Сей пЕЙсатель опубликовал пост, который я прокомментировала.
Так как коммент не пришелся пЕЙсателю по душе, он меня заблокировал.
Но мне пофиг, я все равно донесу до него свое мнение.
Так вот @Lepenson ты ссыкло, если банишь тех, с чьем мнением ты не согласен.
Недавно энергично, с матом, дракой и стрельбой в потолок обсуждали известные и редкие киноляпы. Отмыв дискуссионный клуб от крови, с кино плавно перешли на литературу, и я живо вспомнил одну шикарную историю. Пожалуй, назову её: "Оборотни, или тяжело быть химиком среди писателей".
Есть такой цикл "Конгрегация", в который входит роман "Природа зверя". Обстановка следующая: зима, снежный буран, дороги замело к лешему. В придорожном трактире держат оборону инквизитор, охотник на чудовищ, нищий рыцарь, нелюдимый подросток, психованный купчина, сам трактирщик и ещё некоторое количество народа. От кого обороняются? От вервольфов, сиречь оборотней. Пока успешно, но уже есть потери.
Охотник нехотя делится секретом: отправить оборотня к собачьей матери способно железо. Но не любое:
— Ты прав, меч не обычный. Это чистое железо — единственное, что может причинить серьёзный вред вервольфу.
Сталь, как сплав железа с углеродом, значит, не подходит. Ну ок. Может, там реально высокочистый металл, выплавленный из метеорита или полученный водородным способом — мало ли до чего алхимики додумались.
Читаем дальше:
Чугунная утварь сходу была забракована: о том, что воздействие на ликантропов имеет лишь способное к окислению железо...
На этом моменте я слегка завис. Но постойте, ведь чугун — это тоже железо. Вернее, это ещё один сплав железа с углеродом. И сплав этот окисляется за милую душу.
Ладно, может, позже объяснят?
— Железо есть железо. Тупое — заточить. Ржавое — отчистить; даже железная труба, если ею как следует садануть твари по черепу, большое подспорье, даже ржавая.
И тут же выясняется, что у торговца с собой телега, полная железного лома, выброшенного за негодностью. После чего герои радостно отправляются его чистить и точить — всё по инструкции. И героически запыривают этим добром несчастных волчар. Победа, хэппи энд, все дела, хоть и много наших полегло.
А я стою с книгой в руках и лицом лица. Потому что века развития металлургии только что отправлены в утиль буквально парой предложений. И от этого больно физически.
Поясню. Вот есть элемент железо. Он распространён в земной коре, в том числе в виде своих оксидов — соединений с кислородом. Этим оксидам в печи подсовывают углерод, на который с агрессивный кислород с жадностью набрасывается, оставляя железо в расплаве. Но углерода вокруг много, и расплав этот с радостью растворяет его в себе.
На выходе же мы получаем, как правило, чугун. Ещё раз: чугун — это железо. Просто в этом железе растворился углерод. Кстати, углерода в чугуне не меньше 2,14 %. Запомните эту цифру.
Но чугун хрупкий, он готов треснуть от любого удара. Гораздо интереснее в этом плане сталь — тоже сплав железа с углеродом. Получают сталь парадоксальным методом: снова плавят чугун и продувают его — когда-то просто воздухом, а сейчас кислородом. То есть, сначала мы такие "давайте отберём у железа кислород", а потом "давайте вдуем железу кислород".
На самом деле мы в этот момент надеемся, что кислород проигнорирует железо в расплаве и стырит лишний углерод. Собственно, сталь — это железо, в котором растворено 0,02 % — 0,6 % углерода. Если углерода больше 0,6 %, но меньше 2,14 %, это высокоуглеродистая сталь. Больше 2,14 % — напомню, это чугун.
И есть чистое железо. На самом деле оно может быть технически чистым, химически чистым, т. н. "полупроводниковой" чистоты — градаций дохрена, и все они условны. Важно то, что углерода и прочей бяки в нём следовые количества. Из-за этого чистое железо почти не ржавеет. В нём нет тех примесей, из-за которых образуются гальванические пары, ведущие к окислению.
То есть, сначала автор заявляет, что зарубить ликантропа можно только чистым железом, которое якобы способно окисляться (нет). Нам не подходит способный к окислению чугун, в котором 2,14 % углерода. Нам не подходит сталь, в которой углерода 0,02 % — 0,6 %, и которая тоже не против задорно окислиться.
Зато нам замечательно подходит железный лом! А из чего же он состоит? В Средние века — из того же чугуна (битые сковороды, колотые котелки, лопнувшие печные дверцы) или той же стали (сточенные ножи, погнутые вилы, дедов шлем с дыркой на темечке). Чистого железа в этом ворохе ржавого хлама нет и быть не может.
Самое интересное, что автор в курсе. Моими стараниями. Менять, ясное дело, ничего не планирует. А я каждый раз немножко рыдаю, перечитывая в остальном славную книжку.
В 9-м, 10-м и 11-м классах по химии проходят темы: железо, сплавы металлов, производство чугуна и стали, коррозия металлов и так вот…
Не претендую на то, чтобы полностью «закрыть» эти темы, но хочу показать школьникам данные процессы непосредственно с места производства.
Благодаря руководству Qarmet стало возможным посетить металлургический комбинат в г. Темиртау Карагандинской области и создать этот ролик.
Ваш учитель химии (как и любой другой) каждый год объясняет данные темы школьникам по фото и видео из интернета. Зачастую изображения тех же самых доменных печей или конвертора либо сомнительного качества, либо непонятно вообще откуда взято (типа, чей завод, какой процесс - неясно).
А так хочется показать все прелести производства стали и важность её, как таковой. Ведь, сталь играет ключевую роль в современной жизни человека, являясь основным материалом в строительстве зданий, мостов, инфраструктуры, транспортных средств, бытовой техники и многих промышленных изделий. Без стали невозможно создание надежных и долговечных конструкций, транспорта и оборудования. Поддержание производства стали важно для обеспечения развития экономики, создания рабочих мест и удовлетворения потребностей в прочных и универсальных материалах.
Не знаю, понравится ли вам тема, выбор песни, исполнение, видеоряд, общее настроение, да и идея, в целом… просто хочу, чтобы в стране было много химиков 💚
А как дети выберут химию, если её не показывать им в интересном формате?! 😅
В музеях и интернетах можно встретить предметы амуниции и оружия, принадлежащих царям и князьям Руси, украшенные арабской вязью. Как, например, этот шлем, принадлежавший Александру Невскому:
Часто это становится предметом политических дискуссий и насмешек:
Однако действительно, зачем нашим предкам были эти арабские шлемы? Как известно, сегодня в России добывают все возможные ископаемые ресурсы. От никеля и урана до нефти и алмазов. Даже такие редкости как янтарь и бивни мамонтов, которых нет нигде более в мире. Однако в средневековье ситуация была противоположная. В России не было ничего. Кроме дерева и шкурок пушных зверьков.
Развиваться было нелегко...
На Руси не было месторождений драгоценных металлов, золота и серебра. В то время как Европа купалась в американском серебре из колоний. Богатые серебряные прииски также были в Богемии. Но главное, что не было своих источников стратегических военных ресурсов. В лесной зоне Северной Руси было тяжело разводить лошадей. Потому боевых скакунов покупали, например, основным их источником во времена Ивана Грозного были ногайцы, которые разводили коней в своих степях.
Но главная проблема была в отсутствии своих источников оружейных металлов, олова и меди, из которых делали бронзу, и железа. Те богатые месторождения железа, которые кормят современную отечественную металлургию, вроде Курского, слишком глубоки, и были недоступны в средневековье. Единственным доступным источником железа на Руси было болотное, или, так называемое, кричное железо. Если в глубоких рудах, например уже упомянутой Курской магнитной аномалии, железа содержится порядка 70%, то «бурый железняк» содержит его в два раза меньше. Болотная и озёрная руда использовалась для производства железа в кричных горнах и домницах, являвшегося основой металлургии Руси до начала XVIII века. Это производство было массовым, однако железо полученное таким способом было слишком хрупким и некачественным. Гвозди и подковы худо бедно сделать можно. Но хорошие мечи или доспехи нет.
Если на Руси до освоения месторождений далекого Урала основным источником железа были скудные «болотные» руды, то в Западной Европе источниками металла служили богатые залежи в горах на юго-востоке и в центре германских земель — в Богемии, Саксонии, Гессене, Гарце. Массовую для той эпохи добычу металлических руд шахтным способом здесь начали уже в XIII веке. В Германии богатые железные, серебряные и медные руды располагались фактически впритык к крупным городам, то ту же русскую медь на Цильме от Москвы отделяло почти полторы тысячи километров — для транспортных технологий того времени это полгода пути, а с грузом и еще больше. Богатые месторождения доступного горного железа также имелись на южных отрогах Альп, что стало базой для знаменитых гильдий по производству доспехов в Милане. Обильные источники железа в Средневековье были и на Ближнем Востоке, где научились делать лучшую оружейную сталь своего времени, Дамасский, или тигельный булат. Именно дорогие образцы оружия из Сирии часто были вынуждены приобретать русские аристократы для себя, часто не обращая внимания на арабскую каллиграфию. Возможно в них видели лишь красивые орнаменты.
Именно это отсутствие металлургической базы и предопределило экономическое и технологическое отставание Руси от Европы. До XVIII столетия значительную часть железа и большую часть цветных металлов нашей стране приходилось покупать на Западе или Востоке.
Дефицит и, соответственно, стоимость металла были таковы, что на протяжении XV–XVII веков значительная часть «поместного войска» — дворянского конного ополчения, ударной силы русской армии — носила вместо дорогих стальных доспехов матерчатые «тегиляи», простеганные пенькой и набитые конским волосом кафтаны. В то время как на западе Европы, с ее богатыми горными рудниками, с XV века стальные доспехи уже вытеснили неметаллические варианты защитного вооружения.
Все металлы — прежде всего, железо и медь — были тогда стратегическими товарами, необходимыми для военного дела. Западные соперники России, Польша и Швеция, пользуясь зависимостью России от поставок металлов из Европы, периодически в целях политического давления и военного ослабления Москвы, перекрывали их импорт в нашу страну.
Периодически, во время политических обострений с Новгородом Ливонский орден и торговый союз Ганзы просто прекращали продажу металлов новгородцам. Например, известно принятое ганзейцами 12 февраля 1422 года решение «прекратить продажу меди, олова и других металлов, из которых изготовляется оружие». Да, санкции против России на западе придумали очень давно. Поэтому начатая Иваном Грозным «Ливонская война» была именно борьбой за свободный выход к торговым путям Балтийского моря, чтобы Русь могла экспортировать на Запад свои меха и беспрепятственно покупать так не хватавшие ей металлы.
"Ганзейцы пытаются придумать 13 пакет санкций против России", гравюра, вторая половина XVI века.
Когда в 1553 году в устье Северной Двины впервые появился торговый корабль из Британии, правительство Ивана Грозного прежде всего заинтересовала возможность английских купцов поставлять оружие, железо и другие металлы в обход прежних торговых путей на Балтике, контролируемых Швецией и Польшей. Уже в 70-е годы XVI века английские купцы «Московской компании» стали активно продавать в Россию свинец, олово, медь и различное оружие. Например, только в 1576 году для царя Ивана Грозного в Англии закупили меди на 1082 рубля.
В мае 1584 года сын Грозного царь Федор Иоаннович специально направил английской королеве Елизавете письмо с просьбой о поставках металлов, меди, олова и свинца, «что к ратному делу пригождаеца». Уже в 1604 году в Архангельск английские и голландские корабли доставили различных металлов на сумму в 16 088 рублей. Весь XVII век металлы составляли значительную часть закупленных через Архангельск европейских товаров.
Цены на европейский металл были весьма высокими. Если в начале XVII века один пуд (16 кг) русского железа стоил у производителя около 60 копеек, то стоимость пуда импортного шведского железа достигала 1 рубля 30 копеек. Пуд импортной железной проволоки стоил еще дороже — от рубля до трех.
Чтобы понять, насколько высоки были цены на металл, достаточно указать, что обычная лошадь тогда оценивалась в 2 рубля, а купить холопа стоило от 3 до 5 рублей. То есть человек стоил чуть дороже 16 килограммов железной проволоки.
Еще более высокими были цены на оружие из высококачественной стали. В начале XVII века сабля из шведского железа стоила в России 5–7 рублей, а особо качественные булатные сабли из Персии продавались еще дороже, по 40 и даже по 50 рублей за единицу.
Накануне Северной войны со Швецией, являвшейся крупнейшим производителем железа в Европе того времени, России требовалась своя металлургическая база, способная преодолеть хронический дефицит металлов. Ближайшим регионом, где технологии того времени позволяли добывать массу руды, достаточную для промышленного производства, был Урал. О его металлических запасах знали еще в средние века, когда новгородские ушкуйники обнаружили на его склонах «чудские копи», многочисленные следы древних горных разработок. Именно во времена Петра I удалось организовать массовое производство железа на базе месторождений Урала и к 18 веке Россия впервые стала экспортером железа, избавившись от необходимости импорта стратегического ресурса.
Поэтому когда вы видите эти шлемы и сабли князей с арабскими надписями, помните через какие невероятные трудности пришлось пройти нашим предкам. Едва ли можно вспомнить из истории другие примеры, чтобы страна, отрезанная от ключевых военных ресурсов и международной торговли не только могла веками успешно противостоять своим могущественным соседям, но и одолеть их. "Небывалое бывает" гласит надпись на медали Петра I в честь первых побед над шведами. Это смело можно назвать и девизом нашей истории.
Какие ассоциации у нас вызывает слово «Африка»? Наверное, в детстве, это: львы, слоны, жирафы, Лимпопо. Может, кто-то вспомнит строчки из стихотворения Чуковского: «Не ходите, дети, В Африку гулять. В Африке разбойник, В Африке злодей, В Африке ужасный Бар-ма-лей!»
Может быть, вспомним португальского работорговца Негоро, из «Пятнадцатилетнего капитана» Жюля Верна. Потом, конечно, барханы, Сахара, пирамиды…
Кстати о пирамидах… Мы живем в мире мифов и ложных представлений. Вот, казалось бы, пирамидам много веков – читай, делай выводы, так как миллионы людей их видели вживую. Однако, я долгое время почему-то думал, что они стоят где-то далеко в пустыне. А оказалось - на окраине города Каира.
Вид на пирамиды из города.
Вид на город от подножия пирамид. Справа видна часть головы сфинкса, смотрящего на город.
Понимаете, вот такие древние здоровые пирамиды, о которых информации - не вагон – состав, а я все равно жил с ложными представлениями о них. Что тогда говорить о булатах, о которых написано столько ереси? Вернее, почти одна чушь о них и написана…
Как только скажешь «булат», так сразу начинают спрашивать о каких-то легендарных свойствах. Никто никогда не видел булата с невиданными и тем более «легендарными» свойствами. Все это выдумки ушлых маркетологов и воспитанников анунахов с Нибиру.
Как образуются свойства булата (да и дамаска тоже) разберем позже и тогда только полностью альтернативно одаренный сможет утверждать, что, вот, был некий истинный булат, а ваш и тот, что в коллекциях и музеях – хрень полная. По одному виду узора вы сможете судить о свойствах клинка.
Металлургия такая штука, что одно, только одно неловко оброненное слово может выдать в вас полного дилетанта. Например, часто слышу, что истинный булат нужно варить при 2000 градусах. Всё, как только это услышали, считайте, что человек вообще ничего не знает о металлургии. Полный ноль, если не минус в этом вопросе.
Разберем это чуть позже, так как писал, что чтобы опровергнуть одно дурное предложение, придется написать целую страницу. Поэтому если желаете показаться знатоком в каком-то вопросе, несите полную ахинею, но только с умным лицом. Специалистам лень будет опровергать ваш бред.
Булат должен быть твердым – еще одна ересь. Как и в случае с 2000 градусами все как раз наоборот. И если кто говорит вам, что булат должен иметь твердость вавыше 60 единиц по Роквеллу – знайте, человек вообще не разбирается в булатах и их сортах.
Например, один из старинных булатных клинков, проверенных на твердость, имел ее всего 23 ед. И этого вполне достаточно для хорошего сортового булата на «длинномере». Поэтому Аносов и закаливал свои клинки «в сгущенном воздухе» - в струе воздуха. Так и появилась легенда о закаливании клинка всадником на полном скаку. Скакать, конечно, не нужно, достаточно увеличить скорость охлаждения энергичными взмахами, чтобы получить необходимую для сабельного булатного клинка твердость в районе 30 ед.
Но о свойствах в других главах, а сейчас вернемся в Африку, к пирамидам и еще одному мифу о том, что они сложены из громадных каменных блоков, тщательно подогнанных друг другу. Миф? Да!
Сложены они конечно из громадных блоков – этого не отнять. Но не из гранита, как многие думают, а из мягкого ракушечника, которых добывался тут же неподалеку. Ракушечник настолько мягкий материал, что легко ковыряется ключом или ножом. Будете у пирамид – попробуйте. Я пробовал.
Ракушка в каменном блоке.
Булатный клинок на фоне пирамиды.
Говорят, что пирамиды сложили инопланетяне. Возможно, но только это были упившиеся в лоскуты и обкуренные в хлам пришельцы – руки бы им поотломать за такую кладку. Пирамиды разрушаются, блоки падают вниз и приставленные к памятнику охранники гоняют туристов с тех сторон, что не предназначены для туристических красочных фотографий. И правильно – если этот камень «в башка попадет» печалька выйдет.
Да многие и сами все видели, о чем я говорю.
Блоки боле-менее аккуратно сложены только внизу, а выше накиданы друг на друга как попало и между ними не только лезвие ножа можно засунуть – собаку пропихнуть.
Хотя, почему пропихнуть? Нормальная средних размеров собака свободно проходит в щель между блоками и там живет. Да, в щелях между камней на высоте пятиэтажного дома живут местные собаки. Не знаю какая у них порода – пирамидная или пирамидальная, но они там обитают и выращивают потомство.
Собаки спускаются вниз к туристам и выпрашивают жрачку, а сытые забираются наверх и прячутся в пирамидных норах. Хотя, возможно, собаки тоже не местные, а привозные - нибируанские.
Кстати, вот еще одна версия появления пирамид – их построили для собак. Неведомо кто, но это и не важно. Собаки есть? Есть! Живут в пирамиде? Да! Значит пирамида собачья собственность.
Фото демонстрирующее на какой высоте живут собаки в щелях между блоками.
Пирамидные собаки.
Это только на первый взгляд кажется, что я ушел от булатной темы, но это не так. Египет – это та Африка, которая на виду. Древнейшая цивилизация, по которой мы и судим частенько о черной металлургии этого континента. А египетская цивилизация - это цивилизация камня. В обработке камня египтяне достигли невиданного мастерства: посуда, ножи и даже иголки – все каменное.
Тонкий каменный нож с рукоятью, отделанной золотом. Нож богатого человека.
Большой каменный тесак. Некоторые современные ножи из стали в обухе толще. И, заметьте, никакого "упрочняющего" дола.
Вот таким путем пошло их развитие и, естественно, они проиграли другим народам – тем, кто сделал ставку на металлы.
Конечно, египтяне непонаслышке были знакомы с железом и ценили его. Причем у них даже некая стандартизация появилась в этом вопросе.
Хаттусили III - царь хетттов писал Рамзесу II:
«Что же касается хорошего железа, по поводу которого ты писал мне, то хорошего железа в моем хранилище в Кицуватна нет. Как я тебе писал, сейчас плохие времена для получения железа. Они изготовят хорошее железо, но пока с этим не справились. Как только они сделают его, я пошлю тебе. Сегодня я шлю тебе железное лезвие кинжала».
Но, повторюсь, железа у них было удивительно немного. Изрядно побегав по знаменитому каирскому музею я нашел всего три стоящие моего внимания в этом вопросе вещи: известнейший кинжал Тутанхамона, неизвестную широкой публике железную «облицовку» саркофага и древнеегипетский кинжал «кама» - вообще никому неизвестный.
Каирский музей.
Железное покрытие саркофага.
Если железо саркофага меня не поразило – да, сделано неплохо и добротно – то нож фараона озадачил. Слишком он новый какой-то – будто вчера сделали. Причем в Китае. Сохранность – магазинная, только этикетки не хватает.
Кинжал Тутанхамона.
Фотографировать туристам такую работу древних мастеров почему-то не дают, возможно, чтобы очередь у реликвии не задерживалась. Всё как и в мавзолее на Красной площади - быстро проходим под цепкими взглядами охраны и на ходу изучаем экспонат.
А вот фото ниже еще один раз опровергает теорию эволюции оружия. Ни непальцы не копировали копис, ни кавказцы этот древнеегипетский кинжал.
Древнеегипетская "кама".
Европейцами север Африки изучен и даже обжит давно. Кто не слышал про финикийцев, Карфаген? В Тунисе с древним железом так же как и в Египте – никак почти. А финикийцы еще в 600 годах до нашей эры обогнули африканский континент.
Тот же камень, только в профиль.
В чем же засада? А засада в Сахаре. Великая пустыня отделила изученный и обжитый север Африки от ее центральных районов. А там, в почти полной изоляции, и развивалось, порой поражающее своей уникальностью, ремесло получения железа и стали.
И сейчас пересечь Сахару не так просто. Даже на автомобиле. Сколько обточенных ветрами скелетов мигрантов, желающих попасть в Европу из стран Центральной Африки, разбросано по пустыне – не знает никто. Но их точно не десятки – сотни.
Тунис. Сахара. Джипы в пустыне.
Сахара. Пейзаж.
Закат в Сахаре.
И сейчас существуют династии проводников, кто переводит через пустыню караваны автомобилей, а что говорить о временах, отделенных от нас тысячелетием, когда единственным транспортом были ноги, конь или верблюд?
Вот так и перемещались от оазиса к оазису.
Тунис. Сахара. Оазис.
Все что южнее Сахары до 19 века оставалось малоизученным и таинственным. Недаром в Европе был в свое время так популярен приключенческий роман Генри Райдера «Копи царя Сломона» (1885г.). «Земля Санникова» в недрах Африки, можно сказать.
Мы очень немного знаем о металлургии Африки еще и потому, что европейцы в 17-19 веках больше были настроены африканцев продавать, а то и убивать, чем изучать их историю и технологии, от которых, в результате почти ничего и не осталось.
С железом жители Центральной Африки познакомились примерно тогда, когда и европейцы – в первом тысячелетии до нашей эры. То есть, стартовали все народы почти одновременно, но победили, в итоге, европейцы, изобретя пудлингование. Процесс был запатентован в 1784 году английским металлургом Генри Кортом. И с этого момента, как отмечают ученые-историки, Европа начинает брать верх над Оттоманской Портой.
Удивительная, несложная и прогрессивная технология получения стали в тиглях сыграла с ее владельцами злую шутку – они не стремились искать что-то новое, их все устраивало в течение более чем тысячи лет.
Африканцы выбыли из гонки цивилизаций еще раньше, вернее они в нее и не включились из-за своей изолированности, хотя изобрели, на мой взгляд, великолепную и производительную технологию получения стали непосредственно из руды.
Европейцы до сих пор о ней ничего не знают – они ее не придумали, не повторили.
Да и африканцами она была забыта и остались от нее только следы, которые ученые-историки тут же определили в ритуалы. Оно и верно: если не знаешь для чего ты что-то делаешь – это ритуал.
Все мы видели на экранах, как ковбой после выстрела сдувает дымок с дульного среза ствола своего револьвера. Это – ритуал. Но ритуал, имевший под собой необходимую основу.
В дульнозарядном оружии при использовании некачественных порохов после выстрела в стволе мог оставаться раскаленный нагар или частички не полностью сгоревшего пороха, или зарядного картуза. При активной стрельбе засыпаемый в ствол порох мог воспламениться, поэтому ствол на всякий случай продували, а у пушек обязательно прочищали банником.
Вот по таким следам-ритуалам часто и восстанавливают технологии. Все мы слышали про якутские ножи для левшей, а это просто часть технологии изготовления. Или выемка-чо (karda, kauda, kaudi, kaura, cho) на кукри – сейчас ритуальная, а раньше - след технологии изготовления. Как, собственно, даже подпальцевая выемка на рукояти пчака. Хотя это другая тема совсем и требует отдельной статьи.
Я не раз уже писал, что получение железа в сыродутных печах – это самый простой этап в изготовлении стали. И вот, столкнувшись с проблемами в получении качественной стали из железа, я изобрел для себя одну технологию, позволяющую получать в небольших тиглях довольно большие объемы ковкой стали.
Технологию я считал уникальной и своей. Каково же было мое удивление, когда я увидел нечто подобное у африканцев. Они сумели объединить две технологии сразу. Получение стали определенного состава непосредственно из руды. Каково? Такое и сейчас никто не делает.
Чтобы понимать о чем речь, нам далее придется кратко ознакомиться с европейскими методами получения стали. Вернее, с историей развития технологий черной металлургии. Чтобы не мешать все в кучу, я сделаю это в следующей статье.
Все фото, кроме фото кинжала Тутанхамона, авторские.
Любому, кто публиковал в Сети статью, сообщение или ролик, в комментариях могут задать вопрос – один или несколько, по теме и нет. Иногда эти вопросы интересны, иногда провокационны, а иногда просто бесполезны. Почему? Потому, что: «Чтобы правильно задать вопрос, надо знать половину ответа» (Роберт Шекли).
А что знает о булатной стали среднестатистический человек? Да почти ничего. Хуже того, большинство информации, которую он как-то получил, является или продуктом ушлых маркетологов или фантазией авторов РенТв.
Скопирую сюда из комментариев к одному из роликов, обычный вопрос человека, который «мимо проходил», но что-то его зацепило и он решил свои пять копеек в обсуждение вставить: «В чем преимущество булата?».
На первый взгляд вопрос вполне адекватный, но давайте попробуем «угЛубить и расширить» ракурс, с которого мы смотрим на проблему.
Преимущество перед чем? Перед некими технологиями изготовления? Перед сортами стали древней выделки? Перед современными промышленными сталями? Прикол. Сталь, технология изготовления которой не менялась пару тысяч лет, мы хотим сравнить со сталью, изготовленной «по последнему слову техники»?
Хорошо, давайте сравним, но вот только современных марок сталей около 3500, с какой будем сравнивать, по каким параметрам и, главное, зачем? Дело в том, что сравнивать некое свойство стали в отрыве от изделия из этой стали – глупо. Вернее, не столько глупо, сколько не нужно. Совсем.
Пример? Представим себе кузов автомобиля сделанный из 09Г2С и У8. Основные свойства У8, например: твердость, упругость, износостойкость у нас выше, но кузова делают из сталей аналогов 09Г2С, потому что дешевле и удобнее. Практичнее!
Так вот «практичность» - это одна из самых важных, но для каждого владельца разная, характеристика изделия. Цена, практичность, удобство, красота…Так? Так. А нож у нас это не сталь, нож – это изделие. И подход к нему у владельца, как к изделию с комплексом свойств. Причем свойства самой стали, могут быть вообще второстепенны.
- Мне на полку, - скажет один покупатель.
- Да мне чисто для коллекции, - скажет другой.
- Клинок может быть хоть из дерева, а рукоять должна быть из золота? – слова одного йеменского мастера. А что? «Понты дороже денег».
Есть еще много бесполезных вопросов о булате, правдивые ответы на которые не несут в себе никакой полезной информации. Какова твердость булата, сколько в нем углерода – бессмысленные по сути вопросы, но о них позже, если будет кому интересно, а пока остановимся на практичности.
Все вы, наверное, видели как на кузнечных фестивалях из самолично добытой железной руды, в собственноручно построенных сыродутных печах энтузиасты-мастера варят железную крицу.
Якутские мастера варят железную крицу
Суета, дым, огонь, искры – все пафосно и красиво, жаль только, что абсолютно бесполезно. Хотя, на взгляд зрителей, мастера получают ценнейший продукт – кричное железо из которого уже можно тут же ковать непробиваемую броню и мечи-кладенцы.
К сожалению, это не так. Зрители наблюдают самый первый и самый простой этап в получении стали. А вот дальше начинается настоящий лютый геморрой, который вам никто не покажет. Ведь только самые полные идиоты и совсем отбитые на голову садомазохисты берутся за изготовление более-менее качественной стали из такой вот крицы.
Знаете как я отвечаю на вопрос, а вы можете сделать булатную сталь из крицы?
- Могу, но я что, дурачок совсем что ли?
Если вы читали мои прошлые статьи то, наверное, помните краткое и поверхностное описание разных древних способов получения стали. И понимаете теперь почему тигельная варка стали – это чудо-чудное, - прогрессивнейшая технология получения однородной, более-менее качественной ковкой стали.
Настолько прогрессивная, что в 18 веке европейцы – что на тысячу лет позже азиатов -, кое-как, с горем пополам повторив ее, туж за нее ухватились, присвоив себе это изобретение.
Представление современного человека о нужных свойствах стали настолько далеки от представлений наших предков, что можно сказать, что мы из разных миров.
Давайте проведем эксперимент. Сейчас вы минуту-две думаете и называете основное, на ваш взгляд, свойство стали. А потом сравниваете его с тем, которое является самым важным для меня и, уверен, являлось таковым для всех древних мастеров. Раз, два, три…
Пластичность. Не, не совпало? Прочность, твердость, износостойкость и даже обрабатываемость резанием для древнего кузнеца свойства нужные, но второстепенные. А вот пластичность – способность стали менять форму посредством пластической деформации из самых важных в прошлом свойств вообще выпало. Вот так изменился мир.
Я уже писал, как красноломкость привела к появлению всем известного ножа-кукри, но давайте проиллюстрирую сказанное выше еще одной историей.
Часы - что может быть проще для современного человека? Но давайте заглянем внутрь. А там - мельчайшие шестеренки, тончайшие пружины… И если шестеренку еще можно из обычной – какой-нибудь шестисгибной стали сделать, то для волоска-пружины нужна сталь очень качественная и однородная.
Недаром Аносов в своих опытах по получения стали в приписках писал: «годна на тонкие инструменты». Представьте иголку: вся стальная, а в середине кусок железа попался. Такая игла будет гнуться все время. Так и в пружине – если попалась неоднородность, пружина или согнется в этом месте, или сломается. Неоднородность еще можно простить в крупном изделии, но ответственная мелкая стальная деталь должна быть сделана из качественной гомогенной стали.
На фото пара обычных «стандартных» старинных клинков. Вид с обуха. Явная неоднородность стали. Можно из такой стали сделать часовую пружину?
По этой причине английский часовщик Бенджамин Хантсмен и начал свои опыты по получению однородной стали.
Вообще металлургия такая штука, что выпрыгнуть из нее за рамки физических законов и свойств материалов очень сложно. Поэтому в ней нет эволюционирования или преемственности. Одну и ту же форму, одну и ту же технологию изобретают разные народы разделенные пространством и временем. Об этом как-то хорошо написал – хотя и по другому поводу, - известный польский и российский этнограф Серошевский Вацлав Леопольдович: "Железные изделия, топоры, удила, стремена, огнива, пряжки наконечники стрел, копья и проч. и пр.чрезвычайно похожие на теперешние якутские, широко разбросаны по Европе и Азии в могильниках курганного периода. Меня особенно поразили ножи того периода, тождественные даже в деталях с якутскими современными ножами.
При самом беглом обзоре Московского исторического музея, я отметил по каталогу 1893 года тождественные с якутскими клинками:
В водоеме Днепра: Гнездиковский могильник, в водоеме Днепра и Немана, в водоеме р.Десны, в водоеме Балтийского моря, в водоеме Волги в могильниках все почти ножи якутского типа или отмечены как очень похожие...Такие же ножи попадаются в курганах Харьковской губернии, в Богодуховскоо уезда и Полтавской губернии, Роменского уезда; затем в Мощинах, в Спасском городце, в кавказских коллекциях Самоквасова, в Карасской группе курганов Терской области."
И мне приходилось не раз «изобретать велосипед» открывая всякие «тайны», которые оказались забытыми или невостребованными металлургами или кузнецами, но об этом чуть ниже.
Родители Бенджамина Хантсмена переехали из Кельна в Линкольншир, где в 1704 году он и родился. И вот здесь есть очень интересный момент: его отец Вильгельм не смог получить звание мастера в родном цехе кузнецов – ему отказали. Вот не так просто оказывается можно было получить звание «мастер».
Наверное, это и являлось главной причиной переезда, так как отношение заказчиков, возможно, поменялось: а кто купит изделие у человека, не сдавшего экзамен по профессии? К тому же, думаю, без споров и ругани не обошлось, тем более, что с головой у Вильгельма Хантсмена не все в порядке было однозначно – заговаривался местами.
Но и Англия не была добра к Вильгельму – его в кузнице убила копытом испугавшаяся лошадь.
Бенджамин, похоже, не полностью пошел в отца и освоил сразу две профессии: врача и часовщика. Причем о нем как о специалисте ходили неплохие отзывы.
Карманные часы 18 века
Часовщики в то время сами изготавливали для себя сталь методом рафинирования. То есть, многократно сваривали ее «саму на себя» - вытягивали полосу, складывали и сваривали и так несколько раз. Время на это уходила уйма, поэтому сталь такая стоила дорого и имелось ее мало. Английские мастера заказывали ее в Швеции или Германии, а пройдя через руки нескольких посредников, цена порой зашкаливала за разумные пределы.
Бенджамин после смерти отца сам начал варить сталь даже более высокого качества – может, и правда, его отец был немного криворук? Но и это не устраивало младшего Хантсмена и он втихаря проводил опыты с переплавкой нерафинированной стали в тигле.
Казалось бы, что сложного додуматься до переплавки неоднородной стали в однородную? Однако, повторюсь, европейцы в лице Бенджамина Хантсмена додумались до этого на тысячу или даже больше лет позже азиатов и назвали это: «одним из самых значительных изобретений в металлургии железа».
Пишут, что получить приемлемое качество тигельной стали Хантсмену удалось не сразу. Но когда опыты увенчались успехом, он уговорил мать в 1740 году переехать в Хендсуорт, что недалеко от центра металлургии того времени – Шеффилда, где изготавливались лучшие в Англии ножи.
Хантсмен был настолько уверен в своей стали, что решил поконкурировать с местными мастерами. И вот тут его ждал великий облом. Догадаетесь за минуту по какой причине?
Цех по изготовлению тиглей.
Хантсмен сел на мель по одной причине – его сталь, пусть и более качественная, имела большую твердость и меньшую пластичность. Никто из местных кузнецов не захотел ее брать. Материальное положение семьи стало настолько плохим, что умерла мать Бенджамина, а ему пришлось рассчитать всех работников и снова взяться за часы.
Современному человеку, далекому от кузнечных дел этого не понять. Да и недалекому тоже – мало кто кует ручником.
В то время основной операцией в обработке стали являлась пластическая деформация – то бишь ковка. Сейчас основная операция – резание.
Поверьте мне на слово: проще и выгоднее быстро отковать три дешевых ножа, чем мучиться долго с одним, пусть и из более качественной стали. Дешевый ширпотреб почти всегда бьет дорогие изделия. И даже фирмы продающие дорогие и эксклюзивные изделия основную выручку делают на чем-то довольно дешевом.
Практичность кузнецов помешала Хантсмену сразу завоевать рынок. Помог случай а, вернее, международная обстановка. Так бы мы, может быть, еще тысячу лет не увидели европейской тигельной стали.
В то время во Франции капитализм набирал силу (хотя и сохранялась монархия) – развивались промышленные производства, в том числе и металлообработка. Молодая промышленность требовала все больше качественной стали. Сталь закупали в Италии, Испании и Германии. Ввозимую из Германии сталь почему-то называли сталью венгерской «l'acier de Hongrie». Действительно, какая французам разница? Как там в фильме:
- Одно слово румын.
- Он же болгарин.
- Да?! А какая разница!?
Хотя при Людовике XIV для поддержки местных производителей были введены высокие пошлины на ввозимую сталь это не помогло – французское оружие имело низкое качество. Мы об этом из «Трех мушкетеров» помним – шпаги там ломались «на ура».
Хантсмен так достал всех, предлагая свою сталь кому попало, что о нем как-то услышали во Франции. И однажды к часовщику заявились два брата Лени из Тулузы. По сути это и были его ангелы-спасители и спасители тигельной европейской стали.
Братья сразу заказали столько стали, что Хантсмену пришлось тут же нанять двух помощников. После первой партии заказы из Франции пошли валом. Хантсмен расширил производство и до поры торговал с французами спокойно с радостью и обоюдной выгодой.
И вот эта «выгода» чуть не подвела Бенджамина «под монастырь». Сначала шеффилдские мастера Хантсмена просто не замечали, но когда французские качественные стальные изделия попали на английский рынок, в Шеффилде конкретно задумались. Дело в том, что англичане гораздо охотнее стали брать французские ножи и инструмент из английской стали, чем просто свои.
На Хантсмена написали донос и его тут же «взяли за жабры», ведь на протяжении большей части 18 века Англия и Франция находились или в крайне неприязненных отношениях или в состоянии войны.
Повезло, что дело попало к сэру Джоржу Савиле, члену парламента от графства Йорк. Он и рассматривал прошение шеффилдской делегации с требованием запретить Хантсмену поставлять сталь во Францию.
Наверное, диалог их проходил в таком духе:
- Ты что творишь? Нашим вражинам отличную сталь поставляешь. Совсем охренел?
- Да я ни при делах! Я ее здесь впарить никому не могу - не берут, сволочи.
- Да ладно.
- Зуб даю.
Офигевший от такого поворота дела сэр Савиле затребовал всю шеффилдскую делегацию к себе обратно. И вот тут Бенджамину «карта и поперла». Да так, что появились в Англии не только заказчики и завистники, но и те, кто захотел технологию выкрасть. Правда Хантсмен был настолько сам себе на уме и мнителен (вспомним его родителя) что дело это оказалось довольно непростым. Европейская технология тигельной варки стали с превеликим трудом пробивала себе дорогу в массы.
Спер ее у Хандсмена чугунолитейщик Уолтер Уолкер из Гринсайда.
Хандсмен выплавлял сталь по ночам – страховался конкретно. Но и Уолкер был не дурак. Накануне сочельника он переоделся в нищего, вдобавок, похоже, еще и поголодав. В общем, весь такой обросший усталый и замерзший Уолкер и стал стучаться в двери мастерской.
Поначалу его хотели прогнать, но кто-то из пожилых рабочих сжалился и пустил погреться. Чугунолитейщик забился в угол, откуда одним глазом и наблюдал весь процесс изготовления стали – от и до. К тому же, перед уходом, Уолкер еще и карманы набил разными образцами стали и флюсов.
Тихарить секрет он не стал, и тигельная сталь зашагала по Европе. Хантсмен же умер в возрасте 72 лет вполне обеспеченным и уважаемым человеком.
О металлургических тайнах Африки, которые так и остались нераскрытыми я расскажу в следующей главе.
Решил немного отдохнуть от закалки и написать об упомянутой в прошлой статье дульке, но исписав пару станиц, понял, что это надолго…. Да, вот об этой маленькой выемке на клинке как-нибудь придется написать много и с картинками. А чтобы вопросы не возникали дам ей свое определение. А то напишут тут в коммах, что она владельцам ножей для облегчения заточки служит…
Дулька – небольшая выемка на лезвии клинка у рикассо. Абсолютно ненужный пользователю элемент. Рудимент предыдущей технологической эпохи. След старых уходящих в прошлое технологий.
Поэтому продолжим моделировать фантазийную сталь. (Посмотрите прошлую статью по этой теме). Начнем сыпать в наше варево с углеродом легирующие добавки – специи и пряности. Каждая добавка придает супу особый вкус – перец, шафран, укроп, гвоздика и т.п. Каждая легирующая добавка тоже влияет на «вкус» стали – ее свойства. Не будем разбираться подробно, это тема сложная да нам и не нужная – мы говорим о принципах закалки разных марок сталей, а не об их моделировании.
Самая дешевая и самая распространенная добавка в стальной суп – хром.
Хром, помимо изменения некоторых свойств стали, очень склонен к образованию комков в смеси – карбидов в стали. Эти карбиды довольно тугоплавки. При этом они связывают наш углерод, и чтобы его хватило для образования равномерной смеси (чтобы после закалки получить хорошую твердость) нужно включить бетономешалку-температуру на уже большую мощность, чем в просто углеродистой стали. Поэтому легированные стали будут закаливаться уже от больших температур, лежащих в области линии равной 850 градусов. То есть, добавив в сталь хром (или другой карбидообразующий элемент) нам нужно повысить температуру под закалку, чтобы эти карбиды растворить.
Чем больше хрома – тем больше карбидов – тем больше времени их нужно растворять, но проще, конечно, повысить температуру. С этим все просто и понятно: добавили специи в раствор – получили комки, которые нужно разбить. Так как бетономешалкой у нас работает диффузия, зависящая от температуры, то просто ее немного поднимаем.
Играя с добавками углерода и хрома (и других специй) в разных пропорциях, получим разные марки легированных сталей.
И вот тут возникает логичный вопрос: как определить подручными средствами, какая сталь легированная, а какая нет? Можно по искре, как углеродку, но это уже гораздо сложнее – нужно иметь некоторое количество маркеров и определенный опыт. А можно с помощью магнита. Предвижу возгласы – магнит это несерьезно. Наоборот - очень даже серьезный и научный метод определения остаточного аустенита (горячего раствора в холодном состоянии – вот такой оксюморон) в стали.
Небольшая цитата из учебника. "О степени превращения перлита в аустенит можно судить еще более просто: по изменению магнитных свойств образцов в процессе превращения. Дело в том, что перлит магнитен, а аустенит немагнитен. По мере протекания превращения значения магнитных свойств станут постепенно уменьшаться, пока не достигнут при завершении превращения нулевого значения". Работает это правило и в обратную сторону.
Как вы помните, железо в стали при нагреве выше 768 градусов теряет магнитные свойства. Аустенит тоже немагнитен и по идее после охлаждения нагретой стали до 768 градусов она должна снова магнититься. Так и происходит в углеродистых сталях, однако, с легированными сталями все немного не так.
Если при нагреве при 768 градусах они магнитные свойства потеряют, то при охлаждении на воздухе магнитные свойства восстановятся при гораздо более низкой температуре. По этому признаку мы можем в какой-то мере определить даже степень легированности – чем дольше восстанавливаются магнитные свойства, тем больше в стали легирующих.
На практике это выглядит следующим образом. Нагрели сталь до желтого и после остывания до красного цвета пробуем ее «на магнит». Цвет каления при 768 градусов вы уже помните – цвет спелой вишни – и если сталь уже остыла «до черного», а на магнит не реагирует, значит в ней присутствуют легирующие элементы.
Почему так происходит? Помните наш мультяшный автобус и народ который нужно в него запихнуть? А если транспорт пришел к остановке не пустой, а с пассажирами-легирующими элементами? В этом случае нам и греть нужно дольше чтобы войти и чтобы выйти больше усилий приложить. Помните разговор с «качком» в переполненном вагоне метро?
- Вы на следующей остановке выходите?
- Да.
- А люди перед вами?
- Тоже, только они об этом не знают.
Чтобы углерод выделился из раствора с хромом ему «нужно приложить усилия». Хром мешает диффузии углерода, он ее замедляет в несколько раз. (Вообще-то не все легирующие уменьшают скорость диффузии углерода. Например хром, ванадий, молибден – уменьшают, а никель и кобальт увеличивают).
И вот тут еще одна засада для тех, кто пытается сдержать «перебегание» углерода из слоя в слой в дамаске путем никелевых прокладок. Никель в дамаске чисто декоративный материал, создающий контрастность. Но за все надо платить, и если в ламинате как прокладка он еще работает нормально, то в многослойном материале за счет диффузии создается непрочный никеле-железо-углеродный слой.
Но тему диффузии мы затронули только потому, процесс распада нашего горячего раствора – аустенита – на исходную смесь феррит и перлит (перлит и карбиды) процесс диффузионный. В легированной стали в итоге он затягивается и она остается немагнитной ниже температуры в 768 градусов.
Если сталь после хорошего нагрева при остывании до темно-красного начинает магнититься, значит это углеродка и закаливаем ее в районе первой линии в 768 градусов. Если не магнитится даже остыв до черного – легированная сталь и закаливаем уже при более высокой температуре в районе второй линии.
А что будет, если мы продолжим сыпать хром в нашу сталь? Ничего интересного происходить не будет до момента, когда количество хрома в стали превысит 12%. В этот момент произойдет скачкообразное повышение коррозионной стойкости. Стали с содержание хрома меньше 12% подвержены коррозии как и обычное железо, стали с содержанием более 12-14% Cr ведут себя как благородные металлы, так как обладают положительным потенциалом (пассивное состояние).
Поэтому нержавейку легко определить с помощью гранулы медного купороса - медь не будет осаждаться из раствора медного купороса на поверхность нержавеющей стали. Положили гранулу купороса на сталь, капнули водой и смотрим – самый простой и надежный способ.
Жаль только что этот способ определяет все виды нержавеек, а среди них есть и те, которые не закаливаются. Однако тут может помочь магнит: не магнитится – не закаливается. Но есть и такие, которые магнитятся, но не закаливаются – тут только по искре или калить на пробу.
Попробуем рассчитать свою сталь и приблизительную температуру ее закалки. Допустим, нам нужна сталь для рыбацкого ножа, выполняющего заодно и кухонные работы – порезать, почистить, пошинковать.
Нож нам нужен небольшой и неширокий – управляемость лучше; не толстый – тяжелых работ по открыванию люков и рубки деревьев не предусмотрено; коррозионностойкий, нормально держащий заточку, при этом легко правящийся в полевых условиях.
Берем железо и начинаем сыпать в него углерод. При 0,4% сталь уже закаливается, значит, пора сыпать хром - его кладем 13%. То есть, мы создали нержавеющую хорошо закаливающуюся сталь при минимальном количестве взятых углерода и хрома. Это будет самая дешевая нержавейка пригодная для изготовления различного инструмента и ножей в частности. Марка ее 40Х13, а иностранные аналоги китайская 4С13, польская 4Н13, немецкая 1.4031, американская 420.
Это самая удобная в обработке и работе нержавеющая сталь – углерода немного, хрома по минимуму для нержи, а значит карбидов не так и много. Однако минимум углерода, который еще и связан в сложные карбиды, может приводить к некоторым трудностям в закалке, которые для нас уже и не трудности.
Мы знаем, что чтобы растворить и перемешать в растворе углерод для таких доэвтектоидных сталей нужно увеличить скорость диффузии – поднять температуру. По идее нам нужно калить от второй линии в 850 градусов – это вы помните из прошлой статьи мы уже моделировали такую сталь, - однако у нас много хрома который связал углерод и чтобы растворить эти тугоплавкие карбиды нужно еще накинуть температуру - поднимем ее под третью линию. Отсюда закаливаются все нержавеющие стали как доэвтектоидные, так и заэвтектоидные. Выше, как говорил, поднимать можно, но в крайних случаях при специальной двойной закалке, о которой ниже.
Итак, сталь у нас есть, изделие готово, как калить? Специально для этой статьи я изготовил два ножа из 40Х13 и закалил двумя разными способами. В обоих случаях получились неплохие, на мой взгляд, ножи, один из которых тут же конфисковала супруга на кухню.
Давайте рассуждать. Чтобы растворить карбиды хрома нужна довольно высокая температура – это раз. Два – углерода мало и чтобы получить высокую твердость нужно его хорошенько распределить по объему стали – опять же надо греть. Но в любом случае мы карбиды получим – от этого никуда не деться, поэтому придется недостаток обратить в достоинство – сделаем карбиды как можно мельче - этим мы упрочним сталь (мелкодисперсное упрочнение) и повысим коррозионные свойства за счет большего количества хрома оставшегося в матрице.
Значит, нагреваем сталь до 1100 и закаливаем ее в воде. Твердость в данном случае нам не важна, так как теперь сталь нужно отпустить – нагреть до 500-600 градусов. После этого в стали появится очень много мелких карбидов в перлитной матрице – что нам и нужно. Это наша цементно-песчаная смесь с мелкими камушками. Теперь быстро нагреваем до 900 и закаливаем в масле (можно и в воде для большей твердости). Крупных карбидов у нас нет – растворили с первого нагрева, а остатки мелких упрочняют сталь. После такой закалки 40Х13 царапает стекло но все еще несколько хрупка. Даем ей небольшой отпуск (до слегка золотистого цвета если на горелке) и работаем. Сталь после такой закалки упруга, в меру тверда и обладает высокими коррозионными свойствами.
Все эти нагревы легко делать на глаз – если мы кратковременно нагреем и выше(ниже) 1100 – ничего страшного. Если чуть меньше или чуть больше 900 – тоже нормально.
Нагретая до 500-600 градусов сталь не имеет цвета каления – она черная. Температуру можно не парясь определить с помощью пирометра – они доступны и недороги. А можно с помощью подручных средств, например, при температуре в 561 градус начинает плавиться кальциевая селитра (нитрат кальция) – распространенное удобрение.
Второй способ.
Этот способ гораздо проще и лучше подходит для 40Х13 и ей подобных, так как дает большую твердость. Первым способом лучше закаливать заэвтетоидные стали типа 95Х18 и ее аналоги. Однако и тем и другим способом легко закалить любую нержавеющую сталь. Жаль только, что годятся они больше для горнов, так как греть муфели по нескольку раз, да на разную температуру – заломно. С распространением муфельных печей, как ни парадоксально, и возникли некоторые трудности в закалке нержавеющих сталей.
Греем сталь до 1000-1100, чуть выдерживаем чтобы растворить карбиды, даем ей остыть на воздухе до красного или темно-красного и закаливаем в воде. После закалки сталь легко царапает стекло. Отпуск как и в первом способе. Преимущества: довольно широкий закалочный интервал температур, нет коробления, высокая твердость, быстрота выполнения. Ошибиться в данном случае очень сложно. Заметили, что мы нагревали сталь выше, а закаливали от температуры ниже рекомендуемой? Дело в том, что большинство рекомендаций по закалке даны для работы с муфельными печами с регулируемой температурой. Наша очень удобная и надежная «закалка с подостуживанием» непригодна для больших партий и основана на умении термиста на глаз определить температуру для погружения изделия в закалочную среду.
А если за основу взять сталь с большим содержанием углерода? Может в этом случае нам не придется греть сталь до высоких температур под закалку, так как углерода у нас за глаза для того чтобы равномерно распределить его по матрице? Придется.
Углерода много – много поэтому и карбидов хрома. Матрица при 13% углерода будет обеднена хромом и нержавейка у нас получится так себе. Придется к большому углероду добавлять еще и порядком хрома.
В этом случае мы получили сталь как бы лежащую на противоположном конце линейки нержавеющих инструментальных сталей. В ней все по максимуму и хром и углерод, в отличие от нашей первой стали, где все по минимуму. А получили мы теперь нечто 95Х18 и ее зарубежных аналогов: США - 440B, 440C, 440FSe, A756; Германия - 1.4125, X102CrMo17, X105CrMo17; Япония - SUS440C; Франция - X105CrMo17, Z100CD17;ЕС - X102CrMo17; Польша - H18; Чехия – 17042.
Больше углерода – больше карбидов хрома – меньше хрома в матрице – хуже коррозионные свойства – больше хрома.
Греть до высоких температур придется как и в первом случае, но теперь уже для того, чтобы растворить множество крупных тугоплавких карбидов. Поэтому первый способ закалки довольно не плох, если нужна высокая твердость. При втором способе твердость может быть даже чуть ниже, (особенно если калить в масло) но рез будет агрессивнее за счет остатков крупных карбидов.
«Мыльный рез» у нержавеек возникает только по причине закалки их от высоких температур, а так карбидов в них хватает. Но кто сейчас будет париться с двойной закалкой или закалкой с подостуживанием, если нужно закалить большую партию клинков?
Перечисленные выше марки стали хорошо известны и популярны. Популярны до такой степени, что народ тупо клюет только на их название. На прошлой неделе говорил с одним из производителей ножей из довольно крупной мастерской. Да, он иногда ставит на обкладки (в трехслойке) такие стали. На вопрос зачем, честно ответил: «маркетинг!». Потребительских свойств ножу это не добавляет, но народ берет.
Эти стали уже довольно заморочисты по причине большого количества карбидов в них. Чтобы получить хорошие коррозионные свойства приходится греть под закалку до больших температур, при достаточном количестве углерода. Да и после ковки, а куются они тяжело и режутся хуже, нужен специальный отжиг из-за возможного выделения карбидов по границам зерен стали. Поэтому в них часто вводят дополнительные легирующие добавки помимо хрома.
А теперь представьте как сложна термообработка ножа из 95Х18 и У8 . Если провести отжиг, то можем вырастить зерно в У8, так как температура отжига первой около 900, а второй около 700. И если мы нагреем сталь под закалку чуть выше, допустим до 900, то даже при закалке с 780, мы закалим обе стали. Поэтому греть придется «снизу» поднимая температуру и закалка с подостуживанием уже невозможна.
Поэтому японские производители ножей не парятся и ставят на обкладки стали типа 20Х13. Это что-то типа нашей первой нержавеющей стали только с меньшим количеством углерода – чтобы не закаливалась. Отличная обрабатываемость, свариваемость, высокая коррозионная стойкость, свободная возможность проводить сложную закалку центрального слоя на очень высокую твердость – что еще нужно? Но кто-то не ищет легких путей…
P.S.
То что сталь 95х18 ледебуритная для нас не имеет никакого значения. И 40х13 и 95х18 после закалки имеют в своей структуре мартенсит, карбиды и остаточный аустенит. Разница будет только в количестве и пропорциях этих составляющих.
Кому-то все эти статьи кажутся бессмысленными, потому что «Алиэкспресс», как взорвавшаяся в старой и пыльной галактике сверхновая, осветил нам путь в будущее. В общем, «на Али» как в Греции, есть всё. Или почти все. Упомянул Грецию и сразу подумал, что цитату из Чехова «В Греции есть всё» не многие помнят. Это к тому, что без лирики эта статья не обойдется.
А если, вдруг, понадобилась пружинка специфической формы и размера? Где взять? Обычно идут в магазин или ищут в Интернете. А если понадобилась срочно? А вот тут нужно иметь хотя бы минимальные знания по термической обработке и закалке-отпуску в частности.
Есть много специалистов, которые в домашних условиях наловчились перевивать магазинные и вить нужные по размеру (и жесткости) пружины. Действительно, сколько раз я расковыривал какой-нибудь шампунь с дозатором, чтобы вытащить оттуда пружину и перевив, тут же закалить ее на газовой конфорке. Да, временная, конечно, замена, но отыскав нужную проволоку, потом можно сделать что-то и понадежнее.
Приходилось мне перекаливать и подсевшие заводские ружейные пружины, да мало ли когда пригодятся знания по термической обработке… Сделать и закалить шило, резец, рыболовные крючки, кстати, раньше крючки часто перекаливали: то перекал с завода – ломаются, то недокал –разгибаются. Купят сотню на донки или перемет и всю партию в перекалку. А где перекаливали? Да в гараже на паяльной лампе или на кухне на газу.
Сейчас такое «непотребство» стали забывать – проще новое купить, а старое выкинуть. Сменился технологический уклад. Это произошло как-то не слишком заметно для тех, кто в мегаполисах живет, а вот кто в деревнях или небольших городах - прочувствовали это сразу. Сварочники разных видов, пилы, точила, станки по дереву и металлу, гриндеры, болгарки и всевозможные насадки к ним появились сразу и у всех. Вчера еще рубили ленту на пилу-лучкову, а сегодня уже мощный электролобзик фигурно режет твердую древесину.
Самодельный сварочный аппарат.
Теперь даже по дереву не часто вырезают руками, а покупают станок ЧПУ, который выпиливает почти любой рисунок.
Уже не надо идти к знакомому мужику в гараж, что-то выточить на его точиле. А помнится не так и давно точила делали сами, как и сварочные аппараты. Я сам как-то делал, а один такой самодельный работает у меня до сих пор. Тянет даже четверку-электрод.
А если у кого была наковальня и горн, то он мог почувствовать себя в шкуре настоящего деревенского кузнеца.
Тащили в кузницу все – от сломанных шумовок, до перил и оград. По этой причине деревенский кузнец был специалистом широчайшего профиля и делал очень многое от лужения кастрюль и ковки кочедыков, до починки часов. Один такой гад, починил трофейные старинные настенные часы, привезенные дедом из Германии в сорок пятом. Часы пошли, но завод уменьшился основательно – отрубил деревенский кузнец часть пружины на свои кузнечные нужды.
Но не всякий деревенский кузнец мог подковать лошадь – тут совсем другая специализация и подход. Да и закаливать подковы не нужно – смысла нет.
Жизнь идет вперед, быстро меняя свой вид. Уходят в прошлое старые технологии не оставляя следа. Вот, например, так называемая «дулька» на ноже. Откуда она взялась? Нет, это не для удобства заточки – это след технологии изготовления. Или «чо» («чойл») на кукри – тоже след старинной техны. Она забыта, а традиция делать – осталась, как и в случае с «дулькой». Нам конечно "знатоки" расскажут, что альтруист-кузнец, озаботившись удобством пользователя своей продукции решил как-то отметить зону заточки. А что, годная версия - тот кто покупает ножи тупой и слепой обычно, не видит где и откуда точить. Кстати, это выемка иногда очень мешает - цепляется за нее все, но делают иногда. Традиция. А может она клинок укрепляет? Подумайте на досуге.
В общем, реальность из неспешной, когда для звонка в другой город нужно было идти на почту заказывать разговор, чтобы в определенный день, человек в другом городе пришел на свою почту там, и вы смогли пару минут поболтать о жизни, растворилась во времени. В нашу жизнь ворвался агрессивный маркетинг в прямом смысле этого слова.
Слова «продать» и «купить» стали самыми популярными. Забейте в поиск – проверьте. Со сменой уклада на нас обрушилась и масса информации. Теперь не нужно идти к какому-нибудь мастеру и спрашивать, как он что-то делает. Сейчас можно почитать статью на каком-нибудь сайте и сделать все самому. И все бы хорошо, вот только информация часто очень сильно искажена, потому как сайты порой наполняются «контентом от фрилансеров». Очень хорошо знаю парочку таких. Работать их на этом поприще жизнь заставила. Кстати, вот вам совет от одного из них, если и вы захотите влезть в эту шкуру.
«Не вкладывай душу, иначе быстро сгоришь».
Это - если хочешь стать настоящим профессионалом и писать быстро и много, надо писать «на отвяжись». И писали они статьи на разные темы, от починки и обустройства канализации, от приготовления изысканных блюд, до советов влюбленным.
Понимаете, какого качества эти статьи? А тысячи таких висят где-то на сайтах, так как были приняты заказчиком и оплачены. А теперь читаются и откладываются в мозгах заглянувших. А потом эти читатели, впитав в себя ересь про утерянные секреты булата, до хрипоты мне доказывают, что булат «рубил камни и самозатачивался от крови врага». Кстати, это цитата с такого сайта.
Более того, многие читатели перестали читать длинные статьи – сил, наверное, нет. Надеюсь, до этих строк добрались не все и остались только самые терпеливые – вредный я.
Итак, перехожу к теме закалки.
Давайте пофантазируем и представим себя не в роли упомянутого деревенского кузнеца. А в роли прошаренного современного исследователя-металлурга, способного в своей лаборатории создать по желанию любую сталь.
Берем чистое железо и начинаем постепенно добавлять в него углерод – 0,1%, 0,2%, 0,3% - и проверять сталь на закаливаемость. Вот, дошли до 0,35 или даже 0,4% углерода. Если до этого момента никаких особо заметных изменений не происходило, то при 0,4% С сталь после закалки вдруг стала гораздо крепче и тверже. Что случилось, если углерод до этого момента тоже в железе присутствовал?
Помните из прошлой статьи доэвтектоидные стали и почему они так называются? В стали «не хватает» углерода, и чтобы наш застывший раствор получился без мягких комков его надо хорошо перемешать перед этим. Что делает строитель, если в смеси мало цемента? Он тщательно ее перемешивает, до тех пор, пока все частички песка не будут связаны частичками цемента. Только в этом случае застывший бетон получится крепким и однородным.
Броуновское движение помните со школы? А диффузию? В нашем случае диффузия – это проникновение атомов одного элемента в кристаллическую решетку другого. Чем выше температура, тем быстрее работает углеродомешалка – диффузия. Диффузия нам заменяет бетономешалку. Чем быстрее ее обороты, тем меньше времени уйдет на создание качественной смеси-раствора.
Как вы помните, перемешивание или образование раствора в углеродистой стали начинается при 727 градусах. Если очень долго ждать, то когда-нибудь, в теории, мы и получим этот качественный раствор, но это не точно. Поэтому чтобы процесс создания раствора шел быстрее, нужно, как вы понимаете, поднять температуру.
Раствор – это в прямом смысле раствор. Раствор углерода в раскаленном железе называется аустенитом. Могли бы назвать и просто – горячим раствором, но тут дело в том, что при определенных условиях этот горячий раствор может сохраняться в холодном виде. Тут у нас оксюморон получается, поэтому такой горяче-холодный раствор назвали остаточным аустенитом.
Пусть вас не пугает название аустенит. Раствор углерода в горячем железе назвали по фамилии англичанина его описавшего У.Робертса-Остина (W.Roberts-Austen). Если бы эту структурную составляющую сталей открыл бы Иванов, раствор назвали бы, наверное, иванитом. Ведь холодный пересыщенный раствор углерода в железе мартенсит назвали в честь немца Адольфа Мартенса, поэтому ничего такого особо умного в этих словах нет. Нам главное помнить, что есть горячий раствор и холодный раствор. И чтобы получить нужный нам очень твердый холодный, необходимо хорошо перемешать углерод в горячем. Вот это и есть вся основная «тайна» закалки любых, повторяюсь – любых сталей. Конечно тех, где есть углерод в достаточном количестве.
Как примерно определить сколько его в углеродистой стали я писал в прошлой статье.
То есть, чтобы закалить нашу сталь с 0,4 углерода, надо ее основательно прогреть, чтобы углерод и феррит растворились в горячем железе (аустените) полностью и равномерно. Поэтому, температура закалки доэвтектоидных сталей («с нехваткой углерода»), немного выше, чем температура закалки заэвтектоидных («с избытком углерода»).
Теперь сварим сталь с углеродом 0,6%. Как вы уже поняли, температура закалки этой стали будет немного ниже, чем стали с 0,4% С – диффузию-углеродомешалку, сильно зависящую от температуры уже не нужно включать на такую высокую мощность.
Сталь с 0,8% С потребует для закалки еще меньшей температуры нагрева – углерода больше, «перемешивать» его особо тщательно уже не нужно. Это хорошо видно на схеме закалочных температур. Берем температуру в 727 градусов, при которой начинает появляться раствор, чтобы долго не ждать добавляем 50 градусов сверху и получаем температуру закалки У8 – 760-780 градусов. Но эта схема работает только для сталей с избытком углерода, доэвтектоидные стали надо греть немного выше – углерода мало.
В сталях с избытком углерода его так много, что он выделяется в виде комков-карбидов. Чем карбидов больше, тем до более высоких температур надо греть сталь, чтобы их растворить полностью. (Большой кусок сахара будет растворяться в чае дольше, чем ложка сахарного песка такой же массы). Однако, углерода и так хватает, поэтому карбиды не растворяют полностью, чем еще больше упрочняют сталь после закалки, потому что карбиды самая твердая фаза в стали. Гораздо тверже мартенсита – пресыщенного холодного раствора, который и получается после закалки. (Твердость мартенсита 650-750 Нв, а твердость карбидов около 800 Нв).
Более того, чем больше углерода в таком растворе, тем он тверже. Поэтому твердость заэвтетоидных углеродистых сталей больше твердости доэвтектоидных сталей. Про точку «S» я писал в прошлой статье.
Почему так? Да совсем просто.
Как-то видел один короткий смешной советский мультфильм, очень точно иллюстрирующий процессы, происходящие в стали во время закалки. Вы его легко найдете по запросу в Сети «советский мультфильм автобус».
На остановке стоит большая толпа народа. Подъезжает маленький автобус и часть людей впихивается в салон.
- Все влезли? – спрашивает водитель.
- Нет! – орут с остановки в ответ.
Водитель передвигает специальный рычаг и автобус немного растягивается в длину.
- Все влезли?
- Нет!
Рычаг переводится еще на одно деление вниз и автобус еще удлиняется.
- Все?
- Нет!
Водитель давит рычаг в пол и автобус становится похож на длинную колбасу.
- Все?
- Все!
- Поехали, - водитель возвращает рычаг в исходное и автобус сжимается в первоначальный вид.
В общем, в салоне стало очень много твердых, немного искаженных и деформированных пассажиров. Точно так же происходит и в стали.
В раскаленном состоянии железо способно растворять углерод, а в холодном – нет. Вспомните наш солевой раствор. Кстати, для лучшей аналогии тут посоветовали соль заменить на сахар – так будет точнее. Я не против.
Напихав в кристаллическую решетку железа много атомов углерода, мы резко охлаждаем сталь, чтобы углерод не успел выделиться из раствора как тот сахар (или пассажиры не успели выскочить из сжимающегося мультяшного автобуса). Кристаллическая решетка железа, из-за того, что углерод не может в ней раствориться но и не может выделиться, искажается очень сильно и в стали образуется уже известный нам мартенсит – пресыщенный твердый раствор углерода в железе. Понимаете, почему пресыщенный? Углерод должен был «выпасть в осадок» в виде карбидов или в виде цементита в перлите, но не успел.
Чтобы углерод не успел выделиться, нужна очень большая скорость охлаждения горячего раствора (аустенита). Чем она выше – тем больше углерода останется в холодном железе, тем больше будет искажена кристаллическая решетка, тем тверже станет мартенсит.
По этой причине, закалить раскаленную саблю размахивая ей в воздухе, пусть и на скаку, можно только на очень небольшую твердость. Но по причине того, что сталь раньше часто была хладноломкой, сабли на высокую твердость и не закаливали – поломаются.
Были, конечно, всякие экземпляры, но хорошие и стоили дорого, да и писал я уже об этом.
Короче, моча для получения высокой твердости, как закалочная среда, гораздо лучше горного воздуха. И свет луны тут как бы и ни при чем, а вот слезы девственницы, если горючие и соленые, очень даже подойдут.
Надеюсь, я понятно описал причину, по которой мы вообще нагреваем сталь под закалку. И на этом можно было бы остановиться, если бы не легирующие элементы. Продолжим моделировать нашу фантазийную сталь в следующей статье, а пока разберемся, как определить температуру закалки углеродистых сталей.
Наверное, вам надоели эти унылые черно-белые схемы, поэтому нарисую свою, яркую и веселую. Начну, с модных в нынешнее время всяких там красных линий. Но мелочиться не буду - сделаю красные линии широкими и разных оттенков. (Может в этом и все дело?)
Поначалу я хотел добавить в схему и синих тонов, но это потом сможет сделать каждый, когда дойдем до отпуска. А пока и красного хватит, тем более что некоторые красные линии я буду чертить зеленым цветом.
Первая красная-зеленая линия это линия равная температуре 1100 градусов. Температура взята произвольно, но желательно не нагревать выше неё любую сталь: углеродистую, легированную, нержавеющую. Поэтому эта зеленая линия и красная.
Следующая линия – это линия S. Слева от которой лежат стали доэвтектоидные, справа – эвтектоидные - больше она ничего и не обозначает.
Еще одна очень нужная и интересная – линия равная температуре 768 градусов. Это выше температуры, при которой начинается образовываться наш горячий раствор, поэтому при такой температуре можно как-то закалить все углеродистые стали от 0,35-0,4% углерода. А углеродистые стали от 0,8% будут уже прекрасно закаливаться. Зеленая линия в 850 градусов будет красной для всех углеродистых сталей, как доэвтектоидных с нехваткой углерода, так и заэвтектоидных с его избытком. Можно нагреть и выше, но не нужно – ни к чему.
Почему 768 и как определить эту температуру? Можно по цвету каления – на глаз. Сталь цвета спелой вишни будет соответствовать этому нагреву. Цвет спелой вишни… как лирично. Так и просится сюда хокку:
Все холоднее,
Только никак не остыть
Гроздьям рябины.
Определите температуру каления стали по цвету ягод.
Кстати, цвет заходящего солнца у горизонта соответствует примерно 850-900 градусам нагрева стали, поэтому оно у нас и остывающее после раскаленного желтого. Но это не точно, проверяйте сами.
Вообще, определять температуру визуально нужно в полумраке. На ярком свету всегда будет перегрев.
Второй, более надежный способ определения этой температуры – магнит. Выше 768 градусов железо не магнитно. На диаграмме железо-углерод вы найдете эту линию слева в углу. Она там хоть и короткая, но после нагрева выше 768 градусов немагнитны все стали и доэвтектоидные и заэвтектоидные. Только, вот, речь пока идет об углеродистых сталях. В легирующих - своя особенность, с помощью которой их легко можно определить с помощью магнита, потому что наш горячий раствор углерода в железе – аустенит - тоже немагнитен.
Хоть фото ниже и не передает точно цвета, но принцип понятен: при одном нагреве магнит притягивается к напильнику, а при другом – большем – нет.
Углеродка самая простая в закалке сталь. Алгоритм действий здесь прост.
Определяем по искре количество углерода с помощью маркеров или просто на глаз. Если это сталь доэвтектоидная (меньше 0,8%С) Нагреваем сталь до момента, когда магнит перестанет к ней притягивается. Запоминаем цвет каления. Нагреваем чуть выше и закаливаем в воде.
Температура таких сталей на нашей красочной схеме будет лежать слева от линии S в заштрихованной области. Цвет каления красный, светло-красный.
Если сталь заэвтектоидная, например, тот же пущенный на нож напильник, то все еще проще. Нагреваем до момента, когда магнит перестает реагировать на сталь и закаливаем в воде. Можно в масле, если не нужна очень высокая твердость. Температура закалки таких сталей в заштрихованной области справа от линии S.
Закаливать такую сталь можно двумя способами. Нагревать до момента, когда магнит перестанет «прилипать» или остужать до этого момента, нагрев сталь чуть выше.
Второй способ проще и имеет ряд преимуществ – сталь меньше коробит, меньше закалочных трещин, не нужно постоянно вынимать заготовку из горна. Такой способ называется закалка с подостуживанием. Раньше применялся очень широко, сейчас, с появлением у кузнецов муфельных печей почти не применяется, как и «закалка на магнит». Причина тут еще в том, что сменившийся технологический уклад открыл доступ к легированным и высоколегироованным сталям. Углеродистые стали в изготовлении ножей почти перестали применяться.
Действительно, зачем термисту греть печь выше положенной температуры, а потом еще «ловить момент» когда можно нагрев печь, запихнуть туда охапку заготовок калить их точно от заданной температуры. Вот так прогресс меняет технологии и приводит к неожиданным результатам. Если кузнец, закаливающий заготовки по одной может «запороть» одну-две-несколько, то при закалке в муфельной печи в брак может пойти вся партия. В то же время, если термист сделал все правильно – вся партия будет нужного качества.
Однако, при малых объемах закалка в горне выгодней – скорость нагрева больше, тратится меньше времени на закалку малой партии или единичного экземпляра. А при закалке легированных сталей закалка с подостуживанием уменьшает коробление и повышает твердость относительно обычной закалки. Она идеально подходит для закалки тонких и длинных предметов. Да и сам процесс гораздо проще выходит. Правда магнит в этом деле нам уже не поможет. Но об этом в следующих статьях.
