5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как производится булатная сталь, и в чем заключаются ее особенности

Булатная сталь: особенности, история, область применения

Существует огромное количество различных сталей, которые отличаются не только составом, но и внутренней структурой. Примером назовем сталь булат. При ее производстве применяется особая технология, за счет которой на поверхности материала образуется необычный оптический эффект, зависящий от структуры. На протяжении многих десятилетий она используется при изготовлении клинков и другого холодного оружия.

Как производится подобный материал

В качестве сырья при изготовлении булата может использоваться обычная сталь. Основное условие заключается в том, что состав не должен иметь большого количества легирующих элементов. Кроме этого, при производстве булата учитывается следующее:

  1. Высоколегированный металл не позволяет получить булатную сталь.
  2. Среднелегированная заготовка применяется для получения булата низкого качества.

Булатная сталь может изготавливаться при применении 4 основных технологий:

  1. Прямое сплавление измельченного графита и железной руды. Эта технология наиболее проста в исполнении. Для получения качественной стали в этом случае следует использовать руду с процентным содержанием металла не менее 85%. Очень часто в природе встречается руда с большим количеством серы, которая считается вредной примесью.
  2. Расплавление железа при непосредственном доступе углей. Эта технология обеспечивает попадание в сплав не только чистого углерода, но и различных оксидов, которые и обеспечивают получение требуемой структуры. Подобная технология сегодня применяется крайне редко, так как вместе с оксидами в состав попадают вещества, существенно снижающие качество.
  3. Обжигание сырья на протяжении длительно периода без обеспечения доступа воздуха. Подобная технология характеризуется тем, что позволяет получить дешевый металл с довольно высокими эксплуатационными качествами. Сталь, полученная данным методом, называется литым булатом. Применение подобного метода возможно только при точном расчете времени выдержки при обжоге, так как в противном случае состав набирается большого количества углерода, а это определяет повышение хрупкости и снижение ковкости.
  4. Сплавление железа без примесей с графитом в вакууме. Применение этой технологии позволяет существенно повысить качество получаемого металла, но при этом стоимость устанавливаемого оборудования весьма велика. За счет вакуума исключается вероятность попадания в состав вредных примесей и оксидных присадок.

В бытовых условиях зачастую применяется метод обжига сырья на протяжении длительного периода без обеспечения поступления воздуха. Он позволяет получить булат довольно высокого качества. Сплавление чистого железа с графитом проводится в промышленных условиях, так как возникают сложности с установкой специализированного оборудования.

Область применения

Когда на поле боя использовалось исключительно холодное оружие, булатная сталь высоко ценилась. Только зажиточные воины могли себе позволить клинок из подобного материала. Сегодня булат используется при производстве лезвий в основном коллекционного холодного оружия. Популярность булатной стали прежде всего связана с довольно необычным рисунком, который получается на поверхности металла.

В других областях промышленности булат не получил широкого применения. Это связано с тем, что он существенно уступает легированным составам практически по всем показателям. Кроме этого, сложность изготовления металла повышает его стоимость.

Немного истории

Изначально производством булата занимались мастера Индии и Ирана. Через некоторое время после появления этого сплава на территории Средней Азии ее стали привозить в Русь для производства холодного оружия. Для того чтобы классифицировать сырье по его качеству, стали применять различные термины: красный и синий булат, красное железо. Впервые производство этого металла наладил на территории России Златоустовский завод.

Изучением процесса получения булата начали заниматься в 1828 году по поручению Горного ведомства. Путем проб и ошибок после некоторого времени экспериментов металлурги смогли получить сталь, выпуская ее в виде слитков. Однако уже тогда инженеры определили, что используемые технологии получения булата не технологичны, а сам материал не стоит вложенных средств. В 1839 было изготовлено первое холодное оружие из булата, которое демонстрировалось в музеях Санкт-Петербурга.

Сегодня определение булата применяется в качестве собирательного названия для вязких и твердых сплавов железа с углеродом. По некоторым эксплуатационным качествам металл схож с чугуном, но его принято называть сталью. С каждым годом встречается все меньше специалистов, которые знают, как работать с булатом. Некоторые исследовательские металлургические организации проводят его изучение для выявления наиболее выгодных технологий производства этого вида стали.

Булатная сталь: что такое булат и откуда он появился

Немного о древнем булате

Булатная сталь представляет собой сплав железа и углерода, причем содержание последнего очень высоко, и практически приближено к составу его в чугуне. После специфической термообработки твердость этого сплава достигает 64 HRC, а травленая его поверхность имеет характерный и очень красивый рисунок.

Однако, если сравнивать булатный сплав и простую высокоуглеродистую сталь, то можно проследить ту же закономерность, что и при сравнении алмаза и угля: состав один, а свойства разные. Технология производства булата крайне сложна и не лежит на поверхности.

Читать еще:  При какой температуре плавится чугун: температура плавления сплава

Данные археологический исследований позволяют считать, что ещё 2,5 тысячи лет назад Индийские кузнецы умели изготавливать оружие из особенного металла. Индийская узорчатая сталь стоила целое состояние, а мастера касты кузнецов строго хранили свои секреты. Клинки из неё опытные мастера выковывали на протяжении нескольких лет, используя достаточно небольшие молоточки, вместо стандартного молота кузнецы.

После покорения Тимуром Сирии, мастера были вывезены в Самарканд, ставший затем центром производства булата. Однако расселившиеся по Средней Азии мастера настолько хорошо хранили свои секреты, что в конечном итоге древние технологии, дающие возможность получить высококачественный булатный вутц были утеряны.

Булатная сталь П.П. Аносова

Раскрытие секрета производства булата стало сложной целью для многих именитых металлургов. Западноевропейские мастера многие десятилетия пытались воссоздать легендарные древние рецепты, то приближаясь к результату, то снова откатываясь назад.

Павел Петрович Аносов, будучи в должности горного начальника Златоустовских заводов, проводил целенаправленные исследования, целью которых было повышение качества продукции, выпускаемой вверенной ему Оружейной фабрикой. В 1828 году он начал многолетние работы, позволяющие получить булатный сплав, которые венчались успехом только в 1837 году.

Помимо классической технологии Аносов разработал и так называемое производство сущность которого «заключается в сплавлении негодных к употреблению железных и стальных обсечков в глиняных горшках (тиглях) при помощи возвышенной температуры воздушных печей».

Возвращение легенды

И снова, уже в начале 20 века эта сложнейшая технология была утрачена. Многолетние исследования Аносова остались только в архивных и музейных записях тех времен. Восстановить технологию стремились многие, сначала советские, а затем и российские металлурги. Ближе всех подойти к разгадке тайны, и получить аносовский булат удалось только Златоустовскому металлургу Сергею Баранову. Для этого потребовались многие года и огромное количество пробных плавок.

Булатная сталь Сергея Баранова на сегодняшний имеет соответствующее заключение РАН, а сам Сергей стал членом-корреспондентом Петровской Академии «Наук и Искусств».

Отличие тигельного булата от литого

Два эти вида стали имеют, как отличия, так и поразительное сходство. Их неодинаковость начинается уже на этапе производства. Тигельный сплав производится в специальных тиглях из железной руды с добавлением древесного угля и специальных флюсов. Плавка проводится в древесных печах, температура в которых гораздо ниже, нежели в газовых или электрических. Это очень затратная во всех отношениях технология, поэтому выполненные из такого металла клинки относятся к разряду коллекционных.

Технология литого булата немного проще, поскольку позволяет использовать вместо железной руды специально подобранные марки низкоуглеродистых сталей. Визуально рисунок, который имеет булатный тигельный клинок более выражен и интенсивен. Однако свойства ножей из этих металлов практически идентичны, а литой сплав более доступен по цене.

Характеристики ножей из булатной стали, сфера их применения

С тех пор как люди научились обрабатывать металл, представить жизнь без ножей просто невозможно. Ими разделывают мясо, режут фрукты, дарят их как сувениры и используют в качестве оружия. Есть вполне заурядные образцы такой продукции, с деревянной или пластиковой ручкой, а есть штучные, уникальные экземпляры, среди которых выделяются ножи из булатной стали с твердостью 64 HRC. Такие клинки имеют долгую и интересную историю, а также свои секреты. Как они появились, чем лучше остальных ножей, каким образом их выбирать – расскажет собранный в статье материал.

Что представляет собой булат и его характеристики

Чтобы разобраться, что такое булат, необходимо рассмотреть процесс его производства со всех сторон. Этот сплав – весьма сложная субстанция с определенным химическим составом, получаемая благодаря уникальной технологии обработки металла. Сталь булат впервые появилась в Индии примерно 2400-2500 лет назад. Материал представляет собой сплав железа с углеродом. Содержание последнего составляет около 2%, что позволяет изделию сохранять упругость стали при твердости, сопоставимой с характеристиками чугуна.

Если просто смешать железо с углеродом в указанной пропорции, булатная сталь не получится. Весь секрет кроется в особой технологии ее изготовления. Необходимо соблюдать установленные температурные режимы, не перегревать сырье выше определенного градуса, не давать ему остыть, не закалять. Точный «рецепт» классической булатной стали был утерян во времена войн, однако в 19 веке Павел Аносов, русский горный инженер, фактически восстановил особенности производства этой субстанции. Повторили опыты по созданию булата и в СССР – так технология изготовления изделий из этого материала сохранилась до наших дней.

Булатная сталь производится путем варки руды и образования своеобразных лепешек, названных вутцем. Мастера соединяли эти слитки между собой, выполняя кузнечную сварку, – таким образом получали желаемый меч или нож. Для изготовления оружия из дамасской стали умельцы накладывали друг на друга железо с разным содержанием углерода, делая некое подобие сэндвича. В конце скрепляли все вместе, используя кузнечную сварку. Такие изделия выглядели красиво, но недостатки дамаска для ножей уже тогда были очевидными при сравнении с булатом. Основную разницу между двумя современными видами сплавов можно рассмотреть в таблице.

Преимущества и недостатки

2500 лет назад материал впечатлял своими исключительными характеристиками – небывалой твердостью и гибкостью. Недостатков пользователи в нем не находили. В современном мире, когда технология металлообработки и познания о химическом составе металлов шагнули далеко вперед, плюсы и минусы булатной стали практически равнозначны. В таблице собран перечень основных достоинств и недостатков ножей, выполненных из этого материала.

Несмотря на отрицательные характеристики металла, ножи из этого редкого сплава по-прежнему высоко ценятся. Изделия переросли в статусную вещь, обладание которой равносильно наличию коллекционного ружья или редкой монеты. Именно поэтому такие ножи часто можно увидеть в отделе элитной сувенирной продукции.

Читать еще:  Пильный диск для циркулярной пилы: советы по выбору

Сегодня ковкой булатной стали по старинным технологиям никто не занимается, иначе стоимость продукции, с учетом всех затрат, примерно равнялась бы цене подержанной иномарки. Применение новейших технологий хуже изделие не делает, при этом позволяет более точно контролировать температурный режим, химический состав стали, дозировать добавление углерода. С уверенностью можно сказать, что современный нож из булата заметно надежнее, крепче и долговечнее своих предшественников, а сильная подверженность коррозии устраняется простым легированием клинка.

Основные виды ножей и сфера применения

Булатные ножи, как и прочие разновидности этого режущего инструмента, бывают цельнометаллическими, с фиксированным клинком, складными. Нельзя однозначно утверждать, какое изделие будет надежнее и долговечнее. Служить все три вида ножей будут одинаково долго, как если бы для производства использовалась дамасская сталь. Изделие с фиксированным лезвием обычно продается вместе с добротным кожаным чехлом, что увеличивает его ценность и срок службы.

В зависимости от сферы применения, условно можно выделить следующие виды клинков из булатной стали: для рыбалки, охоты, туризма, метательные. Отдельными категориями идут подарочные (коллекционные) и военные модели ножей. Различия будут в длине и форме лезвия, а также материале рукояти, для изготовления которой применяют высокопрочную древесину, благородные металлы, рога животных, ценные резные породы дерева.

Рукоять может быть дополнена оригинальным орнаментом, красота и сложность исполнения которого зависят от физических возможностей мастера и особенностей материала С учетом общей цены изделия экономить на этой части ножа не принято.

На что обратить внимание при выборе

При выборе ножа из булатной стали особое внимание обращают на качество применяемых материалов, производителя, аккуратность исполнения. С учетом сложного технологического производства стоимость этих изделий высока, поэтому при покупке важна каждая деталь:

  1. Рисунок на металле и цвет самой стали. Фон должен быть темным, а сам узор хаотичным: чем он четче и крупнее, чем больше точек и поперечин на нем, тем выше достоинство стали. Если же рисунок представляет собой ровные либо симметричные линии, скорее всего, под видом булатной стали «прячется» дамасская, стоимость которой значительно ниже.
  2. Звон металла. По его характеру определяют монолитность булата: чистота и продолжительность звучания свидетельствуют о целостности клинка, отсутствии разрывов и трещин; низкий и короткий по времени звук получается при существенной разнице в составе соседних слоев.
  3. Размеры и характеристики. Товар обязан соответствовать заявленным производителем параметрам и целям, для которых он предназначен. Если это охотничий клинок, он должен иметь соответствующую длину, если нож для рыбалки или туристический – небольшое лезвие, дополненное раскладной конструкцией.
  4. Качество сборки. Важно, чтобы лезвие не шаталось, рукоятка была выполнена добротно, без сколов, заусенцев. Все материалы должны быть подогнаны друг к другу плотно – зазоры недопустимы.
  5. Документация и комплект. Хороший продавец всегда приложит сертификат, подтверждающий, что нож не является холодным оружием, а также добавит гарантийный талон, футляр или чехол.

Приобрести оригинальные изделия можно только у проверенных производителей, в числе которых:

  • ООО «Железные братья»;
  • ООО «БУЛАТ»;
  • ООО «Русский Булат»;
  • ООО «Дамаск стиль»;
  • ООО «Павловский клинок»;
  • Мастерская кузнеца Пампуха И Ю.

При использовании некачественных материалов, а также нарушении технологий нагревания и охлаждения булатная сталь теряет в прочности и остроте, поэтому характеристики изделий, приобретенных у сомнительных компаний, будут далеки от заявленных.

Перед покупкой рекомендовано проверять производителя ножей из булата, изучая отзывы о нем на сторонних ресурсах. Если есть возможность, стоит посетить стационарный торговый объект.

Правила использования и ухода

Булатная сталь – не самый прихотливый материал, однако и за ним необходим правильный уход. Соблюдение простых правил позволит надолго сохранить безупречный внешний вид ножа и продлит срок его службы:

  1. После разделки шкурок или мяса животных необходимо при помощи влажной тряпки промыть изделие от остатков крови, жира, а затем вытереть насухо ветошью. Это позволит избежать ранней коррозии.
  2. Хранить нож нужно в теплом, сухом месте, не допуская попадания влаги и образования конденсата. При наличии кожаного чехла, лучше всего между периодами эксплуатации оставлять режущий инструмент именно в нем.
  3. Если изделие из булата не планируется использовать длительное время, его можно натереть парафином/рыбьим жиром либо раз в три месяца протирать подсолнечным маслом.

Недопустимо применять для очистки булата жидкости с агрессивными действующими веществами.

Если металл покрылся ржавчиной, ее необходимо сразу же удалить. Сухой тряпкой круговыми движениями убирают верхний слой налета, затем очистку продолжают с помощью керосина и жесткой ткани. Если добиться идеального результата не удалось, рекомендовано использовать очень мелкую наждачную бумагу. После подобного воздействия есть вероятность потускнения рисунка, в таком случае нож придется протравить. Также для избавления от ржавчины лезвие можно замочить в жидкости WD-40 или Cillit Bang, после чего жесткой тряпкой убрать весь налет. Важно понимать, что указанные чистящие средства агрессивно воздействуют на клинок, после их применения он точно потемнеет, поэтому придется проводить восстановительные работы.

Заточка – одна из обязательных для клинка процедур. Ввиду исключительной прочности булатной стали, проводить ее в домашних условиях непросто. Лучше всего поручить процедуру профессионалу, но если такой возможности нет, вот несколько советов, которые помогут не испортить нож:

  • точить булат лучше всего алмазными брусками или твердыми камнями;
  • использовать угол заточки 30-45 градусов;
  • делать толщину кромки 0,5-1 мм.

Сам процесс долгий и трудоемкий, не лишним будет предварительно посмотреть видео, в деталях демонстрирующее все тонкости процедуры. Нельзя выполнять заточку лезвия в спешке, иначе можно очень быстро испортить его. Запрещено использовать клинок в качестве отвертки – он не предназначен для таких целей.

Читать еще:  Термостойкая жаропрочная краска для мангала: выбор огнеупорной термокраски как защитного покрытия металла

Важно не забывать, что нож – это оружие: не стоит оставлять его в местах доступа детей, не нужно проверять остроту кромки голыми руками, нежелательно хранить клинок без защитного чехла.

Булатная сталь: что это такое и с чем ее едят

Булатная сталь — одна из главных «оружиеведческих» легенд Востока. Про булатные клинки, удивительно прочные и острые настолько, что способны разрезать платок на лету, слышали многие. Вот только тех, кто видел настоящий булатный, а не дамасский, клинок можно по пальцам пересчитать.

Краткая история

Общепринятая родина классического булата — Индия. Он появился там очень давно. Настолько, что если бы битва при Гидаспе прошла иначе, голову Александру Македонскому вполне мог снести булатный меч.

Но не снес. Потому что история в «если бы да кабы» не играется. Тем не менее уже примерно во времена Македонского булатные мечи у индусов были.

Булат из Индии проник в Персию, затем к арабам и отчасти — на Кавказ. Но наиболее качественное булатное оружие все равно производилось в индо-персидском регионе. Увы: уже давно не производится. Секрет изготовления того самого булата окончательно вымер в XVIII-XIX веке. Сейчас мы примерно знаем, как его делать, но это технология не старинная, а восстановленная. Совсем не факт, что древние использовали именно такой техпроцесс.

Что есть булат?

Булат — сталь с очень высоким содержанием углерода — иногда до 2%. Но! В отличие от других высокоуглеродистых сталей и чугунов, к которым он вплотную приближен по содержанию углерода, булат обладает не только высокой твердостью, но и упругостью. А также вязкостью, что позволяет ему очень хорошо держать ударные нагрузки.

Кроме того, булат — ковкий. Его можно ковать, составлять из него пакеты и обрабатывать кузнечной сваркой как угодно — что невозможно с чугуном.

Внешне булат отличается характерным узором — светлые волнистые линии, «пряди», «клубки», кольца и т.д., четко выделяющиеся на более темном фоне. Похожим узором обладает дамаск, но добиваются этого совершенно другими методами.

Кстати, на булатном клинке узор заметен не всегда. Очень многое зависит от тонкостей ковки, закалки и финальной отделки. Иногда узор надо «проявить» (не вытравить, это разные вещи!)

Сочетание несочетаемого — высокой твердости из-за большого содержания углерода, но низкой хрупкости и хорошей ковкости долгое время было главной тайной булата. Сейчас она раскрыта: булат — это литая, а не сварная сталь. Для сравнения: тот же дамаск — сварной.

Булат можно изготовить исключительно тигельным способом. Тигель — особого рода сосуд для плавки металлов (или других веществ), способный выдерживать очень высокую температуру. Причем для плавки булата необходимо выдерживать температуру в очень четко заданных границах. Но это еще не все. )

Особенности плавки

Одним из первых до секрета «докопался» начальник Златоустовского оружейного завода генерал-майор Аносов в первой половине XIX века. Ему удалось получить тот самый (или очень похожий на древний) булат именно тигельной плавкой.

Аносовский булат получался благодаря использованию очень качественного сырья — почти безпримесного железа и графита, а не угля в качестве источника углерода. В тиглях Аносова при взаимодействии феррума и графита одновременно шло образование расплава чугуна — и получение низкоуглеродистого железа.

Фишка в том, что чем выше в сплаве процент углерода — тем более низкую температуру плавления он имеет (исключение — кое-какие сверхсовременные огнеупорные стали). Чистое железо плавится при температуре 1539 градусов. С низким содержанием углерода (0,2-0,3%) — примерно при 1530-1535. А вот чугун — при температуре 1200 градусов!

Примечание : температура плавления обычной стали — где-то между этими границами. 1300-1400 градусов.

Тигли Аносова давали примерно 1460-1480 градусов Цельсия.

В результате после охлаждения (обязательно медленного, это непременное условие) образовывались поковки, где застывший «почти чугун» обволакивал гранулы низкоуглеродистого железа. Этот сплав называется «вутц», и это — и есть заготовка для того самого булата.

Одно непонятно — где в древности брали чистое железо и чистый графит. Впрочем, скорее всего, древние использовали просто расплав чугуна, в который бросали мелкие кусочки мягкого железа. Главное, во-первых, поддерживать температуру в тигле ниже точки плавления железа, а во-вторых, своевременно прекращать плавку и правильно остужать заготовку.

Благодаря слоисто-композитной структуре он обладает характерным узором, проявляющимся после финальной стадии ковки, и знаменитыми свойствами — высокой твердостью одновременно с упругостью и ковкостью.

Но Аносов не оставил после себя четкой технологии производства булата. Во-первых, он шел сугубо эмпирическим путем, во-вторых, в итоге пришел к выводу, что производство булата нерентабельно. Слишком сложно и дорого, при этом конечный результат. Почти не превосходит по качеству обычные оружейные стали, производство которых давным-давно налажено.

Вот поэтому у нас сейчас и нет булатной брони для танков, булатных бронежилетов и автоматов со стволами из булатной стали. )

Европа, кстати, булата не знала. В своем технологическом развитии она просто «перепрыгнула» через него: секрет открыли уже тогда, когда научились получать высококачественные клинки из обычной стали при помощи особых приемов науглероживания, закалки и отпуска.

Недостаток булата — он безумно дорогой. В той же Индии в XVIII веке булатных клинков среди обычных было едва 1% . Именно поэтому клинки из Европы, лишь немного уступавшие по качеству, но значительно более дешевые, сгубили местное «булатное дело» на корню.

Ручная работа в очередной раз проиграла в схватке с качественным ширпотребом. Хотя стоит отметить, что в Персии и на Кавказе производство булата сохранялось дольше — до XIX века.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector