Изготовление дамасской стали. Дамасская сталь из шариков и стального порошка Учебное пособие по ковке дамасской стали

Современный оттенок Дамасской стали отличается от оригинального Дамаска из прошлого. Исторически, Дамасская считалась тигельной. Она имела очень высокое содержание углерода и имела характерную поверхность из-за своей кристаллической структуры.

Сталь Дамаска получила своё название потому, что крестоносцы на своем пути в Святую Землю приобретали новые клинки из этой превосходной стали (превосходящей средневековую европейскую сталь) в городе Дамаск. Тем не менее, современный вариант стали имеет мало общего с прошлым и больше похож на сталь, вытравленную кислотой.

Дамаск, который показан здесь, является одним из самых современных вариантов. Дамаск из троса является, пожалуй, одним из самых простых способов ковки дамаска со сложным рисунком. В отличие от других методов, этот метод не требует складывания и, по сути, имеет уже готовую форму.

Шаг 1: Меры безопасности

Самое главное - это безопасность. Процесс изготовления включает в себя ковку, шлифовку и погружение металла в химикаты, поэтому важно использовать надлежащее оборудование для обеспечения безопасности.

Для этапа кузнечной сварки (сварка ковкой) многие люди, которые совершают какие-либо кузнечные операции, знают базовую экипировку для обеспечения безопасности: перчатки, фартук, закрытые ботинки и т.д. Тем не менее, условия не всегда соблюдаются. Всем известно, что защита глаз важна, но для такого рода работ вам нужен особый вид защиты. Вышеупомянутое и единственное фото в этом разделе - это неодимовые очки. Причина этого в том, что такие очки просто необходимы для подобных работ.

Специалисты часто пренебрегают этой защитой, но не стоит повторять за ними. Тепло, необходимое для кузнечной сварки, создает излучение, которое в течение длительного времени может вызвать потерю зрения. Неодимовое стекло, однако, блокирует большую часть излучения и сохраняет ваши глаза в безопасности. Обратите внимание: неодимовые очки — это не то же самое, что сварочные маски или солнцезащитные очки. Используя их при кузнечной сварке, ваши зрачки будут расширяться, и ваши глаза будут получать еще больше излучения.

Шаг 2: Делаем заготовки

Перед тем, как начать работу с тросом, нужно подготовиться. Прежде чем он попадет в огонь, нужно отрезать нужную вам часть, как на первом фото. Я отрезал 3 куска по 30 см кабеля диаметром 2.5 см при помощи отрезной пилы. Вы можете отрезать кабель любым другим способом, главное убедитесь, что кабель, который вы используете, сделан из стали без применения пластика и что сталь не оцинкована, так как тепло, реагирующее с покрытием, будет испускать газы, которые могут привести к тяжелому отравлению и даже смерти. Имейте это ввиду, когда будете искать кабель.

Кроме того, если вы впервые пытаетесь выполнить такого рода изделие, возможно, не стоит сразу брать такой толстый кабель, а взять, к примеру, диаметром 1 - 1.5 см. У вас не получится большое и толстое изделие, но зато вы хорошо потренируетесь перед более сложными проектами.

После резки обязательно затяните концы кабеля стальной проволокой. Это делается, чтобы плетение не распустилось во время первых этапов работы. Обязательно используйте простую стальную проволоку, потому что другие провода, которые покрыты или сделаны из другого материала, могут расплавиться или среагировать от нагрева и испортить всё изделие.

У каждого, кто делает дамасскую сталь своими руками, есть свой список шагов или секретов, которые, похоже, ускоряют и упрощают процесс изготовления. Я призываю вас методом проб и ошибок прийти к собственному плану, оптимальному лично для вас.

Я начинаю с того, что смачиваю свой холодный металл WD40 до тех пор, пока он не будет полностью пропитан, а затем засыпаю все это обычной бурой, перед тем, как класть изделие в огонь. И бура, и WD40 нужны для того, чтобы предотвратить окисление, которое может сделать невозможной кузнечную сварку.

Бура, как правило, не прилипает к металлу, если он горячий или влажный, а WD40 не будет гореть в кузнице, поэтому, сначала я смачиваю металл именно WD40, а только потом посыпаю его бурой, что является для меня оптимальным вариантом.

Шаг 3: Кузнечная сварка

Положив изделие в печь, нагрейте его до ярко-оранжевого или желтого цвета. Как только оно достигнет соответствующей температуры, дайте ему полежать еще минуту или около того, чтобы весь металл впитал тепло и равномерно нагрелся.

Перед тем, как можно будет делать удары, необходимо скрутить кабель. Он заполнен пустым пространством, что плохо для кузнечной сварки. Закрепите один конец кабеля в тисках или в чем-то подобном, а другой возьмите любым удобным инструментом, который вы сочтете подходящим (я использовал плоскогубцы), чтобы скрутить секции в том направлении, в котором кабель уже закручен.

Этот шаг может потребовать несколько повторных нагревов. Продолжайте скручивать кабель до тех пор, пока он не перестанет скручиваться. Убедитесь, что кабель не изгибается, так как весь процесс станет намного сложнее.

Каждый раз, перед тем, как положить кабель в огонь, нужно посыпать его бурой, пока металл не станет однородным. Чтобы бура точно липла к металлу, сыпьте её в момент, когда изделие ярко красного цвета. Важный момент: когда бура плавится, она становится едкой и может повредить стенки вашей кузницы изнутри, поэтому удостоверьтесь, что кирпичи в вашей кузнице огнеупорные.

Кроме того, горячая бура, попавшая на кожу, может быть довольно болезненной и может оставлять шрамы, поэтому обязательно надевайте соответствующую экипировку. Последней частью кузнечной сварки является сама сварка. Когда изделие горячее, вы можете начать ударять по нему. Идея состоит в том, чтобы сначала выбить его в форме квадратного бруска. Когда вы бьете, вы должны следить за поворотом кабеля. Лично я предпочитаю начинать с середины и прокладывать себе путь к концам.

Удары приведут к тому, что волокна будут отделяться друг от друга, поэтому необходимо максимально уменьшить расстояние от первого удара до следующего. Вы поймете, что изделие стало однородным по измененному звуку, который будет издаваться при ударе. Изначально, он будет более глухим, но как только металл станет однородным, звук станет ярким и звонким. Как только он станет однородным, можно начинать придавать нужную форму.

Шаг 4: Формовка

При планировании проекта обязательно помните, что конечный результат будет намного меньше по размеру, чем оригинальный кабель. Также имейте в виду, что концы кабеля могут распускаться и не свариваться. Не волнуйтесь, просто найдите, где начинается сварной шов и обрежьте конец. Из-за характерных особенностей кабеля и количества зазоров и выступов в нем, вы обязательно столкнетесь с дырами и отверстиями, если только не используете пневматический молот или кузнечный пресс.

Суть состоит в том, чтобы смять кабель, увидеть, с чем вы имеете дело и отталкиваться от этого. Я решил сделать из своего отрезка кулоны в форме каплевидного щита. Чем мельче зернистость, которую вы используете при окончательной шлифовке, тем лучше будет виден рисунок. Так как я хотел добиться очень глубокого травления, мне не нужно было шлифовать слишком гладко. Достаточно наждачной бумаги 120 зернистости перед травлением.

Шаг 5: Финальный этап и защита

Дамасская сталь должна быть похожа на один сплошной кусок металла. Чтобы получить рисунок, вам нужно протравить сталь кислотой. Существует несколько вариантов применения кислот, но лично я использую хлорид железа. Если вы хотите получить очень поверхностное травление, например, изображение на поверхности, вам нужно только окунуть металл в кислоту примерно на 20 минут.

Я хотел получить очень глубокое травление, которое можно было почувствовать, поэтому я погрузил мою заготовку на 7 часов. Как только вы закончите травление, вы должны очистить металл и нейтрализовать кислоту. Один из самых простых способов сделать это — просто распылить очиститель для стекла на выгравированный кусочек после того, как он был промыт водой. Не забудьте одеть перчатки и средства защиты глаз для всего этого. Если вы хотите добавить какой-то цвет на изделие, как на двух последних фото, просто немного нагрейте его после травления до достижения желаемого цвета.

Как только травление пройдено, последний шаг — защитить металл. Сталь сильна, но, к сожалению, имеет свойство ржаветь. Если кусок, который вы используете, должен быть практичным, вроде ножа, вы можете нанести воск на его поверхность.

Если деталь более декоративна, вы можете нанести прозрачный слой. Это все зависит от предпочтений. Лично я решил попробовать лак для ногтей. Обычно я использую прозрачный полиуретан, но в этот раз решил попробовать что-то новое. После того, как деталь покрыта лаком, все, что осталось, это наслаждаться её видом.

Шаг 6: Один последний момент

Кусок, который я сделал, не требует никакой закалки или термической обработки, потому что это декоративное изделие. Если вы решите сделать лезвие из кабеля, нужно иметь в виду, что при закалке сталь имеет свойство деформироваться в направление скручивания кабеля. Если вам нужен практичный материал, сделайте его толще, иначе вы можете начать с ножа, а в итоге получится штопор.

Шаг 7: Дополнение

Вот еще несколько ссылка подвесок. Чтобы получить очень глубокое травление, все они протравливались в течение почти 24 часов. Все они были нагреты до разных температур для проявления разных цветов. В конце они были покрыты полиуретаном для предотвращения ржавчины.

Довольно необычным металлом можно назвать дамасскую сталь. Для ее изготовления кузнец должен обладать большим опытом. Сталь дамаск характеризуется тем, что по всей поверхности наблюдается неоднородность структуры. Получающиеся узоры выглядят достаточно привлекательно, и поэтому материал применяется при изготовлении различных декоративных изделий, к примеру, коллекционных ножей. Этот металл обладает большим количеством особенностей, о которых далее поговорим подробно.

Рафинированная сталь

Разновидностью дамаска можно назвать рафинированную сталь . Рассматривая то, как сделать дамасскую сталь, отметим, что в этом случае в качестве заготовки для кузнечной сварки берется однородный блок металла. Среди особенностей отметим нижеприведенные моменты:

Практически весь дамаск до XVIII был представлен рафинированной сталью. Распространенным заблуждением назовем то, что при изготовлении японских самурайских клинков использовался подобный металл .

Сварочный дамаск

Опытные кузнецы за счет комбинирования заготовок с различной концентрацией углерода смогли получить материал, который обладает исключительными эксплуатационными качествами.

Преимущества и недостатки

Среди особенностей сварочного дамаска можно отметить:

Основным недостатком подобного металла можно назвать низкую коррозионную стойкость. Практически полное отсутствие легирующих элементов в составе и высокая концентрация углерода становится причиной образования на поверхности металла коррозии.

Рассматриваемый металл можно узнать по необычному узору на поверхности. Этот оптический эффект получается по причине неравномерного распределения углерода в структуре. Для того чтобы повысить декоративные качества изделия, довольно часто поверхность подвергается дополнительной полировке и травлению. Сегодня многие используют дамаск из-за интересного оптического эффекта, но ранее в большей степени ценились особые эксплуатационные качества.

Литой булат

Персидско-индийская тигельная сталь с высоким показателем концентрации углерода получила наибольшую известность. Отличается литейный булат также необычным узором, который проявляется за счет образования матрицы карбида и феррита. Для этого проводится медленное охлаждение структуры.

К особенностям литейного булата можно отнести нижеприведенные моменты:

В заключение отметим, что рассматриваемый тип металла появился много столетий назад. Сегодня его используют в большинстве случаев при изготовлении ножей или клинков, а также некоторых украшений интерьера. Современные сплавы обходят дамаск практически по всем параметрам. Интерес к дамаску поддерживался на протяжении длительного периода по причине различных мифов о том, что оружие, изготовленное из подобного металла, делало воина практически непобедимым.

Приветствую всех мозгоремесленников ! После почти года «общения» с молотом и наковальней, я, наконец-то, приобрел необходимые опыт и инструменты для создания кованных поделок , таких как небольшой «дамасский» нож из данной мозгостатьи .

А начинал я, кстати, с небольшой кувалды в качестве наковальни, бил по которой небольшим молотком.

Сейчас же речь пойдет о создании своими руками небольшого, кованного, а не вырезанного, ножа с помощью самодельного горна, наковальни, молота и решимости. На лавры профессионала я не претендую, и это, безусловно, не единственный спсособ получения сварного дамасска, это рассказ о том, как мне удалось его сделать.

Дамасской сталью сегодня называют сварной дамасск, получаемый из сваренных металлических пластин различной мозгостали , впоследствии прокованных и перекрученных. Это как слепить вместе пластилин разных цветов и перекрутить его для получения волнистого узора. После ковки такую заготовку подвергают травлению, при котором разнородные металлы заготовки разъедаются неравномерно, тем самым образуя красивый контраст. Оригинальная дамасская сталь получается другим, весьма специфическим способом (хотя внешне похожа на современный дамасск), и мало кто знает, как ее создать, данный факт создал дамасску репутацию металла, якобы наделенного волшебной силой. А причина этой «силы», аналогичной и для самурайских мечей — процесс, позволяющий получать более однородную, и следовательно с нужными качествами, сталь, чего нельзя добиться другими способами, и дающий возможность включать в состав заготовки низкокачественную и высоко/низко углеродистую сталь. Что дает намного более качественное лезвие.

ВНИМАНИЕ!! Нож может быть опасен, прошу не давать его в руки людям с нарушениями психики!!!

Шаг 1: Материалы и инструменты

— стальные пластинки двух или более марок (предпочтительней в высоким содержанием угдерода), которые будут контрастировать друг с другом, я взял высокоуглеродистую 1095 сталь и сталь 15n20, с небольшим содержанием никеля, который добавит яркости и контраста после травления
— флюс (бура, которую можно приобрести в хозяйственном магазине)
— кусок арматуры, длинный пруток (будет приварен к заготовке в качестве ручки)
— дерево на ваш выбор для рукоятки ножа
— эпоксидная смола (отвердевающая за 5 минут самое то)
— латунные клепки
— состав для обработки древесины рукоятки, я использовал льняное масло
— масло для закалки металла (растительное)
— хлорное железо

— наковальня (желательно настоящая стальная наковальня, хотя при отсутствии таковой подойдут и некоторые другие прочные объекты: кусок рельса, кувалда, большая металлическая болванка, старый причальный столбик «кнехт», или просто большая прочная, твердая и ровная поверхность. Помните как все началось с ударов камнем на большом камне)
— молот (я использовал весом 1.3кг, с поперечным бойком)
— клещи
— сварка (необязательна, но желательна для сваривания пластинок друг с другом и приваривания ручки, если у вас нет сварки, то можно плотно обернуть пластины проволокой)
— кузнечный горн (способный нагреть заготовку до необходимых для ковки температур, что очень важно для качественного сплавления пластин друг с другом, более подробно об этом позднее)
— ленточный шлифстанок или напильник с горой терпения
— духовой шкаф или другой способ закаливания
— дрель или сверлильный станок
— тиски (очень полезна вещь)

Шаг 2: Сборка заготовки

Стальные пластинки обрезаются по нужным мозгоразмерам , мои к примеру 7.6х1.2см; при этом, чем больше заготовка, тем труднее ее формировать молотом. Перед тем как сварить их в стопку, пластинки со всех сторон очищаются от ржавчины и окалины. Далее пластинки укладываются стопкой, чередуя марки стали, так моя заготовка состояла их 7 пластин, три из которых марки 15n20, и четыре — 1095.

Выравненные относительно друг друга пластинки прихватываются сваркой (не обращайте особо внимания на мой шов), а затем к стопке приваривается ручка, чтобы было легче оперировать с заготовкой при ковке. Нет ничего зазорного, особенно после того как, стопка пластин сварена, в том, чтобы использовать только клещи. Я в любом случае выковал себе свои.

Шаг 3: Первая ковка стопки

Немного о моем горне: сделан он своими руками из пустого (для предосторожности специально купил новый) газового баллона, внутри выложен 5см-м слоем каолиновой ваты и огнеупорным цементом. Разогревается он горелкой типа Ron-Reil, о которой есть много хороших мозгостатей . Сам горн не особо большой и без проблем разогревается до нужной температуры.

Итак, заготовка из пластин нагревается до вишнево-красного цвета, жар для этого нужен не очень сильный. Нагретая заготовка самоделки посыпается бурой, которая сразу начинает плавиться и необходимо позволить ей просочится между пластинами. Это удалит окалину и предотвратит окисление, не позволяя кислороду контактировать с металлом. Данное действие обеспечит чистоту металла заготовки.

Затем заготовка снова нагревается в горне и процедура повторяется еще пару раз, не забывая очищать окалину при необходимости. А уже после этого заготовка нагревается до ковочной температуры, сколько это не могу сказать точно, но полагаю, где-то в районе 1260-1315 градусов Цельсия. При такой температуре заготовка будет иметь очень яркий желто-оранжевый цвет, примерно как умеренный дневной свет.

Чтобы не тратить время убедитесь, что наковальня и молот находятся под рукой и есть достаточно свободного рабочего пространства.

Затем заготовка быстро помещается на наковальню и легкими, мягкими ударами, равномерно по всей площади, начинается сквовка пластин воедино. Далее заготовка снова помещается в горн и разогревается до ковочной температуры, а потом проковывается ударами средней силы.

А уже после этого заготовка вытягивается, так, чтобы ее можно было загнуть.

Шаг 4: Загибание заготовки

Настало время увеличить количество мозгослоев в заготовке. Для этого заготовка проковывается до длины в два раза большей изначальной, но при этом важно равномерно протягивать ее, а не просто растягивать. По середине протянутой заготовки на подсечке, зубилом или другим подходящим способом делается поперечное углубление на 3/4 или 4/5 по толщине, по которому заготовка затем складывается пополам на краю наковальни, переворачивается и проковывается по всей длине, при этом убедившись, что половинки не сдвинулись относительно друг друга по боковым кромкам.

Затем повторяется процесс нагревания/ковки из предыдущего шага: флюс, нагрев, остывание, нагрев, ковка, горн. Процедура увеличения числа слое повторяется до нужного количества этих слоев, так я сложил ее 4 раза и получил 112 слоев. (Хотите больше слоев, пожалуйста, узор тогда получится мельче. Формула для рассчета слоев такова: начальное количество * 2 в степени количества загибаний, то есть 7*2^4=112).

Далее разогретая до ковочной температуры заготовка самоделки помещается в паз наковальни, хорошенько скручивается, а затем ей снова придается прямоугольная форма. Но до скручивания, заготовка пробивается по углам для того, чтобы ее форма стала более округлой, ведь при скручивании и обратной проковке в прямоугольную заготовку могут образоваться включения и примеси от образующихся складок, если температура заготовки меньше ковочной.

После этого мозгозаготовка опять проковывается (я повторил его несколько раз), и охлаждается, а чтобы убедиться в однородности ковки, я зачистил один из концов заготовки. Во время самой ковки, особенно на первом этапе, важно держать температуру заготовки высокой и быть аккуратным, иначе можно оторвать слои друг от друга (по другому это называется расслоение, что совсем не хорошо).

Шаг 5: Модель и грубое формирование профиля

Теперь необходимо представить профиль будущего ножа и грубо выковать его из заготовки. Чем точнее вы можете проковать профиль и скос, тем меньше придется возиться со шлифовкой (на станке или напильником). На эту тему есть много мозгостатей более опытных кузнецов, поэтому я не углубляюсь в подробности. Суть в том, что заготовка ведет себя примерно как пластилин, когда она разогрета, необходимо пробивать ее в нужном направлении.

Шаг 6: Шлифовка профиля

Чистовое формирование профиля осуществляется болгаркой и напильником. Запаситесь чаем, ведь скорее всего, на это потребуется много времени, если конечно у вас нет шлифовального мозгостанка .

Шаг 7: Шлифовка, шлифовка, шлифовка…и размышления о смысле жизни

Шаг 8:Готовый профиль

После того как профиль поделки сформирован, его необходимо еще доработать напильником с более мелким зерном, я использовал 400-е. Кромка лезвия затачивается почти, но не до конца, необходимо оставить его немного не заточенным, чтобы при закалке материал кромки не деформировался. После этого в рукоятке ножа высверливаются отверстия под клепки и подготавливаются деревянные плашки для этой рукоятки.

Шаг 9: Волнующий момент

Закалка.
Она либо «создаст» ваше лезвие, либо погубит его. Важно сконцентрироваться и быть осторожным, иначе можно деформировать и разрушить лезвие. Способ которым я пользовался, является не самым тщательным методом мозгозакалки , но лишь он был доступен мне с имеющимися у меня инструментами, да и масло было самым лучшим, которое я мог достать.

Перед закалкой, лезвие необходимо нормализовать. Это снимет напряжения, накопившиеся во время ковки и скручивания, и снизит вероятность коробления во время закалки. Делается эта нормализация нагреванием лезвия выше его критической температуры (когда он больше не намагничивается, поэтому полезно под рукой иметь магнит) и охлаждением на воздухе. Процесс повторяется три-пять раз, так я сделал это 5 раз. К тому же это действие поможет вам натренироваться извлекать лезвие из горна, потому как во время закалки недопустимы никакие заминки. Данное действие показано на фото с моим болтающимся ножом. А еще эта часть крута тем, что во время остывания происходит окисление, которое начинает раскрывать узор стали.

Закалка: лезвие снова нагревается выше критической температуры, а затем быстро вынимается и помещается, в первую очередь острием, в теплое растительное масло (для таких марок мозгостали как у меня). Для разогревания самого масла можно просто нагреть что-нибудь металлическое и бросить в емкость с маслом, я например, использовал костыль для шпал. Масло перемешайте, так вы получите более ровную закалку. Если ваша сталь высокоуглеродистая, то для закалки не используйте воду, это лишь испортит лезвие, потому что вода слишком быстро охлаждает, что не подходит для высокоуглеродистой стали.

С поделкой сейчас следует обращаться как со стеклом, потому что если лезвие было закалено правильно, то оно настолько хрупко, что может расколоться если его уронить.

После этого наступает черед отпуска.

Шаг 10: Отпуск металла

Отпуск — это процесс придания некоторой твердости лезвию, чтобы увеличить его срок службы и прочность. Достигается это нагреванием лезвия при определенной контролируемой температуре. Отпуск своей мозгоподелки я проводил в духовом шкафу в течение часа при температуре 205 градусов Цельсия. «Пропекаем» пока на табло не высветится «готово».

Шаг 11: Травление

Заранее извиняюсь за отсутствие фото этого и следующего шагов, но процесс совсем прост. Хлорное железо готовится по прилагаемой к нему мозгоинструкции , а затем в нем выдерживается лезвие, столько, сколько указано в той же инструкции. В моем случае это 3 части воды на 1 часть хлорного железа, и выдерживание в течение 3-5 минут. Процесс действительно захватывающий, а его результат выглядит словно это нож Бэтмена.

Шаг 12: Рукоятка и заточка

Опять же, существует много методик и инструкций о том, как сделать рукоять ножа и заточить его, поэтому обойдусь без мозгоподробностей . Скажу лишь, что для своей поделки выбрал плашки из вишни, которые к рукояти ножа приклеил с помощью эпоксидного клея и закрепил двумя латунными клепками. Отшлифовал ее 400-м зерном и покрыл льняным маслом.

Для заточки я не использую какой-то особый, требующий больших усилий способ, а в основном пользуюсь обычным точильным камнем.

Шаг 13: Самое время похлопать себя по спине, нож готов…

Это мой готовый нож длиной около 15см. Людям может показаться это довольно забавным, но я понятия не имею, как получился этот причудливый узор.

Благодарю за мозговнимание , надеюсь это кому-нибудь это пригодится!

О свойствах легендарных оружейных сталей - дамаска, булата и вутца - хотя бы понаслышке знает любой цивилизованный человек. Они являются свидетельством уникальных возможностей мастеров металлургической профессии.

В чем секрет этих удивительных сплавов, кто и когда их производил и каким образом обрабатывал? Похоже, что современная наука нашла ответы на эти вопросы.

Продолжение цикла публикаций из энциклопедии "Металлургия и время".

Предыдущие статьи цикла:




, )

«Чугунение» и «насталивание»

Структуру металла с высокоуглеродистыми прослойками можно получить, применяя при кузнечной сварке в качестве флюса дробленый чугун.

При температуре сварки углерод чугуна мгновенно соединяется с окалиной, отнимая у нее кислород. В итоге вместо окалины образуются диоксид углерода и восстановленное железо, которое тут же науглероживается от контакта с углеродом жидкого чугуна. Чугун в данном случае служит более эффективным источником углерода, чем древесный уголь, поскольку при температуре сварки он плавится и углерод находится в нем в растворенном, более химически активном виде. Растекаясь по поверхности заготовки, жидкий чугун очищает ее от окалины, попутно теряя свой углерод и вследствие этого затвердевая. При последующей проковке часть жидкого чугуна выжимается, но остаются тонкие прослойки достаточно вязкого, обедненного углеродом чугуна и высокоуглеродистой стали.

Дальнейшую расковку пакета проводят при несколько пониженных температурах, чтобы высокоуглеродистые прослойки не расплавлялись, поэтому некоторые оружейники говорят, что они не сваривают пакет, а «паяют» его чугуном. Науглероживание поверхности металла расплавленным чугуном называют «чугунением» или «насталиванием». В итоге получается чередование слоев вязкого железа, стали и крайне твердого белого чугуна, т.е. «предельный» вариант дамасской стали. Классический японский способ изготовления клинков как раз и заключался в использовании молибденсодержащего железа, стали (по некоторым данным, импортируемой из Китая) и дробленого чугуна.

Ковка литой стали

Историческому сосуществованию двух типов оружейной стали - литой и сварочной - соответствовали две технологии ковки. Известно, что заготовка вутца перед ковкой имела небольшую массу (не более 1 кг).

Легковесность исходной заготовки позволяла мастерам осуществлять ускоренный подогрев изделия и широко использовать локальный нагрев его частей для последующей ковки.

Если внимательно присмотреться к состоянию микроволокон, выходящих на поверхность вутца, то можно видеть не только их «завихренность» в результате применения сложных приемов ковки, но и их раздробленность. Данное обстоятельство указывает на осуществление на определенном этапе ковки мощного «единоразового» воздействия на волокна, предварительно приведенные в благоприятные для дробления условия. По-видимому, именно эта операция ковки определяющим образом влияла на конечное качество булатной стали и совокупность ее феноменальных свойств.

Вместе с тем многими специалистами отмечается, что условием правильной ковки булата является ее «постепенность». Качество булатного клинка тем выше, чем медленнее ведется ковка. Аккуратная ковка при невысоких температурах, требующая многочисленных подогревов, приводит к повышению контрастности узоров. При нагреве мелкие карбиды и острые грани крупных карбидов растворяются, а при последующем остывании углерод вновь выделяется на поверхности крупных частиц в высокоуглеродистом прочном волокне. Поэтому первоначально размытый узор приобретает резкость и контрастность.

Ковка дамаска

В неоднородном дамаске вид макроструктуры очень сильно влияет на свойства клинка. В разных странах были разработаны десятки, а возможно, и сотни сортов сварочной стали. Несмотря на такое обилие, все эти сорта можно упорядочить, разделив по принципу образования на несколько групп: «дикий», «штемпельный» и «крученый (турецкий)».

«Дикий» узор дамаска образуется при беспорядочном перемешивании металла в результате простой ручной ковки. Лучшие мастера предпочитали ковать клинки из «штемпельного» дамаска с регулярным узором. «Штемпельным» узор назвали в Германии по способу его образования с помощью нанесения специальным штампом - штемпелем строго упорядоченного рельефа на заготовку клинка, в результате чего при ковке слои искажались в заданном порядке. Видов формируемых при этом узоров немного: ступенчатый, волнистый, ромбический (сетчатый) и кольчатый. Ступенчатый узор характеризуется относительно узкими прядями линий, расположенными поперек клинка.

Схема проявления узора (а) и основные виды набоек для изготовления штемпельного дамаска (б)

Распространенным видом «штемпельного» узора является ромбический, имеющий две разновидности. Одну из них получают, насекая поверхность заготовки зубилом крест-накрест, отчего узор имеет вид сплетенной из нитей сетки, наброшенной на клинок из «дикого» дамаска. Соответственно, и узор называется «сетчатым». Второй разновидностью является узор, который в Германии называют «мелкие розы». Он имеет вид четких концентрических ромбов и набивается имеющим пирамидальные выступы штампом. Кольчатый вид «штемпельного» узора в США называют «павлиний глаз», хотя он больше похож на «павлиний хвост», поскольку на клинке в четком порядке расположены многочисленные концентрические окружности.

«Турецкий» или «розовый» дамаск

Особенно красивым считается узор «турецкого» дамаска. Так в XVII-XVIII вв. его назвали в Европе, когда увидели привезенные с Востока сабли из местных разновидностей сварочного металла. Другое его название - «розовый» дамаск, обусловленное схожестью вида узора с цветками розы.

Отличительной особенностью «турецкого» дамаска являлось то, что клинки отковывались из предварительно туго закрученных прутков неоднородного металла. Узоры при этом получались крайне разнообразными и причудливыми. Беруальдо Бьянчини, автор вышедшей в 1829 г. книги «О дамасских клинках турецкого типа», писал: «...масса, употребляемая сегодня для создания дамасских клинков, в точности та же самая, какая идет на изготовление клинков совершенно ординарных, т.е. равномерная смесь стали и железа в соотношении два к одному.

Стадии проявления узора в крученом турецком дамаске

Вытягивание дважды рафинированных болванок в полосу и последующее выковывание клинка между двух штампов происходят так же, как и при изготовлении обычного клинка. Единственное различие состоит в том, что штамп для дамаска должен быть снабжен различными рельефами, которые желательно перенести на клинок. При ковке молотом сменяющие друг друга листы стали и железа клинка вдавливаются в углубления штампа, в результате чего возникают углубления или рельеф, которые, будучи затем спилены, дают желаемый узор».

Закалка оружейной стали

Режимы термической обработки изделий из булатной стали всегда привлекали пристальное внимание исследователей. Именно этот этап технологии ее производства окружен наибольшим числом легенд и таинств, дошедших из глубины веков.

И в сравнительно недавние времена, например в XIX в., многие металлурги придавали большое значение способам закалки булата и даже относили их к основным секретам изготовления булатного оружия.

Объяснить, почему металл становится прочнее и тверже, тогда никто не мог, зато рецептов закалки было великое множество: практически каждый мастер имел свой секрет.

Известно, что в качестве закалочной среды широко использовалась и родниковая вода, и вода минеральных источников. Температура воды и растворенные в ней соли оказывали большое влияние на скорость охлаждения изделий, поэтому место отбора воды и ее температуру при закалке держали в строгом секрете. Ввиду того, что клинки из стали с высоким содержанием углерода после закалки в холодной воде легко ломались от удара, в Персии холодное оружие начали закаливать в мокром холсте. Известен метод закалки, при котором перед термической обработкой клинок для тепловой изоляции обмазывался толстым слоем особой глины с разными примесями. Состав удалялся только с лезвия, подлежащего закалке в воде. Образовавшейся при этом «демаркационной» линии в каждой мастерской придавали своеобразный оригинальный рисунок, по которому можно было отличить мастера, изготовившего холодное оружие.

Моча рыжего мальчика и ягодицы молодого раба

Металлурги искали и умели находить среды, в которых сталь охлаждается быстрее, чем в воде. Так, моча и другие растворы солей забирают тепло у раскаленного металла быстрее, чем самая холодная вода.

Заметив эту особенность, средневековые металлурги разрабатывали различные варианты закалки и достигали порой немалых успехов. Вот как Теофил описывает закалку стали, которая режет «стекло и мягкие камни»: «Берут трехлетнего барана, привязывают его и в течение трех дней ничем не кормят. На четвертый день его кормят только папоротником. Спустя два дня такой кормежки, на следующую ночь барана ставят в бочонок с пробитыми внизу дырами. Под эти дыры ставят сосуд, в который собирается моча барана. Собранная таким образом за две-три ночи в достаточном количестве моча изымалась, и в указанной моче барана закаливали инструмент». Существуют легенды, согласно которым булатные клинки закаливали в молоке матери, кормящей сына, в моче рыжего мальчика, трехлетней черной козы и т.д.

Как повествует легенда, в Древней Сирии клинок нагревали до цвета зари и 6 раз вонзали в ягодицы молодого раба. Известны приемы подобной закалки стали охлаждением в теле свиньи, барана или теленка. В Дамаске сабельные клинки нагревали до цвета восходящего солнца и закаливали в крови убиваемого нубийского раба. А вот рецепт закалки кинжала, обнаруженный в одном из храмов на территории Малой Азии и относящийся к IX в.: «Нагреть (клинок) до тех пор, пока он не засветится, как восходящее в пустыне солнце, затем охладить его до цвета царского пурпура, погружая в тело мускулистого раба. Сила раба, переходя в кинжал, и придает металлу твердость».

Древние кузнецы знали и способы предохранения металла от окисления в период нагрева под закалку. Кузнец брал бычьи рога, сжигал их на огне, в полученный пепел примешивал соли и посыпал этой смесью изделия, которые затем нагревали и закаливали в воде или сале.

Тайна литой стали

Как ни парадоксально, человек пока так и не смог до конца понять сущность булатной стали, природу уникальных свойств и особенности технологии ее получения. И это несмотря на то, что долгое время использовал изделия из булата, совершенствовал его, терял секреты изготовления и вновь приоткрывал тайны булата, подобно тому, как это сделал в середине XIX в. русский металлург П.П. Аносов.

Необходимо отметить, что П.П. Аносов, неоднократно отмечая в своих работах высокие качества полученного им булата, не уступающего лучшим азиатским булатам, никогда не говорил о том, что раскрыл тайну индийского вутца; более того, он отказался от устоявшегося в то время понятия «дамасская сталь» и выдвинул новое - «русский булат».

Разгадать секрет литой оружейной стали стремились многие видные европейские ученые, в том числе Майкл Фарадей, сын кузнеца. В 1819 г. он исследовал образцы литой стали и пришел к выводу, что ее исключительные свойства объясняются присутствием небольших количеств кремния и алюминия. Хотя этот вывод оказался ошибочным, статья Фарадея вдохновила Жана Робера Бреана, пробирного инспектора Парижского монетного двора, провести серию экспериментов, в которых он вводил в сталь различные элементы. Именно Бреан впервые в 1821 г. высказал догадку о том, что необычные прочность, вязкость и внешний вид литой оружейной стали должны быть обусловлены высоким содержанием углерода. Он установил, что ее структура имеет светлые участки науглероженной стали на темном фоне, который он называл просто сталью.

Производство древнего оружия из булатной стали, окруженной легендарным ореолом сверхдостоинств и священных тайн, как уже хорошо известно, осуществлялось из индийского вутца. Он поставлялся на рынки Персии и Сирии в виде разрубленной пополам «лепешки» литой стали. Содержание углерода в вутце было очень высоким. Так, химический анализ вутца, проведенный по распоряжению П.П. Аносова, показал содержание углерода, равное 1,7-2,0 % масс. и более.

Заготовка индийского вутца имела диаметр примерно 12,5 см, толщину около 1 см и массу примерно 1 кг. Кроме того, слитки вутца имели своеобразные узоры, отличные от рисунка на готовых клинках. По мнению большинства специалистов, лучшие клинки ковали в VII-XII вв. Лезвие индийского клинка после заточки приобретало невероятно высокую режущую способность. 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 вутца, но он будет хрупким как стекло и разлетится на куски при первом же ударе.

К сожалению, в Древней Индии так тщательно скрывали секрет выплавки и технологию изготовления клинков, что, в конце концов, потеряли их совсем. Уже в XII в. табан, например, не могли делать ни в Индии, ни в Сирии, ни в Персии. В настоящее время ни один мастер, ни одна фирма в мире не могут воспроизвести лучшие сорта индийской стали, образцы которой сохранились еще в некоторых музеях Европы. Потеря секретов производства индийского вутца при наличии широкого рынка сбыта его заготовок указывает на ограниченное число мастеров, владевших технологией производства вутца, а также на достаточно высокие для своего времени показатели производительности, выход годного и воспроизводимость технологии получения вутца. С учетом этого можно предположить следующее: технология производства слитка индийского вутца была достаточно проста (как, наверное, и должно было быть, иначе стоило ли ее так тщательно скрывать), а форма в виде лепешки была в те далекие времена единственно правильной для представления готового полупродукта.

В средние века при определении преимуществ того или иного клинка настоящие мастера оценивали крупность узора (ширину волокон) булатной стали, характер рельефа, переплетения и число волокон, цвет травленого фона клинка и его отливы, высоту и длительность звучания клинка при ударе по нему, упругость и т.д. Представляется во многом понятным, что эти критерии контроля качества имели глубокий смысл, дающий информацию, в частности, о режущих свойствах клинка. Ширина высокоуглеродистых волокон характеризовала не только примененный способ получения булатной стали, но и режущие свойства клинка, его упругость и способность к самозатачиванию.

Очевидно, что после заточки и полирования лезвия из булатной стали его режущая кромка уже имела зубчатый рельеф, обусловленный изменяющимися по длине кромки твердостью и износостойкостью ее составляющих. Если учесть, что каждое высокоуглеродистое волокно булатной стали при выходе на режущую кромку имеет профиль определенной кривизны - фактор, существенно повышающий режущую способность клинка, то древние мастера были просто обязаны оценивать ориентировку волокон относительно режущей кромки клинка и его рукоятки.

Первым строго научно объяснил природу булата и связал ее со свойствами этой удивительной стали выдающийся русский металлург Дмитрий Константинович Чернов. Он считал, что при затвердевании сталь распадается на два различных соединения железа с углеродом, которые «играют очень важную роль при назначении такой стали на клинки: при закалке более твердое вещество сильно закаливается, а другое вещество остается слабо закаленным, но так как оба вещества в тонких слоях и фибрах тесно перевиты одно с другим, то получается материал, обладающий одновременно и большой твердостью, и большой вязкостью. Таким образом, оказывается, что булат несравнимо выше лучших сортов стали, приготовленных иными способами».

Легендарный композит

Итак, булат представляет собой композиционный материал. Отметим, что идея создания подобных материалов заимствована человеком у природы.

Множество природных конструкций (стволы деревьев, кости и зубы людей и животных) имеют характерную волокнистую структуру. Она состоит из сравнительно пластичного матричного вещества и более твердого и прочного вещества в виде волокон. Например, древесина - это композиция, состоящая из пучков высокопрочных целлюлозных волокон трубчатого строения, связанных матрицей из органического вещества (лигнина), придающего древесине поперечную жесткость. Зубы людей и животных состоят из твердого и вязкого поверхностного слоя (эмали) и более мягкой сердцевины (дентина). И эмаль, и дентин содержат неорганические микрокристаллы гидроксилапатита игольчатой формы, расположенные в мягкой органической матрице.

Сейчас можно с уверенностью сказать, что булатная сталь была открыта неслучайно и гораздо раньше, чем принято думать. Металлурги бронзового века не могли не обратить внимания на елочное строение бронзовых слитков. Получив первый слиток из железа с тем же елочным строением, древние мастера, вероятно, начали его ковать как бронзу. Конечно, он рассыпался. Однако это не остановило древних металлургов и спустя какое-то время, накопив опыт, они сумели найти решение.

Уникальность булатной стали заключается в том, что она представляет собой принципиально новый класс композиционных материалов. Она не может быть отнесена ни к одному из известных и научно определенных видов естественных и искусственных композитов, в числе которых в настоящее время принято определять волокнистые, слоистые и дисперсно-упрочненные. Особые свойства булата достигаются в результате совместной термомеханической обработки волокон и матрицы и последующего термического упрочнения композита посредством взаимного воздействия его отдельных составляющих и процессов, протекающих в них.

В заключение отметим, что при определенных условиях узорчатый слиток можно получить из однородного расплава. Это достигается путем замедленной кристаллизации высокоуглеродистого сплава, при которой вырастают крупные зерна-кристаллы, размер которых может достигать нескольких миллиметров. По границам этих кристаллов-дендритов выделяются карбиды, образующие цементитную сетку. Ковка такого крупнозернистого металла при невысоких температурах позволяет раздробить сплошную цементитную сетку на мелкие частицы и сформировать видимый глазом узор. Полученный таким образом узорчатый металл исследователи в настоящее время называют «дендритной» сталью - по дендритному характеру кристаллизации слитка, или «ликвационным» булатом - по механизму образования узора вследствие ликвации углерода. Клинки из «ликвационного» булата современные кузнецы расковывают при нагреве до температур, не превышающих 850 °С. Это обязательное условие; иначе, при более сильном разогреве, карбидные частицы полностью растворяются и магические узоры исчезают.

Для составления пакета подходят сотни современных сталей, назову лишь небольшое количество. По химическому составу подходят шх15, шх4, шх20сг, шх15сг, 65г, 50хфа, 60с2хфа, 70г, 70с2ха, 5хнм, 5хгм, 5х2мнф, 6хвг, 5хнв, 9хс, хвг, у8, у10, у12, у13а и т.д. По температуре ковки и закалки идеально подходят друг другу шх15, у8 и 65г. Температура для их сваривания примерно 1100 градусов, температура ковки 900-1000 градусов, температура закалки 850 градусов. Все эти стали соответствуют «трем правилам», и их легко найти в быту.

Используя в равных пропорциях, из этих сталей получается дамасская сталь с содержанием углерода 0,8%. Для изготовления пакета раскуем эти стали в одинаковые по габаритам пластины примерно 15*5*1 см. Сложим из них 6-ти слойный пакет: у8 - шх15 - 65г - у8 - шх15 - 65г. Чтобы пакет не развалился по углам прихватим его электро-сваркой и с торца приварим ручку из куска арматуры длиной 50-60 см. Пакет для сваривания готов. Теперь поместим его в разогретый горн и доведем до температуры 850-900 градусов, это красно-оранжевый цвет. Вытащим за ручку пакет из горна и поставим его на ребро так, чтобы все слои сталей стояли вертикально. Нанесем сверху на пакет горсть буры. Бура должна растаять и протечь насквозь через пакет. Если бура не протекла, надо добавить ее еще. Если бура не вся растаяла нужно пакет с бурой подержать в горне над углем пока бура не растает. Затем нужно повернуть пакет на 90 градусов, чтобы все слои металла были горизонтальны относительно земли. В таком состоянии бура должна покипеть между слоями сталей несколько минут. Это нужно для того, чтобы бура растворила все шлаки и окалину на металле, образующуюся при нагревании металла в горне. Затем вынимаем пакет разогретый до оранжевого цвета, это примерно 900-950 градусов по Цельсию. Пакет ставим под молот и несильными ударами проковываем от одного края до другого. Этим действием мы выдавливаем жидкую буру со всеми шлаками. Проковывать по всей поверхности пакета не желательно, внутри пакета может остаться бура, что в дальнейшем приведет к "непровару». После того, как вся бура выдавлена из пакета, пакет еще не сварен. Мы просто сблизили между собой очищенные от шлаков слои металла и теперь к свариваемому металлу нет доступа воздуха. Весь этот процесс нужно проводить очень аккуратно и желательно в защитных очках. Раскаленная бура брызгается из пакета на несколько метров в разные стороны и это очень травмо-опасно. Снова помещаем пакет в горн и разогреваем до сварочной температуры примерно 1100 градусов, белого цвета каления. Цвет пакета должен напоминать цвет раскаленного солнца. Пока пакет греется до сварочной температуры за ним необходимо постоянно следить и постоянно поворачивать в горне, чтобы не получить пережог. Как только металл засветился как бенгальский огонь это и есть пережог. Готовность пакета к сварки видна когда пакет равномерно прогрет до белого цвета каления, на нем нет темных пятен и от него только начинают отскакивать искорки. Готовый к сварке пакет вынимается из горна и проковывается на молоте по всей длине. В дальнейшем нужно вытянуть пакет в полосу путем ковки. Вытяжку в полосу нужно вести при температуре нагрева меньшей, чем температура сварки примерно 950-1000 градусов - желтый цвет каления. Проводя ковку пакета «на ребро» при температуре 950-1000 градусов вы сразу увидите есть ли непровар, на месте «непровара» слои разойдутся. Непровар не так страшен, в место где разошлись слои снова подсыпается бура и процесс сварки повторяется. Страшен пережог. В месте пережога сталь уже не лечится. После того, как пакет вытянут в полосу его можно разрубить на горячую или просто разрезать болгаркой допустим на три равных части. Эти части опять складываются в пакет и процесс сварки повторяется. Так из 6 слоев получится пакет из 18 слоев, затем из 54 и т.д. Узор получаемый от такого процесса ковки называется «диким дамасским узором». Для получения четкого контрастного дикого узора нужно набрать в пакете примерно 300-500 слоев. В процессе ковки из нашего пакета весом 3,5 кг останется всего около 2 кг готового изделия, остальной металл выгорел в процессе ковки. Для улучшения качества дамасской стали последнюю вытяжку пакета в полосу нужно проводить при температуре 850-900 градусов красно-оранжевый цвет каления. Это позволяет добиться мелко-зернистой структуры стали. Закаливать дамасскую сталь лучше всего в отработанном машинном масле. После закалки рисунок на стали проявляется еще сильнее. Закаливать дамасскую сталь в воде нельзя, ее там может просто разорвать. Японские кузнецы закаливают свои мечи в воде, но они перед закалкой обмазывают их огнеупорной глиной. После закалки в масле дамаск будет иметь твердость примерно 60-64 единицы по Роквеллу. Для снятия внутренних напряжений в дамасской стали ее нужно отпустить. Это делается двух-кратном нагреванием стали до температуры 180-200 градусов по 1 часу. Этот процесс можно провести даже в домашних условиях на кухне в духовке. Рисунок на стали выявляется путем травления ее в 5-ти % растворе азотной кислоты или в хлорном железе. Концентрацию хлорного железа каждый мастер подбирает себе сам. Начинать обучение по изготовлению дамасской стали нужно именно с «дикого дамаска», и от него уже переходить к изготовлению более сложных узоров. Еще один совет тем кто разогрев пакета проводит в угольном горне. В качестве топлива желательно использовать кокс, он меньше зашлаковывает колосники и дает больший жар. А сам пакет желательно прогревать в верхних слоях угля или даже сверху на угле. В этих слоях воздух, проходя с низу в верх, практически остается без кислорода. Весь кислород выгорает проходя через уголь, и в верхних слоях угля он сильно обогащен углекислым газом. В результате в верхних слоях угля металл почти не окисляется и частично науглероживается и восстанавливается.