Булат. Узорчатая сталь. Дамасская сталь

Что такое булат? Называли этот материал в разные времена и в разных странах по-разному. Например, принятое в России слово "булат" произошло от иранского "пулад" (по-арабски "фулад"), которое обозначает просто литую сталь (не будем здесь уточнять, что такое "просто литая" сталь). Само слово "фулад" отражает технологическую особенность получения металла и означает "очищенное" - вероятно, имеется в виду железо, переплавкой которого производили сталь. Другое очень популярное название - "дамаск", отражает внешний вид поверхности клинков и произошло от "дамаст" - "волнистый, струйчатый". Употребляются также названия "вутц", "булатная сталь," "дамасская сталь", "сварочная сталь", "рафинированная сталь", "дендритная сталь", "узорчатая сталь", а также "красное", "белое" и "многосуточное железо". Встречаются термины "ликвационный булат", "сварочный булат", "микро-булат", "порошковый булат" и, естественно, какой-то "настоящий булат".

Что такое булат как материал для изготовления клинков, ножей? Какой клинок можно без особых металлографических и лингвистических изысканий назвать булатным? Чтобы определить, чем отличается любой булат от стали, следует выявить его главный признак. Определить - значит ограничить, положить предел. Вот и нам нужно уяснить границы понятий "сталь" и "булат". Наиболее характерным признаком, отличающим булаты всех сортов от обычных сталей, является своеобразный узор на отполированной поверхности булатного изделия. Узор этот различим невооруженным глазом и выделяется в виде светлых линий на сером или черном фоне после протравливания изделия какой-либо слабой кислотой, но иногда он проявляется уже непосредственно после полировки. Эффект появления узора объясняется структурной неоднородностью металла, в котором участки с розным содержанием углерода и травятся, и полируются по разному.

С древнейших времен именно по узору различали сорта булата. Аль-Кинди, арабский знаток оружия, живший в IX в., писал, что глядя но узорчатую сталь, видишь ее как снаружи, так и внутри. Действительно, знаток по одному лишь внешнему виду узорчатого клинка может определить структуру металла, технологию его изготовления, весьма часто место и время его производства и, в некоторых случаях, мастера-клиночника. Лучший в Европе знаток булатов П.П.Аносов говорил, что "...опытный азиатец не ошибется в выборе клинка без пробы и по одному узору определит, вязок булат или хрупок, тверд или мягок, упруг или слаб". Таким образом, неизменный спутник классического булата - различимый невооруженным глазом узор того или иного вида. Булат может быть литой, сварочный, японский, индийский, плохой, хороший - какой угодно, но узор должен быть! Чем выше четкость и контрастность узора, тем больше ценился булат. Этот внешний признак говорит о резкой неоднородности металла.

Исследования микроструктуры некоторых старинных клинков показали, что белые линии узора на них образованы вытянутыми (волокнистыми) скоплениями округлых цементитных частиц размером от 1 до 10 мкм, неравномерно распределенных в матрице, содержащей примерно 0,8 % углерода и имеющей структуру сорбита или троостита. Ясно, что чем белее, чем четче узор, тем плотнее скопление частиц цементита и выше содержание углерода в волокне. При среднем содержании углерода в металле 1,5 % в волокне может быть до 4 % углерода - столько же, сколько в чугуне. Однако известно множество узорчатых клинков с совершенно другой структурой, например таких, в которых узоры образованы переплетени-ем железных и стальных волокон или пластин. Встречаются также клинки, в которых наряду с железостальными волокнами присутствуют и сверхуглеродистые участки, как в клинках первого типа.

Разница в узоре клинков объясняется тем, что в течение двух тысячелетий оружейники применяли множество различных вариантов получения узорчатого металла, как с использованием кузнечной сварки, так и путем выплавки и последующей деформации (ковки) стали по особым режимам. Однако все многообразие получающихся при этом структур металла можно свести к четырем основным группам. В несколько упрощенном виде сочетание структурных составляющих в этих группах можно представить следующим образом. 

Внешне булат отличается наличием беспорядочного узора, который получается при кристаллизации. На него, как на одно из отличий от сварочного дамаска, где узор получается закономерным, указывал ещё Аль-Бируни. Аносов также обращал на это внимание. Он разработал 4 пути получения булата:

Сплавление железных руд с графитом, или восстановление и соединение железа с углеродом; сплавление железа при доступе углей, или соединение его предварительно с углеродом и восстановление его посредством закиси железа или с помощью продолжительного отжигания без доступа воздуха; и, наконец, сплавление железа непосредственно с графитом, или соединение, его прямо с углеродом.

Первый, способ требует чистейших железных руд, не содержащих кроме закиси железа никаких посторонних примесей, в особенности серы. Но подобные руды встречаются чрезвычайно редко, притом и потеря в графите весьма значительна, а успех в насыщении железа углеродом не всегда в зависимости от искусства. Сверх того, руды, по малой относительной тяжести, занимают более объема, нежели железо, и, заключая в себе металла около половины своего веса, уменьшают количество продукта при одной вместимости с железом до ¼ и даже до при одних и тех же прочих расходах. Из этого видно, сколь сей способ дорогостоящ. Таким образом, трудность отыскать в совершенстве первые материалы, случайность соединения железа с углеродом в надлежащей пропорции и дороговизна соделывают сей способ не доступным для введения в большом виде. Но он знакомит и с способом древних и с причиной драгоценности совершенных азиатских булатов, ибо древние скорее могли попасть на способ простой, нежели сложный. Употребление тиглей столь же древне, как и известность золота: ничего не могло быть ближе для древних алхимиков, как испытание плавкой всех тел, похожих по наружному виду на металлы, и в этом случае для них ближе было испытывать графит, нежели для нас, привыкнувших думать, что он не плавится и может быть полезен токмо в тиглях и карандашах.

Второй способ не мог быть введен в употребление по затруднительной ковке при значительном содержании углерода, что происходит, по моему мнению, от недостаточной чистоты кричного железа и от затруднения очистить оное совершенно помощью железной закиси. Железо может быть улучшено способом, употребляемым в Японии и вообще в Азии,продолжительным сохранением в воде или земле, а очищение угля едва ли будет столь совершенно, как в графите.

Третий способ введен уже в употребление, но как литая сталь для сохранения ковкости не может заключать много углерода, то она и составит особый разряд литых булатов, годных на выделку дешевых изделий: ибо пуд литого булата обходится около 10 рублей.

Четвертый способ, как почитаемый мною удобнейшим и соответственнейшим при наименьших расходах, к получению настоящих булатов.

— П.П.Аносов. О булатах