Юрий Гуревич - Загадка булатного узора

Отметим кстати, что недавно наши металлурги изобрели новый высоколегированный прецензионный сплав для часовых пружин, отличающийся повышенной упругостью. Его применение увеличивает точность и продолжительность хода часов после одного завода на 2–3 часа. При создании сплава строго регламентированы физические свойства металла, которые обеспечиваются точностью его химического состава. Новый сплав для пружин часов назвали «булатом».

Может возникнуть вопрос: как же тогда древние индийцы получали литую булатную сталь, если тигельный процесс был открыт так поздно? Верно иногда говорят: новое — это забытое старое. Историки и археологи уже в наши времена доказали, что тигельный процесс люди знали очень давно. Этот древнейший способ получение металлов в жидком состоянии был известен, по-видимому, еще с бронзового века, когда медь и ее сплавы выплавляли в горшках на очагах или простейших горнах. Барельефы в Саккаре свидетельствуют, что у египтян за много сотен лет до нашей эры были плавильные печи. Тигельная плавка железа была известна Аристотелю, который писал, что она использовалась в странах Древнего Востока (Персия, Индия, Сирия) при производстве стали для холодного оружия, высококачественных ножей и инструмента. В средние века тигельная плавка была окончательно забыта. В Европе XVIII века она была открыта еще раз Но в чугунные формы сталь залили впервые. Гентсман получил не только литую сталь, но в первый стальной слиток.

В начале XIX века проблема получения сталей с высокими механическими свойствами становится первостепенной Пудлинговая сталь вследствие низкой прочности не обеспечила надлежащей работы токарных, фрезерных и других станков, что сильно тормозило развитие металлообрабатывающей промышленности. В связи с этим растет интерес к булату, и многие ученые и специалисты ищут способы его производства.

В химико-металлургической литературе начинают появляться исследования, касающиеся вопросов изготовления и свойств стали, ее природы и составных частей» Во второй половине XVIII века Г. О. Бергман открывает присутствие в стали углерода, а К. Б. Карстен (первая половина XIX века) устанавливает, что углерод может существовать в этих сплавах как в виде химического соединения — карбида железа, так и в свободном состоянии — в виде графита. Теперь все знают, что железо, сталь и чугун различаются между собой содержанием углерода и формой его существования.

Однако сущности процесса перехода сплава железо-углерод из одного состояния в другое металлурги еще не понимают. Еще не раскрыта также роль окиси углерода и углекислоты в процессе восстановления железной руды, хотя в 1802 году А. Круйкштейн показывает, что известный ранее тяжелый горючий газ есть окись углерода. В 1806 году Жозеф Луи Пруст открывает закон постоянства состава вещества и устанавливает, что существуют два различных окисла железа: с содержанием кислорода 27 и 48 %.

Между тем ученые и металлурги Западной Европы пытаются разгадать тайну булатных узоров. Одним из первых по поручению Лондонского Королевского общества пытается решить эту задачу известный английский физик XIX века Майкл Фарадей. Будучи сыном кузнеца, Фарадей с детства был знаком с изготовлением стальных и железных изделий, он также неплохо знает методы химического анализа металлов. Из Бомбея привозят индийскую сталь (вутц), и Фарадей находит в ней… алюминий. «Следовательно, — решает Фарадей, — узор булата является результатом примеси к сплаву алюминия!» Для подтверждения этой мысли он приготовил несколько сплавов чугуна с алюминием. Чугун дробился, растирался в порошок, смешивался с чистым алюминием и сплавлялся в закрытом тигле. Полученный сплав содержал 6,4 % алюминия и внешним видом был похож на вутц.

В дальнейшем Фарадей исследует сплавы стали с серебром, платиной и другими элементами и подтверждает способность таких сплавов давать «струистую» структуру, якобы обеспечивающую высокие свойства.

Изделия из фарадеевского «булата» не сохранились, Известно только, что из этой стали была изготовлена партия бритв, которые Фарадей любил раздавать друзьям. В то же время попытка одной из фирм использовать сплавы Фарадея для промышленных целей не увенчалась успехом, поэтому его предположение о природе булатного узора нельзя считать подтвердившимся. Все же Западная Европа, кроме всего, обязана ему и тем, что он в первой четверти XIX века пытался установить разницу между естественным литым булатом и искусственным, сварочным (дамасской сталью).

Теперь хорошо известно, что алюминий встречается в природе только в виде окислов и солей, из которых он очень трудно восстанавливается. Электролитический способ получения алюминия был открыт Чарльсом Холлом в 1886 году. В 1825 году, в то время, когда Фарадей делал свои эксперименты, алюминий стоил в 1500 раз дороже железа и гораздо дороже платины. Повторить опыты Фарадея было не так-то просто, и поэтому они произвели большое впечатление на металлургов и химиков.

Директор Парижского монетного двора Г. Бреан поддерживает мнение Фарадея о том, что булат — сплав железа с какими-то металлическими примесями, подобно тому как бронза — сплав меди с оловом. Он изготовляет сплавы с различными металлами. Его клинок из сплава высокоуглеродистой стали и платины (0,5 %) даже демонстрировался на Парижской промышленной выставке. Кроме узора, никаких других свойств булата Бреану подтвердить не удалось. А сравнивать было с чем. Наполеон во время египетского похода захватил в качестве трофея булатные клинки, поражающие необыкновенной прочностью, упругостью и красотой узоров.

Позднее, после многочисленных опытов. Бреан приходит к выводу, что булат — литая углеродистая сталь, в которой «при надлежащем ходе охлаждения происходит кристаллизация двух определенных соединений — углерода и железа», причем углерод находится в избытке. Это представление о существовании особого вида соединения углерода с железом в булатных сталях находит себе сторонников. Появляются работы, в которых утверждается, что секрет индийского вутца заключается в том, что в жидкую сталь добавляют ветки и листья кустарников и деревьев особых пород, способствующих образованию необычного соединения углерода и железа.

Однако на основании опубликованых докладов М. Мериме и М. Г. Милле можно заключить, что и после приведенных работ многие западные металлурги продолжали отождествлять сварочный булат с индийским вутцем. Так, Мериме, описывая способ изготовления булата путем сварки железных полос с цементацией их хлопком, приводит свидетельства миссионера из Индии о том, что там при изготовлении клинков также применяют остатки хлопка. Этой ссылкой он пытается доказать, что секрет булата им раскрыт. К аналогичным приемам прибегает и Милле, который, получив сварочный булат при помощи особых способов цементации железа, отождествляет его с индийским вутцем.