NUSTMISIS

Прошлый пост про секрет булатной стали собрал много вопросов в комментариях, которые мы не могли оставить без ответов. Теперь будет настоящий научпоп-длиннопост. Всё как вы просили. Заранее хотим отметить, что уместить в один текст вообще все детали, теории и факты невозможно. Конечно, придется прыгать по верхам, но базу дадим и книги для углублённого изучения посоветуем)

Исторически, булат — это неоднородная сталь, которая получается методом выплавки разных ингредиентов в тигле (химически — это сплав железа с углеродом, но уникальные свойства достигаются разными техниками обработки и легирующими добавками, содержащимися в руде). Про тигли и легирование мы писали тут. Основная проблема здесь заключается в том, что температура плавления стали — от 1370 до 1530°C (чем больше углерода, тем ниже температура плавления). Региональные технологические традиции (и наличие подходящей по хим.составу руды в большом количестве) сложились таким образом, что только металлурги Индии и Среднего Востока смогли первыми сконструировать соответствующие печи и освоить способы получения литой тигельной стали.

В структуре истинного булата перемешаны области с высоким содержанием углерода (более твёрдые, но более хрупкие) и с низким содержанием углерода (соответственно, более мягкие и вязкие). Это даёт ряд преимуществ – например, микротрещина, возникшая в твёрдом элементе структуры, не выходит за его пределы, а «гасится» мягкой матрицей. Сочетание в структуре областей с различными механическими характеристиками обеспечивает уникальные свойства булата – оружие из него гибкое, но прочное, хорошо выдерживает ударную нагрузку. Кроме того, на режущей кромке есть эффект «микропилы» из-за чередования мягких и твёрдых структурных элементов, что обеспечивает хорошие режущие свойства.

Сейчас будет сложно: состав сырья и условия охлаждения булатной стали подбирались таким образом, чтобы обеспечить неоднородность слитка за счёт формирования при кристаллизации разветвлённых кристаллов (дендритов) с высоким содержанием углерода в матрице из стали с низким содержанием углерода.

Разнообразие булатов определялось мастерством кузнеца и традициями «производственной школы», к которой он принадлежал, в области получения слитков неоднородной стали и их кузнечной обработки. Собственно, из всего этого следует, что единственного «того самого» булата, равно как и дамаска, не существует. «Тех самых» – множество разных вариантов.

Какие-то варианты литого булата удалось разработать в Злаутосте Павлу Петровичу Аносову. Большинство мифов о его работе, которые и сейчас на слуху, появились в 1940-е годы по совершенно конкретным причинам — поднять боевой дух советского народа в период войны. В 1943 году было опубликовано произведение Павла Бажова «Иванко-Крылатко», основная идея которого в том, что мы не хуже немев, а даже лучше, можем делать разные удивительные вещи. А в 1945 году Бажов опубликовал «Коренную тайность», где в таком же ключе рассказывалось о работах Аносова. Всем интересующимся рекомендуем книгу Михаила Ефимовича Главацкого «Генерал от металлургии Павел Аносов».

Неоднородную структуру стали можно получить несколькими различными способами, что стало одной из причин путаницы в терминах «булат», «дамаск», «вуц/вутц» и т.д. Исторически сложилось, что булатом (литым булатом, «истинным» булатом) обычно называют сталь, неоднородная структура которой получена в ходе кристаллизации из жидкого состояния (расплава). В англоязычных странах для неё используют термин wootz steel, поскольку в определённый период она импортировалась из Индии в виде «лепёшек» – вутцев.

Дамаском же или сварным (сварочным) булатом часто называют неоднородную сталь, полученную без плавления, путём кузнечной сварки и проковки пакета заготовок (пластин) из стали с различным содержанием углерода и карбидообразующих элементов, в основном ванадия, хрома, титана или молибдена. При повторяющихся циклах нагрева/охлаждения происходит выравнивание карбидов в микроструктуре. Поэтому узоры перлитно-карбидных полос на дамаске более крупные, чем образующиеся при кристаллизации жидкой стали на булате.

Грубо говоря, вутц — это заготовка. Вутц плавят в тигле и отливают булат, а дамаск не плавят, это сплющенный сэндвич-пакет из пластин высокоуглеродистой стали. Данное описание, естественно, не является общепринятым, но наиболее часто эти термины используются именно в таком контексте. Кроме того, существует так называемый «штемпельный булат», который собственно булатом не является. Это своего рода контрафакт, когда на поверхности изделия из обычной однородной стали с помощью штемпеля теснят узор.

Теперь про Японию. Процесс в традиционной японской печи «татара» организован таким образом, что восстановленное из руды железо насыщается углеродом. В результате получается насыщенная углеродом крица – кэра. Её разбивают на куски, удаляют включения шлака, а металл сортируют, определяя по визуальным признакам содержание углерода. Такой метод позволяет отбирать сталь с содержанием углерода в диапазоне от 0,6 до 1,5%.

Отобранную сталь (тамахаганэ) затем проковывают, получая полосы с различным содержанием углерода. Из полос формируют пакет, который многократно проковывают, что позволяет получить композитную структуру с чередованием областей стали с высоким и низким содержанием углерода.

Да кто ж знает, когда точно. Примерно к XIV в. секрет булатной стали уже считался утраченным. То ли потому что подходящая железная руда с вкраплениями ванадия, хрома и т.п. закончилась на местности, то ли всех мастеров перебили в ходе войн и завоеваний. Да и кузнечная артель не самое открытое сообщество, в целом.

Для того, чтобы понять по какой технологии изготовлен тот или иной клинок, надо провести его сложное металлографическое исследование с повреждением части изделия для получения шлифа. Существуют методы неразрушающих исследований, но они пока не очень распространены в научных исследованиях старинного оружия. Если способ производства удалось установить, то повторить его – это уже вопрос техники, т.е. знаний и опыта мастера-кузнеца.

Если вы кузнец-оружейник, но не реконструктор, то чтобы получить какой-то вид булата, похожего на «тот самый», можете воспользоваться современным печным оборудованием, средствами измерения температуры, промышленной сталью с различным содержанием углерода и механическим молотом. К слову, Аносов использовал современное на тот момент заводское оборудование, а не воссоздавал древние индийские рецепты как нынешние ученые из университета Айовы.

Можно обратиться к книге Николая Годеновского «Тайна булатной стали», где он поимённо перечисляет кузнецов-оружейников, работающих с булатной сталью, и используемые ими технологические приёмы. Книга хороша ещё и тем, что в ней приведён хороший обзор видов дамаска и способов их получения, а необходимая теория изложена кратко и доступным языком.

Также много интересной информации, наблюдений и размышлений кузнеца-практика по теме изготовления булатов приведено на сайте Леонида Архангельского и в его книге «Секреты булата».

По прочности булат уступает, это так. Разработка новых марок стали – не самоцель учёных. Если для решения какой-то производственной задачи необходим сплав с требуемыми свойствами, то он разрабатывается научно-исследовательским коллективом металлургического завода или научного института, затем вводится в государственные или заводские стандарты. «У нас» в плане разработки новых сплавов дела обстоят точно не хуже, чем «у них». Дело в запросе от отрасли и объеме финансирования на модернизацию материалов и оборудования. Если есть задача, которую может решить только новый сплав, то он точно будет разработан. Научная школа в России сильная, особенно в Университете науки и технологий МИСИС, конечно же! Не шутка, наш вуз — лучший в стране по материаловедению согласно 4 разным рейтингам последних лет QS, U.S.News, RUR, RAEX.

По-видимому, речь идёт об исследованиях профессоров МИСИС В.А. Щербакова и В.П. Борзунова, описанных в книге «Индийский вутц, дамасская сталь, русский булат – легендарные композиты прошлого. Теоретические аспекты формирования уникальной гармонии эксплуатационных свойств и пути их воспроизведения».

Булат, безусловно, хорош. Но смотря для кого и чего. Его главная проблема – нишевость, это всегда штучный товар. Разработано много способов изготовления единичных изделий из булата, но не технологий массового производства. Разница в масштабах. Для обеспечения современных объёмов производства стали используется определённый набор инструкций, выполняя которые можно гарантированно получить продукцию с заданными свойствами. Для "равномерно неоднородного" булата это проблематично. Не говоря уже о том, что изделие из булатной стали или дамаска требует дополнительной кузнечной обработки, что снижает производительность.

Даже во времена Павла Аносова (1840-1850-е), когда масштабы металлургического производства были значительно скромнее, в результате его опытов стало понятно, что производство однородной литой стали существенно проще. А изделия из неё удовлетворяют предъявляемым требованиям заказчиков. Аносовский же булат использовался для изготовления единичных экземпляров подарочного оружия.

Надеемся, после прочтения этого поста тема булата для вас раскрыта)
Если остались вопросы или темы, на которые вы хотите получить ответы - обязательно пишите! Мы читаем все комментарии и очень вам за них признательны! Но на подготовку материалов требуется время) Ваш, Университет МИСИС

Привет, Пикабу! Сегодня мы, не задумываясь, носим вещи с металлическими вставками — ремни, сумки и даже платья. Это все возможно благодаря тому, что когда-то — а именно, в Средневековье, — светский костюм развивался под определяющим влиянием военного доспеха. Металлургия и текстильная промышленность при этом взаимно влияли на развитие друг друга.

Уже в эпоху Древнего мира получило развитие производство ювелирных изделий и одежд, шитых нитями из драгоценных металлов. Вплоть до Средневековья принципиальных изменений костюм не претерпевал. Металла в одежде было мало и носил он, в основном, декоративный характер: украшения, отделка пояса, застежки, пуговицы и др.

Революционным материалом, кардинально изменившим принципы конструирования как военного, так и светского костюма стало железо. В Средневековье активно развивались технологии производства высококачественной литой стали в тиглях и кричного железа в высоких сыродутных горнах. Это позволило вывести на новый уровень технологии холодной ковки и изготовления стальной проволоки. Получает всеобщее распространение первый полностью металлический доспех — кольчуга. Ее изготовление считается высочайшей формой средневекового металлургического ремесла.

Кольчуга состояла из более чем двадцати тысяч колец, для создания которых использовалось от 600 метров проволоки. С ее производства и начинался технологический процесс. Если точнее — с волочения — метода, основанного на протягивании стального прутка через ряд постепенно уменьшающихся отверстий. Затем проволоку навивали на оправку, разрезали и сваривали кольца, расплющивали их и фигурным пуансоном наносили узор. Отдельной кропотливой операцией было изготовление заклепок или штифтов диаметром не более 0,75 мм.

После этого начиналось плетение кольчуги — от ворота к подолу. Наиболее простой способ «4 в 1», при котором одно кольцо соединяется с четырьмя соседними, не давал достаточной защиты, поэтому использовались более сложные вариации – «6 в 1», «8 в 1» и «8 в 2». Они улучшали защитные свойства и прочность кольчуги, но увеличивали как её массу, так и время изготовления, а, следовательно, и стоимость готового изделия.

Подобно другим частям рыцарского вооружения, кольчуга не оставалась без украшений. Снизу и по краям рукавов делалось некоторое подобие кружев или шитья из проволок, пропускаемых в отверстия колец. Часто для большей нарядности в кольчугу вплетали кольца из цветных металлов: меди, золота, серебра; особенно это характерно для восточных кольчуг.

В раннем Средневековье в Западной Европе развивался романский стиль, характеризующийся монументальностью форм. Он оказал влияние не только на архитектуру, но и на костюм. Форма и покрой верхней мужской одежды (блио) были подобны длинной рыцарской кольчуге-рубахе из мелких колец.

В женском костюме главенствующее положение занимал блио с широкими гофрированными рукавами. Они доходили до запястья и падали почти до земли. Пояс был особенно дорогой частью одежды, его украшали драгоценными металлами и камнями.

В Европе и Азии в 15-16 вв. была распространена «бригандина» — корсаж из стальных блях, наложенных друг на друга и закреплённых на одежде. Первоначально термин «brigand» обозначал пешего солдата, который собственно и носил этот тип доспеха. Потом его облюбовали аристократы и стали его всячески украшать, покрывать бархатом и шёлком. Конструкция легла в основу современных бронежилетов: защитный жилет из ткани (кевлара), содержащий металлические (керамические) пластины.

Японский вид бригандного доспеха получил название кикко (kikko) и использовался вплоть до 16 века. Он содержит шестиугольные пластины из железа или твердой кожи, пришитые к одежде. Его можно было носить как под платье, так и над ним. Кикко имеет много форм: куртки, жилеты, перчатки, защита рук, бедер, и защита шеи у шлема.

Индийским эквивалентом бригандины было «одеяние из тысячи гвоздей» – кожаная куртка, покрытая бархатом и содержащая стальные пластины, используемая до начала 19 века. Их носили во время войн против Британской Ост-Индской компании. Турки использовали подобные доспехи во время русско-турецких войн. Два полных комплекта такого одеяния представлены в Эрмитаже в Санкт-Петербурге.

Доспех-бригандина стал таким популярным, потому что служил одновременно и латами, и светским платьем. Важно, что металлические пластины не только защищали, но и позволяли конструировать силуэт. В результате возникло то разделение костюма на мужской и женский, которое сохраняется до настоящего времени.

Этот текст подготовлен на основе материалов из энциклопедии «Металлургия и время», созданной учеными Университета науки и технологий МИСИС.

Привет, Пикабу! Мир металлургии полон увлекательных историй. Сегодня Университет МИСИС рассказывает о том, какое применение нашли платине в Российской империи. И это не ювелирное дело!

В 1923 году в юмористическом журнале «Крокодил» была опубликована карикатура Михаила Черемных «Научная хроника». Рисунок предваряла цитата:

«Бывший заведующий 20-ой Госмельницей в Москве — Солдаткин снял с громоотвода мельницы платину для своего мотоциклета. (Из письма в «Крокодил»).

МОЛНИЯ: — А я смотрю — где моя платина? Ан вот она где!»

Уверены, многие из вас сейчас переспросили: «Что-что он снял с громоотвода?».

Платину он снял.

Платину.

Драгоценный металл такой.

Российская империя — единственная страна в мире, где делались платиновые громоотводы.

Как известно, первооткрыватели платины — испанцы — поначалу считали его бросовым металлом, который только мешал им добывать золото в испанских колониях в Америке. Золото с вкраплениями неизвестного белого металла они называли «гнилым» — поскольку очистить его от этого металла было крайне сложно. Из-за никчемности этот металл и назвали уничижительно «платиной», что можно перевести с испанского как «серебришко».

Потом, конечно, с ценностью платины разобрались, но это не спасло платину от скачков цен. Вот вам несколько фактов:

До открытия месторождений платины в Южно-Африканской республике Россия была монополистом — перед Первой мировой войной до 95% платины на мировой рынок поставлялось из Российской империи, где ее добывали на Урале.

Это первое.

Второе — вот что сообщает нам журнал «Советский коллекционер» за 1928 год в статье «Новое о платиновой монете»:

«В 1863 г. совершается акт беспримернейшей глупости: за бесценок, на лом, английским капиталистам Джонсону и Маттей продается 42,5 тонн сырой платины, а все уральские прииски сдаются им же в аренду. Выброшенные на рынок гигантские запасы платины обесценили ее на несколько десятков лет вперед».

В результате, как сообщает нам еще дореволюционный нумизматический каталог Мигунова в главе, посвященной платиновым монетам: «Расценку в настоящем издании я не делаю ввиду неустойчивости цен на платину (за исключением редких годов). Нередкие года платиновых монет идут на ювелирную работу, электричество и т. д.».

Да, именно так — «на электричество».

Традиционно громоотводы делали из хороших проводников, вроде меди или железа, но эти металлы, как известно, подвержены сильному окислению в воздушной и водяной среде. А платина — и стоила не очень дорого, и коррозии не подвержена, и имеет более высокую температуру плавления — при пожаре ничего с ней не будет.

Поэтому некоторые состоятельные российские граждане и заказывали себе официально на Санкт-Петербургском Монетном дворе платиновую проволоку для громоотвода. Такие документы на закупку сохранились и их довольно много. Провокаторы-историки иногда добавляют, что внешне платина — металл довольно невзрачный, поэтому не исключено, что кое-где на старых домах так до сих пор и висят платиновые громоотводы.

Только вы это... На бывшую государственную мельницу № 20 города Москвы не ходите.

Там директор-байкер Солдаткин уже постарался.

Ровно 101 год назад.