В историческом аспекте развития технологии изготовления дамасского клинка следует отметить два типа дамаска: сварочный дамаск (древнерусское название «харалуг») и литой, точнее кованый из слитка, дамаск (древнерусское название «булат»). Технология изготовления дамасского клинка первого типа восходит к скифской технологии получения железных «самозатачивающихся» клинков кузнечной сваркой из трехслойной полосовой заготовки различной твердости. Дамасский клинок второго типа отличается несравненно более высокими показателями качества (прочность, твердость, вязкость, режущая способность и т.д.) и значительно более сложной технологией изготовления. Она восходит к древней индийской технологии выплавки небольших слитков высокоуглеродистого железа, называвшихся вутцами, и столь же древней технологии ковки из вутцев знаменитых дамасских клинков, освоенной впервые персидскими мастерами. В средние века технология изготовления дамасских клинков по разным причинам была утрачена.
Этой проблемой в разное время занимались П.Аносов, Д.Чернов. (XIX в.), Н.Беляев, О.Шерби (США), П.Верховен (XX в.). Результатом работы выдающегося американского ученого, профессора О.Шерби, было восстановление технологии изготовления дамасских клинков ковкой из слитка сверхвысокоуглеродистого металла. Приведенные современные исследования дамасского клинка позволяют сделать вывод о связи его уникальных характеристик с наноструктурированным состоянием металла клинка.
Основной задачей представленных статей является передача опыта, традиций и знаний современным кузнецам-оружейникам, реставраторам, мастерам художественной ковки и специалистам по обработке металлов давлением.
Л.Архангельский
В этом разделе в течение года будет опубликован цикл статей по материалам семинара «Дамасскаясталь. Булат. Металлические композиты. Теория и практика».
В статьях будут освещены как исторические аспекты изучения булата и дамасской стали, так и представлены новейшие экспериментальные исследования и технологические приемы получения дамаской стали, булата и многослойных композитов.
ЖЕЛЕЗНЫЙ ВЕК, ДАМАССКАЯ СТАЛЬ И СОВРЕМЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ*
Олег Шерби , профессор Стэнфордского университета, США Джеффри Уодсворт, Ливерморская национальная лаборатория, США
Процесс освоения железа и дамасских сталей с точки зрения древних кузнецов - Железный век мог начаться примерно в то же время, что и ранний Бронзовый век, т.е. примерно в VII тысячелетии до н.э. То, что бронзовые изделия находят при раскопках в более ранних слоях чем железные, легко объяснить меньшей стойкостью железа к атмосферной коррозии. Здесь следует отметить, что железо легче получить чем, например, высокооловянистую бронзу. Действительно, железо вначале получали кричным способом, минуя плавление, а для получения высокооловяни-стой бронзы требуется три отдельных процесса плавления.
Основываясь на сравнительной диаграмме твердости ранних металлов (рис. 1), представляется целесообразным пересмотреть периодику материальных культур в отношении металлов. По оси ординат представлена твердость материала
(алмазная пирамидка). Зоны слева направо: медь, ранняя бронза, сварочное железо и высоколегированная бронза, дамасские стали. Согласно диаграмме (рис. 2), ранний бронзовый (медный век), для которого характерна обработка самородной меди и выплавка неочищенной меди, совпадает с ранним железным веком (обработка метеоритного и сырого железа) и может быть отнесен к периоду VII-II тысячелетия до н.э. Начало позднего бронзового века, когда стали выплавляться бронзы, содержащие до 10% олова, можно отнести приблизительно к середине III тысячелетия до н.э., а его окончание - к началу новой эры. При этом поздний железный век, начало которого было ознаменовано появлением дамасских сталей и который продолжается в наши дни, длится уже, по-видимому, четыре тысячелетия.
Эти предположения подтверждаются уникальной находкой: в верхнем южном вентиляци-
* Статья прислана авторами в качестве презентации на Международном научно-практическом семинаре «Дамасская сталь - Булат»; сокращенный иллюстрированный перевод статьи представил проф. НИТУ «МИСиС» О.М.Смирнов .
СР =
800
600
5 400
н
200
---Отжиг
----- Закалка
- Холодная или теплая ковка
Рис. 1. Твердость ранних металлов в зависимости от вида обработки: 1 - медь; 2 - ранняя бронза; 3 - сварочное железо и высоколегированная бронза; 4 - дамасская сталь
Ранний железный век
Ранний бронзовый век
бро:
Поздний I нзовый век
-Ь
Поздний железный век
_|_I_1_
VII
V
III
I 0 I II
Тысячелетия
до н.э. ■<-
н.э.
Железную пластину нашли в устье верхнего южного воздушного канала
Рис. 3. Место находки железной пластины в пирамиде Хефрена (Гиза, Египет)
Наивысшими достижениями искусства древних кузнецов были дамасские и японские стальные клинки. Дамасский клинок был знаменит не только исключительно высокой режущей способностью лезвия, прочностью и вязкостью, но и прекрасным узором его поверхности. Дамасские стали - это, по существу, сверхвысокоуглероди-стые (СВУ) стали, содержащие 1,0-2,1% С. Современной науке известно, что эти заэвтектоид-ные стали могут демонстрировать выдающиеся свойства. Результаты исследований СВУ-сталей показывают, что избыточный цементит в перлитной матрице повышает их деформационную способность при высокотемпературной обработке и повышает механические свойства производимых изделий в условиях их работы при низких и повышенных температурах (рис. 5).
Анализированный фрагмент толщиной 0,75 мм
Рис. 2. Предлагаемая периодика материальных культур
онном канале пирамиды Хефрена (одной из трех великих пирамид Гизы) была обнаружена железная пластина толщиной 0,75 мм, попавшая туда очевидно при ее строительстве (рис. 3). Углеродный анализ позволил установить приблизительный период изготовления этой пластины (3800...2800 лет до н.э.). Последующее исследование ее микроструктуры (рис. 4) показало, что пластина была изготовлена проковкой нескольких слоев железа с различным содержанием углерода.
а
■5,-
- ' Эй
.-л Л I
^ггт"----—
Изображение поперечного сечения а-а'
Рис. 4. Результаты анализа микроструктуры железной пластины
1
2
3
4
0
а
X
Рис. 5. Ультрамелкозернистые структуры СВУ-сталей: сфероидизированная (слева)
и ламинарная (справа)
Рис. 6. Поверхностный узор на персидских саблях
На рис. 6 показан образец клинка из дамасской стали (персидская сабля). Они обычно искривлены сильнее, чем японские мечи. Между клинками показана фотография замечательного узора, выявляемого на поверхности клинка. Узор представляет собой вихреобразные следы распределения заэвтектоидных карбидов (светлые области) в перлитной матрице. Узоры создаются сложной схемой ковки. Вертикальные образования, известные как «лестницы Мохам-меда», возникают в результате локальной осадки в различных направлениях. Прекрасные узоры порождают мистические чувства. Считалось, что они обладают способностью исцелять недуги, а способы их получения кузнецами древности давно забыты и утеряны. Распространены легенды, согласно которым дамасские стали были впервые созданы на исчезнувшем континенте - Атлантиде, и искусство их получения после погружения Атлантиды в океан попало в Индию. Индийская сталь в те далекие времена была широко распространенным продуктом на
рынке и продавалась в виде слитков, имевших форму и размеры хоккейной шайбы и известных под названием «вутц». Считалось, что наилучшие клинки ковали из индийских вутцев персидские кузнецы. Из них изготавливали также щиты, шлемы и латы. Эти стали были известны в средние века и в России под названием «булат». Эти персидские клинки были ошибочно названы дамасскими. Ошибка в названии возникла в Европе в связи с тем, что эти клинки были впервые обнаружены европейскими купцами на рынках Дамаска, который был важным торговым центром в Х^-Х^П веках. На рис. 7 пред-картины, на которой король Пуру, приветствующий Александра Македонского. Событие относится приблизительно к 330 году до н.э. Эта картина находится в доме приемов крупнейшей металлургической лаборатории в Ранчи (Индия). После того, как Александр Македонский разгромил войско короля Пуру, последний в знак уважения вручил Александру свой меч. На картине позади короля Пуру стоит его слуга, который держит дополнительный подарок - золотую шкатулку, в которой находится индийский слиток «вутц». В те времена такой слиток стоил дороже золота.
Значительно позже русский поэт Александр Пушкин обессмертил «булат» похожим сравнением в написанных им в 1830 году стихах:
Всё моё, сказало злато, всё моё, сказал булат, всё куплю, сказало злато, всё возьму, сказал булат.
Рис. 7. Александр Македонский и король Пуру
ставлена репродукция изображен индийский
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.