Юрий Иванов - Азбука ножа

Если посмотреть на кусок стали при очень- очень большом увеличении, то можно будет разглядеть, что этот кусок не сплошной, а представляет из себя очень много частиц, похожих на кубики, пирамиды или многогранники, выстроившиеся стройными рядами по всему объёму нашего куска стали, как солдаты на параде. Иногда эта стройность нарушается, встречаются пустоты, вместо правильных геометрических фигур кое-где обнаруживаются скопления чего-то другого, иногда эти частицы стоят ближе друг к другу, иногда – реже. Это более-менее упорядоченное скопление частиц специалисты называют кристаллической решёткой. Но мы с вами не специалисты и будем докапываться до истины без заумных определений. Представим себе, что наш кусок стали состоит не из каких-то невидимых фигур, а, скажем, из тряпичных сумок, с которыми мы ходим в магазин за продуктами. Развесим эти сумки на верёвку, одна за другой, рядом натянем ещё одну верёвку с сумками, потом ещё и ещё. Зрелище фантастическое – поляна, поле, целый аэродром затянут рядами верёвок, на которых болтаются подвешенные авоськи. Мы можем подойти и смять каждую сумку, сложить её пополам, вчетверо – как угодно, ведь это просто кусок материи. Даже простой ветер заставит эти сумки болтаться в разные стороны. Теперь давайте представим, что кто-то огромный сходил с этими сумками в магазин и в каждую из них насыпал доверху яблок или картошки, а чтобы по дороге домой ничего не выпало, связал вместе ручки каждой авоськи и развесил всё обратно, как было. Теперь каждая сумка уже не просто бесформенная тряпка, а тугой раздувшийся мешок, бесконечные ряды этих сумок с картошкой уже не могут болтаться на ветру, потому что каждую сумку со всех сторон плотно подпирают такие же раздувшиеся соседи и все вместе они образуют нечто плотное и крепкое. Даже если мы попробуем, как прежде, смять, сложить или свернуть любую из этих сумок, то у нас ничего не получится – туго набитая в них картошка (или яблоки) не дадут нам изменить форму сумки. Попытки сдвинуть какую-нибудь сумку с места также потерпят неудачу – её со всех сторон плотно держат сёстры-близнецы и сдвинуть с места можно лишь весь длиннющий ряд висящих авосек, но это потребует уже колоссальных усилий.

Мы опять увлеклись фантазиями, но именно сейчас на наших глазах произошёл процесс, который на языке специалистов называется закалкой стали. Сама по себе закалка стали – довольно распространённый и хорошо изученный процесс, описанный во многих умных книгах, но вот только описан он там такими умными и непонятными словами, что обычные люди, такие как мы с вами, запутаются на второй странице и не вынесут для себя ничего полезного. Мы же поставили себе цель не запутаться или сойти с ума от обилия непонятных терминов и формул, а разобраться, поэтому оставим эту заумную науку тем, кому она интересна и продолжим наше путешествие внутри куска стали, общаясь на понятном нам языке.

Чтобы не томить любознательного читателя, сразу скажу, что под развешанными на аэродроме сумками мы подразумевали мельчайшие частицы железа, картошка в этих сумках выступала в роли частичек углерода, которые каким-то образом смогли туда проникнуть, а весь этот картофельно – сумочный аэродром и есть кусок стали, внутри которого мы с вами путешествуем. Самое главное, для чего мы всё это представляли – мы увидели, что железо, изначально мягкое и податливое, после насыщения углеродом приобретает прочность, твёрдость и уже способно рубить и резать, а не только гнуться и мяться. Теперь осталось совсем немного до понимания того, как углерод проникает в железо и что для этого нужно сделать.

Углерод, который проникает в железо, не появляется из ниоткуда – он изначально должен присутствовать в том куске стали, который мы хотим закалить. Для этого во время варки стали (а её именно варят, как суп, только при гораздо более высокой температуре, в огромных печах) в неё добавляют нужные вещества, в том числе и углерод, и попутно удаляют вредные примеси, точно так же, как повар убирает из супа мелкие кости, снимает накипь и добавляет соль и специи. По окончании варки готовую сталь разливают в формы и дают остыть – получается слиток, состоящий из железа, углерода и некоторых других веществ, улучшающих свойства нашего будущего ножа. В таком слитке углерод хоть и присутствует в необходимом нам количестве, но он не растворён в частицах железа, а расположен между ними, причём расположен хаотично, как попало, то есть наши сумки на аэродроме, оставаясь пустыми, просто пересыпаны картошкой и нам не составит труда вытащить из этой кучи картошки любую из них. Для растворения углерода в железе наш слиток необходимо нагреть до определённой температуры (около 740…850 градусов) и выдержать некоторое время. Этот процесс очень похож на растворение поваренной соли в воде – в стакане очень холодной воды мы вряд ли сможем растворить даже чайную ложку соли, сколько бы мы её ни перемешивали. Но если в этот же стакан налить кипяток, то в нём эта ложка соли без труда растворится за несколько секунд. Добавим ещё ложку соли – растворилась, добавим ещё – опять растворилась, ещё, ещё… В результате мы получим очень соленую воду, в которой соль уже не сможет больше растворяться, как бы мы не старались. Если теперь мы оставим наш рассол спокойно остывать, то через некоторое время увидим, как соль начнёт выпадать в виде кристаллов, и чем сильнее будет остывать наш стакан с рассолом, тем больше соли выпадет в осадок, то есть, при охлаждении вода в стакане будет становиться всё менее солёной, поскольку соль будет выделяться из воды и выпадать в стакан в виде кристаллов. Давайте теперь попробуем охлаждать наш пересоленый кипяток не постепенно, а резко, чтобы он за несколько секунд превратился в лёд. В этом случае мы не увидим никаких кристаллов выделившейся соли – она просто не успеет вырасти в кристаллы и выпасть в осадок, в результате чего мы получим очень солёный лёд. К чему же мы затеяли этот солёный эксперимент? Да к тому, что растворение углерода в железе, равно как и выпадение его обратно при медленном охлаждении происходит точно также, как и соль в воде – природа этих процессов одинакова и изменить её мы не в силах. Отсюда следует простое правило – чтобы закалить сталь, то есть сделать её более прочной и твёрдой, её необходимо нагреть до определённой температуры, выдержать какое-то время (чтобы углерод успел полностью раствориться в железе) и затем резко охладить. Именно при резком охлаждении углерод не успеет выделиться из железа (картофелины не успеют повыскакивать из сумок) и наш будущий нож станет твёрдым и прочным. Нужно сказать, что для каждого сорта стали существует своя особая температура, которую называют температурой закалки или закалочной температурой, при превышении которой сталь теряет свои свойства, а пониженная температура не позволяет углероду начать растворяться в железе. Для наиболее распространённых в настоящее время сталей отечественного производства закалочная температура находится в пределах 740…860 градусов, но для каждого сорта стали она строго определена и для достижения нужного результата должна выдерживаться с высокой точностью.