В Бирюк - Чума [СИ]

Незначительное развитие при тигельном процессе окислительных реакций и отсутствие твердых восстановителей (марганец, алюминий), резко снижает степень загрязнения стали оксидами этих элементов. Оксиды в тигельной стали «самовосстанавливались» только кремнием из материала тигля. Это обеспечивает чистоту стали по неметаллическим включениям.

Напомню: тысячу лет в русском чёрном металле доля неметаллических включений постоянна: 1–2 %. Хоть в мечах гридней Владимира Святого, хоть в саблях гусар Александра Благословенного.

Аносов разбирает весь процесс, не только собственно плавку, но и предшествующие и последующие операции. Создаёт соразмерные с величиной тигля изложницы, применяет их предварительный прогрев и смазку салом.

Как со сковородкой, чтобы картошки пожарить.

«Каждая форма по граням составлена из двух бокованок, которые скреплялись обручем с клином. Формы предварительно прогреваются так, чтобы в них расплавилось сало, которым оне пред самою отливкою смазываются: отделяющиеся от горения сала газы предохраняют сталь от доступа воздуха».

«Сталь разливать медленно, так, чтобы струя не касалась боков формы».

По цвету струи стали, форме искр и поведению металла определяет содержание углерода в стали:

«Мягкая сталь при застывании увеличивается в объеме или вспучивается, средняя остаётся в том же положении, как вылита, а крепкая уменьшается в объеме».

В 1836-м завод выплавил 4600 пудов тигельной стали, впервые отлита стальная 35-пудовая пушка.

Аносов исключил процесс предварительной цементации, получил сталь непосредственно переплавом шихты в тигле.

Литая, нелегированная, углеродистая, инструментальная, тигельная… сталь.

Не булат.

Но шаг к мечте — сделан. Собрана коллекция булатных клинков разных азиатцев. Сформулировано еретическое (по тогдашнему общему мнению), ложное (по анализам 20–21 вв.) и гениальное (по научным результатам) утверждение: булат — особо чистая углеродистая сталь. Но углерода в ней много (1.5–2.0 %).

На самом деле в большинстве булатных клинков в разы больше, чем в обычных сталях, меди и фосфора.

«Исторические булаты индо-иранского региона (около 50 образцов) имели очень высокое содержание фосфора. При среднем содержание углерода около 1.5 %, содержание фосфора — в среднем 0.15 %, что в несколько раз больше его содержания в современных инструментальных сталях».

О подобном говорят и письменные источники.

Омар Хайям (11 век) в «Норуз-наме»: для получения булата приготовить смесь из 0.5 кг мягкого железа, столько же магнезии (сульфат магния), коралла и яри-медянки (соль меди). Расплавить в тигле. Добавить 250 г мелкой смеси из одной части руты, одной части чернильных орешков, одной части дубовых желудей, одной части перламутра и четырех частей шпанских мушек, после чего раздуть огонь, чтобы железо растворило эту смесь. Остудить и делать из сплава мечи.

Аль-Кинди (9 век): положить в каждый тигель по 2.2 кг лошадиных подков и гвоздей от них, по 33.5 г медной окалины, золотистого марказита (полисульфит железа) и мягкой магнезии. Тигли накрыть крышкой, поставить в печь и раздувать меха до тех пор, пока все не расплавится. Засыпать в расплав дробленную смесь из мироболаны (плоды индийского дерева Terminalia chebula), корок граната, соли теста (соды) и жемчужных раковин, каждого вида по 13,5 г. Раздувать огонь в горне «самым безжалостным образом».

Отмечу: в шихту добавляли серу на первой стадии в виде различных соединений для ускорения цементации. Последующая обработка расплава известковым флюсом из кораллов и перламутра обеспечивала раскисление металла, его дегазацию и некоторое очищение от громадных примесей серы — при одновременном легировании фосфором, содержащемся в ракушках и кораллах. Непременно присутствует медь.

Это — «арабский» булат, из железа.

В Индии иначе: из руды.

Аль-Бируни (10 век): самое дорогое оружие индусы ковали из металла, получаемого тигельной плавкой кристаллической буры и магнетитового красного песка Северной Индии.

Сесиль Риттер фон Шварц, директор англо-индийской металлургической компании, в 19-м веке изучал производство «вутца»: в тигель вместе с древесным углем и остеклованным флюсом засыпать смесь мелких частиц двух руд — три части магнитного железняка и две части бурого. Добавить листья растений — Convolvulus Lanriflora или Calotropis gigantea.

При разнице в «арабском» и «индийском» методах есть общее — много фосфора. В составе руд Северной Индии P 2O 5— 0.42-0.66 %.

После тигельной плавки этих руд кремния и серы в металле практически не остаётся: соединяясь с оксидом кальция они переходят в шлак. А вот фосфор не удаляется, переходит в слиток.

Концентрация фосфора в светлых слоях булата, при среднем содержании 0.15 %, увеличивается почти в 3 раза, до 0.4 %. Эти участки при термомеханической обработке являются местом выделения карбидов. При среднем содержании углерода 1.5 %, его концентрация в светлых фосфорно-карбидных слоях доходит до 3–4 %. Там же и повышенное содержание серы — до 0.18 % при среднем 0.01 %, т. е. почти в 20 раз.

Сходно (легированием фосфором и медью) в 20 в. получают коррозиестойкие стали COR-TEN. Выдерживают температуры до -20 °C, в России (при -40 °C) разрушаются.

Это совершенно не похоже на «русский булат». Исследованный в 1841 г в лаборатории Горного института образец Аносовских клинков имеет фосфора 0.014 %.

Качество клинков европейцы связывали с однородностью. Аносов снова утверждает ересь: качество булатов определяется неоднородностью. И наглядно «тычет пальчиком»:

«Чем ярче и крупнее узор, тем больше неоднородность стали, тем выше качество клинка».

Обычно сталь выплавляли в тиглях и разливали в изложницы. Здесь она сравнительно быстро охлаждалась. Аносов меняет режим.

В «Журнале опытов»: плавка № 74 в форму не вылита, а охлаждена в тигле. После проковки слитка «на выполированном и вытравленном куске видны… в микроскоп узоры, подобные по расположению булатным».

Вывод: необходимое условие получения булата — медленное охлаждение тигля с готовой сталью.

Так образовывалось и находилось в некотором излишке соединение железа с углеродом — цементит, который не растворялся, как бывает в обычной стали, а оставался в железе как бы во взвешенном состоянии. Прослойки цементита обволакивались медленно стынущим мягким железом.

По Аносову, в древности булатную сталь могли получать только непосредственным восстановлением руды углеродом. Он и реализует, по сути, упрощение (нет двух разных руд, нет перламутра и листьев растений) «индийского способа». Изготовление стали из очень чистой магнитной железной руды.

«Успех в получении булатов не зависит ни от степени твердости растений, ни от количества их, но более от образа соединения углерода с железом».