О булате

(Статья прислана другом В.В.Кузнецовым)

Выплавление булата

Я закончил многолетний труд "Исследование способов получения булата". Способ найден всего один, типов булата - 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 восторженный и понимающий поклонник - это я. С нетерпением жду ваших опусов, читать их - истинное наслаждение.

Несомненно, хит нынешнего сезона - это "Переплавка спермы Бога 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 свой базар отвечать надо, как говорят в народе. Ничего личного, господа, ничего личного, идёт поиск истины, борьба идей, ваши идеи ложны и я это докажу.

Итак, 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. Поверхность слитка булата первого типа, дендриты железные.

http://www.kuznec.com/o_bulat_k/015.jpg
http://www.kuznec.com/o_bulat_k/01.jpg

Булат первого типа: зёрна, соединённые цементитом. http://www.kuznec.com/o_bulat_k/02.jpg

Булат первого типа: чёрные линии - дендриты железа, блестящие зёрна - цементит. http://www.kuznec.com/o_bulat_k/016.jpg

Второй, более редкий вид булата - это дендриты цементита, окруженные железом Поверхность слитков булата второго типа: дендриты цементита. http://www.kuznec.com/o_bulat_k/014.jpg
http://www.kuznec.com/o_bulat_k/DSCN0192.JPG
http://www.kuznec.com/o_bulat_k/DSCN0241.JPG

Шлиф чёрного булата http://www.kuznec.com/o_bulat_k/DSCN0285.jpg
http://www.kuznec.com/o_bulat_k/017.jpg

Булат второго типа: чёрные точки - железо, блестящие линии - дендриты цементита. http://www.kuznec.com/o_bulat_k/DSCN0286.jpg

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 (wootz), 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 вутец 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, 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.

http://www.kuznec.com/o_bulat_k/03.jpg Кристаллы среднего размера.

http://www.kuznec.com/o_bulat_k/04.jpg

Третья проверка: отполировать срез, посмотреть в 20-ти кратную лупу. Если зёрна окружены блестящей каймой ледебурита - хорошо, если кайма чёрная - это окислы серы. 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.

Контрольный образец: сталь ШХ15 (травление 10сек, полировка)
http://www.kuznec.com/o_bulat_k/018a.jpg
http://www.kuznec.com/o_bulat_k/19.jpg
http://www.kuznec.com/o_bulat_k/20.jpg
http://www.kuznec.com/o_bulat_k/21.jpg

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)
http://www.kuznec.com/o_bulat_k/22.jpg
http://www.kuznec.com/o_bulat_k/23.jpg
http://www.kuznec.com/o_bulat_k/24.jpg

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)
http://www.kuznec.com/o_bulat_k/DSCN0316.JPG
http://www.kuznec.com/o_bulat_k/DSCN0321.JPG

"Булат" плавильщика К. (Подмосковье)
http://www.kuznec.com/o_bulat_k/DSCN0005.jpg
http://www.kuznec.com/o_bulat_k/DSCN0008.jpg