Оз, Количественный рентгенофазовый анализ связан с большими трудностями, вызванными наложением всех дифракционных линий феррита на дифракционные линии цементита.

При массовом содержании углерода 1,9 % с учетом того, что углерод полностью выведен из твердых растворов в виде вторичного, эвтектоидного и третичного цементита, количество цементита должно быть в пределах 28,5%. Остальная (матрица) часть исходного металла представляет собой феррит и аустенит. Рассмотрим эти составляющие более подробно. Количество аустенита в металле исследуемого меча находится на уровне 10 -15%, причем на острой части меча его меньше. Следовательно [32 ], количество остаточного аустенита есть функция содержания углерода и его должно быть больше в исследуемом материале. Известно увеличение мартенсита в аустенитной стали типа 18-8 при холодном ее деформировании или при охлаждении в азоте. В аустенитной же стали с 12 %-ным содержанием никеля (при значительном содержании углерода) мартенсит не образуется как при холодной деформации, так и при охлаждении в область низких температур. Известна и обработка холодом, при которой часть остаточного аустенита переходит в мартенсит.

Следовательно, количество остаточного аустенита - это функция не только содержания углерода, но и легирующих элементов. От соотношения элементов-ферритизаторов и элементов-аустенизаторов зависит устойчивость аустенита, а следовательно, количество остаточного аустенита. Степень же стабильности последнего определяется и режимом термической обработки.

Таким образом, булат мог быть и чисто ферритным, ферритно-мартенситным и ферритно-аустенитным с различным содержанием аустенита. В рассматриваемом материале специалист булатного производства приемами ковки и температурой ее конца, а также скоростью охлаждения после окончания ковки мог регулировать не только его фазовый состав, но и количество остаточного аустенита. Следует полагать, что вторая основная фаза анализируемого булата - феррит содержит очень мало углерода. Последними нашими работами было показано, что кроме отпуска мартенсита (постепенное снижение твердости с ростом температуры и выдержки при ней) имеется и твердение мартенсита, т. е. на стадии предвыделения цементита FeзС происходит твердение последнего [8, 15]. Общая (макро-) твердость при этом может достигать HRCэ 69,5, т. е. соизмерима с твердостью цементита HRCЭ 70 -72 [10, 33]. Показано также [8, 15], что после твердения может начаться и разупрочнение металла. Для этого требуется при низких температурах весьма большое время. Описанное выше относится к твердению мартенсита закаленной высокоуглеродистой инструментальной стали.

Следует полагать, что в изучаемом булате матрица выделит избыточный третичный цементит, ибо для этого хватает времени (10 -21x10 в шестой степени ч). Таким образом, феррит в изучаемом мече содержит очень мало углерода, по сути дела является железом. Следовательно, изучаемый материал состоит из ферритной основы (при небольшом содержании аустенита) и карбидов FeзС. Микроисследование. Предполагалось, что узор меча зависит от формы расположения цементита. Другими словами направленность цементитных частиц, определяемая умением мастера, обусловливает их расположение и форму выделений. Анализ предшествующего материала подвел к такой гипотезе, и последующие микроисследования как бы контролируются этой идеей. Но к этой идее мы подходим подробно исследуя материал в различных сечениях и направлениях.

В центре меча видна определенная направленность темных и светлых выделений в ферритно-аустенитной матрице. Если рассматривать и острую часть меча (рис. 1.17), то при увеличении 100 наблюдается больший уков, т. е. при этом уже видно, что направленность это есть расположение карбидов FeзС. На периферии более крупные карбиды, чем в центре. При большем увеличении (рис. 1.18)

Хорошо видно, что темные выделения - это более мелкие карбиды FeзС в матрице. Следовательно, по нашему мнению, узор булата формируется формой и расположением карбидов в ферритной (ферритно-аустенитной) матрице, что подтверждается вышеупомянутыми микроснимками.

На рис. 1.20 и 1.21

представлен карбидный узор в продольном направлении (вдоль меча). В зависимости от принятого увеличения наблюдаются светлые и темные выделения цементита. В центре меча уков меньше, и поэтому карбиды FeзС имеют менее выраженную направленность. Но несмотря на величину укова, нигде не было обнаружено сетки вторичных карбидов. Уместно отметить, что нигде явно не обнаруживалось и наличие не полностью рекристаллизованных зерен.

Проведенное исследование микроструктуры с учетом ранее перечисленных данных показывает, что узор булата определяется формой и расположением карбидных выделений . При просмотре нетравленого шлифа в отраженном свете (светлое поле) наблюдали мелкие включения оксидов и редкие сульфиды, беспорядочно распределенные по всей площади шлифа.

Макро- и микротвердость. Прежде чем оценить твердость исследованного булата и его структурных составляющих, рассмотрим некоторые известные данные. Из рис. 1.22

следует, что твердость низкоуглеродистого феррита соответствует НВ 80 -100 кг/мм . Твердость аустенита при комнатной температуре (аустенитные стали типа 18-8) находится на уровне 150-180 кг/мм , твердость цементита, как уже отмечалось, равна НКСЭ 70-72 (НВ 900-950). Это указывает на резкую дифференциацию структурных составляющих.

Перлит (механическая смесь феррита и цементита) имеет твердость НВ 160-300 кг/см . Для примера взят перлит эвтектоидной стали марки У8. Исходная булатная сталь имеет твердость НВ 80 -100 кг/см (рис. 1.22). Если рассматривать макротвердость, то твердости цементита (НО8000 Н/мм , крупные включения) соответствует различная микротвердость на более мелких участках (рис. 1.23).

Это указывает, что более мелкие выделения цементита при замере микротвердости продавливаются и фиксируемая твердость при это находится на уровне 2000-6000 Н/мм2 (см, рис. 1.19). В межкарбидных пространствах микротвердость определяется захватыванием карбидов. И она находится на уровне менее 2000 Н/мм2.

Таким образом, исследуемый металл весьма анизотропен как по сечению, так и в направлении ковки. При этом анизотропность свойств сильно выражена и определяется величиной деформации. Отсутствие данных по кратковременным прочностным (Сигма в; Сигма о,2) и пластическим (б, Пси) свойствам определяется техническими причинами (ограничением заказчиком количества исследуемого материала) и не дает возможности оценить вклад в их величину рассмотренных выше факторов.

Таким образом, установлено, что узор булата определяется формой и расположением цементита, т. е. уковом и способами ковки и термической обработки, определяемыми изготовителем. Механические свойства (рубящие и колющие, упругие, пластические и т. д.) определяются как степенью расположения карбидов, их формой и ориентацией, так и состоянием матрицы (ферритная, ферритно-аустенитная и т. д.). Необходимо дальнейшее исследование по структурно-физическим аспектам булатных изделий.

Но при этом уже можно отметить следующие положения. Обнаруженная "анизотропия" в некоторой мере, является ложной, ибо все карбиды, независимо от их природы, формы и размеров (округлые, пластинчатые, крупные, мелкие, вытянутые и т. д.) находятся в "мягкой" матрице. Как ранее уже было доказано, феррит булата, независимо от содержания в нем углерода, является относительно мягкой фазой по сравнению с твердой (режущей) - цементитом.

Изготовители булатного клинка это, по-видимому, хорошо знали и всегда стремились к тому, чтобы однородно распределенные твердые частицы находились в мягкой матрице. Чередование слоев с большим и меньшим содержанием высокопрочных цементитных частиц достигалось не только кузнечной сваркой пластин различного химического состава, но и применением монолитного металла, В этом случае приемами деформации обеспечивалось требуемое в контактирующих слоях (большое и малое) содержание цементита. Это, в свою очередь, обеспечивало и булатный узор.

Таким образом, исследуемую булатную сталь (как и булатный чугун) можно отнести к материалам с относительно равномерным однородным распределением в пределах слоя выделившихся частиц цементита в мягкой матрице. Но в пределах слоев будет и анизотропия, обусловленная как требованиями работоспособности, так и необходимостью получения нужного узора. Можно отметить, что в угоду получения требуемого узора карбиды перераспределялись и как бы "вытягивались" в направлении длины меча. Это нарушало однородность в распределении карбидов и, безусловно, изменяло изотропное состояние металла меча. Но требуемая величина общей пластичности такого конгломерата как необходимой и локальной пластичности сохранялась, что обеспечивало мягкую матрицу при твердых вкрапленных частицах карбидаFeзС [34]. Считаем при этом необходимым отметить, что предотвращение преждевременного хрупкого разрушения предусматривает сохранение в материале во времени необходимого запаса пластичности, позволяющего осуществить релаксацию полей напряжений от скоплений дислокаций и других несовершенств путем передачи деформации в соседний объем, а не путем образования зародыша хрупкой трещины.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Паршин А. М. Структура, прочность и пластичность нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов, применяемых в судостроении,- Л.: Судостроение, 1972,-288 с.2. Станюкович А. В. Хрупкость и пластичность жаропрочных материалов.- М,: Металлургия, 1967-- 199с.3. Масленков С. Б. Легирование и термическая обработка жаропрочных сплавов.-МиТОМ.-1977.-№ 10.-С. 15-19.4. Лапин А. Н., Паршин А. М. Особенности структурных превращений в аустенитных хромоникелевых сплавах и влияние их на длительную пластичность//Вопр. судостроения. Сер.: Металловедение.-Л.: Судостроение.- 1978,-Вып. 27.-С. 3-13.5. Физическое металловедение/Я. С. Уманский, Б. Н. Финкельштейн, М. Е. Блантер и др.- М.: Металлургиздат, 1977.-724 с.6. Паршин А. М., Ушков С. С., Ярмоловнч И, И. Растрескивание титановых а + бета-сплавов при термической обработке // Технология легких сплавов. - М.: ВИЛС.-1974.-№ 1.-С. 53-59.7. Охрупчивание к самопроизвольное растрескивание закаленного титанового а + бута-сплава при старении/И. В. Горынин, А. М. Паршин, С. С. Ушков, И. И. Ярмолович//Тр. III Междунар. конф. по титану. - М.: Мир. -1976.-С. 330-336. 40 '8- Паршин А, М. Структура, прочность и радиационная повреждаемосгь коррозионно-стойких сталей и сплавов.- Челябинск: Металлургия, 1988.- 656 с.9. Паршин А, М" Разуваева И. Н., Ушков С. С. Структура, прочность и пластичность дисперсионно-упрочняемого бета-сплава титана и рациональные области его использования.- Л.: ЛДНТП, 1973- 28 с.10. Геллер ГО. А. Инструментальные стали. 5-е изд.- М,: Металлургия, 1983.-526 с. П. Гуляев А. П., Лебедева Е. А. Исследование стали марки XI2Ф. - М.: ЦБТИ, 1952.- 39 с.12. Криштал М.А. Диффузия в металлах и сплавах//МиТОМ. - 1973.- № 3.-С. 71-78.13. Лашко Н. Ф. Физико-химические методы фазового анализа сталей и сплавов.-М.: Металлургия, 1970.- 476 с.14. Влияние равномерности распада твердого раствора в высокохромистой стали Х12Ф1 на комплекс свойств / Н. Б. Кириллов, Т. К. Маринец, В. В. Обу-ховский, И. А. Ординарцев // Пробл. материаловедения теплоэнергетического оборудования атомных электростанций.- Л.: ЛГТИ.- 1984.- С. 74-78.15. Физнческие аспекты твердения мартенсита в инструментальных сталях / Ю.М, Иванов, М. А. Жукова, Е. В. Новиков, Е. 3. Степанов //Повышение качества, надежности и долговечности изделий из конструкционных, жаропрочных, порошковых и инструментальных сталей и сплавов.-Л.; ЛДНТП.- 1986.- С. 41-44.16. Медовар Б. И. Сварка жаропрочных аустенитных сталей и сплавов.-М.; Машиностроение, 1966.-429с.17. Илиев К. Современные методы обработки высокопрочных материалов /-/ МиТОМ.-1983.-№ 10.-С. 54-58.18. Инструментальные стали: Справ. /Л. А-Позняк, С. И. Тишаев, Ю. М. Крын-чен ко и др.-М.: Металлургия, 1977.- 168с.19. Позняк Л. А., Скрынченко Ю. М., Тишаев С. И. Штамповые стали.- М.: Металлургия, 1980.-244 с.20. Гуляев А. П., Малинина К. А., Саверина С. М. Инструментальные стали; Справ., 2-е изд. - М.: Машиностроение, 1975,- 272 с.21. Голиков И. Н. Дендритная ликвация в стали.- М.: Металлургиздат, 1958.- 206 с.22. БогачевИ. Н. Секрет булата.-М.: Свердловск: Машгиз, 1957.-91 с.23. Гуревич Ю. Г. Загадка булатного узора.- М.: Знание, 1985.- 191 с.24. Великий русский металлург (к 100-летию со дня смерти П. П. Аносова) //Сталь.-1951.-№6.~С. 483-486.25. Назаренко В. Р. Изучение структуры и свойств булатной стали // Литейное производство.- 1986.- № 7.- С. 4-5.26. Перещепинский клад (к выставке Сокровища искусства Древнего Ирана, Кавказа, Средней Азии).- Л.: Государственный Эрмитаж, 1972,- 20 с.27. Вознесенская Г. А. Техника обработки железа и стали //Т. Б. Б а р ц е в а, Г. А. Вознесенская, Е, Н. Черных// Металл Черняховской культуры.- М.: Наука, 1972-С. 8-49.28. Колчин Б. А. Железообрабатывающее ремесло Новгорода Великого // Тр. новгородской археологической экспедиции. Под ред. А . В. А р ц и х о в с к о го, Б. А. Колчина. Т. 2.-М., Изд-во АН СССР.-1959.-С.7-120.29. Кузнецов В. А. К вопросу о производстве стали в Алонии//Кавказ и Восточная Европа в древности.-М.: Наука, 1973.-С. 212-216,30. Рындина Н. В. Металлография в археологии//Археология и естественные науки/Под ред. Б. А. Колчина.-М,: Наука, 1965.-С. 119-128.31. Вознесенская Г. А. Металл троицкого городища//Археология и естественные науки/Под ред. Б. А. Ко л чина.- М.: Наука, 1965.-С. 129-138.32. Гуляев А. П. Металловедение. Изд. 6-е. М.: Металлургия, 1986.-534 с.33. Таран Ю. Н., Новик В. И. О микротвердости цементита//МиТОМ.- 1966.- N5 7.- С. 12-14. 34. Паршин А. М., Шевелысов В. В. Природа повышения вязколластических свойств титанового сплава ВТ22 при термоциклической обработке // Цветная металлургия.- 1989.-№3.-С. 104-109.35. Гопак В. Д. Ковальська справа у ранних слов'ян в Середньому Поднiлров i //Археология.-София.-№ 17--1975.-С. 15-22.36. Pieiener R. Zur Technik der Sabel aus den slawisch-awarischen Graberfeldern der Sudslowakei // Rapports du HI Congres Inlernalional d'Archeologie Slave. Bratislava 7-14-IX 1975. - T. 1.- Bratislava, 1979.- C. 625-627.

Взято у Ильи Куликова - http://www.bestbulat.ru/teh20.html

ssu-stanislav.blogspot.ru

Булат — знаменитая сталь. Занимательно о железе. Мезенин Николай Александрович

Булат — знаменитая сталь

Вальтер Скотт в своем романе “Талисман” рассказывает о состязании в ловкости между султаном Саладином и английским королем Ричардом Львиное Сердце. Во время состязания Ричард мечом разрубил на две части копье одного из рыцарей — все видели высокую прочность стали и огромную силу удара короля. В ответ Саладин подбросил в воздух тонкое покрывало и рассек его саблей — прекрасное доказательство остроты клинка и ловкости воина. Клинок султана был булатный. Эта одна из многих легенд, рассказывающая о чудесных свойствах булата.

Булат — знаменитая сталь, о которой слышали многие. Первые сведения о булате до нас дошли от участников похода Александра Македонского в Индию — за 2300 лет до наших дней.

Правители одного из пенджабских княжеств преподнесли Александру Македонскому сто талантов стали (талант — 25,9 килограмма — по тому времени величина изрядная, достойная упоминания в описании похода великого полководца!).

Да, Индия была родиной булата. Отсюда в восточные страны ввозили вутцы — “хлебцы” из стали. Они имели вид плоской лепешки диаметром около 12,5 сантиметра, толщиной 0,25 сантиметра и массой около 900 граммов. Каждый такой “хлебец” разрубали пополам на равные части, чтобы покупатель мог рассмотреть строение металла.

Индийские мастера много веков владели искусством обработки стали. Знаменитый арабский путешественник и географ Эдризи в 1154 году писал, что индийцы в то время славились производством стали и выковкой мечей. За сотню лет до этого Бируни, описывая производство стали и мечей, восклицал: “Никогда не будет народа, который лучше бы разбирался в отдельных видах мечей и в их названиях, чем жители Индии!” И далее он рассказывает, что мечи в Индии делали всяких цветов: зеленые (отполированное железо натирали раскаленным порошком медного купороса), синие, белые, цвета фиринд или фаранд (шелковая узорчатая ткань), то есть с узорчатым рисунком из стали, с красным полем и белыми узорами на нем.

Узоры, рисунки на металле были самой главной внешней отличительной особенностью булатных мечей. На некоторых булатах узоры были видны невооруженным глазом сразу после полировки. На других узоры появлялись только после травления соком растений. Узор мог быть крупным или мелким.

Мастера Востока тщательно хранили секрет производства булата, передавая его только лишь из рода в род. Было несколько известных центров по изготовлению булата. Особенно славился этим сирийский город Дамаск. Там уже 1800 лет назад существовала первая крупная мастерская по изготовлению стали и производству оружия из индийского вутца. Мечи из Дамаска в середине века попадали даже в африканские государства Гану, Мали и другие. Название “дамасская сталь” позже была собирательным понятием булатной стали, изготовлявшейся в разных странах.

Булатные клинки ценились очень высоко во все времена. Бируни, сообщая о различных видах индийских мечей, упоминает один из них — маджли, на котором изображались животные, деревья: “Стоимость такого меча равна цене лучшего слона, если же рисунок будет изображать человека, то ценность и стоимость меча еще выше”.

Знакомство европейцев с булатом началось еще в эпоху римского владычества — около 2 тысяч лет назад. Позднее славу булатного оружия разнесли купцы, приобретавшие его в Дамаске и развозившие по многим странам. С начала III века способ ковки дамасских мечей распространился в Западной Европе. Однако спустя 700 лет секрет производства был снова утерян.

В средние века производство булатов было и на Руси. Имеются документы, подтверждающие, что в Москве существовало производство булатов. Так, в 1616 году оружейный мастер Дмитрий Коновалов выковал зерцало из булата. В ряде документов встречаются записи: “… сабельные полосы, булат синей, московский выков”, “сабля полоса русская с долами на булатное дело”. Однако к концу XVII века это искусство, видимо, пришло в упадок, а потом и вовсе забылось. Здесь уместно будет затронуть вопрос — почему же так легко были утрачены многие секреты древних мастеров?

Академик Л.Ф. Верещагин, отвечая на этот вопрос, приводит пример с загадкой дамасской стали. Как удавалось людям средневековья без нынешней техники и без легирующих добавок получать эту изумительную нержавеющую и необыкновенно прочную сталь? Если производство дамасских клинков было уже когда-то освоено, то почему же люди позабыли его? Академик так ответил на этот вопрос: “То, что случайно найдено путем экспериментов и еще не осмысленно, не понято людьми, принадлежит им только наполовину. Человеку выпала большая удача — он нашел самородок золота. Нашел случайно. Он порадовался увесистой находке,, подержал ее в руках, спрятал под куст в надежде вернуться сюда, а потом сколько ни искал, уже не мог ее найти. Примерно тоже случилось и с дамасской сталью. Случай дал ее в руки человеку, случай и отнял”.

Несмотря на утрату секрета, интерес людей к булатной стали не пропадал. В прошлом веке ученые многих стран пытались разгадать тайну булата. Среди них был и знаменитый английский физик Фарадей, пытавшийся получать булат путем добавки к стали алюминия и платины. Однако тайну булатной стали раскрыл русский металлург Павел Петрович Аносов. После многолетних опытов он в 1833 году изготовил в Златоусте первый булатный клинок. “Полоска булата сгибалась без малейшего повреждения, издавала чистый и высокий звон. Отполированный конец крошил лучшие английские зубила”, — писал Аносов в “Горном журнале”.

Изготовленные на Златоустовской фабрике булатные клинки были золотистого отлива с крупным сетчатым или коленчатым узором, что, по мнению знатоков, было признаком высшего сорта булата. Эти клинки разрубали кости и гвозди, не повреждая лезвия, и вместе с тем легко перерезали в воздухе газовый платок.

Так что же такое булат, над тайной которого так долго и упорно бились многие люди? “Железо и углерод и ничего более, — отвечал Аносов. — Все дело в чистоте исходных материалов, в методе охлаждения, в кристаллизации”.

Да, действительно, булат оказался высокоуглеродистой сталью, полученной в результате естественной кристаллизации. Сущность образования булата заключалась в насыщении сплава большим количеством углерода (около 1,3–1,5%). В условиях медленного охлаждения образовалось и находилось в некотором избытке соединение железа с углеродом — так называемый цементит, который не растворялся, как это бывает в обычной стали, а оставался среди железа во взвешенном состоянии. Прослойки цементита обволакивались медленно остывающим мягким железом. Поэтому при высоком содержании углерода, что придает металлу твердость, булат сохраняет высокую вязкость, упругость. Из-за наличия прослоек хрупкого цементита отковка булата должна производиться крайне осторожно, ударами легкого молота, с многократным нагревом до температуры красного каления, переход за которую ведет к потере булатом своих основных свойств и характерного рисунка. Процесс изготовления булата был очень трудоемким, длительным и требовал высокого искусства.

Работы Аносова по освоению производства булатной стали оказали большое влияние на дальнейшее развитие металлургии. Ведь в то время мартеновский и конверторный процессы еще не были известны. В Англии, России и других странах литую сталь получали трудоемким длительным и малопроизводительным процессом — путем переплавки цементованных кусков железа в тиглях. Цементация, то есть науглероживание железа, представляла собой еще более длительный процесс, а иногда продолжался несколько дней.

Аносов во время работы над булатом разработал новый способ получения стали, сущность которого “заключается в сплавлении негодных к употреблению железных и стальных обсечков в глиняных горшках при помощи возвышенной температуры воздушных печей”. Если же сплавляли мягкое железо, т.е. металл с низким содержанием углерода, Аносов соединял процесс плавления с процессом науглероживания железа в газовой среде, при этом операция цементации совмещалась с плавлением. Открытие газовой цементации явилось крупным вкладом в практику металлургии и обеспечивало получение литой стали в сравнительно больших однородных массах.

Наладив на Урале производство тигельной стали, Аносов с законной гордостью писал: “В Златоусте литая сталь, получаемая из стальных обсечков и тагильского железа, может не уступать английской литой стали: в этом меня убеждают многие сравнительные опыты”.

Завершая свой рассказ о булате, автор уже предвидит вопрос нетерпеливого читателя: какова судьба булата?

В 60-е годы нашего века производство булатной стали освоили на Златоустовском заводе. Современная техника нашла много способов получения самых разнообразных сплавов с различными свойствами, которыми не обладала булатная сталь. Однако для специалистов и сегодня булат остается примером редкого сочетания двух почти несовместимых свойств — высокой прочности и пластичности. Не угас интерес к восстановлению особенностей технологии производства булатных изделий и выяснения возможности использования ее в современной металлургии.

На основе этих исследований в Советском Союзе была создана кар-бонитридная строительная сталь. Авторы технологии были удостоены Государственной премии СССР. В разработке участвовали ученые УралНИИчермета, ЦНИИчермета им. Бардина и другие.

Древние создатели булата сумели “загнать” карбиды с границ зерен в глубь кристаллов и таким образом сохранить и прочность, и вязкость достаточно высокими. В наших условиях для обеспечения подобных свойств получают сталь с добавкой 0,15% ванадия, который образует в стали стойкие химические соединения с углеродом и азотом — карбиды и нитриды. Затем сталь подвергают нормализации — нагреву с последующим охлаждением на воздухе. Причем режим подобран таким образом, что одна часть карбонитридов при нагреве растворяется в кристаллической решетке железа и после охлаждения остается там в виде мельчайших частиц. Более крупные карбонитриды при нагреве располагаются по границам зерен, сдерживая их рост, но при охлаждении освобождают границы и также уходят внутрь кристалла. В итоге получается сталь с весьма мелкозернистой структурой, а значит высокой прочностью и вязкостью, как у булата.

Уральская марка

Верхотурский воевода Протасьев 23 января 1697 года доложил в Москву, что в горе у берегов реки Тагил найден железный камень-магнит, а по берегам реки Нейвы — железные руды. Образец магнитного железняка направили для пробы в Амстердам. Оттуда получили ответ, что “лучше того железа добротою и мягкостью быть невозможно”. Найденные месторождения послужили рудной базой для первых уральских железоделательных заводов.

В 1701 году на Урале были пущены два завода — Каменский и Невьянский. Один из крупнейших заводов Урала появился в Нижнем Тагиле, где в 1725 голу построили плотину и две доменные печи. Позднее появились еще две доменные печи, два молота и плющильная машина. Суточная производительность одной доменной печи в 1727 году составляла 250–400 пудов, а годовая — около 120 тысяч пудов.

Академик С.Г. Струмилин писал позже о Нижнетагильском заводе: “Завод оказался самым крупным и жизнеспособным наследием той эпохи. В преображенном виде и грандиозно возросших масштабах он и ныне является одним из лучших украшений современного Урала”.

Вслед за этим возникли и другие заводы Демидовых, входившие в Нижнетагильский горный округ. Заводы Демидовых были самыми крупными в мире по производству чугуна.

На уральский металл ставили заводское клеймо, на котором был изображен маленький бегущий соболь. Металл с маркой “Старый соболь” выплавлялся из чистых, без вредных примесей уральских руд на древесном угле, не засорявшем металл примесями, и был известен всему миру. Аносов в своем производстве булатной стали использовал тагильское железо, ибо в его процессе успех дела состоял прежде всего в “чистоте исходных материалов”. Уральский металл был таким “добрым” и “мягким”, что его сравнивали с собольим мехом, а потому и. назвали заводское клеймо “Старый соболь”.

В Нижнетагильском краеведческом музее и сейчас можно видеть старинные изделия из уральского металла — образцы проката, свитые в узлы, самовар, железные бутылки — все они свидетельствуют о замечательном качестве железа и высоком искусстве уральских металлургов. Узлы из круглого железа затянуты в холодном состоянии при помощи строгального станка. Самовар сделан из круглых железных дисков в холодном состоянии постепенным загибом с оттягиванием без единого шва, сварки или склепывания. Железные бутылки оттянуты в нагретом состоянии.

Великолепные качества уральского железа высоко ценились за границей. Особенно охотно покупали его в Англии. “Демидовское железо “старый русский соболь”, — писала 16 апреля 1851 года английская газета “Морнинг пост”, — …играет важную роль в истории нашей народной промышленности; оно впервые введено было в Великобритании для передела в сталь в начале XV III столетия, когда стал ед ел а тельное наше производство едва начало развиваться. Демидовское железо много способствовало к основанию знаменитых шеффильдских изделий”.

Марка “Старый соболь” особенно славилась в XVIII веке — золотом веке старой уральской металлургии. Тогда Россия занимала первое место в мире по производству металла, обогнав Англию и Швецию. В России же главной металлургической базой являлся Урал: в середине XVIII века здесь производилось до двух третей всего металла в стране.

Немалую долю в вывозе русского металла в Англию занимало уральское железо. Английская металлургия в то же время переживала застойный период из-за недостатка топлива, и поэтому Англия развивала свою промышленность в основном за счет русского и шведского железа. В конце XVIII века Нижнетагильский завод вырабатывал ежегодно до 280 тысяч пудов металла, который почти полностью отправляли в Англию.

Уральские заводы XVIII века и в техническом отношении стояли на первом месте в мире. В центральной России имелись еще заводы, получавшие железо устаревшим сыродутным способом. На Урале же получали железо только из чугуна — технически это был более совершенный способ.

Уральской металлургии XVIII века принадлежали мировые рекорды и по выплавке чугуна на одну печь и по экономическим показателям расхода топлива и сырья. Доменные печи Нижнетагильского завода по своей величине и производительности значительно превосходили западноевропейские. Высота их достигала почти 13 аршин, в то время как шведские и французские были не выше 10,5 аршина, а немецкие 9–10 аршин. Средняя выплавка одной уральской печи составляла около 100 тысяч пудов в год, а некоторые печи в конце XVIII столетия давали по 150–300 тысяч пудов. Такой производительностью не отличались крупнейшие коксовые печи Англии того времени.

Однако в XIX веке положение русской металлургии изменилось. В то время как, например, Англия, снабженная русским и шведским железом, проводила технические преобразования своей промышленности, становясь на капиталистический путь развития, Россия отставала от Англии и других стран в социально-экономическом отношении. В стране до 1861 года сохранялось крепостное право. Оно послужило главным тормозом в развитии уральской металлургии. Техника уральских заводов оставалась на прежнем уровне, в то время как в других капиталистических странах она непрерывно совершенствовалась. Россия лишилась заграничных рынков сбыта железа, а внутренний спрос из-за экономической отсталости развивался слабо.

О положении в горной промышленности того времени сохранилось примечательное свидетельство современника. Корреспондент П. Крапивин с Урала писал в “Промышленном листке”: “Отовсюду слышатся жалобы на дороговизну, а частию и на негодность продуктов нашей горнозаводской промышленности… Если уж в центрах горной производительности, как например, у нас на Урале, железо по цене своей составляет предмет мало доступный земледельцам и вообще массе мелких потребителей, то можно представить в какой мере доступно оно там, где горных заводов в близости нет. Прорежьте Россию по какому угодно направлению, и вы то и дело встретите из десяти крестьянских лошадей подкованную одну, из ста саней подкованные двое — трое, из десяти скатов колес два — три без шин, на четыре дома три топора, целые деревни без железного гвоздя, огромные села без кузницы”.

Новый рассвет уральской металлургии наступил только при Советской власти. Была осуществлена идея продвижения металлургии на Восток — создание здесь крупного угольно-металлургического центра страны. Большие запасы уральской железной руды, сочетание их с сибирским углем, благоприятное географическое положение создавали необходимые предпосылки для развития на Урале технически передового крупного комбинированного хозяйства и превращения Урала в крупный металлургический центр.

По этому плану перед Великой Отечественной войной на Урале возникли такие гиганты металлургии, как Нижнетагильский (НТМК) и Магнитогорский (ММК) комбинаты.

В годы войны особенно сказались все преимущества создания этого металлургического центра. Уральские металлурги снабжали фронт металлом и боевыми машинами. В сложных условиях военного времени освоили много новых процессов: впервые в мире начали выплавлять феррохром в доменных печах на металлургическом заводе им. Серова, ферромарганец в больших доменных печах ММК из уральских бедных марганцевых руд. Сталеплавильщики овладели производством высоколегированной стали в больших мартеновских печах, а также освоили выплавку сталей-заменителей, в которых содержалось незначительное количество дефицитных легирующих элементов.

В послевоенные годы уральская металлургия продолжает свое развитие, с каждым годом увеличивая выпуск металла для мирных целей. Тагильские металлурги обеспечивают прокатом свыше 6 тысяч заводов и строек нашей страны. Металл, раньше известный под маркой “Старый соболь”, теперь с маркой НТМК и других заводов экспортируется во многие государства мира.

Петровский указ

6 апреля 1722 года был издан и сразу же разослан по заводам важный для развития русской металлургии указ Берг-коллегии “О пробовании железа”. Вот текст этой “прародительницы” современных инструкций ОТК — так называют сейчас на заводах отдел технического контроля.

“Его императорское Величество указал послать из Берг-коллегии на все железные заводы, где железо делается, чтобы с сего времени железо пробовали сим образом, и отпускали в указанные места и продавали со следующими знаками:

Первая проба: вкопать круглые столбы толщиной в диаметре по шести вершков в землю так далеко, чтобы оное неподвижно было, и выдолбить в них диры величиною против полос, и в тое диру то железо просунуть, и об весть кругом столба трижды потом назад его от столба отвесть, и ежели не переломится, и знаку переломного не будет, то на нем сверх заводского клейма наклеймить № 1.

Вторая проба: взяв железные полосы бить о наковальню трижды, потом другим концом обратя такожды трижды от всей силы ударить, и которое выдержит, и знаку к перелому не будет, то каждое сверх заводского клейма заклеймить его №2.

На последнее, которое тех проб не выдержит, ставить сверх заводских клейм № 3. А без клеймы полосного железа отнюдь чтоб не продавали”.

Это, пожалуй, самый первый документ об испытании металла перед использованием его в деле. Указ говорит также о том, что в эпоху Петра I заботились не только о количестве выпускаемого металла, но уже создавали методы контроля его качества. Причем спрос с бракоделов был строгий. В другом указе писалось:

“Повелеваю хозяина Тульской оружейной мастерской Корнея Белоглаза бить кнутом и сослать в работу в монастырь за то, что он, подлец, дерзнул войску государеву продавать плохие пищали и фузеи. Старшего приемщика Флорку Минаева бить кнутом и сослать в Азов, пусть не ставит клейма на плохо сделанное оружие”.

В давние времена металлические изделия не подвергались испытанию на прочность. Правда, из средневековья дошла до нас такая история о “контроле” продукции. Рассказывают, что в старину, когда оружейнику заказывали стальную рубашку — кольчугу, то примерку готового изделия производили на мастере. Заказчик брал в руку кинжал и наносил по кольчуге несколько ударов.

В связи с развитием машиностроения в XIX веке к металлу предъявили строгие требования во всех областях техники. Появилась необходимость в разработке общепринятых методов испытания металлов на прочность. С конца 50-х годов прошлого столетия начинают вводить систематические испытания прочности металла на разрыв, твердость, затем испытания на повторную нагрузку, изгиб, удар. В 1852 году для нужд железных дорог Англии и Германии строились специальные испытательные станки и машины. К этому времени уже во многих странах ведутся регулярные испытания прочности железа, проводятся сравнение и анализ результатов, издаются сводки по отдельным производствам — первая из них опубликована десять лет спустя.

В России до XX века между потребителями металлических изделий и железоделательными заводами не было соглашений относительно сортов поставляемого металла. Каждый завод имел свой сортамент. Еще в 1885 году профессор Н.А. Белелюбский требовал установить единообразные размеры проката, но только в 1894 году Постоянная совещательная контора железозаводчиков приступила к выработке русского сортамента фасонного железа. В результате пятилетней работы комиссии был принят и опубликован “Русский нормальный сортамент фасонного железа: угловое, тавровое, двутавровое, корытное и зетовое железо”.

Постоянное изучение способов испытаний и условий приемки материалов началось в 1884 году. Через три года в Стокгольме образовался Международный союз по испытанию технических материалов, который разработал международные нормы по испытанию металлов, условия технической приемки, способствовал созданию единообразия в испытании материалов. Введение механических испытаний значительно снизило брак производства, так как предварительный контроль устранял негодный металл из последующих технологических процессов.

До мировой войны и в течение нескольких последующих лет основой расчета деталей машин служили показатели статических испытаний: пределы прочности, текучести и модуль упругости. Установление того факта, что ответственные детали подвергаются в большинстве случаев действию различных по величине циклических нагрузок, явилось новым шагом в развитии теории прочности. В 20–30 годах были введены такие понятия, как усталостная прочность, пределы усталости при изгибе, кручении и растяжении-сжатии, предел усталости при знакопеременной нагрузке, конструкционная прочность, не утратившие своего значения и в настоящее время.

Усложнение методов испытания металлических изделий продолжается. Этого настоятельно требуют заботы о безопасности в использовании технических средств. Ни одна машина, ни один самолет без испытаний статическими и динамическими нагрузками не пойдет в серийное производство. А как испытать на прочность океанский лайнер или железнодорожный мост? Или исполинскую турбину, гигантский пресс?

Современное машиностроение использует детали в 30–40 метров длиной, диаметром 1,5–2 метра и весом сотни тонн. Такие громадины не испытаешь. Их только рассчитывают. Ошибок не должно быть, чтобы не произошла авария. Вот почему инженеры стараются строить машины или сооружения понадежнее — берут запас в 10–12 раз больше расчетной прочности. Это ведет к огромным убыткам. Поэтому для испытания крупных изделий строят испытательные машины. Шведская разрывная машина “Амелер”, созданная еще в первые десятилетия XX века, в новых моделях способна разорвать, как нитку, стальной стержень толщиной 60–80 миллиметров. Но с валом 300 миллиметров толщины ей не справиться. Нужны другие машины.

В Москве в Центральном научно-исследовательском институте технологии машиностроения построены уникальные установки. На них можно проверять прочность балок толщиной 400 миллиметров, давать этим балкам статические, динамические нагрузки, определять предел усталости.

Самые большие в мире испытательные машины стараются разрушить коленчатые валы мощных двигателей, крупные гребные валы морских судов, детали прессов с усилием в десятки тысяч тонн и другие. Однако ученые пытаются постигнуть точные закономерности масштабного фактора. Вот тогда не понадобится ломать дорогие образцы, чтобы определить их прочность. Ответ дадут малые образцы, модели в 1/10, 1/100 долю натуры.

В наши дни техника контроля обогатилась многими точными приборами, созданными на основе последних достижений науки. На каждом заводе имеется ОТК со штампом специалистов, разбирающихся во всех тонкостях производства. Контролер ОТК — еще одна металлургическая профессия. Задача контролера — проследить за точным выполнением технологической инструкции на всех этапах производства металла, тем самым обеспечить надлежащее качество металла при испытаниях. Контролерами на заводах часто работают женщины. Их аккуратность, прилежность, усидчивость обеспечивают точность контроля.

А в старину все это началось с петровского указа.

Исчезнувшие профессии

Перенесемся мысленно в Англию, лет на 100–150 назад. В то время она была наиболее промышленно развитой страной мира и занимала первое место по производству железа. Один французский автор с восторгом писал в 1833 году об английских достижениях в использовании железа:

“Надобно приехать в Англию, чтобы оценить всю пользу железа. Англичане, будучи принуждены употреблять железо вместо дерева, за недостатком леса, старались выделывать оное самою дешевою ценой, и обратили ко множеству таких употреблений, о которых мы на твердой земле Европы не могли бы и подумать. Здесь на каждом шагу увидите железо, чугун, железные листы, сталь в разных видах: в машинах, столбах, колоннах разного размера, от двух дюймов до четырех футов в поперечнике, в водопроводах, в газопроводах, в колеях на дорогах, в решетках, мостах, полах, кровлях, целых набережных, дорогах и прочем”.

Впечатляющую картину нарисовал автор. Действительно, в Англии много производилось железа. А как его добывали?

Вот, как описывает другой автор железоделательное производство графства Стаффорширского, крупного металлургического района Англии:

“40 000 работников — мужчин, женщин и детей — черных, как циклопы, трудятся беспрестанно под атмосферою, наполненною дымом, вокруг тысячи пылающих горнов, на краях черных болот и пропастей, изрытых в земле еще более черной…”.

Можно представить себе условия работы у металлургических печей того времени: изнуряющая жара от раскаленного металла и тяжелый физический труд при отсутствии всяких механизмов для перемещения тяжестей.

Среди многих металлургических профессий того времени, пожалуй, самой тяжелой была работа пудлинговщика. Пудлингование было основным способом получения железа на протяжении почти всего XIX столетия.

На подину пламенной печи загружались чушки чугуна, их расплавляли. По мере выгорания из металла углерода и других примесей температура плавления повышалась и из жидкого расплава начинали “вымораживаться” кристаллы довольно чистого железа. На подине печи собирался комок слипшейся тестообразной массы. Рабочие-пудлинговщики приступали к операции накатывания крицы с помощью железного лома. Перемешивая ломом массу металла, они старались собрать вокруг лома комок или крицу железа. Такой комок имел массу до 50–80 килограммов и более. Крицу вытаскивали из печи и подавали сразу на молот — для проковки с целью удаления частиц шлака и уплотнения металла.

Обратимся к свидетельству современника — бельгийскому писателю Лемонье, описавшего в романе “Завод” (1886 год) тяжелую жизнь рабочих-металлургов.

“Хрипло дыша от напряжения и надсады, ожесточенная толпа пудлинговщиков, пыльная и почерневшая от пламени печей, надрывала свои силы в тяжелой работе, от которой пот, точно слезы, струился длинными ручьями с измученных человеческих тел и стекал на утоптанную их подошвами окалину. Вдруг, в двадцати разных местах открывались заслонки горнил, и множество рук, вооруженных клещами, проникали в пекло, извлекая оттуда страшные шероховатые болванки, покрытые ослепительно сверкающими, белыми как рис, крупинками, напоминая голову медуз, с горящими на них гривами; одна за другой болванки летели в железные фургоны, которые извергали пламя из своих глаз, ноздрей и ртов, уносили их по направлению к паровым молотам.

… Пудлинговщики… подходили один за другим к чанам с водой, поставленным у входа, и погружали в них голову и тело до самой поясницы; в алом свете дня их лица казались мертвенно бледными и розовые пятна ожогов виднелись на их коже, покусанной палящим дыханием печей. Хрипло вздымались груди, горячими струями вырывалось дыхание из пересохших ртов”.

Не удивительно, что пудлинговые мастера не желали приучать своих детей к этой работе, которая делала человека неспособным к ней около 45–50 лет жизни. И такая профессия сохранялась кое-где до начала XX века.

Теперь профессии пудлинговщика нет. Работа сталевара, конверторщика на современных агрегатах проходит совсем в других условиях. Конечно, и сейчас металлург имеет дело с раскаленным металлом, но ему теперь помогают многие механизмы и автоматические устройства.

А что представляла собой прокатка сто лет назад? Н.И. Покровский, автор книги “Рудник и завод”, изданной в 1864 году, так описывал работу прокатного стана:

“Машина, приводящая валки в движение, вертится обыкновенно с большой быстротою, чтобы самые валки быстро вертелись и быстро пропускали металл между собою. Нужно удивляться ловкости рабочих, которые с одной стороны валков вдвигают в них добела раскаленный ком железа, а с другой — подхватывают выходящую их них, еще белую от жара металлическую штуку, поднимают ее и передают на другую сторону валков. Вода, падающая на валки из особых трубок, попадает иногда на раскаленный металл в минуту вступления его в валки и, обращаясь мгновенно в пары, производит как бы настоящие ружейные выстрелы. Любопытно видеть прокатку рельсов, когда из толстой массы белого раскаленного металла, длиною не более полутора аршин, после двух или трех первых прокатов уже является рельс в несколько сажен длиною. Как адская огненная змея стремится он из валков и гнется под собственною тяжестью. Рабочие принимают его на железные палки и крючья, чтобы потом приподнять и передать рельс на другую сторону валков для новой прокатки”.

Прокатные валки могли вращаться только в одну сторону. Они не обладали способностью реверсивного движения, как в нынешних прокатных станах, когда валки вращаются туда и обратно. Кроме того, раскаленную полосу нужно было вручную подавать в валки. Это и делали рабочие-кантовщики.

Рельсы того времени были сравнительно невелики. А если приходилось прокатывать огромные массы металла? Тогда было так.

В Шеффильде на заводе Д. Брауна и К° 6 сентября 1867 года была прокатана толстая броневая плита массой около 300 тонн. “Масса железа больших размеров до сих пор не прокатывалась еще нигде”, — отмечали в прессе.

После нагрева в печи пакет “с величайшими затруднениями был вынут из оной и поднесен к валкам, причем рабочим от невыносимого жара приходилось часто переменяться между собой, несмотря на то, что все они были одеты с головы до ног в парусину, напитанную водой. После попеременной прокатки пакета взад и вперед, длившейся четверть часа, была получена удовлетворительная броневая плита толщиной в 15 дюймов. Эта громадная операция, кончившаяся так удачно, потребовала 200 человек рабочей силы…”

А теперь? Современный прокатный цех — весьма механизированный и автоматизированный участок на заводе. И пришедшего впервые на металлургический завод новичка больше всего поражает прокатка. Да и не только новичка завораживает работа прокатных механизмов. Каждый раз, попадая в прокатный цех, и бывалый металлург засмотрится на точную работу механизмов, которой руководит оператор за пультом управления. Огромный раскаленный слиток вылетает из валков и бежит по рольгангу, но ролики рольганга уже сменили направление вращения и слиток мчится обратно в валки. В промежутках между проходами слитка линейки манипулятора устанавливают его перед тем или иным калибром и кантуют его — переворачивают с боку на бок, чтобы равномерно проходило обжатие металла. Так исчезла еще одна тяжелая профессия.

В старых доменных цехах самой распространенной профессией была тяжелая работа каталя. Сейчас металлургам, особенно молодым, надо объяснять о существовании такой профессии.

Доменная печь, даже небольшая по сравнению с современными гигантами, потребляла много угля, руды, известняка. Загружать все эти материалы в печь входило раньше в обязанности каталя. Изо дня в день тащил он свою “козу” на колошник доменной печи, обливаясь потом, задыхаясь от чада, выбиваясь из сил. Сколько их становилось инвалидами, не способными к работе. Известный доменщик И.Г. Коробов рассказывал о работе каталя на Макеевском заводе, принадлежавшем французскому акционерному обществу:

“На работу каталя брали только сильных и выносливых. Не каждый может в течение смены нагрузить на “козу”, перевезти и разгрузить около 2000 пудов железной руды… За 12 и более часов работы на заводе платили 70–80 копеек (по копейке за “козу”), а на каждую “козу” грузили ни мало, ни много 25–30 пудов руды. Двор был весь в рытвинах, повороты узкие, колеи разбиты…”

Теперь на доменные печи подают материалы скипами — подъемными саморазгружающимися тележками-коробами. На новейших доменных печах для этого используется даже транспортерная подача сыпучих материалов, например на Криворожском и Череповецком металлургических комбинатах.

Загрузку мартеновских печей раньше производили тоже вручную — до революции на русских заводах не было завалочных машин. Все сыпучие материалы — руду, известняк — кидали в печь обычными лопатами. А загрузку тяжелого металлического лома выполняли специальные рабочие. Они забрасывали куски лома на огромную лопату с длинной рукояткой, висевшей на цепи. Иногда груз весил 40–60 пудов. Несколько рабочих-садчиков налегали на ручку груженой лопаты и под “Дубинушку” толкали ее в печь, переворачивая. А теперь в мартеновском цехе эту работу выполняет мощная машина, двигающаяся по железнодорожной колее шириной в 8224 миллиметров. Такая завалочная машина может подать за один прием более 10 тонн лома!

Так, на примере этих четырех исчезнувших профессий — пудлинговщика, кантовщика, каталя, садчика — можно представить наглядно изменения, внесенные техническим прогрессом в металлургические цехи.

За годы Советской власти в черной металлургии ликвидированы многие профессии тяжелого физического труда: катали. колошниковые, чугунщики, формовщики — в доменных цехах; завальщики, рабочие по подъему крышек завалочных окон — в мартеновских цехах; смазчики, ломовщики — в прокатных цехах. Взамен появилось немало новых профессий, связанных с управлением технологическими агрегатами, механизмами, аппаратами.

librolife.ru

Смотрите также

• 
  Профессиональная подготовка личного состава гпс реферат
• 
  Плавание как олимпийский вид спорта реферат
• 
  Педагогическая профессия в 21 веке реферат
• 
  Организация педагогического процесса в доу реферат
• 
  Мышление и язык реферат по логике
• 
  Лицензирование и аккредитация в здравоохранении реферат
• 
  История развития тренингов в россии реферат
• 
  Гражданские личные права и свободы реферат
• 
  Государство и право золотой орды реферат
• 
  Возрастные особенности крови и кровообращения реферат
• 
  Периодизация русской литературы 19 века реферат