о себе
статьи
галереи
контакты    
 
статьи
 
Выплавление булата (часть I - ая)(пособие для начинающих) стр.1

звук булата

В.В.Кузнецов.

Выплавление булата

Я закончил многолетний труд «Исследование способов получения булата». Способов найдено два, типов булата – тоже два. Поскольку труд был начат в третьей четверти прошлого века, его смело можно назвать двухвековым. Сказок о булате и его чудесных свойствах много. Я попробую, опираясь исключительно на свой опыт, раскрыть суть получения булата и его свойств без флёра легенд. 
 Напутственное слово к авторам, которых я цитирую: «В ваши сердца должна войти радость – вас читают и обсуждают, у вас есть хотя бы один понимающий и восторженный поклонник – это я. С нетерпением жду ваших опусов, читать их – истинное наслаждение. Несомненно, непревзойдённым хитом на все времена останется „Переплавка спермы Шивы в С.Петербурге“ профессором Тагановым. (Для тех кто не знаком с литературным наследием г-на проф. привожу цитату, чтобы было понятно, о чём речь: „Создание булатных клинков… священный ритуал. … Начальный этап… приготовление семени Шивы. Готовое семя Шивы долго зреет в палящем пламени“ Статья „Путь чёрного Лотоса“) Steven King отдыхает, да что там Кинг – отдыхают все, а Кинг в сторонке нервно курит! Браво!!! Ждём с нетерпением продолжения проф. И. Таганов! Правда, вынужден заметить, что эта „сперма“ копия „хоролуга“ — чуть-чуть добавьте фантазии, проф.! Больше мужества и держите удар, за свои слова отвечать надо.

 Начну с определения булата. Определения моего, разумеется, поскольку пишу только о своем опыте. Определение может совпадать со многими другими, сделанными за последние 150 лет, что ж, ведь речь идет об одном и том же предмете.
Итак, булат – чистая, кристаллизованная, композитная сталь, состоящая из низкоуглеродистой матрицы и выделившегося цементита. Булат первого типа — это зёрна стали с цементитом по границам этих зёрен. Полуфабрикат и в булат превращается после отжига

 

   Поверхность слитка булата первого типа, дендриты железные.

чистая, кристаллизованная сталь

Булат.  Зёрна , соединённые цементитом. С=2,8%   Структура булатов первого типа: зёрна , соединённые цементитом.

   Булат первого типа: чёрные линии - дендриты железа, блестящие конгломераты - цементит.

   Второй, вид булата – это дендриты цементита, окруженные перлитом.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

  Поверхность слитков булата второго типа: дендриты цементита.

Шлиф чёрного булата.

   Булат второго типа: чёрные точки - железо, блестящие линии - дендриты цементита.

Вся  разница между сталью и булатом только в композитности. Фазы луны в процессе варки булата не участвуют, пантеон богов – отдыхает. Разберём слагаемые булата подробнее. Поскольку в определении слово «чистая» - доминирующее, начнём с него.

  «Чистая»
  Во всякой стали есть примеси, ухудшающее ее качество, и любой металлург с радостью от них избавился бы, но пока не удаётся, хотя борьба за чистоту стали ведётся уже вторую тысячу лет. Перечисляю эти примеси в порядке убывания вредности: кислород, сера, фосфор, медь, алюминий, водород, мышьяк, кремний, марганец. Какие-то из этих примесей иногда, в определенной мере полезны – это так, но лучше бы их не было совсем; проще добавить то, что нужно и когда это необходимо. Сегодня стали отличаются по качеству в зависимости от способа производства. Количество примесей в стали считают в атомах на каждый 1млн. атомов железа: at ppm. Самая грязная сталь выплавляется бессемеровским методом – примесей в ней 6000 at ppm. Самая чистая – электросталь: 1500 at ppm. Есть особо чистые стали, например, полученные в вакуумно-индукционной печи: 1000 at ppm. Разница в рабочих свойствах чистой и грязной сталей велика. Вот примеры: все ювелиры пользуются только швейцарскими и бельгийскими напильниками (сделанными, кстати, из шведской стали). Эти напильники работают по 15-20 лет, не тупясь. Состав: C=1,2%; S=0,003%, P=0,003%. Наши напильники лысеют с первого движения и нажима. Состав: C=1,2%; S=0,03%; P=0,03%. Дело не в углероде, как видите. Уверен, что по содержанию кислорода разница тоже велика, но нет возможности сделать такой анализ. Сталь 95Х18 считают аналогом стали 440С (Германия), но она тупится в 30 раз быстрее, значит это разные стали, хотя содержание C и Cr у них равно. Эту ситуацию хорошо комментирует учебник: «Сталь Х и ШХ-15 равны по содержанию С и Cr, поэтому сталь Х во всех случаях можно заменить на ШХ-15, но не наоборот, поскольку ШХ-15 – это чистая электросталь и по всем параметрам выше стали Х» («Металловедение», 1975г.)
  Уровень чистоты металла в 1500 at ppm. можно считать критическим, т.е. электросталь – это булат, достаточно добавить второе слагаемое – углерод, и хорошо проварить.
  Самым важным и точным показателем чистоты булата является его ковкость. Если он куётся плохо, трещит и рассыпается – в нём очень много примесей. Булат плотнее стали, сетка цементита уменьшает пластичность кристаллов – всё ведёт к ухудшению ковкости, но не намного. Разница в ковкости между булатом и сталью такая же, как между простой сталью и легированной. Сейчас модно писать, что первые десять нагревов слиток булата не куётся, а вбирает энергию, запасается ею на будущее, а потом лет 300 её отдаёт. На самом деле у этой плохой ковкости причин две: первая -  примеси; вторая – сам слиток. Ведь сталь к нам попадает после прокатного стана, уже размятая, но если взять её слитком, то она тоже туго куётся. Так же плохо вначале мнётся холодный пластилин.
  В булат превращается любая сталь, но если взять грязную с примесями, или высоколегированную (что одно и то же) сталь, то есть, уже плохо ковкую, да ещё создать структуру из сетки цементита, то этот булат коваться не будет.
  П.П.Аносов заметил, что для плавки булата надо брать самое ковкое (т.е. чистое) железо. Если из 5кг. вутца, в результате ковки и постоянного стачивания трещин, получилось одно изделие в 500г., то овчинка не стоила выделки: насколько тяжело ковался этот булат, настолько плох результат. В этом конечном продукте не будет ни прочности, ни твёрдости, ни упругости. Если выплавлено два слитка булата с одинаковым содержанием углерода, скажем С=2%, и один вутец куётся тяжело, даёт трещины, а второй – легко, ничего стачивать не надо, то во втором достигнут необходимый уровень чистоты металла от примесей.
  Чистота – это бог металла, а ковкость – это общий объединенный показатель этой чистоты. Чистоту булата легко проверить после остывания. Первая проверка – замер плотности: она должна быть не ниже 7,8г/см3. Плотность стали – 7,8г/см3.  Замер плотности сделать нетрудно при наличии безмена (кантора): подвешиваем слиток, взвешиваем и записываем – 4,0кг. Опускаем слиток в воду, взвешиваем – 3,5кг. Первую цифру делим на объём вытесненной воды 4,0 : 0,5 = 8, это и есть плотность (пример абстрактный).
  Вторая проверка: надпилите слиток болгаркой с отрезным диском 2,5мм. с двух сторон, а посередине оставьте столбик шириной в 5мм. Переломите ударами ручника и внимательно рассмотрите кристаллы. Во-первых, они должны быть белыми, если есть чугунная серость, даже пятнами – это грязный булат. Во-вторых, они длинные – 10-12мм., может быть не все, но большая часть. Чистый булат переламывается не сразу, а со второго, третьего перегибания.

Столбчатые кристаллы  Столбчатые кристаллы, направленные под сорок пять градусов к оси слитка. Чтобы переломить эту полоску потребовалось шесть перегибаний. Эту вязкость дают булату длинные кристаллы и чистота поверхности этих кристаллов.

Кристаллы среднего размера   Кристаллы среднего размера.

  Третья проверка: отполировать срез, посмотреть в 20-ти кратную лупу.  Если зёрна окружены блестящей каймой ледебурита – хорошо, если кайма чёрная – это сульфиды железа.
  Последняя проверка: протравите отполированный срез HNO3 (5%) несколько минут, если появились чёрные точки – булат грязный. Если булат прошёл все испытания на отлично, то он куётся легко, даже при С=3,0%.

Возможно, кто-то считает чистоту металла вещью неуловимой, различимой разве что в микроскоп. Отнюдь. Достаточно вооружиться лупой 6 крат, вы всегда определите, что за металл держите в руках. Вот примеры - эти образцы сняты обычным аппаратом.

сталь ШХ15   Контрольный образец: сталь ШХ15 (травление 10сек, полировка)

         Мой булат. Взято самое зашлакованное место- усадочная раковина, есть несколько точек шлака, но это такой малый уровень загрязнения, что при ковке трещин не даёт. Булат явно чище чем ШХ15.

Вот образцы булатов московских плавильщиков. Срез сделан в 20мм. от верхней поверхности слитка. Дело в том, что не умея сварить чистый булат, обычно обрезают верх, низ и бока. Это снимки рабочей части, оставшейся после обрезки.

"Булат" плавильщика А. (Подмосковье)

        Металл просто отполирован и не протравлен. Это не узор "Шкуры слона", как уверяет этот плавильщик - это шлак не успевший всплыть, поскольку дутьё выключили сразу после расплавления металла. Он всё же расковывается, я это проверил, но прочностью не обладает, выкрашивается даже до закалки, поскольку поверхность зёрен грязная, они не сцеплены между собой. Кромку заточить невозможно. Это результат пресловутого "недорасплава". Гг. Лунёв и Таганов уверяют нас в своих статьях, что так и должно быть, что шлак выдавливается ковкой. Но если шлак внутри и нет выхода на поверхность, то он так внутри и остаётся. Такой металл ни один ОТК не пропустит.

"Булат" плавильщика Л. (Москва)

"Булат" плавильщика К. (Подмосковье)

  Практика и лжетеории.

  История христианства рассчитывает две тысячи лет, имея в своем арсенале более двух тысяч ересей. История булата на пятьсот лет старше, но ересей – всего две. И слава Богу, иначе бы не хватило времени все их разобрать по косточкам. Итак, начнем.

  Ересь I. Недорасплав.

  Большинство современных плавильщиков булата опираются на фундаментальные исследования П.П. Аносова. К сожалению, не все имеют терпение прочитать все главы работы русского металлурга, относящиеся именно к булату. В итоге – заблуждения и ошибки.
  Наибольший вред получению булата за последние 20 лет принесла теория «недорасплава». Авторов и последователей этой теории перечислять нет смысла (хотя страна должна знать своих героев), время прошло в топтании на месте. Никто не взял себе за труд задуматься хоть на минуту: а что это такое – недорасплав? Ну, хорошо, взяли мы любые компоненты в любых пропорциях, нагрели – легкоплавкая составляющая расплавилась и залила все пустоты – получился ведь дамаск, смесь разнородных металлов. Пусть эта смесь получена в тигле, качество сварки может быть выше, чем у кузнечной, в горне, но именно качественного преобразования не происходит. Металлы, как были грязными, так и остались, только шлак еще добавился по швам. Поклонники теории недорасплава во всех рецептах используют чугун, не думая о том, что полученный в результате металл не будет обладать ни упругостью, ни ударной вязкостью. Железо с чугуном смешивал ещё П.П.Аносов: глава 10. «О влиянии на железо различных тел содержащих углерод», раздел С. «Углерод чугуна». Вывод: сталь полученная в результате  хладноломка и нестойка.
  Поклонники теории недорасплава, даже читая работу П.П.Аносова, эту главу не видят в упор, зато находят то, что П.П.Аносов и не писал о булатах. Вот цитата: «Теории недорасплава придерживался и П.П.Аносов. Он указывал, что искусство мастера в том и состоит, чтобы остановить плавку в тот момент, когда последний кусочек железа начнёт расплавляться (журнал «Металлургия» 8’99г. Л.Б.Архангельский «О булатах и булатных клинках»). Эти слова П.П.Аносов действительно написал, правда, за несколько лет до того, как он занялся булатом, в статье «О приготовлении литой стали», глава 3 «Плавка стали», пункт В «Плавление стали», и вот по какому поводу: англичане плавили тигельную сталь так, как мы сейчас пытаемся варить булат, то есть, в тигель закладывали шихту, флюс, графит и закрывали крышкой. П.П.Аносов насыпал в тигель железные обсечки и более ничего – ни флюса, ни графита, ни крышки. Науглероживание железа шло в восстановительном пламени древесного угля. Обсечки плавились и оседали, но стоило передержать до полного расплавления и получалась не сталь, а чугун. Так что к булату эта фраза никакого отношения не имеет. Статью П.П.Аносова «О булатах» можно прочесть в Интернете и убедиться, что булаты варятся, а недорасплавы к булатам не причастны.
  Приверженцем «недорасплава» является и проф. И.Таганов. («Клинок» №12 2006г. стр.12-19). В подтверждение этой теории опять цитируется П.П.Аносов и опять та же страница из той же работы «О приготовлении литой стали». Когда-то я думал, что это ловкий стратегический ход: сбить с толку потенциального конкурента и направить его на ложный путь, но поскольку хорошего булата нет ни у кого, значит все идут по этому пути, искренне заблуждаясь. Ну, что ж, примите мои искренние соболезнования. Это ошибка – не читать первоисточники, а довольствоваться их вольным пересказом, который сделал Ю.Г.Гуревич в своей брошюре, перемешав две работы П.П.Аносова по своему усмотрению, подгоняя теорию под достигнутый результат. Ошибка стоящая жизни, потраченной впустую. На самом деле булат варится, как борщ. И если сталь можно сравнить с простым борщом, сваренным за час; то булат – это «борщ суточный», который варится ровно сутки. (Прошу не путать со «щами вчерашними»). Проф. Таганов пишет, что : " Аносов пользовался маломощной, низкотемпературной печью Сименса" .
  Печь для варки булата П.П. Аносов использовал ту же, что и для выплавки стали, своей собственной конструкции, он так и говорит: «… как описано в сочинении о стали». Подробно конструкция печи описана в статье «О приготовлении литой стали» (стр.107-109 «Полное собрание сочинений», 1954г.). Печь действительно была маломощной: в том отношении, что в ней нельзя было расплавить более пуда железа зараз. Но ни одна домохозяйка не спутает мощность своей плиты с температурой. П.П. Аносов в этой печи плавил титан и платину, а при максимальном дутье 8 кг. железа (20 фунтов) превращались в жидкость за 4 часа. Когда он варил булат, то дутьё было тоже максимальным – это упомянуто дважды. Поэтому чистой дезинформацией является цитата в статье г-на профессора: «Через 3,5  часа появляется тонкий слой всплывшего шлака, в котором явственно видны куски нерасплавившегося железа». В статье «О булатах» (стр.145 «Полное собрание сочинений») это фраза звучит так: «По прошествию 3,5  часа металл обыкновенно бывает расплавлен, а на тонком слое шлака лежит часть всплывшего графита». Как видите, смысл фразы абсолютно противоположен, поскольку слово «расплавлен» других значений не имеет, да и графит с железом никак не спутаешь. Профессора И.Таганова можно поздравить и с открытием «маломощной печи Сименса», которой якобы пользовался П.П. Аносов. Для справки: изобретатель Verner von Siemens родился в г.Lenthe 13.03.1816г., умер 06.12.1892г.в г. Berlin. Вернеру было 12 лет, когда в 1828г. П.П. Аносов начал варить булат и никакую печь он к этому времени не изобрёл. У него есть патент на процесс выплавления стали, пользуясь которым P.Martin в 1865г. построил первую мартеновскую печь. Есть патент на сталеплавильную печь, но электродуговую и в 1878г., через 27 лет после смерти П.П.Аносова. Младший брат Вернера - Карл Вильгельм фон Сименс родился 4апреля 1823 года и к 1828 году тоже ничего не изобрёл, потом он помогал брату в работе и регенеративную плавильную печь они сделали вдвоём в 1863 году. Не соответствует истине утверждение, что «опытов Аносова никто не повторял». То ли П.П. Аносов умолчал главный секрет, то ли он варил макароны, а у него случайно получился булат – таков смысл этого утверждения. На самом деле П.П. Аносов оставил хорошо отлаженное производство булата, и оно действовало до 1919г. Вначале булат варил Н.Н. Швецов, техник, работавший с Аносовым, потом его сын П.Н. Швецов. В 1869г. сварил булат Д.К. Чернов и отковал два кинжала. В ХХ веке последним техником, варившим булат, был К.К. Моисеев. В архиве «История фабрик и заводов» есть точное описание процесса варки булата: «подогрев тигля до 750 градусов, закладка шихты,  расплавление, выдержка в расплавленном состоянии до двух часов, (курсив мой. В.К.) засыпка тигля золой и в ней тигель находится до охлаждения».
  Для выяснения истины положите перед собой работы П.П.Аносова и прочитайте. Все, что он пишет о недорасплаве, находится в работе о плавке стали. А слова «максимальный жар», «сильный дух», «долгое время» – это все в статье о булате. Технологически булат – это сильно переваренная, хорошо прокипевшая без доступа воздуха сталь. Чем выше температура и дольше время варки булата, тем лучше. Таким образом, проф. И.Таганову можно смело ставить «неуд»:за незнание двух важнейших работ П.П.Аносова, истории металлургии и металловедения.
  Работы П.П.Аносова не читают по той простой причине, что «нет пророка в своём отечестве», и приятнее читать кама-сутру, привезенную из Лхасы (хотя на мой взгляд, наиболее точно процесс получения булата описан в «Песнь песней царя Соломона», в аллегорической, разумеется, форме).
  П.П.Аносова упрекнуть можно только в том, что он не совсем точно семантически использует термин «плавится». Вот он пишет, что «металл расплавлен», а потом опять «плавится», точнее было бы «варится», но видно он так привык говорить, что поделать.
  Во времена Аносова не существовало словосочетания «варить сталь» и названия профессии – «сталевар». Применялись термины «плавиленьщик», «плавиленная печь» и «плавить сталь». Говорить так сейчас – анахронизм, не отражающий сути явления. «Расплавить» - кратковременный процесс, в то время как «варить» - долговременно поддерживать металл в расплавленном виде.
  Но эта небольшая путаница не должна никого смущать – никакого намека на «недорасплав» в работе «О булатах» нет. Поскольку он плавил титан и платину при умеренном дутье, то при максимальном дутье на протяжении 5,5 часов у него было как минимум 2000 градусов. Ни индусы в XIIIв. ни П.П.Аносов в XIXв. не задумывались о способе производства, а решали по житейски просто: чем дольше варить сталь, тем она чище: грязь оседает, мусор всплывает, примеси – выгорают, металл – уплотняется.
  Вот мнение о недорасплаве современного мастера: «А некоторые и того смешней напишут: «Булат? Да ничего особенного! Накидал гвоздей в чугун, вот тебе и булат…» А я твёрдо убеждён, что булат – это прежде всего технология, а не химический состав металла. Булат необходимо варить, а не выплавлять (курсив мой)» (В.И.Басов. Сб. «Авторское оружие», стр.198-205, 2001г., Москва, изд. «Русские палаты»)
  Если я кого-то все же не убедил, что булат и «недорасплав» – это разные вещи, то это уже не моя вина.
  Разберёмся точнее с температурой и мощностью, которые имел П.П.Аносов в своём распоряжении. Вот глава 4, «О первоначальных опытах», опыт 10. Плавится около 2.5 кг. железа и платины. Дутьё умеренное, через 1 час 20 мин. всё расплавилось. Температура плавления Pt=1769 градусов, значит в печи было 2000 градусов при умеренном дутье. Лучшие булаты были им сварены в плавках №170-185. Дутьё максимальное, время плавки 5 час.30мин. В примечании к опыту №170 он пишет: «Чем дольше плавится булат, тем более улучшается его качество; но продолжать более 5-ти часов не всегда возможно, особенно на сильном духу». У него после пяти часов плавились тигли (состав: огнеупорная глина и графит), температура плавления глинозёма 1700 - 2000 градусов. Глава 16, «О приготовлении булатов», раздел «Плавка». Цитата: «По прошествию 3,5 часов металл… расплавлен,  имеет слабые продольные узоры, светлый грунт. 4 часа – узоры слоистые. 5,5 часов – узоры сетчатые, иногда с коленами». Так что, после расплавления, металл варился еще ровно два часа. И хорошо бы дольше, но тигли не выдерживали. Таким образом, теория недорасплава у П.П.Аносова подтверждения не получает, более того, она совершенно противоположна тому, что делал он. Поэтому и результаты другие: смесь, полученная в результате недорасплава – нековкая, хрупкая, кромка осыпается и заточке не подлежит при любой закалке. При полировке слитка «недорасплава» видно, что кристаллы окружены серой пленкой окислов и сульфидов, часто видны кусочки невсплывшего шлака, отсюда плотность этого сплава меньше, чем у стали. Жаль времени, потраченного впустую, металла, превращенного в шлак и покупателей, которые уже сейчас, услышав слово «булат», шарахаются в стороны. Наиболее показательный случай в истории недорасплава произошел 20 лет назад. В 1985 году проф. А. Г. Гуревич опубликовал свой труд «Загадка булатного узора» и в нем обосновывалась теория булата, как «недоваренной стали». Теория была взята с потолка, но подкреплена авторитетом Аносова. Причем цитаты для подтверждения брались из статьи «О приготовлении литой стали» и к булату никакого отношения не имели. Велик авторитет профессорского звания! После этого работы Аносова никто не читал, а только их интерпретации.
Из усталых рук профессора, который лет 15 недоваривал чугун, пытаясь получить булат, эстафету приняли молодые энергичные ученые В. П. Борзунов и В. А. Щербаков. Ребята оказались не глупыми и после двухлетней работы пришли к выводу о полной несостоятельности теории «недоваренного булата». Досталась на орехи «автору» - П. П. Аносову. Понятно, что ни Борзунов, ни Щербаков не читали трудов Аносова, хотя  в библиографии их статьи труд Аносова «О булатах» указан. Доказательство простое: когда Борзунов и Щербаков рассказывают о 4 способах получения булата Аносовым, то они цитируют не труды Аносова, а книгу проф. Д.А. Прокошкина «П. П. Аносов», М.:1971 год. Знаменитую фразу Аносова об упругости шпажного клинка они берут из статьи В. Р. Назаренко. Зато Проф. Гуревич цитируется 19 раз. В общем это классический пример научной недобросовестности. То, что они были не глупыми, я написал без иронии: ведь всего за 2 года, на основе ложных предпосылок, они выяснили истину. Сами. Не дожидаясь моей подсказки. Ведь некоторые плавильщики и сейчас, спустя 22 года, продолжают соединять чугун с гвоздями, называют это булатом и прикрываются авторитетом Гуревича. Если бы Щербаков и Борзунов сами прочитали труды Аносова, то без труда выяснили бы, что он к теории «недорасплава» не имеет никакого отношения.
  Справедливости ради хочу заметить, что не все плавиленщики булата придерживаются теории недорасплава. Так, С.Лунев в своей статье (Журнал «Охота & рыбалка XXI век», №2, 2005 г.) гневно клеймит «недорасплав», и говорит, что для получения булата сталь должна кипеть; правда, тут же спохватывается и сообщает, что это очень большой секрет, мимо которого прошли все исследователи. Ну, не такой уж и большой, и не все прошли мимо, поскольку об этом первым написал П.П.Аносов: " На крышке закрывающей тигель, на внутренней стороне ея, всегда есть множество стальных шариков - они суть брызги кипящего на дне металла." (стр.136 первый абзац с верху). За полторы сотни лет ни один исследователь не прочитал этой фразы.

перейти на страницу 2

 

© 2005-2007 Виктор Кузнецов. All rights reserved.