| Предыдущий раздел | Раздел верхнего уровня | Следующий раздел |
Булатная сталь имеет твердость, не уступающую твердости титано-кобальтовых, титано-, вольфрамо-молибдено-кобальтовых сталей и сплавов типа победит. Но последний хрупок как стекло и его невозможно наточить до остроты бритвы. Никогда его не согнешь в дугу, и даже в полдуги и, конечно, победит не перекуешь в любое изделие, как булат. Булатная сталь - это композит, химически, физически и структурно неоднородная с таль. К тому же структурная неоднородность ее тоже двойственна. Она возникает не только при фазовых превращениях, но и при кристаллизации слитка, во время которой формируются несколько зон различного строения и состава.
Поверхностная часть слитка содержит 70% цементита, затем идет зона первых столбчатых кристаллов с меньшим содержанием цементита - до 60%. Далее расположена зона с 50% цементита. Последние зоны состоят из равномерных кристаллов и содержат 40-45% цементита. При травлении макротемплета эти зоны имеют сильную контрастность по цвету, позволяющую даже неопытным взглядом приблизительно оценить содержание цементита в каждой зоне. В слитках современных сталей этого не наблюдается. По нашей оценке существует девять разновидностей технологии получения булата и соответствующих им видов булата, хотя основные структурные составляющие сохраняются неизмененными. Помимо девяти указанных моделей булата, существует еще две весьма отличные от остальных. Это монгольский "Гинте-булат" (X-XIII век), где в середине слитка имеется высокоуглеродистый, состоящий из 1,5-1,6% С и 8-9% вольфрама, переходящий к поверхности в обычный углеродистый булат (1,3-1,4% С). Есть еще и половецкий булат - чудо из чудес. Впервые этот вид выделен и описан в России. Выплавляли его в тигле, куда закладывалась сталь, содержащая около 0,8% С и флюс (мел, известь, доломит или обычный песок). Получался булат с крупным узором, подобно дамасской стали с содержанием 1,25-1,3% С.
Теперь пора перейти к
технической оценке булатов и дамасских сталей. Как уже и говорилось
выше, в основе строения всех булатов лежит неоднородность, обусловленная
различными видами ликвации, в том числе дендритной. Последняя часть отрицалась
учеными, пытавшимися раскрыть секреты булата. При такой оценке в сочетании с
традиционностью мышления дать правильное объяснение секретов булата им не
удалось.
При ковке обычные слитки
часто "трещат", и поэтому их долго отжигают, затрачивая на это энергию и время.
Кристаллы в современных слитках обычной выплавки и разливки расположены рядом
друг с другом, не связаны между собой, между ними образуются пустоты и рыхлости,
структурные составляющие перлита имеют крупнокристаллическое строение.
Ликвация, в том числе
дендритная, при получении булатов в корне отличается от обычной ликвации в
современных слитках. Кристаллизация булатного слитка - это сложнейший механизм.
Характер ее зависит от множества факторов: шероховатостей стенок тигля или
изложницы, температуры металла, скорости охлаждения, состава металла, степени
его чистоты и многого другого. Поэтому можно с уверенностью сказать, что булат -
это прежде всего технология, а не химический состав металла. Причем не одна, а
великое множество технологий. Сталь надо не выплавлять, а варить. Первый секрет
- правильно сварить сталь, второй - правильно охладить.
Существует мнение, что
булаты "рождаются" при медленном охлаждении. Это не совсем так. При чрезмерно
медленном охлаждении возможна гомогенизация металла с потерей неоднородности,
так как "мягкие" составляющие структуры слитка науглеродятся, и булат не
получится. При остывании булатного слитка нужна строго изотермическая выдержка.
Охлаждение может быть длительным, средним или очень быстрым.
Металлурги отлично знают,
что при остывании слитков всегда первым кристаллизуется железо, образуя феррит.
При прямой кристаллизации в булатах первым затвердевает феррит. При
кристаллизации и "рождении" ферритов железо само себя очищает. В зависимости от
особенностей охлаждения рождающиеся ферриты имеют различную чистоту и размеры.
Часто ферриты занимают всю длину и ширину слитка, независимо от его объема. Этот
процесс управляемый.
В первую очередь ферриты
начинают расти от шероховатостей на стенках изложницы. Большая шероховатость
дает изобилие центров кристаллизации, в результате заглушается рост ферритов.
Во-вторых, рост ферритов идет и от включений или иных примесей, содержащихся в
металле. Это внутренняя, дополнительная кристаллизация. Но в основном она
начинается у стенок тигля или изложницы. Нити ферритов растут во всех
направлениях, огибая поверхность застывшего слитка, в том числе и во внутрь
слитка, пронизывая его насквозь. Сначала рождаются 12-15 длинных нитей. Тут же
от основания растут малые поперечные, перпендикулярные им, которые, пронизывая
друг друга насквозь, свариваются между собой и с длинными нитями. Одновременно
длинные нити с разных концов слитка растут навстречу друг другу и, пересекаясь с
ними, свариваются. Между пересеченными во всех направлениях длинными и малыми
нитями остаются пустоты. По моим данным (полученным, опять-таки из трудов В.И.
Басова) в слитках массой 3-4 кг длина нитей составляет 6-8 см, толщина 1,5-1,8
мм, расстояние между ними 1,2-1,5 мм (при содержании углерода 1,6-1,7%). Размер
нитей ферритов зависит от химического состава, прежде всего от количества
углерода. Как правило, 30-40% всего объема слитка занимают ферриты. Это
очищенное железо, освободившееся от углерода в процессе кристаллизации. Поясним
на примере.
Допустим, мы варим булат с
содержанием 1,6% С. Из этого количества 0,8% С войдет в перлит и еще 0,8% С
находится во вторичном цементите. Куда деваться углероду, вытесненному из
феррита, при количестве последнего в слитке 30-40%, и где расположиться ему?
Избыток углерода превращается в цементит, располагающийся на шероховатой
поверхности чистого феррита. Если часть углерода опять осталась в избытке, а все
поверхности ферритов уже заняты, тогда благодаря "внутренней" кристаллизации в
тех самых пустотах образуется третичный цементит вперемежку с ферритом, но
только малой величины. Все основное пространство между нитями заполнено
перлитом, включая примеси. Из вышеизложенного ясно, что дендритная ликвация в
булате в корне отличается от обычной. Это одна из девяти моделей кристаллизации
булата. Есть намного сложнее. Итак, при кристаллизации слитка образуется 4-5
зон, возникает химически и физически структурно неоднородная система - композит
- булат, составляющими которой являются цементит, феррит и перлит. Особенностью
феррита является повышенная чистота. Цементит и расположенный внутри него феррит
неразличимы в микроскоп, так как при травлении они всегда белые. Чтобы эти фазы
стали отличаться по цвету друг от друга, необходимо сделать поперечный срез и
протравить особыми реактивами.
Так что же травится на
поверхности булатных клинков? Только перлит! Золотого отлива в булатном узоре не
бывает. Окрашивание цементита в золотой цвет происходит при травлении железным
купоросом в строгом соотношении и другими реактивами.
Кажется, все ясно с тайнами.
Но не будем торопиться с выводами, ведь еще не ясен секрет булата. До секрета
ещё очень далеко.