Дамасская сталь (дамаск) — это сталь, полученная методом кузнечной ковки из пакета, состоящего из металла разного сорта. Благодаря наличию этих слоев, нож из дамасской стали имеет на поверхности характерный рисунок. Главное достоинство дамаска — сочетание твердости и гибкости, которая получается как раз из-за «смешивания» разносортного металла, но все-таки дамаск по своим характеристикам существенно уступает булату. С некоторой натяжкой можно сказать, что дамасская сталь это искусственный булат. Но вот сварочный дамаск и литой булат — это абсолютно разные стали. Принципиальная разница булата и дамаска в том, что булат это однородная высокоуглеродистая сталь, а дамаск представляет собой композицию из слоев разносортного металла.
Есть версия, что сварочный дамаск появился в Персии как искусственное подражание настоящему булату как более дешевый материал для изготовления оружия. С Юго-Востока данная технология пришла в Европу, где превратилась в настоящую индустрию. Расцвет школы сварного дамаска приходится на начало 18 века, в Европе это Золинген, в России — Златоуст. Великолепный дамаск также в те времена ковали и на Кавказе.
Сейчас, среди ножеманов, дамасский клинок благодаря своим качествам и эстетике набирает силу и признание. После некоторого забвения, кузнецы вновь открыли секреты его изготовления. Можно предположить, что в ближайшее время, после того как обрел высокую популярность, появятся и ружья со стволами из дамасской стали.
Дамаск — это высокоуглеродистая сталь, с содержанием углерода до 1,3%, обладающая превосходными характеристиками, нередко приближающимися к свойствам настоящего булата. Процесс изготовления дамасской стали известен и достаточно прост в разговорах и на бумаге, но кузнецов, кто изготавливает дамаск с феноменальными свойствами очень мало. И весь секрет дамаска — именно в кузнице, и не каждый «нож из дамаска» обладает теми качествами, которые присущи этому металлу.
Суть получения сварочного дамаска такова:
- собирается пакет из разносортного металла с различным содержанием углерода,
- посыпается флюсом, нагревается в горне и куется,
- по мере вытяжки брусок разрезается поперек, опять складывается в пакет и операция повторяется,
- и так несколько раз. Число слоев может доходить в итоге до десятков тысяч, но оптимальным, на наш взгляд является число примерно в триста слоев.
Если разогрев металла происходит в газовом горне — то настоящая дамасская сталь не получится, поскольку будет происходить выгорание углерода, а вот в угольных горнах — как раз и рождается первосортный дамаск — клинок, находясь в горящем угле хорошо науглероживается.
Именно благодаря чередованию слоев с высоким и низким содержанием углерода — одних твердых, а других вязких, как раз и достигаются те свойства, которыми знаменит нож из дамасской стали.
В зависимости от того, как кузнец скомпоновал и сварил различные сорта стали — формируется и вырисовывается знаменитый «рисунок дамаска». Эти узоры бывают разных видов, но наиболее часто встречающиеся — волны, полосы, сетка и букет.
Если Вы решили купить нож из дамаска
, то с точки зрения прочностных и эксплуатационных характеристик - чем рисунок проще (границы слоев представляют равные по толщине и без особых зигзагов струи), тем лучше. Рекомендуем выбирать именно такие ножи. Также стоит отдать предпочтение более мелкому рисунку, чем крупному, поскольку это говорит о большем количестве слоев.
Проявление узора и подчеркивание эстетики ножа из дамасской стали достигается травлением.
Один из самых популярных пакетов для ножей из дамасской стали это ХВГ+У8+ШХ15
Одно из самых главных правил при обращении с клинком из дамаска — дамасские ножи нельзя шлифовать и обрабатывать абразивом. Эти действия «загонят» рисунок внутрь и клинок придется опять травить.
Приветствую всех мозгоремесленников ! После почти года «общения» с молотом и наковальней, я, наконец-то, приобрел необходимые опыт и инструменты для создания кованных поделок , таких как небольшой «дамасский» нож из данной мозгостатьи .
А начинал я, кстати, с небольшой кувалды в качестве наковальни, бил по которой небольшим молотком.
Сейчас же речь пойдет о создании своими руками небольшого, кованного, а не вырезанного, ножа с помощью самодельного горна, наковальни, молота и решимости. На лавры профессионала я не претендую, и это, безусловно, не единственный спсособ получения сварного дамасска, это рассказ о том, как мне удалось его сделать.
Дамасской сталью сегодня называют сварной дамасск, получаемый из сваренных металлических пластин различной мозгостали , впоследствии прокованных и перекрученных. Это как слепить вместе пластилин разных цветов и перекрутить его для получения волнистого узора. После ковки такую заготовку подвергают травлению, при котором разнородные металлы заготовки разъедаются неравномерно, тем самым образуя красивый контраст. Оригинальная дамасская сталь получается другим, весьма специфическим способом (хотя внешне похожа на современный дамасск), и мало кто знает, как ее создать, данный факт создал дамасску репутацию металла, якобы наделенного волшебной силой. А причина этой «силы», аналогичной и для самурайских мечей — процесс, позволяющий получать более однородную, и следовательно с нужными качествами, сталь, чего нельзя добиться другими способами, и дающий возможность включать в состав заготовки низкокачественную и высоко/низко углеродистую сталь. Что дает намного более качественное лезвие.
ВНИМАНИЕ!! Нож может быть опасен, прошу не давать его в руки людям с нарушениями психики!!!
Шаг 1: Материалы и инструменты
— стальные пластинки двух или более марок (предпочтительней в высоким содержанием угдерода), которые будут контрастировать друг с другом, я взял высокоуглеродистую 1095 сталь и сталь 15n20, с небольшим содержанием никеля, который добавит яркости и контраста после травления
— флюс (бура, которую можно приобрести в хозяйственном магазине)
— кусок арматуры, длинный пруток (будет приварен к заготовке в качестве ручки)
— дерево на ваш выбор для рукоятки ножа
— эпоксидная смола (отвердевающая за 5 минут самое то)
— латунные клепки
— состав для обработки древесины рукоятки, я использовал льняное масло
— масло для закалки металла (растительное)
— хлорное железо
— наковальня (желательно настоящая стальная наковальня, хотя при отсутствии таковой подойдут и некоторые другие прочные объекты: кусок рельса, кувалда, большая металлическая болванка, старый причальный столбик «кнехт», или просто большая прочная, твердая и ровная поверхность. Помните как все началось с ударов камнем на большом камне)
— молот (я использовал весом 1.3кг, с поперечным бойком)
— клещи
— сварка (необязательна, но желательна для сваривания пластинок друг с другом и приваривания ручки, если у вас нет сварки, то можно плотно обернуть пластины проволокой)
— кузнечный горн (способный нагреть заготовку до необходимых для ковки температур, что очень важно для качественного сплавления пластин друг с другом, более подробно об этом позднее)
— ленточный шлифстанок или напильник с горой терпения
— духовой шкаф или другой способ закаливания
— дрель или сверлильный станок
— тиски (очень полезна вещь)
Шаг 2: Сборка заготовки
Стальные пластинки обрезаются по нужным мозгоразмерам , мои к примеру 7.6х1.2см; при этом, чем больше заготовка, тем труднее ее формировать молотом. Перед тем как сварить их в стопку, пластинки со всех сторон очищаются от ржавчины и окалины. Далее пластинки укладываются стопкой, чередуя марки стали, так моя заготовка состояла их 7 пластин, три из которых марки 15n20, и четыре — 1095.
Выравненные относительно друг друга пластинки прихватываются сваркой (не обращайте особо внимания на мой шов), а затем к стопке приваривается ручка, чтобы было легче оперировать с заготовкой при ковке. Нет ничего зазорного, особенно после того как, стопка пластин сварена, в том, чтобы использовать только клещи. Я в любом случае выковал себе свои.
Шаг 3: Первая ковка стопки
Немного о моем горне: сделан он своими руками из пустого (для предосторожности специально купил новый) газового баллона, внутри выложен 5см-м слоем каолиновой ваты и огнеупорным цементом. Разогревается он горелкой типа Ron-Reil, о которой есть много хороших мозгостатей . Сам горн не особо большой и без проблем разогревается до нужной температуры.
Итак, заготовка из пластин нагревается до вишнево-красного цвета, жар для этого нужен не очень сильный. Нагретая заготовка самоделки посыпается бурой, которая сразу начинает плавиться и необходимо позволить ей просочится между пластинами. Это удалит окалину и предотвратит окисление, не позволяя кислороду контактировать с металлом. Данное действие обеспечит чистоту металла заготовки.
Затем заготовка снова нагревается в горне и процедура повторяется еще пару раз, не забывая очищать окалину при необходимости. А уже после этого заготовка нагревается до ковочной температуры, сколько это не могу сказать точно, но полагаю, где-то в районе 1260-1315 градусов Цельсия. При такой температуре заготовка будет иметь очень яркий желто-оранжевый цвет, примерно как умеренный дневной свет.
Чтобы не тратить время убедитесь, что наковальня и молот находятся под рукой и есть достаточно свободного рабочего пространства.
Затем заготовка быстро помещается на наковальню и легкими, мягкими ударами, равномерно по всей площади, начинается сквовка пластин воедино. Далее заготовка снова помещается в горн и разогревается до ковочной температуры, а потом проковывается ударами средней силы.
А уже после этого заготовка вытягивается, так, чтобы ее можно было загнуть.
Шаг 4: Загибание заготовки
Настало время увеличить количество мозгослоев в заготовке. Для этого заготовка проковывается до длины в два раза большей изначальной, но при этом важно равномерно протягивать ее, а не просто растягивать. По середине протянутой заготовки на подсечке, зубилом или другим подходящим способом делается поперечное углубление на 3/4 или 4/5 по толщине, по которому заготовка затем складывается пополам на краю наковальни, переворачивается и проковывается по всей длине, при этом убедившись, что половинки не сдвинулись относительно друг друга по боковым кромкам.
Затем повторяется процесс нагревания/ковки из предыдущего шага: флюс, нагрев, остывание, нагрев, ковка, горн. Процедура увеличения числа слое повторяется до нужного количества этих слоев, так я сложил ее 4 раза и получил 112 слоев. (Хотите больше слоев, пожалуйста, узор тогда получится мельче. Формула для рассчета слоев такова: начальное количество * 2 в степени количества загибаний, то есть 7*2^4=112).
Далее разогретая до ковочной температуры заготовка самоделки помещается в паз наковальни, хорошенько скручивается, а затем ей снова придается прямоугольная форма. Но до скручивания, заготовка пробивается по углам для того, чтобы ее форма стала более округлой, ведь при скручивании и обратной проковке в прямоугольную заготовку могут образоваться включения и примеси от образующихся складок, если температура заготовки меньше ковочной.
После этого мозгозаготовка опять проковывается (я повторил его несколько раз), и охлаждается, а чтобы убедиться в однородности ковки, я зачистил один из концов заготовки. Во время самой ковки, особенно на первом этапе, важно держать температуру заготовки высокой и быть аккуратным, иначе можно оторвать слои друг от друга (по другому это называется расслоение, что совсем не хорошо).
Шаг 5: Модель и грубое формирование профиля
Теперь необходимо представить профиль будущего ножа и грубо выковать его из заготовки. Чем точнее вы можете проковать профиль и скос, тем меньше придется возиться со шлифовкой (на станке или напильником). На эту тему есть много мозгостатей более опытных кузнецов, поэтому я не углубляюсь в подробности. Суть в том, что заготовка ведет себя примерно как пластилин, когда она разогрета, необходимо пробивать ее в нужном направлении.
Шаг 6: Шлифовка профиля
Чистовое формирование профиля осуществляется болгаркой и напильником. Запаситесь чаем, ведь скорее всего, на это потребуется много времени, если конечно у вас нет шлифовального мозгостанка .
Шаг 7: Шлифовка, шлифовка, шлифовка…и размышления о смысле жизни
Шаг 8:Готовый профиль
После того как профиль поделки сформирован, его необходимо еще доработать напильником с более мелким зерном, я использовал 400-е. Кромка лезвия затачивается почти, но не до конца, необходимо оставить его немного не заточенным, чтобы при закалке материал кромки не деформировался. После этого в рукоятке ножа высверливаются отверстия под клепки и подготавливаются деревянные плашки для этой рукоятки.
Шаг 9: Волнующий момент
Закалка.
Она либо «создаст» ваше лезвие, либо погубит его. Важно сконцентрироваться и быть осторожным, иначе можно деформировать и разрушить лезвие. Способ которым я пользовался, является не самым тщательным методом мозгозакалки
, но лишь он был доступен мне с имеющимися у меня инструментами, да и масло было самым лучшим, которое я мог достать.
Перед закалкой, лезвие необходимо нормализовать. Это снимет напряжения, накопившиеся во время ковки и скручивания, и снизит вероятность коробления во время закалки. Делается эта нормализация нагреванием лезвия выше его критической температуры (когда он больше не намагничивается, поэтому полезно под рукой иметь магнит) и охлаждением на воздухе. Процесс повторяется три-пять раз, так я сделал это 5 раз. К тому же это действие поможет вам натренироваться извлекать лезвие из горна, потому как во время закалки недопустимы никакие заминки. Данное действие показано на фото с моим болтающимся ножом. А еще эта часть крута тем, что во время остывания происходит окисление, которое начинает раскрывать узор стали.
Закалка: лезвие снова нагревается выше критической температуры, а затем быстро вынимается и помещается, в первую очередь острием, в теплое растительное масло (для таких марок мозгостали как у меня). Для разогревания самого масла можно просто нагреть что-нибудь металлическое и бросить в емкость с маслом, я например, использовал костыль для шпал. Масло перемешайте, так вы получите более ровную закалку. Если ваша сталь высокоуглеродистая, то для закалки не используйте воду, это лишь испортит лезвие, потому что вода слишком быстро охлаждает, что не подходит для высокоуглеродистой стали.
С поделкой сейчас следует обращаться как со стеклом, потому что если лезвие было закалено правильно, то оно настолько хрупко, что может расколоться если его уронить.
После этого наступает черед отпуска.
Шаг 10: Отпуск металла
Отпуск — это процесс придания некоторой твердости лезвию, чтобы увеличить его срок службы и прочность. Достигается это нагреванием лезвия при определенной контролируемой температуре. Отпуск своей мозгоподелки я проводил в духовом шкафу в течение часа при температуре 205 градусов Цельсия. «Пропекаем» пока на табло не высветится «готово».
Шаг 11: Травление
Заранее извиняюсь за отсутствие фото этого и следующего шагов, но процесс совсем прост. Хлорное железо готовится по прилагаемой к нему мозгоинструкции , а затем в нем выдерживается лезвие, столько, сколько указано в той же инструкции. В моем случае это 3 части воды на 1 часть хлорного железа, и выдерживание в течение 3-5 минут. Процесс действительно захватывающий, а его результат выглядит словно это нож Бэтмена.
Шаг 12: Рукоятка и заточка
Опять же, существует много методик и инструкций о том, как сделать рукоять ножа и заточить его, поэтому обойдусь без мозгоподробностей . Скажу лишь, что для своей поделки выбрал плашки из вишни, которые к рукояти ножа приклеил с помощью эпоксидного клея и закрепил двумя латунными клепками. Отшлифовал ее 400-м зерном и покрыл льняным маслом.
Для заточки я не использую какой-то особый, требующий больших усилий способ, а в основном пользуюсь обычным точильным камнем.
Шаг 13: Самое время похлопать себя по спине, нож готов…
Это мой готовый нож длиной около 15см. Людям может показаться это довольно забавным, но я понятия не имею, как получился этот причудливый узор.
Благодарю за мозговнимание , надеюсь это кому-нибудь это пригодится!
О свойствах легендарных оружейных сталей - дамаска, булата и вутца - хотя бы понаслышке знает любой цивилизованный человек. Они являются свидетельством уникальных возможностей мастеров металлургической профессии.
В чем секрет этих удивительных сплавов, кто и когда их производил и каким образом обрабатывал? Похоже, что современная наука нашла ответы на эти вопросы.
Продолжение цикла публикаций из энциклопедии "Металлургия и время".
Предыдущие статьи цикла:
,
)
«Чугунение» и «насталивание»
Структуру металла с высокоуглеродистыми прослойками можно получить, применяя при кузнечной сварке в качестве флюса дробленый чугун.
При температуре сварки углерод чугуна мгновенно соединяется с окалиной, отнимая у нее кислород. В итоге вместо окалины образуются диоксид углерода и восстановленное железо, которое тут же науглероживается от контакта с углеродом жидкого чугуна. Чугун в данном случае служит более эффективным источником углерода, чем древесный уголь, поскольку при температуре сварки он плавится и углерод находится в нем в растворенном, более химически активном виде. Растекаясь по поверхности заготовки, жидкий чугун очищает ее от окалины, попутно теряя свой углерод и вследствие этого затвердевая. При последующей проковке часть жидкого чугуна выжимается, но остаются тонкие прослойки достаточно вязкого, обедненного углеродом чугуна и высокоуглеродистой стали.
Дальнейшую расковку пакета проводят при несколько пониженных температурах, чтобы высокоуглеродистые прослойки не расплавлялись, поэтому некоторые оружейники говорят, что они не сваривают пакет, а «паяют» его чугуном. Науглероживание поверхности металла расплавленным чугуном называют «чугунением» или «насталиванием». В итоге получается чередование слоев вязкого железа, стали и крайне твердого белого чугуна, т.е. «предельный» вариант дамасской стали. Классический японский способ изготовления клинков как раз и заключался в использовании молибденсодержащего железа, стали (по некоторым данным, импортируемой из Китая) и дробленого чугуна.
Ковка литой стали
Историческому сосуществованию двух типов оружейной стали - литой и сварочной - соответствовали две технологии ковки. Известно, что заготовка вутца перед ковкой имела небольшую массу (не более 1 кг).
Легковесность исходной заготовки позволяла мастерам осуществлять ускоренный подогрев изделия и широко использовать локальный нагрев его частей для последующей ковки.
Если внимательно присмотреться к состоянию микроволокон, выходящих на поверхность вутца, то можно видеть не только их «завихренность» в результате применения сложных приемов ковки, но и их раздробленность. Данное обстоятельство указывает на осуществление на определенном этапе ковки мощного «единоразового» воздействия на волокна, предварительно приведенные в благоприятные для дробления условия. По-видимому, именно эта операция ковки определяющим образом влияла на конечное качество булатной стали и совокупность ее феноменальных свойств.
Вместе с тем многими специалистами отмечается, что условием правильной ковки булата является ее «постепенность». Качество булатного клинка тем выше, чем медленнее ведется ковка. Аккуратная ковка при невысоких температурах, требующая многочисленных подогревов, приводит к повышению контрастности узоров. При нагреве мелкие карбиды и острые грани крупных карбидов растворяются, а при последующем остывании углерод вновь выделяется на поверхности крупных частиц в высокоуглеродистом прочном волокне. Поэтому первоначально размытый узор приобретает резкость и контрастность.
Ковка дамаска
В неоднородном дамаске вид макроструктуры очень сильно влияет на свойства клинка. В разных странах были разработаны десятки, а возможно, и сотни сортов сварочной стали. Несмотря на такое обилие, все эти сорта можно упорядочить, разделив по принципу образования на несколько групп: «дикий», «штемпельный» и «крученый (турецкий)».
«Дикий» узор дамаска образуется при беспорядочном перемешивании металла в результате простой ручной ковки. Лучшие мастера предпочитали ковать клинки из «штемпельного» дамаска с регулярным узором. «Штемпельным» узор назвали в Германии по способу его образования с помощью нанесения специальным штампом - штемпелем строго упорядоченного рельефа на заготовку клинка, в результате чего при ковке слои искажались в заданном порядке. Видов формируемых при этом узоров немного: ступенчатый, волнистый, ромбический (сетчатый) и кольчатый. Ступенчатый узор характеризуется относительно узкими прядями линий, расположенными поперек клинка.
Схема проявления узора (а) и основные виды набоек для изготовления штемпельного дамаска (б)
Распространенным видом «штемпельного» узора является ромбический, имеющий две разновидности. Одну из них получают, насекая поверхность заготовки зубилом крест-накрест, отчего узор имеет вид сплетенной из нитей сетки, наброшенной на клинок из «дикого» дамаска. Соответственно, и узор называется «сетчатым». Второй разновидностью является узор, который в Германии называют «мелкие розы». Он имеет вид четких концентрических ромбов и набивается имеющим пирамидальные выступы штампом. Кольчатый вид «штемпельного» узора в США называют «павлиний глаз», хотя он больше похож на «павлиний хвост», поскольку на клинке в четком порядке расположены многочисленные концентрические окружности.
«Турецкий» или «розовый» дамаск
Особенно красивым считается узор «турецкого» дамаска. Так в XVII-XVIII вв. его назвали в Европе, когда увидели привезенные с Востока сабли из местных разновидностей сварочного металла. Другое его название - «розовый» дамаск, обусловленное схожестью вида узора с цветками розы.
Отличительной особенностью «турецкого» дамаска являлось то, что клинки отковывались из предварительно туго закрученных прутков неоднородного металла. Узоры при этом получались крайне разнообразными и причудливыми. Беруальдо Бьянчини, автор вышедшей в 1829 г. книги «О дамасских клинках турецкого типа», писал: «...масса, употребляемая сегодня для создания дамасских клинков, в точности та же самая, какая идет на изготовление клинков совершенно ординарных, т.е. равномерная смесь стали и железа в соотношении два к одному.
Стадии проявления узора в крученом турецком дамаске
Вытягивание дважды рафинированных болванок в полосу и последующее выковывание клинка между двух штампов происходят так же, как и при изготовлении обычного клинка. Единственное различие состоит в том, что штамп для дамаска должен быть снабжен различными рельефами, которые желательно перенести на клинок. При ковке молотом сменяющие друг друга листы стали и железа клинка вдавливаются в углубления штампа, в результате чего возникают углубления или рельеф, которые, будучи затем спилены, дают желаемый узор».
Закалка оружейной стали
Режимы термической обработки изделий из булатной стали всегда привлекали пристальное внимание исследователей. Именно этот этап технологии ее производства окружен наибольшим числом легенд и таинств, дошедших из глубины веков.
И в сравнительно недавние времена, например в XIX в., многие металлурги придавали большое значение способам закалки булата и даже относили их к основным секретам изготовления булатного оружия.
Объяснить, почему металл становится прочнее и тверже, тогда никто не мог, зато рецептов закалки было великое множество: практически каждый мастер имел свой секрет.
Известно, что в качестве закалочной среды широко использовалась и родниковая вода, и вода минеральных источников. Температура воды и растворенные в ней соли оказывали большое влияние на скорость охлаждения изделий, поэтому место отбора воды и ее температуру при закалке держали в строгом секрете. Ввиду того, что клинки из стали с высоким содержанием углерода после закалки в холодной воде легко ломались от удара, в Персии холодное оружие начали закаливать в мокром холсте. Известен метод закалки, при котором перед термической обработкой клинок для тепловой изоляции обмазывался толстым слоем особой глины с разными примесями. Состав удалялся только с лезвия, подлежащего закалке в воде. Образовавшейся при этом «демаркационной» линии в каждой мастерской придавали своеобразный оригинальный рисунок, по которому можно было отличить мастера, изготовившего холодное оружие.
Моча рыжего мальчика и ягодицы молодого раба
Металлурги искали и умели находить среды, в которых сталь охлаждается быстрее, чем в воде. Так, моча и другие растворы солей забирают тепло у раскаленного металла быстрее, чем самая холодная вода.
Заметив эту особенность, средневековые металлурги разрабатывали различные варианты закалки и достигали порой немалых успехов. Вот как Теофил описывает закалку стали, которая режет «стекло и мягкие камни»: «Берут трехлетнего барана, привязывают его и в течение трех дней ничем не кормят. На четвертый день его кормят только папоротником. Спустя два дня такой кормежки, на следующую ночь барана ставят в бочонок с пробитыми внизу дырами. Под эти дыры ставят сосуд, в который собирается моча барана. Собранная таким образом за две-три ночи в достаточном количестве моча изымалась, и в указанной моче барана закаливали инструмент». Существуют легенды, согласно которым булатные клинки закаливали в молоке матери, кормящей сына, в моче рыжего мальчика, трехлетней черной козы и т.д.
Как повествует легенда, в Древней Сирии клинок нагревали до цвета зари и 6 раз вонзали в ягодицы молодого раба. Известны приемы подобной закалки стали охлаждением в теле свиньи, барана или теленка. В Дамаске сабельные клинки нагревали до цвета восходящего солнца и закаливали в крови убиваемого нубийского раба. А вот рецепт закалки кинжала, обнаруженный в одном из храмов на территории Малой Азии и относящийся к IX в.: «Нагреть (клинок) до тех пор, пока он не засветится, как восходящее в пустыне солнце, затем охладить его до цвета царского пурпура, погружая в тело мускулистого раба. Сила раба, переходя в кинжал, и придает металлу твердость».
Древние кузнецы знали и способы предохранения металла от окисления в период нагрева под закалку. Кузнец брал бычьи рога, сжигал их на огне, в полученный пепел примешивал соли и посыпал этой смесью изделия, которые затем нагревали и закаливали в воде или сале.
Тайна литой стали
Как ни парадоксально, человек пока так и не смог до конца понять сущность булатной стали, природу уникальных свойств и особенности технологии ее получения. И это несмотря на то, что долгое время использовал изделия из булата, совершенствовал его, терял секреты изготовления и вновь приоткрывал тайны булата, подобно тому, как это сделал в середине XIX в. русский металлург П.П. Аносов.
Необходимо отметить, что П.П. Аносов, неоднократно отмечая в своих работах высокие качества полученного им булата, не уступающего лучшим азиатским булатам, никогда не говорил о том, что раскрыл тайну индийского вутца; более того, он отказался от устоявшегося в то время понятия «дамасская сталь» и выдвинул новое - «русский булат».
Разгадать секрет литой оружейной стали стремились многие видные европейские ученые, в том числе Майкл Фарадей, сын кузнеца. В 1819 г. он исследовал образцы литой стали и пришел к выводу, что ее исключительные свойства объясняются присутствием небольших количеств кремния и алюминия. Хотя этот вывод оказался ошибочным, статья Фарадея вдохновила Жана Робера Бреана, пробирного инспектора Парижского монетного двора, провести серию экспериментов, в которых он вводил в сталь различные элементы. Именно Бреан впервые в 1821 г. высказал догадку о том, что необычные прочность, вязкость и внешний вид литой оружейной стали должны быть обусловлены высоким содержанием углерода. Он установил, что ее структура имеет светлые участки науглероженной стали на темном фоне, который он называл просто сталью.
Производство древнего оружия из булатной стали, окруженной легендарным ореолом сверхдостоинств и священных тайн, как уже хорошо известно, осуществлялось из индийского вутца. Он поставлялся на рынки Персии и Сирии в виде разрубленной пополам «лепешки» литой стали. Содержание углерода в вутце было очень высоким. Так, химический анализ вутца, проведенный по распоряжению П.П. Аносова, показал содержание углерода, равное 1,7-2,0 % масс. и более.
Заготовка индийского вутца имела диаметр примерно 12,5 см, толщину около 1 см и массу примерно 1 кг. Кроме того, слитки вутца имели своеобразные узоры, отличные от рисунка на готовых клинках. По мнению большинства специалистов, лучшие клинки ковали в VII-XII вв. Лезвие индийского клинка после заточки приобретало невероятно высокую режущую способность. Хороший клинок легко перерезал в воздухе газовый платок, в то время как даже современные клинки из самой лучшей стали могут перерезать только плотные виды шелковых тканей. Правда, и обычный стальной клинок можно закалить до твердости вутца, но он будет хрупким как стекло и разлетится на куски при первом же ударе.
К сожалению, в Древней Индии так тщательно скрывали секрет выплавки и технологию изготовления клинков, что, в конце концов, потеряли их совсем. Уже в XII в. табан, например, не могли делать ни в Индии, ни в Сирии, ни в Персии. В настоящее время ни один мастер, ни одна фирма в мире не могут воспроизвести лучшие сорта индийской стали, образцы которой сохранились еще в некоторых музеях Европы. Потеря секретов производства индийского вутца при наличии широкого рынка сбыта его заготовок указывает на ограниченное число мастеров, владевших технологией производства вутца, а также на достаточно высокие для своего времени показатели производительности, выход годного и воспроизводимость технологии получения вутца. С учетом этого можно предположить следующее: технология производства слитка индийского вутца была достаточно проста (как, наверное, и должно было быть, иначе стоило ли ее так тщательно скрывать), а форма в виде лепешки была в те далекие времена единственно правильной для представления готового полупродукта.
В средние века при определении преимуществ того или иного клинка настоящие мастера оценивали крупность узора (ширину волокон) булатной стали, характер рельефа, переплетения и число волокон, цвет травленого фона клинка и его отливы, высоту и длительность звучания клинка при ударе по нему, упругость и т.д. Представляется во многом понятным, что эти критерии контроля качества имели глубокий смысл, дающий информацию, в частности, о режущих свойствах клинка. Ширина высокоуглеродистых волокон характеризовала не только примененный способ получения булатной стали, но и режущие свойства клинка, его упругость и способность к самозатачиванию.
Очевидно, что после заточки и полирования лезвия из булатной стали его режущая кромка уже имела зубчатый рельеф, обусловленный изменяющимися по длине кромки твердостью и износостойкостью ее составляющих. Если учесть, что каждое высокоуглеродистое волокно булатной стали при выходе на режущую кромку имеет профиль определенной кривизны - фактор, существенно повышающий режущую способность клинка, то древние мастера были просто обязаны оценивать ориентировку волокон относительно режущей кромки клинка и его рукоятки.
Первым строго научно объяснил природу булата и связал ее со свойствами этой удивительной стали выдающийся русский металлург Дмитрий Константинович Чернов. Он считал, что при затвердевании сталь распадается на два различных соединения железа с углеродом, которые «играют очень важную роль при назначении такой стали на клинки: при закалке более твердое вещество сильно закаливается, а другое вещество остается слабо закаленным, но так как оба вещества в тонких слоях и фибрах тесно перевиты одно с другим, то получается материал, обладающий одновременно и большой твердостью, и большой вязкостью. Таким образом, оказывается, что булат несравнимо выше лучших сортов стали, приготовленных иными способами».
Легендарный композит
Итак, булат представляет собой композиционный материал. Отметим, что идея создания подобных материалов заимствована человеком у природы.
Множество природных конструкций (стволы деревьев, кости и зубы людей и животных) имеют характерную волокнистую структуру. Она состоит из сравнительно пластичного матричного вещества и более твердого и прочного вещества в виде волокон. Например, древесина - это композиция, состоящая из пучков высокопрочных целлюлозных волокон трубчатого строения, связанных матрицей из органического вещества (лигнина), придающего древесине поперечную жесткость. Зубы людей и животных состоят из твердого и вязкого поверхностного слоя (эмали) и более мягкой сердцевины (дентина). И эмаль, и дентин содержат неорганические микрокристаллы гидроксилапатита игольчатой формы, расположенные в мягкой органической матрице.
Сейчас можно с уверенностью сказать, что булатная сталь была открыта неслучайно и гораздо раньше, чем принято думать. Металлурги бронзового века не могли не обратить внимания на елочное строение бронзовых слитков. Получив первый слиток из железа с тем же елочным строением, древние мастера, вероятно, начали его ковать как бронзу. Конечно, он рассыпался. Однако это не остановило древних металлургов и спустя какое-то время, накопив опыт, они сумели найти решение.
Уникальность булатной стали заключается в том, что она представляет собой принципиально новый класс композиционных материалов. Она не может быть отнесена ни к одному из известных и научно определенных видов естественных и искусственных композитов, в числе которых в настоящее время принято определять волокнистые, слоистые и дисперсно-упрочненные. Особые свойства булата достигаются в результате совместной термомеханической обработки волокон и матрицы и последующего термического упрочнения композита посредством взаимного воздействия его отдельных составляющих и процессов, протекающих в них.
В заключение отметим, что при определенных условиях узорчатый слиток можно получить из однородного расплава. Это достигается путем замедленной кристаллизации высокоуглеродистого сплава, при которой вырастают крупные зерна-кристаллы, размер которых может достигать нескольких миллиметров. По границам этих кристаллов-дендритов выделяются карбиды, образующие цементитную сетку. Ковка такого крупнозернистого металла при невысоких температурах позволяет раздробить сплошную цементитную сетку на мелкие частицы и сформировать видимый глазом узор. Полученный таким образом узорчатый металл исследователи в настоящее время называют «дендритной» сталью - по дендритному характеру кристаллизации слитка, или «ликвационным» булатом - по механизму образования узора вследствие ликвации углерода. Клинки из «ликвационного» булата современные кузнецы расковывают при нагреве до температур, не превышающих 850 °С. Это обязательное условие; иначе, при более сильном разогреве, карбидные частицы полностью растворяются и магические узоры исчезают.
Довольно необычным металлом можно назвать дамасскую сталь. Для ее изготовления кузнец должен обладать большим опытом. Сталь дамаск характеризуется тем, что по всей поверхности наблюдается неоднородность структуры. Получающиеся узоры выглядят достаточно привлекательно, и поэтому материал применяется при изготовлении различных декоративных изделий, к примеру, коллекционных ножей. Этот металл обладает большим количеством особенностей, о которых далее поговорим подробно.
Рафинированная сталь
Разновидностью дамаска можно назвать рафинированную сталь . Рассматривая то, как сделать дамасскую сталь, отметим, что в этом случае в качестве заготовки для кузнечной сварки берется однородный блок металла. Среди особенностей отметим нижеприведенные моменты:
Практически весь дамаск до XVIII был представлен рафинированной сталью. Распространенным заблуждением назовем то, что при изготовлении японских самурайских клинков использовался подобный металл .
Сварочный дамаск
Опытные кузнецы за счет комбинирования заготовок с различной концентрацией углерода смогли получить материал, который обладает исключительными эксплуатационными качествами.
Преимущества и недостатки
Среди особенностей сварочного дамаска можно отметить:
Основным недостатком подобного металла можно назвать низкую коррозионную стойкость. Практически полное отсутствие легирующих элементов в составе и высокая концентрация углерода становится причиной образования на поверхности металла коррозии.
Рассматриваемый металл можно узнать по необычному узору на поверхности. Этот оптический эффект получается по причине неравномерного распределения углерода в структуре. Для того чтобы повысить декоративные качества изделия, довольно часто поверхность подвергается дополнительной полировке и травлению. Сегодня многие используют дамаск из-за интересного оптического эффекта, но ранее в большей степени ценились особые эксплуатационные качества.
Литой булат
Персидско-индийская тигельная сталь с высоким показателем концентрации углерода получила наибольшую известность. Отличается литейный булат также необычным узором, который проявляется за счет образования матрицы карбида и феррита. Для этого проводится медленное охлаждение структуры.
К особенностям литейного булата можно отнести нижеприведенные моменты:
В заключение отметим, что рассматриваемый тип металла появился много столетий назад. Сегодня его используют в большинстве случаев при изготовлении ножей или клинков, а также некоторых украшений интерьера. Современные сплавы обходят дамаск практически по всем параметрам. Интерес к дамаску поддерживался на протяжении длительного периода по причине различных мифов о том, что оружие, изготовленное из подобного металла, делало воина практически непобедимым.
Доброго времени суток уважаемые читатели. Покупатели нашего интернет - магазина довольно часто задавали нам вопросы касаемо различных марок стали, поэтому мы решили подготовить информационные обзоры по ножевым сталям, представленным в нашем ассортименте. Наиболее подробный фоторепортаж, о технологическом процессе начиная с металлического бруска (заготовки) и заканчивая готовым ножом, мы решили подготовить о дамасской стали, так как она имеет значительные отличия от большинства марок стали.
Согласно материалам википедии - дама́ск (дама́сская сталь) - вид стали с видимыми неоднородностями на стальной поверхности, чаще всего в виде узоров, получаемых различными способами, например при многократной перековке стального пакета, состоящего из сталей с различным содержанием углерода (сварочный дамаск).
На фото (слева-направо): современный нож, изделие древних мастеров, булат.
Дамасская сталь связана со многими легендами и сильно романтизирована в классической литературе и исторических хрониках наряду с булатом. Не буду утверждать, что мы заново открыли рецепт придуманный, за тысячу лет до нашей эры, но пользуясь знаниями в современной металлургии и проведя большое количество опытов, мы получили свой собственный рецепт дамаска с твёрдостью клинка - 62 еденицы по шкале Роквелла (HRC).
Для тех, кого чтение статьи уже успело утомить и кто хочет ‘’один раз увидеть, а не сто раз услышать’’, небольшой видео ролик о рабочем процессе из нашей кузницы.
Рабочий процесс по изготовлению ножа разделяется на два этапа: изготовление дамаска в кузнице и последующая обработка клинка в ножевой мастерской. С производством стали в кузне вы можете ознакомиться в нашем видео, а так же в находящемся ниже фото-отчёте с комментариями.
Ковка дамаска в кузне
Изготовление дамаска может происходить несколькими различными способами, мы производим, так называемый ‘‘сварочный дамаск’’. Данная технология подразумевает набор и сварку заготовок (отсюда и название сварочный) из различных марок сталей, мягких и жёстких, что позволяет достигнуть необходимых характеристик для хороших режущих свойств клинка.
На фото (слева-направо): набор и сварка пакета сталей, скрутка раскованного пакета, ковка пакета сталей молотом.
Дамаск не является металлом, находящимся в природе в чистом виде, а состоит из пакета сталей, подобранных нами в результате большого количества тестов. Мы используем для его создания пакет из четырёх марок стали (ШХ-15, ХВГ, У8А, сталь-3), каждая из которых необходима для придания необходимых режущих свойств конечного изделия.
Перейдём более подробно к самому технологическому процессу. После того, как, как была подготовлена заготовка из пакета сталей, её необходимо раскалить до ярко-красного цвета, после этого можно приступить непосредственно к ковке. Процесс ковки повторяется трижды, толщина выкованной полосы при первых двух этапах не имеет чёткой регламентации, а при третьем финальном она делается максимально приближенной к толщине обуха конечного изделия, во избежание лишнего расхода металла и удлинения процесса обработки.
Далее заготовке придаётся прямоугольная форма для следующего технологического процесса – скрутки. Фрагмент непосредственно со скруткой не попал в видео, но здесь ничего особо сложного нет, раскалённая заготовка, закручивается по спирали, на такое количество оборотов, которого удаётся достичь, до того, как металл застынет – в результате чего форма заготовки меняется с прямоугольной на цилиндрическую (расковку скрутки вы можете увидеть на 10 минуте видео). От количества скруток зависит текстура рисунка на клинке.
Кроме того хочу обратить ваше внимание на такой момент технологического процесса, как посыпка бурой (порошок белого цвета), которая применяется вовремя ковки заготовки после скрутки для вытягивания шлака и окалины, что позволяет избежать появления свищей и непроваров. После этого получается полоса металла, из которой будут изготавливаться непосредственно клинки. Переходим теперь в мастерскую, где из полосы изготовят нож, ну и ещё немного фотографий из кузни напоследок.
Процесс изготовление ножа в мастерской
Мы уже побывали в кузнице и увидели, как изготавливаются полосы из дамаска, теперь давайте посмотрим, что происходит с ними дальше.
В первую очередь необходимо с помощью специального лекала обвести на заготовке контур будущего клинка, отрезать его от полосы металла выкованного в кузнице и обрезать по контуру.
На фото (слева-направо): разметка заготовки, заготовка и лекало, вырезание по контуру.
Ковка металла с применением механического молота допускает небольшого различия в толщине металла в выкованной пластине, по этому, необходимо произвести выравнивание клинка по плоскости. После этого клинку придаётся геометрия согласно лекалу и чертежу, так же именно на этом этапе, делается например взрезка по технологии двояковогнутой линзы.
На фото (слева-направо): вырезанная заготовка, выравнивание по плоскости, придание геометрии клинку.
После вышеописанных действий мы получаем клинок уже достаточно близкий по внешнему виду к тому, что мы привыкли видеть на прилавках магазинов, но достаточно грубовато выглядящий и без узора. Клинок необходимо отшлифовать, что называется до зеркального блеска. Далее наносится клеймо мастерской (область для нанесения клейма предварительно разогревается) и делаются отверстия для клёпок, если предусмотрен цельнометаллический монтаж.
На фото (слева-направо): шлифовка, нанесение клейма, сверление отверстий под клёпки.
Ни один клинок не будет обладать заявленными свойствами, если его не закалить. Переходим к следующему этапу термозакалке. Клинок закаливается в термопечи при определённой температуре и получает твёрдость клинка 62 HRC по шкале Роквелла. После этого поверхность зачищается на шлифовальной ленте от окалин и клинок стал бы уже готовой продукцией, если бы не одно маленькое но – нет рисунка. Узор который и делает дамаск - дамаском, проявляется при воздействии на клинок азотной кислоты, все манипуляции в кузне с различными сталями их свариванием и кручением был нужен именно для этого момента, для выявления рисунка.
На фото (слева-направо): термозакалка, очистка от окалины, травление рисунка.
Собственно клинок почти готов осталось придать только угол заточки, уделим немного вниманию рукояти. Монтаж рукояти мы делаем в двух вариантах с хвостовиком и цельнометаллический монтаж. С цельнометаллическим вариантом я думаю никаких вопросов возникнуть не должно, сверлятся отверстия под клепки и на них крепятся накладки. Цельнометаллическая конструкция является наиболее надёжным видом крепления, но большинство предпочитает более традиционное крепление посредством хвостовика. Для такого материала, как береста целмет монтаж практически невозможен.
На фото (слева-направо): обжиг хвостовика, рукоять в разборе, рукоять перед обточкой.
Для монтажа проводится отжиг хвостовика, происходит отпуск металла для сверления отверстий, на клёпку крепится шпилька – можно крепить гарду и рукоять. И последний этап придание формы рукояти – нож готов. Остаётся только придать ему необходимый угол заточки режущей кромке в зависимости от назначения.
Прилагаю некоторое количество фотографий не вошедшие в основное описание, к сожалению, у оригиналов был большой размер, поэтому все фотографии в статье пришлось ужимать для нормальной подгрузки на мобильных устройствах и планшетах, поэтому от увеличения по клику пришлось отказаться.
Наиболее часто задаваемые вопросы про дамаск
Чтобы удовлетворить ваше любопытство остановлюсь на нескольких наиболее важных моментах:
- Откуда берётся узор на клинке – узоры на поверхности этого вида дамаска достигается за счёт неравномерного распределения углерода в связи с неоднородностью материала, что специально усиливался посредством травлением поверхности кислотами для придания клинку красивой текстуры.
- Из чего вы делаете свой дамаск – клинки изготавливаются из пакета четырех сталей: ШХ-15 (конструкционная углеродистая сталь), ХВГ (сталь для измерительного и режущего инструмента), У8А (инструментальная углеродистая сталь) и сталь-3 (название условно, но до конца раскрывать секреты своей продукции не захочет ни один мастер).
- Сколько слоёв в ваших клинках – несколько тысяч, что достигается за счёт того, что сваренные полосы из металла проковываются трижды. В первый раз сваривается 21-22 полосы, во второй и третий меньше количество полос, так как ширина заготовки напрямую влияет на длительность процесса ковки.
P.S. Надеюсь данный материал был полезен и информативен, возможно мы что-то упустили, комментарии можете отправлять на нашу почту, , так же в ближайшее время мы планируем запуск групп в соц. сетях, как только найдем администратора. Покупайте ножи именно в нашем интернет - магазине и мы сделаем много интересного текстового, фото и видео материала по ножевой тематике.
