Булат. Структура, свойства и секреты изготовления. Монография - Гуревич Ю.Г.

Author: Гуревич Ю.Г.

Tags: общее машиностроение технология машиностроения металлургия металлы

ISBN: 5-86328-811-6

Year: 2006

Similar

Структура и свойства металлов и сплавов. Справочник

Титановые сплавы. Состав, структура, свойства

Основы порошковой металлургии. Свойства и применение порошковых материалов

Тепло-физические свойства материалов ядерной техники.

Text

Ю.Г. Гуревич
БУЛАТ. СТРУКТУРА, СВОЙСТВА
И СЕКРЕТЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
МОНОГРАФИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Ю.Г. ГУРЕВИЧ
БУЛАТ. СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И СЕКРЕТЫ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ
МОНОГРАФИЯ
Курган 2006
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
УДК621. 76
Г95
Рецензенты:
д-р техн, наук А.В. Афанаскин (ОАО Курганмашзавод), кафедра «Общая металлур-
гия» Златоустовского филиала Южноуральского государственного университета (зав. ка-
федрой д-р техн, наук И.В. Чуманов).
Научный редактор - д-р техн, наук В.И. Боченин.
Печатается по решению научного совета Курганского государственного университета.
Г 95
Гуревич Ю.Г. Булат. Структура, свойства и секреты изготовления:
Монография. - Курган: Изд-во Курганского государственного
университета, 2006. - 158 с.
В монографии изложена история изготовления булатной стали, показано, как посте-
пенно раскрывались секреты ее выплавки, ковки, термообработки и отделки. Подробно
рассмотрены, с позиций современной науки, структура и свойства булата и установлено,
что булат является первым в мире композиционным материалом. Дана классификация
булатов по способам изготовления, макро- и микроструктуры. Описаны технологии произ-
водства композиционных материалов, которые являются наследниками булата.
Предназначена для преподавателей, аспирантов и студентов вузов, обучающихся на
технических специальностях, а также для инженерно - технических работников промыш-
ленных предприятий.
Рис.-46, таблиц-7, библиограф.-80 назв.
ISBN 5-86328-811-6
© Курганский
государственный
университет, 2006
© Гуревич Ю.Г., 2006
Булат, структура, свойства и секреты изготовлевия
ВВЕДЕНИЕ
С детских лет мы слушали легенды о бу-
латных мечах, которыми сказочные богатыри
громили своих противников. Кто не помнит
увлекательно описанное Вальтером Скоттом
состязание в ловкости между королем Ричар-
дом Львиное Сердце и султаном Саладином,
обладавшим клинком из булатной стали?
Булат — одна из самых интересных и
загадочных страниц в истории металлургии.
Мы хорошо знаем, как в древние времена
делали каменные топоры, бронзовую утварь,
варили железо и плавили чугун, но до на-
шего времени оставались нераскрытыми мно-
гие секреты производства булатного оружия.
Глубоко прятали свои секреты древние
мастера, пока они не были потеряны совсем.
Не одно столетие металлурги всех стран и
народов пытались выплавить булатную сталь,
но злополучная тайна никому не давалась.
И только горному инженеру, начальнику
Златоустовских заводов П. П. Аносову в 40-
х годах прошлого века удалось получить бу-
лат, не уступающий по свойствам древним
образцам. Лучшие сорта русского булата, как
две капли воды похожие на знаменитые ка-
ратабан и хоросан, с сетчатыми узорами и
золотисто-красноватыми отливами на темном
фоне грунта, сегодня известны всему миру.
На основе исследований производства бу-
лата П. П. Аносов разрабатывает и закладыва-
ет основы русской металлургической науки. И
все-таки в первой половине прошлого столе-
тия металлургия была больше ремеслом, чем
наукой. Научно объяснить технологические
особенности способа производства булата в то
время было просто невозможно. Вот почему
и аносовский секрет производства булатной
стали не сделался достоянием металлургов.
Через сто лет, уже в наше время, златоу-
стовские металлурги вновь попытались
воскресить технологию производства була-
та. Сложны и длительны были эти поиски,
но узорчатая сталь вновь была получена, хотя
полностью повторить аносовский булат не
удалось. Легендарная острота лезвия и уп-
ругость клинков достигнута не была, но режу-
щие свойства лезвия оказались весьма высо-
кими для рядовой углеродистой стали, кото-
рую представляет собой булат. Исследова-
ние макро- и микроструктуры булатной стали
и методов ее получения с позиций совре-
менной науки приоткрыло завесу над веко-
вой тайной булата и сделало возможным
многократно повторять технологию его вып-
лавки, если в этом есть необходимость.
Однако технология получения узорчатой
стали не исчерпывает полностью секретов
булата. Булат — высокоуглеродистая сталь,
оригинальными способами выплавленная,
деформированная и термически обработан-
ная. Булатное холодное оружие искусно от-
делывалось и тщательно полировалось. Мно-
гие «тайны» ковки, термообработки и отдел-
ки булата сегодня известны, другие ждут еще
своей расшифровки.
Не проходит года, чтобы в периодической
печати не появлялись новые сведения о була-
те. Написано о нем много, но систематизиро-
ванного исследования структуры, свойств и ос-
новных особенностей производства булатной
стали до сих пор не было. В монографии сде-
лана попытка обобщить весь имеющийся в
литературе материал о булатной стали.
Книга не случайно включает описание
современных способов получения изделий из
порошковых и композиционных материалов.
В X веке арабы применили типично порош-
ковую металлургию для получения знамени-
тых клинков из дамасской стали .Прокован-
ные крицы превращались в опилки, которые
ржавели при вылеживании. Взаимодействие
железных опилок с кислородом атмосферы
приводило также к окислению примесей же-

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
леза. Полученный порошок снова подвергал-
ся горячей ковке, и такая обработка повто-
рялась до тех пор, пока вредные примеси не
оказывались хорошо измельченными и рав-
номерно распределенными в объеме стали.
Таким образом, уже в давние времена
производство высококачественной стали
было тесно связано с методами порошковой
металлургии. Полученная этим методом
сталь обладала высокими свойствами, срав-
нимыми со свойствами булата, что объясня-
ется тонким диспергированием и спеканием
частиц стального порошка, имеющих разное
содержание углерода.
С другой стороны, булат в современном
понимании является первым композицион-
ным материалом, сочетающим в себе свойства
низкоуглеродистой и высокоуглеродистой ста-
ли. Строение булата дает повод современной
технологии производства композиционных ма-
териалов для многих заимствований. То, чего
древние металлурги добились случайно, а П.
П. Аносов достиг талантом и упорным тру-
дом, сегодня используется для получения ма-
териалов с удивительными, подчас фантас-
тическими свойствами. Вот почему основы по-
рошковой металлургии и композиционных ма-
териалов, изложенные автором этой книги в
доступной форме, не только расширяют кру-
гозор читателей, но и, главное, отражают ди-
алектику развития науки о металлах вплоть
до наших дней.
Настоящая монография является перера-
ботанной, дополненной и широко иллюст-
рированной книгой автора «Загадка булат-
ного узора».
Автор выражает глубокую благодарность за
содействие при подготовке рукописи к печати
ректору Курганского государственного универ-
ситета д.х.н., профессору О.И. Бухтоярову и
директору Златоустовской художественной ма-
стерской «Практика» В.А.Наумову.
ПРОЛОГ
Грустно сознавать, что современная наука не
вооружена еще настолько, чтобы ясно и опре-
деленно ответить на вопросы: что такое булат
с его непременным спутником — узором и чем,
собственно, объясняются те высокие механи-
ческие свойства, какими обладают изделия, из-
готовленные из булата...
Н.И. Беляев. О булате. — Журнал Рус-
ского металлургического обшрства. СПб., 1911.
ВОЛШЕБНЫЕ РЕЛЬСЫ
В тот год весна выдалась поздняя, но
дружная. Снега быстро стаяли даже на вер-
шинах могучего Зигальга, возвышающегося
над поросшими соснами и елями Уральски-
ми горами.
Особенно быстро снег стаял на южных
склонах гор, откуда берет свое начало неболь-
шая, но бурная по весне речушка, которую баш-
киры за это назвали Катав- Быстрая река. Ее
разлива можно было ожидать со дня на день,
и башкиры, зимовавшие здесь, оставили зи-
мовье и ушли в степь. Не думали они, что
привычную стоянку — небольшую впадину,
окруженную тесно столпившимися горами, где
и ветер зимой не так дует, и дрова под боком,
и корма лошадям много,— покидают навсегда.
Как раз на этом месте вскоре началось
строительство плотины. На берегах реки ста-
ли ставить бревенчатые четырехстенные дома.
По всему было видно, что устраивались на-
долго. А называли себя эти люди Иванов-
скими. Так весной 1754 года на западных
склонах Южного Урала, в долине реки Ка-
тав было основано одно из первых горноза-
водских поселений — Катав-Ивановский за-
вод. Строили завод сибирский купец Иван
Борисович Твердышев и зять его Иван Се-
менович Мясников.
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
В 1756 году было закончено в основном
строительство огромной по тем временам
плотины — длиной 300 и высотой 8 метров.
Плотина имела три особых сооружения для
пропуска воды. Перед ней сделали большую
запруду, а за ней на берегу реки поставили
две доменные печи и кричные горны. Воз-
душные машины (горновые меха) и кричные
молоты приводились в действие водяными
колесами. В начале 1757 года Катав-Иванов-
ский «железовододействующий» завод про-
изводил уже чугун и кричное железо.
17 августа 1757 года Берг-коллегия слу-
шала выписки по прошениям сибирского
купца и медных заводов содержателя Ивана
Твердышева и компанейщика его Ивана Мяс-
никова о построении ими в Оренбургской
губернии, внутри Башкирии — на речке Ка-
тав, железного завода и «того ради» прика-
зала: «...как выше явствует, что оным заво-
додержателям Ивану Твердышеву и компа-
нейщику его Ивану Мясникову на вышеопи-
санном ими месте в Оренбургской губернии
на реке Катав железовододействующий до-
менный и молотовый завод Берг-коллегией
завести позволено...».
Хоть и назывался Катав-Ивановский за-
вод «железовододействующим», но являлся
он, по сути дела, заводом чугуноплавиль-
ным. Только одна пятая часть чугуна пе-
рерабатывалась на железо. Переработкой ос-
новного количества получаемого чугуна за-
нялись вскоре построенные Юрюзанский и
Минский, а затем и Усть-Катавский пере-
дельные заводы. В 60-е годы XVIII века в
этом же районе строятся Симский и Бело-
рецкий железоделательные заводы. Катав-
Ивановск в короткий срок становится адми-
нистративным центром крупного по тем
временам железоделательного округа.
Две доменные печи, сооруженные при
основании Катав-Ивановского завода, стано-
вятся одними из самых мощных на Урале и
в России. Каждая из домен выплавляла свы-
ше 100 тысяч пудов (1640 тонн) чугуна в
год. Печи работали на богатых железом и
очень чистых, содержащих мало вредных
примесей, бакальских рудах и древесном
угле. Катав-Ивановский чугун и получаемое
из него сварочное железо стали вскоре ши-
роко известны.
На небольшом холме в центре Катав-Ива-
новска, откуда открываются живописные
дали, еще и сегодня возвышается старинное
здание церкви — памятника архитектуры
XIX века.
Но замечателен этот храм не только сво-
ей архитектурой. Колоннада, поддерживаю-
щая арки трех его нефов, связана каркасом,
сооруженным из восьми —десятиметровых
стальных балок с поперечным сечением при-
мерно 40 см2. Балки кованые, некрашеные,
покрытые тонкой пленкой окислов, имеющей
коричневатый цвет. За 160 лет балки совер-
шенно не изменились. Ни одна из них не
просела, на поверхности балок не заметно и
следов атмосферной коррозии... Когда при
реконструкции церкви в 30-х годах нашего
столетия одну из балок попытались снять,
то оказалось, что она очень плохо поддается
современному режущему и рубящему
инструменту. По этой причине ее оставили
в покое. С тех пор стальные балки Катав-
Ивановской церкви начали сравнивать со
златоустовским булатом.
По своим свойствам эти балки напоми-
нали рельсы, по которым в былые времена
вагонетками подавали шихту на колошники
доменных печей. Металл этих рельсов тоже
не поддавался никакому режущему инстру-
менту, кроме абразивного круга...
В 1934 году с пуском Магнитогорского
металлургического комбината Катав-Иванов-
ские домны перестали работать. Они были

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
демонтированы. Но старые подъездные пути
кое-где остались. На месте железоделательно-
го завода работал новый — литейно-механи-
ческий...
Третий год шла Великая Отечественная
война. День и ночь на заводе точили снаря-
ды, столь необходимые для фронта, для по-
беды. Не хватало инструмента. И тогда
вспомнили о знаменитых катавских рельсах.
Их с успехом использовали для изготовле-
ния режущего сталь инструмента.
В чем же секрет Катав-Ивановской ста-
ли? Может быть, это и есть знаменитый бу-
лат?
И что такое, собственно, булат? Как де-
лались легендарные узорчатые клинки из этой
стали, обладающей уникальными свойства-
ми?
Эта книга о булате и материалах, сме-
нивших его в наши дни. О том, как посте-
пенно раскрывались секреты производства
узорчатой стали, как они используются в
современной металлургии и материаловеде-
нии. Эта книга о том, как прошлое живет в
настоящем и прокладывает дорогу будуще-
му.
ГЛАВА ПЕРВАЯ
ПРИШЕЛЬЦЫ
ИЗ ПРОШЛОГО
Всякая черта прошедшего времени, всякий
отголосок его для нас любопытны, поучи-
тельны и даже прекрасны.
В. Г. Белинский
«Белое железо» индийского царя
Пора
Во второй половине I тысячелетия до на-
шей эры железо знали уже многие страны и
народы. Из него изготовляли плуг и топор,
кинжал и меч. Оружейники старались сде-
лать кинжалы, мечи прочными и упругими,
твердыми и острыми. В древности это луч-
ше всего удавалось мастерам Индии.
В конце IV века до нашей эры Александр
Македонский во главе большого войска от-
правился завоевывать Индию. Через Мессо-
потамию (Ирак) и территорию современного
Афганистана он проник в северо-западную
часть «Страны чудес». Там на реке Гидаспу,
северном притоке Инда, его поджидал со сво-
им войском индийский царь Пор. Разыгра-
лась кровопролитная битва, в которой индий-
ские войска были полностью разгромлены.
Царь Пор сражался как отважный воин,
он был ранен в правое, не закрытое панци-
рем плечо и попал в плен. К изумлению
македонцев, огромный панцирь, защищавший
тело царя, совершенно не был поврежден
стрелами и дротиками, на нем не было обна-
ружено ни царапин, ни вмятин. Он был сде-
лан из необыкновенного по крепости и твер-
дости железа. Из подобного железа были
изготовлены и широкие индийские мечи,
длиной «не меньше трех локтей», которые в
Булат, структура, свойства и секреты; изготовления
битве воины поднимали для удара двумя ру-
ками. Эти мечи легко рассекали пополам
македонское железо.
По свидетельству историков, древнее ев-
ропейское железное оружие было настолько
мягкое, что после двух-трех ударов уже гну-
лось, и воины вынуждены были отходить,
чтобы выпрямить клинок. Это подтверждает
проведенное нами исследование обломка
древнего меча из сыродутного железа. Его
химический состав оказался следующий: С-
0.037%; Мп-0.020%; Si-0.020%; Ni-0.04%; Р-
0.143%; S-0.070. Микроструктура металла
состояла из крупных зерен феррита с много-
численными включениями сульфидов. Есте-
ственно, что индийские мечи для македонцев
казались чудом...
Но еще больше досаждало им неведомое,
страшное оружие, которое индийцы называ-
ли «чакра». Чакра поражала врага в полете.
Она представляла собой тяжелое плоское
стальное кольцо, похожее на бублик с плос-
кой внешней кромкой. Кромка эта была за-
точена до остроты лезвия бритвы. Воины но-
сили чакры, нанизывая их на конический
войлочный тюрбан, который плотно сидел
на голове. Индийский воин раскручивал чак-
ру на двух пальцах и швырял во врага. Вра-
щаясь со страшной скоростью в горизонталь-
ной плоскости на уровне шеи, чакра срезала
головы македонцев, как коса головки цветов.
Так европейцы впервые встретились с нео-
быкновенной индийской сталью, которая
впоследствии стала широко известна в стра-
нах Ближнего Востока и Европы.
Задолго до описанного события с Гима-
лайских гор в Пенджаб (древнейшее княже-
ство в Индии) спустилась каста кузнецов,
хорошо знающих железное дело и умеющих
изготовлять железное оружие с необычайны-
ми для того времени свойствами. Из Пенд- ;
жаба индийское железо и способы его обра-
ботки распространились в Сиам и Японию.
Аристотель упоминает индийскую сталь,
называя ее «феррум-кандидум» («белое же-
лезо»), «Белое железо» очень высоко цени-
лось и продавалось в виде небольших круг-
лых лепешек„ разрезанных пополам. Такие
половинки позже начали называть «вутца-
ми». Вутцы хорошо ковались, обрабатыва-
лись, полировались. Из одной половинки
вутца получался один меч или кинжал.
Древние мастера тщательно скрывали
секрет изготовления необыкновенного метал-
ла, передавая его своим сьновьям лишь на
смертном одре. В древнеиндий-ских эпосах
«Махабхарата» и «Рамаяна» упоминаются
тяжелые железные мечи, но об их внешнем
виде и свойствах ничего не сказано. Фирдо-
уси, Низами и Шота Руставели часто рас-
сказывают об оружии своих героев, но ни
словом не упоминают о том, что где и как
оно сделало.
В VII —XII веках ковались самые луч-
шие клинки. Но вместо способов их произ-
водства древние манускрипты оставили нам
лишь рассказы об обрядах, которые обя-
зательно предшествовали работе мастеров.
Искусство оружейника, замечал известный
специалист по истории оружия В. В. Арент,
в древности считалось унаследованным от
богов и героев. Без помощи богов мастер
меча работать, не мог. Он готовился к рабо-
те, как к подвигу. Только полная чистота
души и тела могла обеспечить выделку иде-
ального клинка. Молитва, абсолютное воз-
держание от горячительных напитков, мяса
и рыбы, отдаление от жены, которой вооб-
ще было запрещено переступать порог куз-
ницы, многократные омовения — вот непол-
ный перечень правил, которым должен был
следовать оружейник. Мастер работал в па-
радной одежде. Над наковальней были ук-
реплены изображения божеств, благословля-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
ющих место высокого служения.
Кузнец начинает работу, и пять мисти-
ческих элементов приходят в таинственное
взаимодействие: пламя, металл, вода, дере-
во (уголь) и земля (глина). Месяцами, а
иногда и годами длилась работа над одним
клинком. Малейшее отступление от предпи-
саний — и клинок погиб, весь этот адский
труд шел прахом.
Многие народы в древности обожествля-
ли свое оружие. В IV веке до нашей эры ски-
фы, например, поклонялись мечу, приноси-
ли ему жертвы. У германцев было в обычае
давать имя прославленному клинку Мусуль-
мане входили в кузницу, как в мечеть —
обязательно с левой ноги.
В пантеоне абхазских языческих богов
вслед за высшим богом Анувалу почитался
покровитель кузнечного ремесла Шашвы.
Даже после того как абхазцы стали право-
славными христианами или мусульманами,
культ Шашвы оставался в силе. Кузница счи-
талась святилищем, а наковальня — алта-
рем. Если на народной сходке кого-либо по-
дозревали в нечестном поступке, то его при-
водили в кузницу, где он при всех давал
клятву чести. Подозреваемый брал молот,
бил им по наковальне и говорил: «Клянусь
этой святыней, если я виновен и, несмотря
на это, произнес ложную клятву, пусть Шаш-
вы разобьет молотом мою голову на десять
частей». Кузнец у абхазцев становился жре-
цом Шашвы.
У других народов таинственная власть
кузнеца над металлом считалась колдов-
ством. В некоторых языках работа кузнеца
называется тем же словом, что и чары. А
кто-то был уверен, что здесь не обходится
без нечистой силы: «Умудряет бог слепца, а
черт — кузнеца».
Меч — основное оружие ближнего боя,
которое употреблялось в древности и в сред-
ние века [1]. Он состоял из клинка, имею-
щего одно или два лезвия, и рукояти. Ру-
коять почти всегда отделялась от клинка пе-
рекрестьем и оканчивалась навершием.
Обычная длина меча 80 — 100 см, ширина
клинка у перекрестья 5 — 6 см, а толщина
около 4 мм. Весил меч 1,2 —1,8 кг. Более
древние мечи имели ровный широкий кли-
нок, закругленный к концу, и являлись толь-
ко рубящим оружием. Мечи X —XII веков с
заостренными концами и слегка сужающи-
мися книзу клинками имели значение не
только рубящего, но и колющего оружия, по-
этому вдоль полотна на обеих поверхностях
клинка делались долы (желобки). Они
уменьшали вес меча и придавали сечению
клинка форму, способствующую проникно-
вению лезвия в тело. Дол занимал от одной
третьей до одной второй ширины клинка.
Упоминание о мече как о колющем и ру-
бящем оружии часто встречается в древней
литературе. Так, Фирдоуси в «Шах-Наме»,
рассказывая о пятом подвиге Исфандиара,
пишет:
И грудь Симурга те мечи пронзили,
И крови бурные ключи забили.
В более позднее время в связи с ростом
конного войска меч вытесняется палашом и
саблей. Палаш — тип холодного оружия,
наиболее близкий к мечу. Клинки палашей
сначала делались также широкими, обоюдо-
острыми, позднее — однолезвийными, с обу-
хом. Хорошо сохранился палаш князя Ми-
хаила Васильевича Скопина-Шуйского (ко-
нец XVI — начало XVII века), который от-
носят к самым ранним. Клинок палаша пря-
мой, обоюдоострый, гладкий. Рукоять на-
клонная, крестовина с опущенными к лез-
виям концами имеет еще перекрестье.
Сабля являлась самым распространенным
Булат, структура, свойства и секреты изготовлевия
видом рубящего и колющего холодного ору-
жия. На Руси сабля стала известна гораздо
раньше, чем ее узнала Западная Европа, где
до XV века включительно главным холод-
ным оружием оставался меч. Сабля имела
преимущество перед мечом в том, что ее кли-
нок встречал цель под острым углом и не
рубил, а резал. Кроме того, ее клинок изог-
нутой формы обеспечивал большую площадь
поражения.
Клинки мечей и сабель делались из же-
леза или стали. Перекрестье, навершия и ру-
кояти украшались бронзой, серебром, золо-
том и драгоценными камнями. Но не в укра-
шениях была главная ценность оружия, а в
качестве железа, из которого оно было сде-
лано. Как следует из одного документа VI
века, король остготов Теодорих Великий,
благодаря вождя гварнеров Тразамунда за
присланные мечи, утверждал, что «мечи эти
разрубают даже доспехи и более дороги ка-
чеством железа, чем ценностью золота».
Недаром древняя русская поговорка гласит:
«При рати железо дороже золота»
В начале второго тысячелетия в Индии
побывал выдающийся ученый Хорезма Аль-
Бируни (973—1048). Производством лучших
сортов вутца славился в то время город Ге-
рат, расположенный на северо-западе ны-
нешнего Афганистана. Аль-Бируни был удив-
лен чрезвычайно высокой стоимостью мечей
из индийской стали. Если на таком мече были
изображены животные или деревья, то сто-
имость меча была равна стоимости хорошего
слона; если же на нем был изображен чело-
век, то стоимость меча была еще выше. За
такой меч давали табуны лошадей, горсть
золота и даже «полцарства», и древние счи-
тали, что меч этого стоит.
В более поздние времена оружие из ин-
дийской стали тоже стоило очень дорого. Из-
вестно, например, что эмир Синдского кня-
жества в Индии владел индийской саблей,
которую он отказался продать за 900 фунтов
стерлингов, что соответствует примерно 9000
рублей золотом.
«Никогда не будет народа, который луч-
ше разбирался бы в отдельных видах мечей
и в их названиях, чем жители Индии!» —
писал Аль-Бируни. Он также поведал, что
клинки в Индии делались разных цветов.
Мечи, например, изготовлялись зелеными,
синими, могли они и иметь узор, напомина-
ющий рисунок на ткани. Индийский булат
(европейцы его называли «вутцом») отли-
чалась узорами, которые хорошо были вид-
ны на клинке.
А свойствами клинки обладали действи-
тельно удивительными. Будучи твердыми и
прочными, они одновременно обладали боль-
шой упругостью и вязкостью. Клинки пере-
рубали железные гвозди и в то же время
свободно сгибались в дугу. Нет ничего уди-
вительного в том, что индийские мечи кро-
шили европейские, которые в древности ча-
сто делались из недостаточно упругих и мяг-
ких низкоуглеродистых сортов стали.
Лезвие индийского клинка после заточ-
ки приобретало необыкновенно высокие ре-
жущие способности. Хороший клинок легко
перерезал в воздухе газовый платок, в то
время как даже современные клинки из са-
мой 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 пер-
вом же ударе. Поэтому позднее, когда евро-
пейские сабли начали изготовлять из проч-
ных и твердых сортов углеродистых сталей,
они ломались при ударе индийского оружия.
Длительное время не было холодного
оружия, которое могло бы конкурировать с
индийским вутцом. Недаром долго бытова-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
ла поговорка: «В Индию с железом», по-
добно тому, как позднее говорили: «В Тулу
со своим самоваром».
Узорчатая сталь
После похода Александра Македонского
индийские способы производства вутца — а
в древности «Индией» в Европе называли
все азиатские страны за Гималаями — рас-
пространяются в Сирию, Аравию и другие
области Средней Азии. Крупнейшим цент-
ром производства индийской стали и ору-
жия из нее становится город Дамаск (Си-
рия), куда македонцы вывозили всех масте-
ров, которых только могли найти в странах
Востока. Из Дамаска через Персию (Иран)
вутцы доставлялись в Европу.
В Персии железо знали давно и называ-
ли его «пулад». В Индии железный век на-
чался только на рубеже V III и VII веков до
нашей эры; между тем на Переднем Востоке
и в Закавказье переход к массовому желез-
ному производству произошел на 400 — 500
лет раньше. Один из железоделательных
центров здесь охватывал части современных
Турции, Армении, Грузии и Персии. В XII —
XI веках до нашей эры в этом районе нахо-
дилась древняя страна Пулуади. По мнению
академика АН Грузинской ССР К.К. Чоло-
кошвили [2], с нею связаны названия стали
в ряде восточных языков. Отсюда и второе
название индийского вутца — «пулад». От
этого слова исходит русское слово «булат»,
которое и закрепилось за индийской сталью.
Мечи, кинжалы, сабли и ножи из нее часто
называли «булатами». В Европе узорчатую
сталь называли «дамасском» или «дамасской
сталью», поскольку она стала там известна,
как изделия дамасских кузнецов.
Булат различали с давних пор по ряду
внешних признаков. При оценке качества бу-
латного оружия большую роль играл рису-
нок на клинке. В узоре имели значение фор-
ма, величина и цвет основного металла
(фона).
По форме узор подразделяли на полоса-
тый, струйчатый, волнистый, сетчатый и ко-
ленчатый. Полосатый узор состоял из прямых
линий, почти параллельных между собой.
Булат с таким узором ценился менее всего.
Когда между прямыми линиями попадались
изогнутые, узор называли струйчатым — это
был признак более высокого качества булата.
Изогнутые линии составляли основу узора
волнистого булата. А если прямые линии были
очень короткими, а изогнутые сплетались в
пряди, которые располагались между прямы-
ми, булат называли сетчатым. Волнистые и
сетчатые узоры гарантировали булату высокое
качество. Но еще выше пенился коленчатый
булат. Узор на таком клинке располагался во
всю его ширину также прядями, но в виде по-
перечных поясков, непрерывно повторяющих-
ся по всей длине клинка.
По величине узор делили на три вида:
крупный, средний и мелкий. Крупный узор
достигал величины нотных знаков. Он был
признаком булата высшего качества. Сред-
ним - называли узор, соответствующий бук-
вам в рукописи того времени. Если узор был
совсем мелким, но все же заметен невоору-
женным глазом, то это указывало на то, что
сталь булатная, но качество ее невысокое.
Узор всегда был светлее фона или грун-
та, как тогда его называли. По грунту разли-
чали три рода булатов: серые, бурые и чер-
ные. Сам узор мог быть белым или светло-
серым, блестящим или матовым. Чем тем-
нее грунт и чем выпуклее и белее на нем
узор, тем больше ценился булат. Знатоки
еще отличали булаты по отливу грунта при
отражении клинком падающих на него лу-
чей света. Одни булаты совсем не имели от-

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
лива, другие отливали красноватым или зо-
лотистым цветом.
В древности каждый мастер, умеющий де-
лать булат, приготовлял его по способу, толь-
ко одному ему известному, поэтому булаты,
изготовленные в разных странах, имели и раз-
личные свойства. Поскольку булаты обычно
получали название по местности, где они были
изготовлены, мы сегодня можем определить,
где именно умели делать узорчатую сталь.
Например, сирийские булаты нейрнс и шам
(Шам — турецкое название Сирии) имели мел-
кий полосатый более или менее прямолиней-
ный узор, серый или бурый грунт. Они счита-
лись булатами низкого качества. К этой кате-
гории булатов относят также белый (египетс-
кий) и баяз (турецкий), хотя узор у некоторых
из них меж быть струйчатым.
Булаты со средним и крупным волнис-
тым узором, в котором преобладали кривые
линии с бурым и черным грунтом, относят к
булатам среднего качества. К этой категории
булатов принадлежат, например, индийские
булаты гынды и куш-гынды (буквально ин-
дийский — и волнистый индийский).
Высшие сорта персидского и индийского
булата характеризовались крупным сложным
рисунком, состоящим из повторяющихся
групп гроздевидных фигур, принимающих
разнообразные формы: клубков, мотков и
прядей, формирующих сетчатые и коленча-
тые узоры, четко выступающие на темном
грунте с золотистым отливом. К ним отно-
сились табан (буквально -- блестящий),
кара-табан (черный блестящий), хоросан и
кара-хоросан (Хоросан — провинция в Пер-
сии). Самый лучший булат кара-табан был
известен также под названием «Кирк нарду-
бан» — «Сорок ступеней». Его также назы-
вали «Лестницей Магомета».Вдоль его клин-
ка длиной около метра с темно-бурым или
черным грунтом с золотистым отливом раз-
мещался белый коленчатый узор, состоящий
примерно из 40 фрагментов — колец с попе-
речными прядями.
Отличали булаты и по звону. Хороший
булатный клинок от легкого удара должен
был издавать чистый и долгий звук. Чем
выше и чище звон, тем булат лучше. В древ-
ние времена по звону покупатели могли от-
личить настоящий булат от подделок, кото-
рые часто неплохо имитировали внешние
признаки (узор) клинка.
Испытывали булатный клинок и на уп-
ругость: его клали на голову, после чего оба
конца “притягивали к ушам” и отпускали.
Если остаточной деформации не об-
наруживалось, качество клинка считалось
хорошим.
Таким образом, оценка качества булат-
ных клинков представляла собой некий ри-
туал: сначала подолгу изучали узор, затем,
щелкнув по клинку, слушали звук, после
этого проверяли его упругость и лишь в
последнюю очередь, если клинок заточен,
пробовали, как он рассекает тончайшую
ткань. Последнее испытание состояло в том,
что клинок ставили под углом и накидывали
на него кусок тонкой ткани. Ткань, соскаль-
зывая по лезвию клинка, должна была раз-
резаться пополам.
Считалось, что лучший булатный клинок
должен обладать следующими качествами:
узор его должен быть крупный сетчатый или
коленчатый, белый, отчетливо выделяющий-
ся на черном (темном) фоне, с золотистым
отливом; клинок должен был издавать чис-
тый и долгий звук: гнуться в дугу и распрям-
ляться после этого в струнку; рубить гвозди
и перерезать тонкие сорта ткани.
Основное назначение булата — изготов-
ление клинков. Главное достоинство клин-
ка — острота его лезвия. Лезвие булатного
клинка можно было заточить до почти не-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
правдоподобной остроты. Эта острота у хо-
роших сортов булата сохраняется надолго.
У клинков из обычной углеродистой стали
заостренное лезвие выкрашивается уже при
заточке — как бритву, его заточить нельзя.
«Бритва остра, да мечу не сестра»,— гласит
русская поговорка. А вот булатному клинку
бритва как раз была «сестра»: его затачива-
ли до острия бритвы, и он часто сохранял
свои режущие свойства после того, как по-
бывал в деле. Такое возможно лишь тогда,
когда сталь обладает одновременно высокой
твердостью и пластичностью— в этом слу-
чае лезвие клинка способно самозатачивать-
ся. В средние века всякий клинок, обладаю-
щий более или менее высокими режущими
свойствами, называли булатом.
В XII веке изготовление оружия в техни-
ческом и орнаментальном отношении достиг-
ло высшей степени совершенства. Индийское
оружие —мечи и кинжалы представляли со-
бой узорчатые клинки, очень тонко полиро-
ванные и украшенные орнаментами из драго-
ценных камней. Широко известны в это вре-
мя арабские мастера, которые кочевали со
своими племенами и занимались изготовле-
нием мечей и кольчатых панцирей, отличаю-
щихся прекрасными филигранными украше-
ниями. Персидское, йеменское и грузинское
оружие отличалось особыми рисунками, на-
сечкой, эмалированием и резьбой.
Сохранились рассказы о том, что в конце
XVI века падишахом Индии из династии Ве-
ликих Моголов Акбаром был устроен арсе-
нал, достаточный для вооружения целой ар-
мии. И в этом арсенале наряду с индийскими
и дамасскими булатами очень дорого ценил-
ся японский булат, изготовленный не ранее
чем в XI веке. Японский булат обладал ка-
ким-то необыкновенным качеством железа,
которое после целого ряда проковок приоб-
ретало высокую твердость, прочность и вяз-
кость. Мечи и сабли, приготовленные из это-
го железа, отличались также необыкновен-
ной остротой.
В литературе часто не делают различия
между индийским булатом (вутцом), дамас-
ской сталью и японским булатом. Между тем
каждый из трех методов изготовления при-
давал металлу особые свойства. Чтобы пра-
вильно оценить качество булата, необходи-
мо разобраться в его разновидностях с точки
зрения современной науки.
Дамасская сталь и грузинский булат
Дамаск — древнейший город на Ближ-
нем Востоке. По преданию, его именовали
«четвертым раем». На рынках города прода-
валось лучшее оружие, чеканка, самые до-
рогие ткани, редкостные пряности. В 284 —
305 годах римский император Диоклетиан
повелел построить в Дамаске оружейные за-
воды. Это были уже не первые кузницы, где
выковывалась узорчатая сталь. По преданию
еще раньше, после похода Александра Ма-
кедонского в Индию, мастера, умеющие ко-
вать узорчатые мечи из индийского вутца,
обосновались в Дамаске. Западная Европа
ознакомилась с узорчатыми клинками в пе-
риод сражений крестоносцев с сарацинами,
и там называли «Дамаском» узорчатую сталь
как сварную, так и литую.
Поскольку в древности оружие из ин-
дийского и сиамского железа делалось и про-
давалось чаще всего на базаре в Дамаске,
очень трудно выяснить, какой булат делали
в Дамаске, а какой в Индии. П. П. Аносов и
другие историки металлургии различают ста-
рую настоящую индийскую сталь, которую
называют еще «Дамаск» или «чистый Да-
маск», и новую — «наварной Дамаск» или
«дамасскую сталь». «Чистый Дамаск», так же
как индийский «вутц» и древнеперсидский

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
«пулад», является литой сталью. Клинок из-
готовляли из цельного куска такой стали,
полученного плавкой. Он имел естествен-
ные узоры. Сегодня чистый Дамаск (вутц)
называют булатом или булатной сталью. Та-
ким образом булатом называют литую сталь,
имеющую естественный узор. Только оружие,
полученное путем ковки литой булатной ста-
ли (слитка или «вутца») и имеющее есте-
ственные узоры, обладало очень высокими
механическими свойствами. Именно о нем
складывались легенды.
В древности, конечно, не могли знать о
химическом составе булата и не умели свя-
зывать строение стали с ее свойствами. Сле-
довательно, объяснить, почему тем или иным
свойствам соответствует определенная фор-
ма булатного узора, никто не мог. Этим
пользовались древние мастера. Чтобы доро-
же продать клинок, они стремились искус-
ственно воспроизвести на нем узоры, свой-
ственные хорошему булату.
Искусственные способы воспроизведения
узора появились, очевидно, вначале в Да-
маске. В этом городе производились знаме-
нитые узорчатые ткани, которые еще и сей-
час известны под названием «Дамаск» (во
Франции — дамасье, в Голландии — дамаст).
Известный исследователь дамасской стали
А. К. Антейн [3] не исключает возможнос-
ти, что искусственную узорчатую сталь на-
зывали «дамасской» из-за сходства рисунка
поверхности клинков с узорами дамасских
тканей. Это подтверждается тем, что на за-
паде до сих пор слово «Дамаск» трактуют
как «цветастая», или «сталь с цветным узо-
ром». Термин «дамасская сталь» или «Да-
маск» получил настолько широкое распрос-
транение, что им еще и в наше время иногда
неправильно называют настоящие литые бу-
латы. Между тем искусственный узор да-
масской стали отличить от естественного
булатного часто бывает трудно. Если рису-
нок на дамасской стали повторяется в сосед-
них фрагментах, как на обоях, а линии узо-
ра короче и постоянны по толщине, то это
так называемый «наварной Дамаск» или сва-
рочный булат. Сварочный булат в дальней-
шем мы будем называть «Дамаском» или «да-
масской сталью». Узоры на изделиях из да-
маска отличаются от узоров на изделиях из
булата. Встречаются простые (рис. 1а) и
сложные дамасские узоры (рис.16). После-
дние представляют собой глазки или агато-
видные фигуры, состоящие из ряда замкну-
тых концентрических линий, напоминающих
лучшие сорта литого булата.
а
б
Рис.1. Узоры Дамаска (сварочного булата):
а-простой, V-образный; б-сложный, «розочка»
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
Существовало много способов изготов-
ления узорчатых клинков из Дамаска. На-
пример, скручивали в виде каната полосы или
куски проволоки, имеющие различное содер-
жание углерода и потому разную твердость.
Такая «плетенка» проковывалась, а точнее,
проваривалась под молотом после нагрева-
ния. Поскольку куски были разного соста-
ва, на клинке при травлении проявлялся
узор. Варьируя способы сплетения проволо-
ки или полос, можно было получить раз-
личные узоры на поверхности клинка.
Есть предположение, что способ изготов-
ления Дамаска (сварочного булата) мог воз-
никнуть случайно: из-за отсутствия нового ма-
териала мастера часто сваривали старые кус-
ки железа. Это со временем и могло привес-
ти к способу получения сварных клинков.
Изобретатели холодного оружия из Дамас-
ка быстро обнаружили, что хотя его качество
и уступает оружию из настоящего булата, но
является несравненно более высоким, чем ка-
чество клинков из обычной стали. Поэтому
ножи, кинжалы и сабли из сварочного булата
также ценились очень высоко. Есть сведения,
что в XVIII —XIX веках сабельный клинок из
дамасской стали в Хоросане стоил огромных
денег — 7000-8500 имперских талеров.
Некоторые способы изготовления клин-
ков из Дамаска появились еще в глубокой
древности. Во всяком случае они восходят к
эпохе поздней Римской империи. В 1859 —
1863 годах около селения Нидам (Дания)
вблизи побережья Альзензунда в торфяни-
ках были обнаружены три римских корабля
с грузом. Корабли, очевидно, потерпели кру-
шение во время бури. Два из них затонули,
а третий сел на песчаную отмель. Среди ко-
рабельного груза оказалось свыше ста мечей,
утварь и монеты. На мечах были обнаруже-
ны римские пометки, монеты оказались ди-
нарами, выпущенными в III веке.
Исследование металла клинков мечей по-
казало, что они имеют структуру сварочного
булата, изготовленного старинными способа-
ми «наварного Дамаска». Известны три раз-
новидности этого способа, которые отличают
по узорам на клинке: полосатый Дамаск, на-
варной дамаск и цветочный Дамаск. Цветоч-
ный называют также «розовым Дамаском».
Полосатый дамаск изготовляли простой
сваркой разных по твердости стальных по-
лос, наложенных друг на друга, причем по-
лосы с большим содержанием углерода чере-
довались с полосами, содержащими очень
мало углерода. Угловой дамаск делали сле-
дующим образом. Брали полосу полосатого
Дамаска, нагревали и скручивали под моло-
том, после чего сплющивали и вновь вытя-
гивали в полосу. К полученной полосе при-
варивали такую же полосу, но скрученную в
противоположную сторону. В результате
получали рисунок, напоминающий угольник
или римскую букву V, посередине которой
хорошо была видна осевая линия. Сваркой
двух V-образных полос получали рисунок,
напоминающий букву X. К методам получе-
ния розового Дамаска мы еще вернемся.
На проржавевших обломках найденных
мечей обнаружили рисунки всех перечислен-
ных видов сварочного Дамаска. Интересно,
что после того, как сняли ржавчину и про-
смотрели структуру поперечного сечения ме-
чей, обнаружили, что рисунок («дамасское
переплетение») не проходит через всю мас-
су металла. При исследовании прежде всего
бросалась в глаза разница структуры Дамаска
на одной стороне клинка и на другой. После
шлифовки, полировки и протравки кисло-
той поперечного сечения клинков на них
появились темные прослойки — это были
твердые куски стали с высоким содержани-
ем углерода. Они были умышленно вварены
в мягкую основу. Из этого следует, что при
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
выработке мечей сначала ковался остов, а
затем на него с двух сторон насаживались
прокованные дамасские полосы.
Лезвия у мечей были гладкие, без ри-
сунка, следовательно, они приваривались
отдельно. На отдельных мечах лезвие пред-
ставляло собой сваренные полоски угле-
родистой стали и Дамаска. Таким образом,
все найденные мечи отличались по качеству
и структуре (рисунку) железа, использован-
ного для лезвия и тела меча.
Химическим анализом металла римских
мечей обнаружено следующее содержание
элементов в стали (в процентах): углерод
— 0,6; кремний — 0,15; марганец — 0,363,
фосфор — 0,054 и сера — 0,073. Содержа-
ние углерода от оси меча к лезвию увеличи-
валось.
Известны и другие способы приготовле-
ния сварочного булата. Один из них заклю-
чался в том, что полосу сваривали из 20 сло-
ев более твердой и более мягкой стали, рас-
положенных различным образом в зависимо-
сти от цели употребления изделия, после чего
полосу перегибали и сваривали вторично 40
слоев, еще перегибали и сваривали 80 слоев,
еще раз перегибали и сваривали 160 слоев и
еще раз перегибали и сваривали 320 слоев.
После вытяжки из нее делали заготовки для
клинка. Если такой клинок нагреть и быстро
охладить, то более твердые стальные слои
становятся отчетливо видны на поверхности
мягкого железа, образуя характерный древо-
видный рисунок. Специальной ковкой, пос-
ледующей шлифовкой и травкой добивались
образования «коленчатого» узора.
В Златоусте также делали многослойный
«Дамаск». Полосы железа и стали проковы-
вали, складывали вдвое, расковывали в пла-
стины, сваривали 20 таких пластин и скла-
дывали их вдвое. Таким образом, получали
клинки из 1600 слоев железа и стали. В япон-
ских клинках бывало не только десятки ты-
сяч, а миллионы слоев. Есть сведения, что в
одном клинке было более 4 миллионов сло-
ев, что соответствует 22 складываниям! [4].
В более поздние времена из сварочных
булатов на Востоке особенно ценился амуз-
гинский, представлявший собой крупнорисун-
чатую дамасскую сталь. Клинок изготовляли
следующим образом. Брали три пластины:
одну из среднеуглеродистой «крепкой» ста-
ли, так называемой «антушки», вторую — из
низкоуглеродистой и «мягкой стали («дуга-
лалы») и третью — из высокоуглеродистой,
«очень крепкой» стали («альхана»). Из каж-
дой пластины вначале выковывались тонкие
полосы, после чего они сваривались. Обыч-
но из сварочных полос выковывали че-
тырехгранный стальной стержень, который
затем вытягивался и уплощался. Из такой
заготовки выходило два клинка.
Анализом способов изготовления клин-
ков мечей из Дамаска и узоров сварочного
булата занимались многие известные метал-
лурги у нас в стране и за рубежом. А. К.
Антейн [3] и А. Льестол (на которого Ан-
тейн ссылался в своей работе) провели ши-
рокое исследование узоров мечей из Дамаска
путем моделирования способа их приготов-
ления на пластилине и пластинах из мягкой
и твердой сталей.
Методика моделирования состояла в сле-
дующем: сначала брали три (или больше)
стальные пластинки (черный пластилин),
между ними прокладывали две железные
пластинки (белый пластилин) такой же тол-
щины. После этого с внешних сторон поме-
щали две железные пластины потолще. Сре-
зая лишний пластилин, блоку придавали
цилиндрическую форму и скручивали его
несколько раз вокруг продольной оси. Раз-
резы на разных расстояниях от центра дают
узоры различных видов.
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
Если такой крученый брусок разрезать по
осевой линии, получается крестовидный
узор; если разрезать ближе к краю — узор
из косых линий. Из таких линий легко сде-
лать V или Х-образные узоры. Разрезы меж-
ду указанными выше плоскостями дают про-
межуточные узоры. Один из промежуточных
разрезов позволяет получить узор в виде
розы: для этого сваривают два крученых пру-
тика с полукруглыми узорами так, чтобы из
двух полукругов разных прутиков получил-
ся один круг. Подобные узоры получены так-
же на железе и стали методом ковки и скру-
чивания (рис.2). Холодное оружие из дамас-
ской стали, дошедшее до наших дней, свиде-
тельствует о том, что в древности существо-
вали два способа использования даммасской
стали при изготовлении клинков. Первый
состоял в том, что вся средняя часть клинка
изготовлялась из дамасской стали, а к ней
приваривалось лезвие из углеродистой ста-
ли (0,6 —0,8% углерода). При втором спосо-
бе слой Дамаска наваривался на основной
металл клинка поверх дола. Клинки, сде-
ланные по первому способу, старше. Они,
как правило, относятся к IX —XI векам.
Вплоть до конца XIV века в Дамаске из-
готовляли лучшее оружие в мире. В 1370
году в Самарканде к власти пришел великий
эмир Тимур (Тамерлан). Для того чтобы
упрочить свою власть и удержать феодалов
и кочевую знать от внутренних мятежей и
междоусобиц, он начал большие завоеватель-
ные войны. В начале XV века (1401 год)
Тимур покорил Сирию и взял Дамаск. Го-
род был сожжен, а мастера, владеющие ис-
кусством изготовления оружия, были увезе-
ны в Самарканд. В этот и другие города Сред-
ней Азии переселялись десятки тысяч ре-
месленников из завоеванных стран.
Чтобы подорвать военную мощь Золотой
Орды, Тимур старался ликвидировать ее
транзитную торговлю. Он разрушил такие
большие города, как Сарай Берке, Астрахань,
Азов, а также Ургенч. В результате вся сре-
диземноморско-азиатская торговля направля-
лась только по караванным путям, проходив-
шим через Иран, Турцию, Армению, Грузию,
Бухару, Самарканд. С этого времени начи-
нается широкое распространение разнообраз-
ных способов изготовления дамасской стали
(дамаска) в Средней Азии, на Кавказе и осо-
бенно в Турции.
a
Рис. 2. Схема получения узоров сварочного
булата: а-простой, V-образный; б-сложный,
«розочка» [3]
Поскольку дбнские казаки постоянно уча-
ствовали в русско-турецких войнах, их ору-
жие претерпевало «естественный» отбор: в
их вооружении оказывались наиболее стой-
кие сабли и шашки В джигитовках и состя-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
заниях выявлялись не только боевые каче-
ства всадников, но и крепость булата. О.
Жолондковский и И.Ильчук сообщают, что
на Кубани и Тереке арсенал казаков пред-
ставлял такую оригинальную мозаику, такую
смесь оружия всех времен и стилей, что спе-
циалисты могли только диву даваться [4].
Часть этого оружия из литого турецкого
шама, Дамаска и лучших сортов «дамасски-
рованной» стали (так называли клинки, на
поверхности которых был выгравирован ри-
сунок, похожий на рисунок Дамаска) и ныне
можно увидеть в Новочеркасском музее ис-
тории донского казачества и других музеях
страны.
Основное количество сабель было отби-
то казаками у горцев. Это оружие изготов
лено прославленными мастерами Кавказа из
аулов Амузги и Кубани (Дагестан) знамени-
тыми братьями-оружейниками Исди-Кардаш,
кинжальных дел мастером Магометом Мур-
тазалиевым. В селении Амузги делали клин-
ки, а в Кубани их украшали. Произведения
кубачинских мастеров поражают своим не-
досягаемым мастерством до сих пор. Суще-
ствует легенда, что когда-то персидские юве-
лиры прислали в Кубани тончайшую сталь-
ную проволоку:
-Если вы что-то умеете,- писали они,-то
сделайте такую же.
В ответ кубачинские мастера просверли-
ли ее насквозь и отослали назад со словами:
-Мы из такой проволоки трубы делаем...
Очень ценились уникальные шашки терс-
маймуны и калдыны, называемые иногда вол-
чками («волчком» также клеймились луч-
шие клинки Золингена). Калдын — широкий
почти прямой клинок с изображением волка
на одной его стороне и круга с крестом — на
другой. Терс-маймун очень похож на калдын,
но бегущий зверь изображен схематично, а
кресты на клинке дополняются латинскими
буквами NM, обозначающими, по-видимому,
либо название местности, либо имя изгото-
вителя. Точных сведений о происхождении
этих клинков до сих пор нет.
Лучшей на Кавказе считалась шашка
«гурда». С ней можно было вступать в бой с
противником, закованным в латы. О сказоч-
ных качествах гурды красноречиво рас-
сказывает старинная легенда: «Один горец
научился ковать чудо-шашку. Но вот про-
слышал он, что живет на свете другой такой
же мастер. Захотелось ему испытать,чей кли-
нок крепче. Встретились кузнецы, выхвати-
ли шашки. «Смотри, «гурда»,— крикнул
первый, — и ударил по шашке соперника. Пе-
рерубил булат, а вместе с ним и мастера».
Гурда до нас дошла лишь в отдельных эк-
земплярах и сегодня является музейной ред-
костью.
Не меньшей славой пользовалось оружие
старого кумыцкого мастера Басалая и его
многочисленных потомков в Дагестане. Из-
готовленные ими кинжалы так и назывались
«басалаи». Утверждали, что их лезвием мож-
но было высечь из камня искру, а потом по-
бриться [5].
Необычный Дамаск найден в прибалтий-
ском бассейне. На лезвие средневековых
мечей выводили не твердую стальную, а мяг-
кую полоску железа и только после нее де-
лали твердое острие. Долго металлурги не
могли понять, зачем это делалось... Объяс-
нение такой конструкции средневековых ме-
чей дал профессор из Владимирского поли-
технического института Г. П. Иванов.
Однажды адмирал С. О. Макаров при-
сутствовал на полигоне при испытании бро-
невых плит, цементованных и закаленных
по методу Гарвея. Плиты эти на поверхности
имели большое содержание углерода, и пос-
ле закалки поверхность плиты приобретала
высокую твердость. Однако по мере углуб-

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
ления содержание углерода уменьшалось, и
материал становился все мягче и мягче.
При испытаниях по недосмотру одну из
броневых плит установили к орудию обрат-
ной, мягкой стороной. Началась стрельба, и
снаряды без труда пробивали эту плиту, счи-
тавшуюся неуязвимой. Случай этот произо-
шел на глазах у многих специалистов, но
правильный вывод сделал только адмирал
Макаров.
«Если закаленную поверхность плиты
легко пробить с обратной стороны,— поду-
мал адмирал,— то нельзя ли эту самую «из-
нанку» насадить на головную часть снаря-
да?» «Макаровские» мягкие колпачки на
броневых снарядах насквозь прошивали гар-
веевскую броню... Так не для того ли, чтобы
пробивать стальные латы противника, древ-
ние кузнецы нашивали мягкую полоску ста-
ли на закаленное очень твердое лезвие сред-
невекового меча?
Широко известен грузинский Дамаск (сва-
рочный булат). По мнению П. П. Аносова,
он близок к индийскому. Павел Петрович
считал, что лучшие сварочные булаты дела-
ли в Индии, Турции, Сирии и Персии (Ира-
не). Их, возможно, начинали готовить мас-
тера, знакомые с выделкой настоящего ли-
того булата. Традиции приготовления Дамас-
ка в Грузии были непосредственно связаны
с производством оружия в Индии и странах
Ближнего Востока.
Как уже было отмечено, холодное ору-
жие делали главным образом в горной части
Грузии, но дамаск умели делать лишь в не-
скольких городах. Оружие тифлисского про-
изводства славилось далеко за пределами
Кавказа. Есть сведения, что в XVIII веке гор-
ским народам Кавказа и Ирана сабли и кин-
жалы поставлялись из Тифлиса. В XIX веке
Тифлис продолжает оставаться центром из-
готовления оружия из Дамаска. Это хорошо
известно А. С. Пушкину, который писал, что
тифлисское оружие дорого ценится на всем
Востоке.
Десятилетия славилась своим Дамаском
семья Элиазарошвили. Исследователь исто-
рии производства стали в Грузии К. К. Чо-
локошвили [2] установил, что эта семья «сек-
рет изготовления Дамаска унаследовала от
предков». Особенно популярным был мас-
тер дамасского оружия Георгий Элиазарош-
вили, которого упоминает даже М. Ю. Лер-
монтов в одном из вариантов стихотворения
«Поэт»:
В серебряных ножнах блистает мой кинжал,
Геурга старого изделье.
Булат его хранит таинственный закал,
Для нас давно утраченное зелье.
Сын Георгия — Карамон Элиазарошви-
ли продолжал дело отца. Он знал, что в
былые времена грузинские мастера изготов-
ляли булатные клинки из индийского желе-
за — вутца. Карамон объясняет: «Вутц —
слиток стали в виде толстой лепешки. Одни
полагали, что это смесь стали и железа, дру-
гие — железа и чистого графита, а третьи —
что это «особая сталь».
Но вутца давным-давно нет, и Карамон
Элиазарошвили делает булатное оружие из
грузинских подков, опилок из турецкой ста-
ли, чугуна и полос сварочного железа. Все
же оружие из грузинского булата обладало
столь высоким качеством, что при испыта-
нии клинков ими отсекали одним ударом
голову быка или коровы. Правда, как пра-
вильно заметил П. П. Аносов, для такой ра-
боты, кроме качества клинка, еще требова-
лась сила его обладателя...
Известный историк кавказских походов
русский генерал В. Патто писал в XIX сто-
летии [6]: «Безусловно, русские кавалерис-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
ты за счет своей отваги и богатырской силы
успешно противостоят восточным конникам,
но крепость и острота ятаганов и шашек, сде-
ланных из дамасской стали, значительно пре-
восходят крепость сабель наших солдат. Для
того чтобы успешно владеть настоящим бу-
латным клинком, не нужна особая физичес-
кая сила, он страшен даже в руках ребенка».
Итак, к началу XIX века русская армия,
считавшаяся одной из сильнейших в мире,
не имела на вооружении хороших клинков.
Необходимо было обратить серьезное вни-
мание на производство холодного оружия в
России. Начальник оружейных заводов и
министр финансов Е. Ф. Канкрин дал рас-
поряжение организовать изготовление булат-
ных клинков. Обратились к Элиазарошви-
ли, искусство которого было широко извес-
тно. Сохранились сведения, что Карамон
Элиазарошвили в 1828 году раскрыл рецепт
изготовления грузинской сабельной стали. К.
К. Чолокашвили нашел этот рецепт в ста-
рых «Актах Кавказской архивной компании».
Позволю себе привести его целиком — из
этого описания даже неспециалисту ясно, как
непрост был метод.
«Для одной сабли или шашки взять 5
фунтов полосового железа, положить в куз-
нечный горн, в котором довести его до такой
степени (т. е. раскалить), чтобы можно было
разрубить на три части по длине полосы,
после чего перерубить каждую часть на два
куска, из чего образуется 6 равных частей,
длиною каждая в четверть аршина. Потом
взять два фунта стали, вываренной или сыр-
цовой, положить также в ковш, раскалив ее
так, чтобы можно было разрубить оную на
три части по длине полосы, равные по вели-
чине железным частям.
Затем, взяв два куска означенного выше
железа, вложив в них один кусок прописан-
ной стали, сварить песком и обыкновенным
порядком тоже с прочими железными час-
тями и сталью. Когда таким образом железо
со сталью сварено, должно выковать сварен-
ный кусок длиною вдвое, т. е, в пол-арши-
на, шириною в три четверти вершка и тол-
щиною в одну восьмую вершка. Потом каж-
дый сей кусок, раскалив в горне, обсыпать
сверху и снизу посредством железной лопат-
ки, толченым чугуном (который должен быть
приготовлен наперед подобно песку). Всего
же потребно чугуна из 6 кусков означенного
выше железа один фунт. После сего выко-
вать вновь каждый кусок вдвое, т. е. в один
аршин длиною, шириною в полвершка.
Окончив, согнуть каждый кусок 5 раз и, взяв
оные в клещи, сварить вместе в горне с пес-
ком; потом, вытянув посредством кожи из
сего материала прут длиною в пол-аршина,
перерубить на две части, сварить оный с пес-
ком и, вытянув из него вновь пол-аршина,
перерубить пополам. После сего вложить в
середину оных полуфунтовую полосу стали,
длиною и шириною подобную сим кускам
перерубленного железа, сварить с песком
вместе, выковать полосу, подобную сабле,
но, однако, короче двумя вершками. Сию
полосу должно насечь зубилом с обеих сто-
рон, подобно крупному напильнику, потом
насечку сию сточить или спилить и тогда
вытянуть по произволу саблю или шашку,
после чего положить в клинок, а через чет-
верть часа, вынув и вычистив в одном ка-
ком-нибудь месте пыль, смотреть, если струя
на нем окажется хороша или по желанию,
тогда вычистить тем же самым из пыли по-
рошком и употреблять».
Известно, что в 30-е годы XIX века в
Тифлис были направлены русские ученики.
В 1832 году Элиазарошвили посылает с ними
императору Николаю I сабли своего из-
готовления. Это оружие сейчас хранится в
Эрмитаже в Ленинграде и в Историческом
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
музее в Москве. К. К. Чолокашвили приво-
дит также архивные документы 1888 года, в
которых указывается, что «лучшими клин-
ками в кавалерии считались те, которые были
изготовлены учениками Элиазарошвили».
Рецепт Элиазарошвили весьма похож на
сохранившиеся описания производства ме-
чей в Северной Индии с искусственно науг-
лероженной поверхностью. Полосу обычно-
го кричного железа многократно обсыпали
чугунными опилками, а затем последующей
многократной проковкой при «сварочном
жаре» создавали на ней нацементованную
поверхность. Такие клинки обладали острым
лезвием, имели некоторую продольную уп-
ругость и вязкость. Они уступали по каче-
ству только булату...
Приведенные сведения о Дамаске (сва-
рочном булате) — наиболее поздние. К кон-
цу XIX века в мире уже почти не делали
холодное оружие из сварочного булата. Сек-
рет его производства был вскоре окончатель-
но утерян. Интересно, что в эти времена и в
Индии, и в Дамаске изготовляли холодное
оружие из обычных сортов английской или
шведской стали.
Производство Дамаска (сварочного була-
та) было самостоятельным промыслом со сво-
ими секретами и традициями. Очень трудно
сварить полосы или проволоки разнородной
стали в один цельный кусок, получить опре-
деленный узор, да еще обеспечить твердость,
гибкость и остроту выкованному клинку. Дело
в том, что после нагрева в горне полосы ста-
ли или проволоки поверхность металла окис-
ляется, и пленка окислов препятствует его
сварке. Чтобы сварка происходила, надо очень
точно выдерживать температуру и удалять
окислы с поверхности стали. Способы удале-
ния окислов, температура сварки, скорость
ковки, порядок соединения полос с различ-
ным содержанием углерода и составляли, оче-
видно, главные секреты мастеров, делавших
оружие из сварочного булата.
Недаром в имеющихся описаниях изго-
товления амизгинского Дамаска обычно го-
ворится, что, когда наступала пора сваривать
пластины, мастер выгонял всех из кузни-
цы, тщательно оберегая тайну порядка со-
единения пластин и способа их сварки. Если
же мастер допускал посторонних, то приме-
нял такие приемы, которые отвлекали лю-
бопытных: совершал над полосой самые нео-
быкновенные ритуалы, например, посыпал
полосу пеплом заживо сожженного живот-
ного или другими неведомыми опилками и
порошками. Между тем главный предмет тай-
ны составляли, по всей вероятности, порош-
ки, которые применялись для сварки в каче-
стве флюсов. Теперь совершенно понятно,
что это были флюсы, которые, с одной сто-
роны, имели достаточно низкую температу-
ру плавления, были жидкотекучи и легко
выдавливались под молотом, а с другой —
быстро растворяли окислы железа, обнажая
чистую поверхность металла, необходимую
для сварки. Мастера использовали разные
флюсующие порошки, но каждый свято хра-
нил в секрете состав «камней», им применя-
емый. Поэтому, возможно, и в рецепте Эли-
азарошвили нет самого главного — состава
флюса для сварки полос. Мастер подробней-
шим образом рассказывает о порядке сварки
полос, а флюс упоминает между прочим,
называет его песком, не раскрывая секрета
его состава и способа приготовления.
В Западной Европе до XV—XVI веков не
знали о существовании литого булата. Поэто-
му возникающие здесь центры по изготовле-
нию холодного оружия старались использо-
вать секреты Дамаска. Так, например, испанс-
кие оружейники заимствовали приемы произ-
водства дамасской стали у арабов, живших на
Пиренейском полуострове. В Толедо, который
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
стал одним из 5 центров производства холод-
ного оружия, впоследствии делали высокока-
чественные клинки из обычной стали. Чтобы
рекламировать их высокое качество, на
поверхности клинка литографическим спосо-
бом наносили дамасский узор. Такие клинки
специалисты называют «ложными булатами».
Особенно широко развернулось производ-
ство подделок под булат в XVIII —XIX ве-
ках. В это время в Европе научились произ-
водить высокоуглеродистую литую сталь, и
западноевропейские мастера, оставив попыт-
ки раскрыть секреты производства дамасска,
начали изготовлять из нее довольно хорошее
холодное оружие. В Италии (Милан), в Ис-
пании (Толедо), в Германии (Золинген), во
Франции и Бельгии (Льеж) и даже в Англии
стали широко производить «ложный булат.
«Ложные булаты», особенно золингенов-
ские и толедские, приобрели известность бла-
годаря высокой степени полировки и краси-
вым узорам, которые наносились на клинки
различными методами. Ремесленники, рису-
ющие декоративные узоры на металле, назы-
вались «дамасскировщиками», а клинки
«ложного булата» — «дамасскированными».
Многие «дамасскированные» клинки были
не очень высокого качества, поскольку они
изготовлялись из обычной шведской или
английской углеродистой стали. Поверхность
металла полировали, тщательно очищали от
грязи и покрывали раствором специального
состава в терпентиновом масле. Узоры була-
та выводили кистью или резцом, а потом
протравливали рисунок соляной кислотой.
Особенно преуспевали мастеровые из немец-
кого городка Клименталя: они получали узо-
ры на клинках не только описанным спосо-
бом, но часто их просто гравировали.
Сходство рисунков на Дамаске и «дамас-
скированной» стали нередко приводило ко
всяким недоразумениям. В частности, опи-
сание личного оружия Вильгельма I, Бис-
марка и Наполеона сделано таким образом,
что совершенно непонятно — то ли оно
изготовлено из Дамаска, то ли из «дамасски-
рованной» стали.
В Новочеркасске в музее истории донс-
кого казачества экспонируется сабля атама-
на М. И. Платова. Сабля сделана в 1814 году
из лучшей английской стали в честь победы
союзников в войне с Наполеоном Бонапар-
том. Сабля еще до Октябрьской революции
была передана в музей родственниками Пла-
това; но во время гражданской войны была
украдена белогвардейцами и вывезена в Че-
хословакию, откуда в 1946 году со многими
экспонатами старинного оружия возвраще-
на на родину.
На клинке сабли надпись, свидетельству-
ющая о том, что Лондонский городской со-
вет, заседавший 8 июня 1814 г., единогласно
решает: «Сабля стоимостью 200 гиней пре-
подносится атаману графу Платову в знак
высокого уважения, которое совет питает к
непревзойденному мастерству, блестящим та-
лантам и неустрашимому мужеству, прояв-
ленному им во время длительных конф-
ликтов, в которых он принимал участие для
обеспечения свободы, мира и счастья Евро-
пы» .
Есть сведения, что аналогичные сабли
были преподнесены русскому полководцу М.
Б. Барклаю-де-Толли и командующим союз-
ными войсками Артуру Уэлсли Вел-
лингтону, а также Герберту Лебрехту Блю-
херу. Несмотря на высокую стоимость, саб-
ля представляет собой всего лишь неплохой
образец «дамаскированной» стали. На ее по-
верхности выгравирован рисунок, похожий
на булатный узор. Подобных образцов в му-
зеях можно найти немало, гораздо больше,
чем настоящих сварочных булатов.
Многие секреты Дамаска стали известны
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
благодаря работам грузинского ученого-эт-
нографа К. К. Чолокашвили, который рас-
шифровал ряд способов его производства.
Найденный рецепт изготовления грузинско-
го булата был им передан в Институт метал-
лургии Академии наук Грузии, где был тща-
тельно изучен. В результате в одном из це-
хов Руставского металлургического завода
под руководством академика Ф. Тавадзе [7]
в современных условиях были получены
опытные образцы Дамаска, достаточно хоро-
шо повторяющие узоры и свойства музейных
экспонатов.
Как мы уже неоднократно замечали, в да-
маске чередуются участки пластичного мяг-
кого (низкоуглеродистого) железа и сравни-
тельно твердой (углеродистой) стали — та-
кие клинки обладали гораздо более высокой
упругостью и вязкостью по сравнению с
клинками из обычной углеродистой стали.
А вот почему именно Дамаск (сварочный бу-
лат) отличался высокой прочностью и да-
масские сабли были значительно тверже и
крепче других стальных сабель, долгое вре-
мя оставалось загадкой. Лишь современная
наука о металлах смогла это объяснить. Но
прежде чем привести это объяснение, сдела-
ем небольшую экскурсию в физику метал-
лов.
В 1784 году монах Р. Аюи выдвинул ги-
потезу, что кристаллы состоят из совершен-
но одинаковых «кирпичиков» постоянной
формы.
Через 130 лет с помощью рентгенострук-
турного анализа было выяснено, что метал-
лы имеют такое же кристаллическое строе-
ние, как и минералы. Атомы металлов рас-
полагаются в пространстве определенным об-
разом, образуя кристаллическую решетку.
Кристаллическая решетка складывается из
элементарных кристаллических ячеек. Кри-
сталлической ячейкой удобно изображать рас-
положение атомов в кристалле. Например,
в кубической объемно-центрированной ре-
шетке 8 атомов расположены в каждой из
вершин куба и один — на пересечении его
пространственных диагоналей. В идеальной
кристаллической решетке все узлы заполне-
ны атомами, вернее, ионами, а в междоузли-
ях расположен только электронный газ.
Прочность металлов определяется их
атомно-кристаллической структурой. В 1926
году выдающийся советский физик Я. И.
Френкель подсчитал, что прочность реаль-
ных металлов во много раз меньше теорети-
ческой. В чем же дело? Физики немало лет
ломали голову над этим вопросом. Оказа-
лось, что реальные металлические изделия
состоят из большого числа кристаллов, ко-
торые имеют разную ориентацию кристалли-
ческой решетки. В таком поликристалличес-
ком агрегате кристаллы принимают непра-
вильную форму — их называют зернами или
кристаллитами. Кусок металла, представля-
ющий собой один кристалл, называют моно-
кристаллом.
В отличие от строения монокристалла
строение кристаллитов несовершенно, в ча-
стности, из-за наличия незанятых мест в уз-
лах кристаллической решетки — атомных
«дырок», называемых вакансиями. Встреча-
ются атомы, внедренные в междоузлие. Не-
достатком кристаллитов являются и дисло-
кации. Дислокацией, буквально — смеще-
нием, в геологии называют нарушение пер-
воначального залегания пластов земной коры,
в результате которых образуется складка или
сдвиг. В кристаллической решетке дислока-
ция — это также смещение или сдвиг, при-
водящий к образованию лишнего ряда ато-
мов. Дислокация образует в кристалличес-
кой решетке «лишнюю» неполную плоскость
или полуплоскость, которая получила назва-
ние экстраплоскости (рис.З).
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
* б
Рис. 3. Образование краевой дислокации при
сдвиге: а-лишняя плоскость; б-экстраплос-
кость (краевая дислокация)
Многочисленные экстраплоскости не про-
ходят через все сечение кристалла, они об-
рываются внутри него. Экстраплоскость об-
разует линейный дефект решетки — крае-
вую дислокацию. Краевая дислокация может
простираться в длину на многие тысячи яче-
ек решетки, может быть прямой, а может,
как нитка, выгибаться в ту или другую сто-
рону. В пределе она может закрутиться в
спираль, образуя винтовую дислокацию.
Вокруг дислокации возникает зона упругого
искажения решетки, вызванная отталкива-
нием дислоцированных (внедренных в меж-
доузлия) атомов экстраплоскости.
Помните, дислокация — это «складка»?
Теперь представьте себе, что нужно передви-
нуть по полу ковер. Тащить его за край до-
вольно тяжело. Сделайте на ковре складку,
и вы значительно облегчите его передвиже-
ние. Если ковер передвигать по полу посте-
пенно, по мере волнообразного передвиже-
ния складки, то для его движения потребу-
ется совсем немного усилий. В металле
дислокации играют роль примерно таких же
«складок». Вследствие искажения решетки
в районе дислокаций последняя под действи-
ем небольших напряжений (приложения
силы) легко смещается, и дислоцированные
атомы занимают положенное им место в уз-
лах кристаллической решетки. Но вслед за
ними смещается соседняя плоскость атомов,
занимая место дислоцированных, то есть,
превращаясь в экстраплоскость, она вновь об-
разует краевую дислокацию.
Что же заставляет дислокацию переме-
щаться? Оказывается, ее «толкают» атомы,
расположенные непосредственно за ней. У
них в результате искажения решетки появ-
ляется избыточная энергия, и чтобы избавить-
ся от нее и занять новое стабильное положе-
ние, они сталкивают дислокацию на новое
место. Для этого «сталкивания» достаточно
приложить сравнительно небольшую силу.
Поскольку дислокация испытывает давление
с обеих сторон, суммарное воздействие на
нее равно нулю. Поэтому «толкачи» начи-
нают работать лишь тогда, когда они сами
испытывают давление от внешних сил.
Таким образом, дислокации могут срав-
нительно легко перемещаться под действи-
ем небольших напряжений. Это значит, что
реальные металлы и сплавы деформируются
постепенно за счет небольших смещений
атомных слоев в области дислокаций. Гово-
рят, что движение дислокаций напоминает

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
движение гусеницы. При движении лишь у
ограниченного количества атомов нарушают-
ся связи.
Механизм деформации идеального крис-
талла состоит в сдвиге одних атомных плос-
костей относительно других. Для такого сдви-
га требуются значительные усилия — этим
и объясняется высокая теоретическая проч-
ность монокристаллов по сравнению с по-
ликристаллами реальных металлов и спла-
вов (рис.4а).
Дислокаций нет. Все атомы
создают высокое сопротивление
действующей силе F
Q При наличии дислокации атомы
поочередно теряют прочную
связь (опору) и легко смещаются
Рис. 4. Сопротивление действующей силы F
монокристалла и поликристаллов реальных
металлов: а- дислокаций нет. Все атомы
сопротивляются действующей силе F; б- при
наличии дислокации атомы поочередно
теряют прочную связь (опору) и смещаются
Пока под влиянием приложенной к ме-
таллу силы движутся дислокации, сопротив-
ление металла деформации невелико
(рис.4б). Раз так, то и прочность металла не-
большая. А если движение дислокаций зат-
руднено, если поставленный им заслон вооб-
ще мешает им перемещаться? Скажется ли это
на прочности металла? Да, конечно, металл
в этом случае будет тяжелее поддаваться де-
формации, и прочность его возрастет.
Следовательно, для повышения прочно-
сти металла необходимо либо устранить
дислокации вообще, либо повысить сопро-
тивление их перемещению. Но где взять ту
преграду, которая остановит движение дис-
локаций? Оказывается, такое препятствие
можно найти, и даже не одно.
При деформации дислокации движутся
подобно нитке — они способны изгибаться,
цепляться за препятствия, образовывать
клубки и даже уничтожать друг друга. В
клубках плотность дислокаций достигает зна-
чительной величины, им становится очень
трудно перемещаться, и они становятся пре-
пятствием для движения других дислокаций
(рис.5). Значит, образование клубков дис-
локаций приводит к упрочнению металла
или сплава.
Рис. 5. Неподвижный клубок дислокаций —
препятствие на пути движения свободной
дислокации «ав»
Существуют и другие способы торможе-
ния дислокаций. Один из них — уменьше-
ние размеров зерен. Крупное зерно - сво-
бодное поле для пробега дислокаций, гра-
ницы мелких зерен - частые препятствия на
пути движения дислокаций (рис.6).
Добавление в кристаллическую решет-
ку атомов других элементов также приво-
дит к торможению дислокаций. Препятстви-
ем для движения дислокаций являются так-
же частицы карбидов, нитридов, интерметал-
лидов и др., размеры которых соизмеримы с
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
размерами кристаллической решетки железа
(рис.7).
Рис. 6. Границы зерен — препятствие на пути
движения дислокаций
Рис. 7. Дислокация «ав» останавливается
перед препятствием (частицы карбидов,
нитридов, интерметаллидов и др.)
Теперь хорошо известно, что легирование
стали хромом, вольфрамом, марганцем, ва-
надием и другими легирующими карбидооб-
разующими элементами значительно повы-
шает ее прочность. Стали и сплавы, изго-
товленные таким образом, обладают чрезвы-
чайно высокой прочностью. Прочность ле-
гированной стали может быть выше прочно-
сти Дамаска.
Самый простой способ упрочнения ме-
талла — это пластическая деформация. С
увеличением степени деформации растет ко-
личество дислокаций и уменьшается их под-
вижность. Это приводит к увеличению плот-
ности дислокаций.
Итак, прочность металла повышается в
двух случаях: когда в кристаллической ре-
шетке совершенно нет дефектов или когда
плотность дислокаций достаточно большая.
Плотность дислокаций увеличивается с из-
мельчением зерен, инородных включений,
размеры которых соизмеримы с размерами
кристаллической решетки (карбиды, нитри-
ды, интерметаллиды), и образованием клуб-
ков дислокаций. Конечно, увеличение плот-
ности дислокаций ведет к упрочнению ме-
талла до определенного предела. При слиш-
ком большой плотности дислокаций образу-
ются микроскопические трещины и металл
разрушается.
Так вот, Дамаск (сварочный булат) отли-
чался высокой прочностью, значительно пре-
вышающей прочность стали такого же соста-
ва, потому что степень деформации при свар-
ке стальных полос или проволоки с различ-
ным содержанием углерода была колоссаль-
ной. Не так давно металловеды сделали рен-
тгеноструктурный анализ сварочного була-
та. Рентгенограммы показали, что из кри-
сталлов металла выпали чуть ли не целые
группы атомов — так велика у него оказалась
плотность дислокаций. Таким образом, древ-
ние кузнецы эмпирически нашли способ при-
готовления очень прочного оружия. И не
случайно дамасская сталь (сварочный булат)
ценился не только за свои красивые узоры.
Во второй половине XX столетия мно-
гие металлурги у нас и за рубежом овладели
секретом производства дамасской стали. Наи-
более известны клинки и ножи из дамасской
стали подмосковных кузнецов Л. Архангель-
ского и В. Басова. Для Дамаска характерно
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
как волокнистое, так и слоистое строение и
феррито-перлитная (рис.8), а после закалки
феррито-мартенситная микронеоднородность,
причем перлитные (мартенситные) зоны мо-
гут быть обогащены мелкими включениями
вторичного цементита. Эти частицы карби-
дов, выведенные на лезвие клинка, обеспе-
чивают его высокие режущие свойства.
Рис. 8. Микроструктура Дамаска (сварочного
булата). Чередование ферритных и перлит-
ных зон
Общее содержание углерода в Дамаске не
превышает 0,8%. В таблице 1 даны характе-
ристики структурных составляющих и содер-
жание углерода в Дамаске. В Дамаске, изго-
товленном современными мастерами, содер-
жание углерода может быть более высоким.
Таблица 1
Структурные составляющие и содержание
углерода в Дамаске
Структурная составляющая Микротвердость, МПа Содержание углерода
отожжен- ный закаленный
Ферритная 1250-1350 1250-4500 0,06-0,20
Перлитная (с мелкодисперсным вторичным цементитом) 1400-2500 5500-6500 0,6-0,8
Японский булат и колонна в Дели
Японский булат обладал каким-то нео-
быкновенным качеством железа, которое
после целого ряда проковок приобретало
даже более высокую твердость и прочность,
чем дамасская сталь. Мечи и сабли, приго-
товленные из этого железа, отличались уди-
вительной вязкостью и необыкновенной ос-
тротой.
Уже в наше время был сделан химичес-
кий анализ стали, из которой изготовлено
японское оружие XI —XIII веков. И древнее
оружие раскрыло свою тайну: в стали были
найдены никель и молибден. Сегодня хоро-
шо известно, что сталь, легированная этими
элементами, обладает высокой твердостью,
прочностью и вязкостью. Никель— один из
немногих легирующих элементов, добавка
которого в сталь вызывает повышение ее
вязкости и твердости одновременно. Все дру-
гие элементы, увеличивающие твердость и
прочность стали, способствуют повышению
ее хрупкости.
Естественно, что в сравнении с дамасски-
ми клинками, сделанными из железа и ста-
ли, содержащей 0,6 —0,8% углерода, японс-
кие мечи и сабли казались чудом. Но значит
ли это, что японцы умели в то далекое время
делать легированную сталь? Конечно, нет. Что
такое легированная сталь, они даже не зна-
ли, так же как и не знали, что такое молиб-
ден. Металл молибден был открыт значитель-
но позднее, в самом конце XVIII века швед-
ским химиком К. В. Шееле (1742-1786).
По-видимому, дело обстояло так. Япон-
ские мастера получали кричное (восстанов-
ленное) железо из железистых песков рас-
сыпных месторождений. Эти руды были бед-
ны железом, и содержание вредных приме-
сей в получаемой из них стали было доволь-
но высокое. Но пески, кроме окислов желе-

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
за, содержали легирующие элементы. Они-
то и обеспечивали металлу высокий уровень
свойств.
Очевидно, японские мастера случайно за-
метили: если брать руду в каком-то опреде-
ленном месте, то сталь, сделанная из нее,
обладает особым качеством, а клинки из та-
кой стали получаются крепкими и острыми.
Они и не подозревали, что это явление на-
блюдалось потому, что в железных рудах,
которые они использовали, содержалась
окись молибдена — молибденит — и приме-
си редкоземельных металлов.
Современной наукой установлено, что по-
лучить молибден восстановлением его окис-
лов углеродом при температуре 1200еС, как
это делалось в древности, практически не-
возможно. В то же время совместное
восстановление окислов железа и молибде-
на углеродом идет достаточно легко. Этим и
объясняется удивительный факт получения
в древности молибденовой стали.
Выплавленное из «песков» кричное же-
лезо проковывалось в прутья и закапывалось
в болотистую землю. Время от времени пру-
тья вынимали и снова зарывали, и так на
протяжении 8—10 лет. Насыщенная солями
и кислотами болотная вода разъедала пру-
ток и делала его похожим на кусок сыра.
Мастера именно к этому и стремились. Но
зачем это им было надо'?
Дело в том, что в процессе коррозии по-
ристого железного прутка прежде всего
разъедались и выпадали в виде ржавчины
частички металла, содержащие вредные при-
меси. Железо с растворенными в нем леги-
рующими добавками дольше противостояло
коррозии и поэтому сохранялось. Кроме того,
полученный ноздреватый пруток обладал
развитой поверхностью и при последующем
науглероживании обеспечивал еще до ковки
сложное переплетение углеродистой стали и
мягкого железа. Это переплетение еще боль-
ше усложнялось в процессе последующей
многократной деформации в горячем состоя-
нии.
Раскованный в полосу сплав мастер сги-
бал, складывал вдвое, расковывал в горячем
состоянии и снова складывал, как слоеное
тесто. В конечном счете число тончайших
слоев в «слоеном пироге» достигало порой
нескольких десятков, сотен тысяч и даже
миллиона. Мы уже знаем, насколько такая
операция упрочняет металл за счет образо-
вания колоссального количества клубков
дислокаций и громадного увеличения их
плотности. Последующая закалка клинков
закрепляла высокие свойства, присущие мо-
либденовой стали. Так на заре металлургии
в Японии получали природно-легированную
сталь, упрочненную пластической деформа-
цией и термомеханической обработкой.
Позже XIII века японские клинки из мо-
либденовой стали не встречаются. По-види-
мому кончились молибденовые руды и клин-
ки уже не имели прежние свойства.
Помните рельсы из катав-ивановской ста-
ли? Они также обладали удивительно высо-
кими свойствами. Рельсы, которые выпус-
кались Катав-Ивановским металлургическим
заводом в конце XIX начале XX столетия,
делались из бессемеровской стали. Самые
крупные бессемеровские конвертеры были
установлены в то время на Катав-Ивановс-
ком металлургическом заводе, здесь же было
организовано мощное рельсопрокатное про-
изводство.
Сохранились документы, свидетельству-
ющие о том, что рельсы Катав-Ивановского
завода обладали необыкновенно высоким ка-
чеством. Они экспортировались даже за гра-
ницу, например, в Англию. Причем завод
гарантировал безупречную работу своей
продукции в течение многих лет. При выхо-

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
де рельсов из строя, он давал обязательство
безвозмездно заменять их и оплачивать убыт-
ки. Неизвестно ни одного случая реклама-
ций на катав-ивановские изделия. Вскоре,
однако, железные руды вблизи Катав-Ива-
новска были исчерпаны, и в 1934 году в свя-
зи с пуском Магнитогорского металлургичес-
кого комбината производство стали здесь
было прекращено.
Сегодня секрет высокого качества катав-
ивановских рельсов раскрыт. Дело в том, что
катав-ивановский чугун выплавлялся на чи-
стых по вредным примесям высокожелезис-
тых бакальских рудах. К ним добавлялась
бедная по железу, местная руда, найденная
в небольшом количестве недалеко от горо-
да. Была гипотеза, что местная руда кроме
железа содержала марганец и хром. Поэто-
му в Катав-Ивановске так же, как и в Япо-
нии, производили природ но легированный
марганцем и хромом чугун. Продувая этот
чугун в конвертере, получали природноле-
гированную марганцем и хромом сталь. Се-
годня металлургам хорошо известно, что при-
роднолегированная хромомарганцовистая
сталь, полученная описанным способом, дол-
жна обладать высокими механическими свой-
ствами. Но содержала ли марганец и хром
сталь катав-ивановских рельсов? Нами было
доказано, что содержала.
В 1891 году начинает строиться Транс-
сибирская железнодорожная магистраль. В
начале нашего века стальная колея достига-
ет города Кургана. Рельсы поставляют мно-
гие демидовские заводы, а также катав-ива-
новские и южные заводы Бельгийского ак-
ционерного общества на Украине (Юзовка,
ныне Донецк). Кстати Юз, владелец рель-
сопрокатного завода, не мог конкурировать
с катав-ивановскими рельсами. Он купил
рельсопрокатное производство в Катав-Ива-
новске и закрыл его...
Между тем, в те времена оживляется
строительство города Кургана В качестве
строительных материалов годится все, в том
числе и куски рельсов, оставшихся от про-
кладки железнодорожного полотна. И вот,
в Кургане, по улице Томина, 64 для соору-
жения балкона на втором этаже деревянно-
го дома использовались два таких «облом-
ка». Балкона давно нет, а рельсы торчат. На
рельсах хорошо сохранялась чеканка, кото-
рую можно легко прочитать. На полке одно-
го рельса написано «И. ЖД Демидова НТЗ
IV мца 1896 года». Этот рельс сделан заво-
дом Демидова в Нижнем Тагиле. Надпись
на полке другого рельса гласит: «XI мца. 1900
года К.З. Кн. Бълоселъ».
В Петербурге, на углу Невского проспек-
та и Фонтанки, около Аничкова моста со зна-
менитыми скульптурами лошалей П. К. Клод-
та, возвышается бело-красный дворец, выст-
роенный в стиле позднего барокко. Дворец,
построен в середине прошлого столетия и
принадлежал богатым князьям Белосельским
- Белозерским. Каждый раз, когда я бываю в
этом городе и смотрю на это роскошное зда-
ние, я вспоминаю скромный двухэтажный
курганский деревянный дом по улице Томи-
на, 64. Этот дом помог подтвердить разгадку
вековой тайны, связанной с производством
мало кому в наше время известной катав-ива-
новской рельсовой стали.
Дело в том, что князья Белосельские -
Белозерские были владельцами Катав-Ива-
новского металлургического завода. Сомне-
ний никаких быть не могло, найденный рельс
и был тот, который долго разыскивали лю-
бители разгадок загадок прошлого... Оста-
валось только отпилить кусочек и дать на
химический анализ. Но отпилить не удалось
— инструмент не брал, пришлось отрезать
кислородным резаком. Химический анализ
подтвердил, что катав-ивановский рельс
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
содержит около одного процента марганца и
хрома, в то время как демидовский имеет
состав обычной рельсовой стали. Так была
окончательно разгадана тайна когда-то зна-
менитого катав-ивановского железа.
Кстати, подобных случаев в истории ме-
таллургии и техники встречается немало. Вот
один из них, с которым столкнулся автор
этой книги. В 1930 году в США появилась
атмосферостойкая низкоуглеродистая строи-
тельная сталь. Она получила название кор-
тен. Незащищенная поверхность этой стали
в первый период воздействия окружающей
среды окислялась. Однако образующиеся при
этом продукты коррозии в виде пленки об-
ладали высокой плотностью и очень крепко
сцеплялись с основным металлом. Поэтому
дальнейшая коррозия резко замедлялась.
Такие свойства стали кор-тен обеспечивали
находящиеся в ее составе хром (до 0,2%),
никель ( до 0,2%), медь (до 0,2%) и особен-
но фосфор, содержание которого достигало
0,15%. Содержание углерода в стали-0,08-
0,12% По нашим стандартам сталь кор-тен
маркируется-10XH Д П.
При совместном взаимодействии меди и
фосфора, а также хрома с кислородом, угле-
кислым газом и парами воды образуются труд-
норастворимые соединения, которые входят
в состав окисной пленки, обволакивающей
сталь. В результате периодического увлаж-
нения и высыхания защитные слои на ее по-
верхности полностью формируются в течение
1,5 — 3 лет, и после этого разрушение метал-
ла от коррозии практически прекращается.
Сталь кор-тен обладала еще двумя инте-
ресными особенностями. Если защитный
слой повреждался, то с течением времени
эти зоны «самозалечивались», вновь защи-
щая поверхность металла от коррозии. Дру-
гая особенность атмосферостойкой стали со-
стояла в специфичной «естественной» окрас-
ке защитного слоя, сообщающей металлу хо-
рошие декоративные свойства. Защитный
коррозийный слой, который иногда называ-
ют благородной ржавчиной, с течением вре-
мени менял свою окраску от светло-корич-
невого, коричневого, коричнево-фиолетово-
го до черного и по характеру расцветки на-
поминал бронзу или медь.
Продолжительность службы строитель-
ных конструкций из высокофосфористой ат-
мосферостойкой стали увеличивалась в не-
сколько раз; кроме того, они не нуждались в
покраске. Несмотря на значительные
преимущества, сталь кор-тен получила не-
большое распространение в нашей стране.
Дело в том, что эта сталь обладает низкой
ударной вязкостью. Ударная вязкость харак-
теризует хрупкое разрушение металла. С
понижением температуры она, как правило,
падает и вероятность хрупкого разрушения
возрастает.
Сталь кор-тен обладала удовлетворитель-
ной ударной вязкостью при температуре —
20° С и не обеспечивала необходимых
свойств при температуре — 40° С. Соеди-
ненные Штаты Америки и Западную Европу
такие свойства устраивали. В условиях рус-
ской зимы сталь с такими свойствами приме-
нять нельзя. На морозе она может растрес-
каться, а конструкции из нее — разрушить-
ся. История уральских предприятий знает
такие случаи, когда стальные балки, приве-
зенные из Западной Европы и установлен-
ные летом, зимой трескались, лопались и
падали.
Поэтому перед нашими металлургами
была поставлена задача создать такую атмос-
феростойкую сталь, которую можно было бы
без риска применять в условиях Сибири и
Урала. Эту задачу можно было бы решить
достаточно просто путем увеличения в ста-
ли кор-тен содержания легирующих элемен-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
тов, например, хрома. Можно было бы так-
же повысить ударную вязкость при низких
температурах, подвергая сталь специальной
термической обработке. Но такие методы зна-
чительно увеличивают стоимость стали, ве-
дут к высокому расходу дефицитных ле-
гирующих и поэтому мало приемлемы. Са-
мый эффективный путь — создание такой
технологии производства, которая обеспечи-
вала бы необходимые свойства стали при
прежнем химическом составе. Возможно ли
это? Да, возможно. Приведенные данные о
японском «булате» и катав-ивановских рель-
сах подтверждают эту возможность.
Железо и сталь издавна применяются в
качестве строительного материала. Фермы
мостов и опоры электропередач, железнодо-
рожные вагоны и горное оборудование, кон-
струкции цехов и трубы тепловых электро-
станций, как и многие другие конструкции,
выполняются из строительных марок сталей.
После того как в 1778 году был сооружен
первый крупный железный мост, стало ясно,
что коррозия — самый опасный враг сталь-
ных конструкций. По данным ряда ученых,
к сегодняшнему дню человек выплавил не
менее 20 миллиардов тонн железа и стали,
14 миллиардов тонн этого металла «съеде-
но» ржавчиной и рассеяно в биосфере...
В 1889 году французский инженер А. Эй-
фель создал проект своей знаменитой башни
в Париже, которую должны были соорудить
из стальных ферм. Решение о ее строитель-
стве долго не принималось, поскольку мно-
гие металлурги предсказывали, что она про-
стоит всего 25 лет, а потом рухнет из-за кор-
розии стали. Эйфель же гарантировал проч-
ность сооружения только на 40 лет. Как из-
вестно, Эйфелева башня в Париже стоит уже
больше 100 лет, но это только потому, что
фермы ее постоянно покрыты толстым слоем
краски. На покраску башни, которая произ-
водится раз в несколько лет, уходит 52 тон-
ны краски. Стоимость ее давно превысила
стоимость самого сооружения!
Покраска строительных конструкций, ра-
ботающих в атмосферных условиях,— доро-
гое удовольствие и отвлекает много мало-
производительного рабочего времени. В то
же время известны случаи, когда железные
изделия очень долго служили без покраски
и не подвергались никакой коррозии. О
стальных балках церкви в уральском городе
Катав-Ивановске мы уже рассказывали.
Широко известны также перила лестниц на
набережной реки Фонтанки в Ленинграде.
Сделанные в 1776 году из русского свароч-
ного железа, они простояли неокрашенны-
ми под открытым небом в условиях влажно-
го климата более 160 лет. Академик А. А.
Байков (1870-1946), который исследовал же-
лезные детали этих перил, пришел к выво-
ду, что вероятной причиной высокой корро-
зионной стойкости металла является тонкий
поверхностный слой окислов.
Аналогичное сварочное железо найдено
в Свердловске. Крыша одного из зданий это-
го города, выложенная кровельным железом
еще во времена Демидова, ни разу не обнов-
лялась, а само железо длительное время по-
чти не подвергалось коррозии. Химическим
анализом было установлено, что ленинград-
ские перила содержат повышенное содержа-
ние фосфора, а свердловская кровля — фос-
фора и меди!
Подобное железо находили и в Запад-
ной Европе. Так, в стокгольмском соборе
Сторкиркан, построенном во второй поло-
вине XV века, бронзовое «семисвечье»
поддерживает железный стержень. Длина
его 3,5 м, поперечное сечение у основания
50X50 мм. Стержень изготовлен из отдель-
ных кусков кричного железа, сваренных го-
рячей ковкой под силикатным шлаком. Ис-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
следованные образцы железа от этого стерж-
ня характеризовались высокой концентраци-
ей фосфора (до 0,074%). В областях с по-
вышенной концентрацией фосфора обнару-
жена высокая твердость металла.
В этой связи уместно напомнить о зна-
менитой железной колонне в Дели. Как из-
вестно, она создана индийскими металлур-
гами в 415 году нашей эры в честь победы
одного из императоров династии Гупта. Ее
высота — 7,2 м, диаметр у основания —
420 мм и у вершины — 320 мм. Колонна
стоит уже более 1500 лет, и следов коррозии
(окисления) на ней не видно. Аналогичная
колонна еще больших размеров, построен-
ная в III веке, возвышается в индийском го-
роде Дхар.
Каких только догадок ни делали метал-
лурги, чтобы объяснить необыкновенную ат-
мосферостойкость железа, из которого сде-
ланы индийские колонны! Высказывалось
предположение, что колонны изготовлены из
цельных кусков метеоритного железа. Изве-
стно, что оно хорошо сопротивляется корро-
зии. Но в метеоритном железе всегда нахо-
дили никель, а в железе индийских колонн
никеля не обнаружили. Тогда предположи-
ли, что колонна сделана из чистейшего же-
леза, полученного на особом топливе. Дей-
ствительно, содержание железа в делийской
колонне — 99,72%, дхарской — гораздо мень-
ше, но и она сотни лет не подвергается кор-
розии.
Высказывалось мнение, что стойкость
индийских железных колонн объясняется
сухим и чистым воздухом местности, где они
установлены. Другие исследователи утвер-
ждали, что в атмосфере когда-то было повы-
шенное содержание аммиака, которое в суб-
тропическом климате Индии позволило по-
лучить на поверхности колонны защитный
слой нитридов железа. Другими словами, ко-
лонны якобы азотированы самой природой [8].
Известны и более оригинальные точки
зрения: поскольку колонны считались свя-
щенными, их обливали благовонными мас-
лами, и поэтому они не ржавели. Есть даже
предположение, что на колонны испокон ве-
ков залезали голые индийские ребятишки, а
позднее о них «терлись» туристы. Поэтому
колонны постоянно смазывались кожным
жиром!
По-видимому, все гораздо проще. В ста-
ли делийской колонны содержание углерода
0,1-0,2%, найдено немного меди и повышен-
ное содержание фосфора. В железе делийс-
кой колонны его 0,114 — 0,180% [8], а в дхар-
ской еще больше — 0,280%. В обычном
сварочном железе фосфора бывает не более
0,05 %, в то время как атмосферостойкая
фосфористая сталь кор-тен (читатель уже
знает) содержит 0,1% углерода, 0,2% меди и
до 0,15 % фосфора. Уж очень близко содер-
жание углерода, меди и фосфора в индийс-
ких колоннах к содержанию его в современ-
ной атмосферостойкой стали. Не этим ли
объясняется тот факт, что на поверхности
колонн образовались устойчивые окисные
пленки, предохраняющие железо от дальней-
шей коррозии?
Есть данные, что верхняя, не доступная
человеку часть колонны имела бронзовый от-
тенок, благодаря чему некоторые наблюда-
тели принимали даже материал колонны за
медный сплав. Другие говорят о синевато-
коричневой или синевато-черной пленке
окислов, покрывающих верх колонны. Та-
ким образом, и окисные пленки по своему
внешнему виду очень напоминают защитную
оболочку атмосферостойкой стали кор-тен.
Из приведенных фактов следует: японс-
кий булат — не единственная природно-ле-
гированная сталь, изготовлявшаяся в про-
шлом. Индийские и русские металлурги
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
тоже находили железные руды, из которых
получали природно-легированные чугуны и
стали. Но отличаются ли механические свой-
ства природно-легированной стали от совре-
менных сталей, легирующие элементы кото-
рых вносятся во время плавки путем добав-
ки в жидкий металл необходимого количе-
ства твердых ферросплавов? Оказывается,
отличаются. Как уже было сказано, свойства
природно-легированных сталей гораздо
выше.
Но почему природно-легированные ста-
ли обладают высокими свойствами? Метал-
лы — кристаллические вещества, и свойства
сплавов зависят от расположения атомов ле-
гирующих элементов в их кристаллической
решетке. При плавлении металлов и неболь-
ших температурах перегрева жидкого сплава
в нем сохраняется так называемый «ближний
порядок». Это значит, что атомы в микрообъ-
емах вещества расположены один относитель-
но другого определенным образом.
Современное производство легированных
сталей основано на расплавлении металла,
удалении из него необходимого количества
углерода, освобождении от лишнего кисло-
рода, вредных примесей и легировании пу-
тем добавки ферросплавов в жидкую ванну.
При выплавке стали кор-тен, например, в
жидкую ванну добавляют феррохром, никель,
медь, феррофосфор и другие ферросплавы.
Однако в связи с тем, что в слабо пере-
гретом жидком сплаве сохраняются устой-
чивые связи между существующими атома-
ми, атомы легирующих элементов не могут
попасть на те места, которые им предназна-
чены природой. Такая закономерность сохра-
няется и после кристаллизации стали. По-
этому в стали, выплавляемой по современной
технологии, как правило, не реализуется пол-
ностью весь комплекс физико-механических
свойств, которые могли бы обеспечить вво-
димые в нее легирующие элементы.
Но вернемся к технологии выплавки ат-
мосферостойкой стали кор-тен. Если бы мож-
но было сделать эту сталь без добавок леги-
рующих элементов в период плавки, как это
делалось в прошлом, она обладала бы более
высокими свойствами. Но как это сделать,
где найти материалы для выплавки такой ста-
ли? Как тут не вспомнить старых русских
металлургов, ведь они находили такие мате-
риалы! А в наше время?
Оказывается, и в наше время есть такие
руды в Халиловском месторождении, около
города Орска. Для работы на этих рудах в
городе Новотроицке был построен Орско-Ха-
лиловский металлургический комбинат. И по-
лучают на комбинате природно-легирован-
ный чугун, который содержит никель, хром
и фосфор.
Получать-то получают, а переделывать в
обычную сталь затрудняются. Дело в том,
что в обычных марках стали фосфор — вред-
ная примесь, он делает сталь хрупкой, и его
надо удалять до сотых долей процента.
Удаляют фосфор из расплава путем его окис-
ления и перевода образующихся окислов в
шлак. Однако вместе с фосфором окисляет-
ся хром, а окислы хрома, переходя в шлак,
делают его вязким, неактивным. Это затруд-
няет плавку стали, удлиняет ее, повышает
стоимость стали. А вот атмосферостойкая
сталь имеет высокое содержание фосфора,
и, следовательно, фосфор из чугуна удалять
практически не надо. Значит, при перепла-
ве природно-легированного чугуна сохранит-
ся и хром, значит, нет опасности получать
вязкие хромистые шлаки. Вот и получается,
что халиловский чугун самой природой со-
здан для производства природно-легирован-
ной атмосферостойкой стали типа кор-тен.
Эксперименты на Орско-Халиловском
металлургическом комбинате привели к по-

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
ложительным результатам — изобретению
новой природно-легированной атмосферо-
стойкой стали [9-11]. Новая никельхромо-
медистая высокофосфористая природно-ле-
гированная сталь с успехом выдержала все
физические и механические испытания и
обеспечила комплекс необходимых свойств
при температуре - 40 °C [12].
Интересно, что повышенное содержание
фосфора и меди встречается также во мно-
гих образцах древних булатов. В Тульском
музее оружия хранится кинжал. Длина его
клинка 15 см, а ручки с головой быка —
всего 10. Найден он на Куликовом поле; счи-
тают, что оружие изготовлено около 1380
года. Небольшие размеры дают основание
предполагать, что это женское оружие. Внут-
ри ручки есть пружина, с помощью которой
клинок смазывается ядом, вытекающим из
специальной железной трубки. Железо труб-
ки сильно корродировано, в то время как лез-
вие клинка совершенно чистое, без каких-
либо следов ржавчины. По-видимому, наши
предки, сами того не подозревая, получали
природно-легированную фосфором и медью
сталь, которая хорошо противостояла кор-
розии.
Что же такое булат?
Нам уже известно, что настоящий булат
— это прежде всего литая углеродистая
сталь, обладающая специфическими узорами.
Первым подробно описал лигой индийский
булат или вутц Павел Петрович Аносов [13].
«Булатом называется, — писал П. П. Аносов, —
сталь, имеющая узорчатую поверхность: на не-
которых булатах узор виден непосредственно
после полировки, на других же — не прежде,
как поверхность подвергается действию какой-
либо слабой кислоты». Легкость проявления
рисунка при травлении являлась характерным
признаком литого булата.
Кроме того, рисунок должен принадле-
жать всей массе булатного клинка и быть ре-
зультатом естественной структуры металла,
а не результатом сварки кусков металла раз-
личной твердости, как в дамасской стали.
Расположение узоров на булатном клинке
отличалось тем, что, повторяясь по форме,
каждый из них имел неповторимые штрихи.
Поэтому искусственно создать булатный
узор практически невозможно. Если узор
стирался с поверхности изделия, то после-
дующей шлифовкой, полировкой и травле-
нием его можно было очень хорошо выявить
вновь. Узор сохранялся даже при переков-
ке сабли в кортик, нож или другое изделие.
В начале прошлого столетия было дос-
товерно установлено, что булаты содержат
удивительно много углерода — 1,2—1,7%.
В отдельных образцах булата найдено 2% уг-
лерода и даже больше. Значит, булат не
обычная углеродистая сталь, а «сверхугле-
родистая». Известно, что с увеличением со-
держания углерода в стали ее твердость, из-
носостойкость и прочность после закалки и
низкого отпуска могут быть высокими. Этим
и объясняется высокая прочность булатных
клинков. Поражает, что наряду с прочнос-
тью булат обладает высокой вязкостью и уп-
ругостью. Булатная сабля легко сгибалась на
90—120°, не ломаясь. Есть сведения, будто
настоящий булатный клинок носили вместо
пояса, «обматывая» им талию.
Как мы уже говорили, индийский булат
поставлялся на рынки Персии и Сирии в
виде разрубленной пополам лепешки литой
стали — вутца. Вутц имел диаметр примерно
12,5 см, толщину около 1 см и массу при-
мерно 1 кг. Характерно, что вутц также имел
естественный рисунок. Сохранились воспо-
минания путешественников по Индии, ко-
торые видели, как плавят булатную сталь.
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
Они утверждают, что булатные слитки име-
ли своеобразные узоры, не похожие на ри-
сунок на готовых клинках. Очевидно, вутц
рубили пополам для того, чтобы покупатель
мог рассмотреть строение металла. Чтобы из
вутца сделать клинок, необходимо было его
правильно проковать, термически обработать
и окончательно отделать. Таким образом,
качество булатного клинка определялось не
только материалом, но и способами его из-
готовления, термообработки и отделки.
Арабский ученый XII века Едриза сооб-
щает, что в его время индийцы еще слави-
лись производством железа, индийской ста-
лью и выковкой знаменитых мечей. В Дамас-
ке из этой стали изготовляли клинки, славу
о которых крестоносцы разнесли по всей Ев-
ропе. К сожалению, в Древней Индии так
тщательно прятали секреты выплавки вутца,
что в конце концов потеряли их совсем. Уже
в XII веке табан, например, не могли делать
ни в Индии, ни в Сирии, ни в Персии.
После того как Тимур покорил Сирию и
вывез оттуда всех мастеров, искусство из-
готовления оружия из литого булата пере-
местилось в Самарканд; однако вскоре оно
везде пришло в упадок. Потомки вывезен-
ных мастеров, рассеявшись по всему Восто-
ку, окончательно потеряли способы изготов-
ления булатного оружия. В XVI —XVIII ве-
ках мало кто в мире знал секрет производ-
ства литого булата и изготовления из него
холодного оружия. Возможно, что на роди-
не булата в Индии редкие образцы его дела-
ли вплоть до XVIII века. Производство окон-
чательно исчезло после нашествия европей-
цев, которые завезли в страну современные
способы производства стали.
Ко времени, когда были установлены на-
учные методы определения структуры, фазо-
вого состава и механических свойств метал-
ла, в распоряжении металлургов оказались
лишь музейные экспонаты булатных изде-
лий. Некоторые из них с годами потеряли
свои свойства практически полностью. Дру-
гие сохранились относительно хорошо, но
владельцы редко соглашаются жертвовать
своими сокровищами. Все же некоторые ме-
талловедческие исследования булата проде-
ланы были, и мы об этом еще расскажем.
Интересно, что время оказалось самым
надежным индикатором для определения на-
стоящей булатной стали. Известно, что нео-
днородный металл больше подвержен кор-
розии, чем однородный, поэтому полосы да-
масской стали ржавели довольно быстро.
До наших дней не дошел ни один меч с
полностью сохранившимся цветным узором
и первоначальной полировкой. Лучший об-
разец Дамаска (сварочного многослойного бу-
лата) — дротик городского исторического
музея в Дюссельдорфе — имеет первоначаль-
ную политуру, но цвет узора сохранил лишь
частично. Литой булат по сравнению со сва-
рочным гораздо более стоек против коррозии,
поэтому его образцы и сохранились лучше.
Таким образом, на вопрос, что такое бу-
лат, можно ответить пока только так: это
литая углеродистая сталь, обладающая есте-
ственным узором и необыкновенно вы-
сокими свойствами.
Какова природа естественного узора на
изделиях из литой стали? Почему его харак-
тер определял свойства этой стали? Как в
древности умудрялись ковать «сверхуглеро-
дистую» сталь, близкую по составу к чугуну?
Чем объясняется необыкновенная острота
лезвий булатных клинков? Почему метода-
ми современной металлургии невозможно вы-
плавлять сталь, подобную древнему булату?
Эти вопросы давно волновали не только
металлургов. Автор надеется, что читатель
в какой-то мере найдет на них ответы в сле-
дующих главах книги.
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
ГЛАВА ВТОРАЯ
РУССКИЙ БУЛАТ
Время подлинных свершений не
относится ни к прошлому, ни к
настоящему, ни к будущему.
Г. Д. Торо
Харалужные мечи
Холодное оружие до конца XIV века
было основным вооружением русского вой-
ска. О высоком качестве булатных клинков
на Руси знали с незапамятных времен. Рус-
ский былинный эпос часто воспевал хара-
лужные мечи. Харалужная — огненная — так
на Руси до середины XV века называли бу-
латную сталь. «...Храбрая сердца в жесто-
цем харалузе1 скована, а в буести2 закале-
на», — говорится в «Слове о полку Игоре-
ве». Известный русский путешественник
Афанасий Никитин, посетивший Персию,
Индию и другие страны Востока в 1466—1472
годах, в своей книге «Хождение за три моря»
употребляет уже только слово «булат» при
описании военных доспехов, сделанных из
восточной стали.
Отечественные археологи установили,
что в V —VIII веках древние русские кузне-
цы умели делать железные ножи со сталь-
ными лезвиями. В IX —X веках в России
достигла высокого уровня техника производ-
ства сварочного булата. В трактате багдадс-
кого философа Аль-Кинди «О различных
видах мечей и железе хороших клинков и о
местностях, по которым они называются»,
написанном в первой половине IX века, ука-
зывается на то, что франкские и слиманские
мечи изготовляются из дамасской стали. Со-
' Харалуз-огонь;
3 Буести-в потоке ветра (примечание автора).
временник Аль-Кинди арабский ученый Ибн-
Ру ста называет народ, владевший слиманс-
кими мечами, «русами»; Аль-Бируни сооб-
щает: «Русы выделывали свои мечи из ша-
буркана (твердой стали -авт.), а долы посре-
дине их из нармохана (мягкой стали — авт.),
чтобы придать им прочность при ударе, пре-
дотвратить их хрупкость». Аль-Бируни со-
общает также, что на Руси для изготовле-
ния долов применяли плетение из длинных
проволок, приготовленных из разных сор-
тов железа, твердого и мягкого [14].
Современный исследователь истории
производства холодного оружия в России Б.
А. Колчин указывает, что все известные нам
древнерусские мечи (их найдено более 75)
имеют конструкцию клинка, подобную опи-
санной Аль-Бируни [15]. На основании об-
наруженных структурных схем металла древ-
нерусских мечей была реконструирована тех-
нология их изготовления.
Основа клинка делалась из железа или
сваривалась из трех полос стали и железа.
Когда ее сваривали только из стали, то бра-
ли малоуглеродистый металл. Довольно
широко применялась и узорчатая сварка. В
этом случае основа клинка изготавливалась
из средней железной и двух крайних сталь-
ных специально сваренных полос. Последние
состояли из нескольких прутьев (слоев) с
разным содержанием углерода, много раз пе-
рекрученных и раскованных в полосу. К
предварительно сваренному и подготовлен-
ному бруску основы клинка в торец навари-
вали стальные полосы — будущие лезвия.
После сварки клинок выковывали таким об-
разом, чтобы стальные полосы вышли на лез-
вия. Отковав клинок заданного размера,
вытягивали черенок рукоятки, после чего
выстругивали долы (прорезы). Затем клинок
полировали и травили. Многие русские
клинки, подобно древнеримскому сварочно-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
му булату, имели рисунок в елочку.
В работах исследователей В. В. Аре нт да
[16] и С.А. Зыбина [17] есть сведения о ме-
чах из дамасской стали, найденных на тер-
ритории древнерусских селений Боре, Но-
воселках, Михайловском и других. Меч, най-
денный в Михайловском, хранится в Госу-
дарственном историческом музее в Москве.
Полоса дамасской стали наварена на нем по-
верх дола и состоит из трех прутиков — сло-
ев. Средний из них имеет крупный узор, на-
поминающий узор литого булата.
Не удивительно, что русские мечи с «ред-
костными» узорами пользовались большим
спросом на внешних рынках: в Византии,
Средней Азии и других странах. Арабский
писатель Ибн-Хордадбех в середине IX века
писал: «Что же касается купцов русских —
они же суть племя из славян,— то они вы-
возят меха выдры, меха лисиц и мечи из даль-
нейших концов Славонии к Румейскому
(Черному-авт.) морю». Сохранилась перепис-
ка между Иваном II и крымским ханом Мен-
гли-Гиреем. Хан, который имел дамасское и
багдадское оружие, выпрашивал русские дос-
пехи: «Сего году ординских татар кони по-
топтали есмя, мелкой доспех истеряли есмя.
У тебя, у брата своего, мелкого доспеху про-
сити есми» [1].
Русское оружие славилось не только ка-
чеством стали, но и ее термообработкой. За-
каленную сталь на Руси называли «трьпен-
ный оцел» («стойкая сталь»). Наваренные
«оцелом» топоры находили в курганах,
относящихся к XI веку. «Каленные» стрелы
и сабли часто упоминаются в былинах. Из-
вестна древняя поговорка: «Пещь искушает
оцел во калении». Рогатина тверского князя
Бориса Александровича имела рожну из за-
каленного булата.
В России умели делать Дамаск (свароч-
ный булат) вплоть до конца XIX века. В Го-
сударственной оружейной палате в Москве
можно увидеть саблю царя Михаила Федо-
ровича, изготовленную мастером Нилом
Просвитом в 1618 году. Полоса у этой сабли
булатная с прорезами (долами), украшена
насечкой с надписью о времени изготовле-
ния. Сохранились сведения, что, кроме Нила
Просвита, клинки из дамасска делали мос-
ковские мастера Дмитрий Коновалов, Бог-
дан Ипатьев и другие. Эти сведения в насто-
ящее время пополняются в связи с тем, что
в последние годы более успешно идет рас-
шифровка надписей на проржавевшем древ-
нем оружии.
Рижский историк-металловед А. К. Ан-
тейн сравнительно недавно приготовил очень
эффективный реактив для расчистки проржа-
вевших лезвий древних мечей. На лезвиях
древних мечей, обработанных «бальзамом Ан-
тенна», выявляют очень тонкие надписи,
которые обычно располагались в верхней
трети клинка. Они, как правило, инкрусти-
рованы в горячем состоянии обычной или
перекрученной железной либо стальной про-
волокой. Так, например, в Киевском исто-
рическом музее хранится меч с красивой ру-
кояткой с рисунком в виде перевитых друг с
другом чудовищ. Меч находился в музее
более 50 лет и его безоговорочно считали
нерусским изделием. К изумлению истори-
ков, после обработки «бальзамом Антенна»
на мече проявилась русская надпись «Коваль
Людоша». Как было установлено, надпись
сделана русскими прописными буквами, ха-
рактерными для первой половины XI века.
По сей день специалисты ищут и опознают
образцы русских клинков от Сибири до
Франции!
Известны замечательные стальные изде-
лия, сделанные и в более позднее время. Так
в 1705 году Белевские кузнецы по заказу
Петра 1 изготовили 150 ножей из особой,
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
ими изобретенной стали, которые легко пе-
рерубали ствол ружья (Белев-город в Туль-
ской области).
Приведенные факты убедительно под-
тверждают, что на Руси тысячу лет назад су-
ществовали специализированные мастерские
по производству оружия из Дамаска (свароч-
ного булата). Оружие обладало очень высо-
ким качеством и имело тонкую художествен-
ную отделку. Во второй половине XVII века
существовала мастерская по изготовлению
оружия из Дамаска в Астрахани. Дело в том,
что с 1556 по 1649 год английские купцы
пользовались правом на транзитную торгов-
лю со странами Востока по Волжскому пути.
Очевидно, они и завезли в Астрахань дамас-
скую сталь и способы изготовления из нее
оружия. Известно, что царь Алексей Ми-
хайлович, большой любитель дамасских
клинков, посылал туда трех учеников «для
учения булатных сабельных полос». Судьба
учеников неизвестна, но сабли из Дамаска,
относящиеся к этому времени, хранятся в
московской Оружейной палате.
В XVIII и XIX веках изделия из Дамаска
продолжали делать в Златоусте. В Златоус-
товском музее хранятся стальной столик и
несколько сабель, имеющих красивые узо-
ры, характерные для дамасской стали. Нако-
нец, дамасскую сталь в это же время хорошо
делали тульские оружейники. В Туле ее на-
зывали «красным железом». Получали
«красное железо» путем сварки железных и
стальных полос в самых разнообразных со-
четаниях. Тульских дробовиков и другого
оружия из «красного железа» сохранилось
довольно много. Есть оно в Государствен-
ном историческом музее, Государственном
Эрмитаже, Тульском, Смоленском и других
музеях. Так что Дамаск на Руси знали очень
хорошо испокон веков. Был известен у нас
и настоящий, литой булат. И некоторые све-
дения об этом история сохранила.
К XIX веку за словом «булат» в России
укрепляется понятие высококачественной ли-
той стали с естественным узором после ков-
ки. Как верно заметил П. П. Аносов, «под
словом булат каждый россиянин привык
понимать металл более твердый и острый,
нежели обыкновенная сталь».
Как уже отмечалось, клинки из восточ-
ной стали попадали в Россию из Индии и
Дамаска через Персию, Грузию, Астрахань.
Попадало на Русь также египетское и турец-
кое оружие из булата. Сохранилась булат-
ная сабля второй четверти XVI века, при-
надлежавшая Федору Михайловичу Мстис-
лавскому. В описи 1884 года о ней сказано:
«Полоса булатная по турецкому образцу».
Клинок сабли широкий с обухом и незначи-
тельным расширением книзу — елманью. От
елмани к концу клинок обоюдоострый. На
клинке в круглом клейме исполнена золо-
том арабская надпись: «Изделие раба все-
вышнего бога Касима из Каира». В 1830 году
из Троице-Сергиевой лавры в Загорске в
Оружейную палату поступили подобного
типа сабли, принадлежавшие Кузьме Заха-
ровичу Минину и Дмитрию Михайловичу
Пожарскому.
Булатные сабли упоминаются в числе по-
дарков царю Федору Ивановичу и Борису
Годунову от Кызыл-башского (персидского)
шаха Абасса и от Гилянского царя Ахмета.
Среди подарков значатся: сабель булатных —
пять; полос сабельных — две; щит — один.
Начавшееся затем на Руси «смутное время»
прервало отношения между Россией и Пер-
сией. В 1613 году в Москву прибывает но-
вое посольство из Персии. Привезенные им
подарки царю Михаилу Федоровичу состо-
ят исключительно из булатного оружия.
В Государственном Эрмитаже хранится
булатная сабля, принадлежавшая сподвиж-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
нику Петра I геиерал-фельдмаршалу Б. П. Ше-
реметьеву. На поверхности клинка типичный
булатный узор. Это не парадное оружие, а
боевой клинок. От удара он был сломан у
эфеса и наварен железом. Из этого видно,
что клинком дорожили. Профессор И. С.
Гаев [18], тщательно исследовавший шере-
метьевский булат, отмечает, что у режущей
кромки клинка после травления была вы-
явлена тонковолокнистая микроструктура,
являющаяся результатом ковки в одном на-
правлении. В середине же выявлен колеи-
чато-ониксовидный рисунок, полученный в
результате ковки в особых условиях, с
деформацией в различных направлениях. Ос-
тальная часть поверхности клинка имеет ме-
нее четко выраженный узор спутанного ха-
рактера. На поперечном изломе структура ме-
талла мелкозернистая. Булатные сабли, по-
добные сабле Шереметьева, имели, очевид-
но, очень высокие свойства.
Могли ли сабли из настоящего булата
делать в России? Очевидно, выковать булат-
ную саблю из вутца русские кузнецы умели,
но получить булатную сталь до конца XVIП
века в России, как и в Западной Европе, было
вряд ли возможно. И вот почему.
Мы теперь уже определенно знаем, что
булатная сталь — прежде всего литая сталь.
А из сообщений Аль-Бируни и исследова-
ния археологических объектов следует, что
вплоть до XVIII века в России, так же как и
в Европе, литой стали не знали и делать ее
не могли. Возникает вопрос: а как же тогда
делали железо и сталь?
Здесь есть смысл слегка углубиться в ис-
торию развития металлургии. Это поможет
лучше разобраться в тех исторических усло-
виях, которые сложились, перед тем как П.
П. Аносов впервые сумел выплавить русский
булат.
Век железа
В отличие от серебра, золота, меди и дру-
гих металлов железо редко встречается в при-
роде в чистом виде, поэтому оно было осво-
ено человеком сравнительно поздно. Первые
образцы железа, которые держали в руках
наши предки, были неземного, метеоритно-
го происхождения. При раскопках Эль-Обей-
да (Судан) и Ура (Мессопотамия) были най-
дены два предмета из метеоритного железа,
которые относят к IV —III векам до нашей
эры. Среди археологических находок у ацте-
ков Мексики, индейцев Северной Америки,
эскимосов и других племен, не знавших спо-
собов извлечения железа из руд, часто встре-
чаются изделия из железа метеоритного про-
исхождения. Причем это не только украше-
ния, но и предметы быта. В XVII веке до
нашей эры египтяне применяли магнитные
иглы, указывающие на юг, зеркала из поли-
рованного железа.
Использовать метеоритное железо было
непросто, оно куется только в холодном со-
стоянии. Сохранилась легенда о том, как
эмир Бухары приказал своим лучшим ору-
жейникам отковать меч из куска «небесно-
го железа». Как ни старались кузнецы, у них
ничего не получилось. За невыполнение при-
каза эмира кузнецы поплатились жизнью. А
дело было в том, что при нагревании метео-
ритное железо становится хрупким...
Древние египтяне называли железо «ва-
асперс» — «родившееся на небе», а древние
копты называли его «камнем неба». То, что
железо, с которым люди познакомились
впервые, «упало с неба», подтверждает суе-
верный запрет у некоторых народов его ис-
пользовать и даже прикасаться к нему. Рим-
ским и сабинским жрецам было запрещено
дотрагиваться до железа, поэтому они бри-
лись только бронзовыми бритвами и стриг-

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
лись бронзовыми ножницами. Всякий раз,
когда в священную рощу арвальских братьев
в Риме вносили железный гравировальный
инструмент, чтобы высечь на камне надпись,
нужно было принести искупительную жерт-
ву в виде ягненка или свиньи. Народность
бодуви, живущая на острове Ява, до сих пор
не использует при вспашке полей железных
орудий.
Запрет прикасаться к железу напомина-
ет восточные законы, запрещающие прика-
саться к верховным правителям, считавшимся
священными. Известно, что под страхом
смертной казни запрещалось притрагиваться
к сиамскому владыке, без особого разреше-
ния никто не имел права прикасаться к ко-
ролю Камбоджи. Однажды, когда он выпал
из перевернувшегося экипажа, никто из его
свиты не осмелился ему помочь. Он долго
лежал без чувств на земле, пока его не под-
нял подоспевший к месту происшествия ев-
ропеец и не привел во дворец...
О том, какое значение в древности при-
давали железу можно судить по легенде о
царе Соломоне.
Рассказывают, что после окончания стро-
ительства Иерусалимского храма мудрый
царь Соломон устроил пир, на который были
приглашены все участники строительства.
Царь вдруг спросил:
- Ну, а кто же у строителей самый глав-
ный? Без кого было бы невозможно постро-
ить наш чудо-храм?
Каменщик и сказал:
- Конечно, я главный! Мы, каменщики,
выложили весь храм по кирпичику. Какие
стены, своды, арки, фундамент! Храм — это,
безусловно, мы.
- Это не так, — возразил плотник, —
ведь если бы не было наших лесов, камен-
щики никогда не смогли бы построить храм.
А наши стропила? Они из лучшего ли-
ванского кедра. А паркет из пальмовых до-
щечек? Конечно, основа храма каменная, но
без нашей работы это был бы не храм, а го-
лые стены.
- Оба вы хвастуны! — закричал земле-
коп. Хотел бы я знать, как можно построить
храм, не вырыв под него котлован. Да ваш
храм слетел бы от первого порыва ветра!
Конечно, мы, землекопы, и есть главные
строители храма!
Высказывали свое мнение и представи-
тели других специальностей. И каждый ут-
верждал, что именно его роль была перво-
степенной.
Но царь Соломон недаром был прозван
мудрым. Подозвав к себе каменщика, он спро-
сил:
- Кто делал твой инструмент?
- Конечно, кузнец, — ответил удивлен-
ный каменщик.
- А твой? — спросил царь у плотника.
- Кузнец, — не задумываясь, ответил
тот.
- А твои лопату и кирку? — поинтере-
совался Соломон у землекопа.
- Кузнец.
Тогда царь встал, подошел к угловому
столику и вывел на середину закопченного
человека в кожаном переднике.
- Вот он, главный строитель храма! —
воскликнул царь Соломон. Он усадил куз-
неца на возвышение рядом с собой и поднес
ему большую чашу вина, которую кузнец с
удовольствием осушил...
Дело не в том, правда это или нет. Дело
в том, что в легенде отразилось значение,
которое издревле имело железо в жизни
человечества.
Когда же человек научился получать же-
лезо из руды? Ответить на этот вопрос труд-
но: ведь железный век наступил отнюдь не
сразу и не благодаря отдельному открытию
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
одной выдающейся личности в одном месте,
как это полагали древние и как до недавнего
времени считали многие историки металлур-
гии. Археологические находки железа, от-
носящиеся к II тысячелетию до нашей эры, а
также упоминания о нем в древних докумен-
тах довольно часты. Около 1800 года до на-
шей эры царь Пурушханды передал хеттско-
му правителю Аниттасу символы верховного
владычества — железный трон и железный
скипетр. Сохранилось письмо Тушратты,
царя северомессопотамского государства
Митании, фараону Аменхотепу III (XV век
до нашей эры), извещающее о посылке ему
в дар кинжала с железным клинком. У хет-
тов наиболее важные документы вырезались
на железных табличках. Хеттские законы ус-
танавливали цену на железо. Оно стоило в
6400 раз дороже меди, в 20 раз дороже се-
ребра, в 5 раз дороже золота. В конце брон-
зового века железо сравнительно широко
распространяется и становится гораздо де-
шевле. В документе XIII века до нашей эры
из Угарита (территория сегодняшней Сирии)
железа уже лишь в 2 раза дороже серебра.
Г. Е. Арешнян из Ереванского государ-
ственного университета сравнительно недав-
но сделал интереснейший анализ упомина-
ний железа в «Илиаде» и «Одиссее». Сам
Гомер жил в железном веке, но его эпос от-
носится к Микенской Греции бронзового
века. Поэтому оружие всех гомеровских ге-
роев, в том числе и то, что Гефест лично
кует для Ахилла,— медное. Железо, как за-
мечает Г. Е. Арешнян, у Гомера несет три
основные нагрузки. Во-первых, оно фигури-
рует в качестве «небесного металла», «ме-
талла богов» — ось колесницы Геры и Во-
рота Тартара (олимпийского ада) сделаны из
железа. Во-вторых, железо — сокровище.
Троянские вожди, попав в плен, предлагают
за себя выкуп «много и меди, и злата, и хит-
рых изделий железа». В третьих, железо, так
же как и в наше время, используется для
сравнений. Ахилл, обращаясь к Приаму, вос-
клицает: «У тебя ль не железное сердце?».
Таким образом, греки бронзового века и
народы Древнего Востока были хорошо зна-
комы с железом. Но было ли это железо,
полученное из руды? Установлено, что в
природе все же встречается самородное же-
лезо. Крупное скопление его найдено, на-
пример, на южном берегу острова Диско у
берегов Гренландии. Оно залегало в базаль-
те в виде блесток, зерен и даже мощных глыб.
В отличие от метеоритного железо само-
родное содержит гораздо меньше никеля,
очень мало углерода.
И все-таки Г. Е. Арешнян утверждает,
что древние греки получали железо из руды.
Он обращает внимание, что Гомер постоян-
но прилагает к железу эпитет, который Н.
И. Гнедич переводит как «хитрое изделие»,
«красивое изделие», но дословно оно озна-
чает «многотрудное», изготовленное с боль-
шим трудом. Есть и другие доказательства в
пользу распространения выплавки железа из
руд в конце бронзового века.
Несмотря на то что процесс изготовле-
ния железа был, безусловно, известен во II
тысячелетии до нашей эры, железный век
начался гораздо позднее. Известно, что пер-
вое железо было часто мягче бронзы.
Потребовалось еще много сотен лет, чтобы
люди нашли способ сделать железо более
твердым и заменить им каменные, деревян-
ные и бронзовые орудия.
На Переднем Востоке, в Закавказье и в
Восточном Средиземноморье переход к мас-
совому железному производству произошел
только в XII — XI веках до нашей эры. С это-
го времени и начинается «век железа», кото-
рый продолжается до сих пор. Правда, к мас-
совому производству железа в разных стра-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
нах приступали в разные времена. В Египте
полная смена каменных орудий железными
произошла в 671 году до нашей эры после
завоевания его Ассирией. Примерно в то же
время начался железный век в Индии, а че-
рез 100 лет — и в Китае. На территории
Советского Союза широкое производство же-
леза началось в VII веке до нашей эры и в
V—IV веках до нашей эры достигло расцвета.
Трудно найти другой какой-либо металл,
с которым так тесно был бы связан техни-
ческий прогресс. Уже несколько веков про-
изводство железа, чугуна и стали является
показателем технического и экономического
развития государства, его общей культуры.
От крицы к слитку
Железо — тугоплавкий металл, темпе-
ратура его плавления 1539° С. Такой высо-
кой температуры долгое время достигнуть не
могли. Предпосылкой широкого распро-
странения железной металлургии было от-
крытие сыродутного процесса, осуществля-
ющего восстановление железа из руды при
температуре порядка 900°С. Для перехода от
меди и бронзы к железу это имело большое
значение. Выплавка меди из руды представ-
ляла более сложный процесс, чем выплавка
железа: она требовала более высоких темпе-
ратур и необходимости выпуска жидкого
шлака из печи. Кроме того, медные рудники
были уже очень сильно истощены и не мог-
ли обеспечивать металлом потребности об-
щества. Железные руды к этому времени
были хорошо известны, они находились на
поверхности земли. Это были бурые желез-
няки, озерные, болотные и другие легко вос-
станавливающиеся руды.
Для приготовления железа руда дроби-
лась и обжигалась на открытом огне. После
этого руду и древесный уголь слоями скла-
дывали в яму или каменный горн, в кото-
рый продували воздух. В связи с тем что
«сырой» (неподогретый) воздух продувался
через порцию руды .и угля, процесс уже в
наше время назвали сыродутным. Продувку
в древние времена осуществляли так. Брали
длинные полые стебли лотоса или бамбука,
вставляли их в отверстия внизу горна и, на-
прягая легкие, дули изо всех сил. Но чело-
веческие легкие оказались слишком слабы-
ми, чтобы обеспечить нужный поток возду-
ха, поэтому со временем вместо дутьевой
трубки начинают применять мехи, сшитые
из шкур животных.
Сгорая в потоке воздуха, уголь нагревал
руду и частично восстанавливал ее до железа.
Оставшаяся часть окислов железа вместе с
окислами других примесей плавилась и обра-
зовывала жидкий шлак. В результате этого на
дне горна получали комок пористого, тестооб-
разного, пропитанного жидким шлаком метал-
ла. Этот комок называли крицей. Первое вре-
мя масса получаемой крицы была от одного до
нескольких килограммов. Многократной про-
ковкой крицы в горячем состоянии «выжима-
ли» шлак и получали железную поковку, пред-
ставляющую собой так называемое сварочное,
ковкое железо или мягкую сталь. Содержание
углерода в такой стали составляло 0,12—0,26%;
серы, фосфора и других примесей, как прави-
ло, было очень мало.
В настоящее время известно, что железо
никогда не бывает чистым, оно всегда содер-
жит примеси. Фосфор и сера относятся к
вредным примесям, так как вызывают хруп-
кость металла. Техническим железом назы-
вают сплав железа и углерода, который со-
держит 99,8 — 99,9%, железа, 0,1 —0,2%,
примесей и до 0,02% углерода. Сплавы же-
леза с большим количеством углерода назы-
вают сталью или чугуном. Чугун — сплав,
содержащий не менее 2,14% углерода, сталь
«-405*^1^3^
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
— менее 2,14%. Если в стали 0,6— 1,2% уг-
лерода, ее называют высокоуглеродистой,
при содержании 0,25 —0,6% углерода — сред-
неуглеродистой, а если углерода меньше
0,25% — низкоуглеродистой.
Как же из сварочного железа в прошлом
получали углеродистую сталь? Археологи-
ческие находки говорят о том, что уже в глу-
бокой древности был известен способ цемен-
тации (науглероживания) железа. Для полу-
чения высокой твердости и прочности угле-
родистую сталь необходимо закалить. Древ-
ние знали и это.
В средние века секреты многих способов
цементации железа были утеряны. В извес-
тной книге Георгиуса Агриколы «О рудном
деле и металлургии» (1556 г.) о цементации
железа никакие сведения не приводятся [19].
В XVII веке цементация начинается вновь
широко применяться. Один из первых па-
тентов в мире был выдан английским коро-
лем Яковом в 1617 году лондонским ремес-
ленникам Вильяму Эллиоту и Матису Мей-
сею — на изобретенный ими способ перера-
ботки железа при помощи цементации.
В Древней Руси наряду с железом часто
применяли углеродистую сталь. Наибольшее
распространение получили способы изготов-
ления ее в кузнечном горне. В обычный куз-
нечный горн клали железную крицу, засы-
пали ее древесным углем и нагревали. На-
чиная с температур 700 —900°С, углерод диф-
фундировал (проникал) в железо. Кузнец
вынимал крицу и быстро охлаждал ее в воде
или снеге. Сталистая поверхность крицы ох-
рупчивалась и при ударах молота отделялась.
Подобную операцию проделывали до тех
пор, пока вся крица не превращалась в сталь-
ные пластины. Полученные пластины отжи-
гали и сваривали между собой.
На Руси было также хорошо известно
науглероживание (цементация) всей массы
железного изделия. Для этого изделие вме-
сте с карбюризатором (древесным углем) зак-
ладывали в огнеупорный сосуд, сделанный
из глины или кирпичных плиток, нагревали
в горне до высокой температуры и выдержи-
вали длительное время. Таким образом по-
лучали углеродистые стали, содержащие не
более чем 0,4 —0,8% углерода.
С увеличением содержания углерода в
стали повышается ее твердость, износоустой-
чивость и прочность. Лучшие клинки из сва-
рочного булата изготовлялись из стальных
полос, содержащих 0,6 —0,8 % углерода, в
то время как индийский вутц или литой бу-
лат содержал от 1,6 до 2,0%, углерода. Нет
сомнений, что по сравнению с сыродутным
железом и среднеуглеродистой сталью булат
имел фантастическую по тем временам проч-
ность и износоустойчивость!
Со временем сыродутный процесс полу-
чения железа совершенствовался. Горн пред-
ставлял собой уже каменную камеру квад-
ратного сечения со стороной примерно 1,2 —
2,0 м и высотой 1 м. Камеру заполняли гли-
ной и формировали рабочее пространство
грушевидной формы с отверстием в верхней,
более узкой части. Железо и древесный уголь
в такой горн загружались слоями. В пере-
дней стенке горна делалось отверстие для его
разогрева дровами, выпуска шлака и выгрузки
готовой крицы. Воздух нагнетали через ог-
неупорную трубку (сопло) более мощными
мехами. В таком горне температура процес-
са была поднята до 1000 — 1100 °C, и это
позволяло получать крицы массой 20 — 25 кг.
Существенными недостатками сыродут-
ного процесса была низкая производитель-
ность и небольшая степень извлечения же-
леза из руды — всего 50%. Поэтому в даль-
нейшем стремились повысить производитель-
ность посредством увеличения площади по-
перечного сечения горна и особенно его вы-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
соты. Это стало возможным после изобрете-
ния гидравлического колеса, которое увели-
чило мощность мехов, позволило вдувать в
горн большее количество воздуха под более
высоким давлением. Теперь температура про-
цесса повысилась до 1250 — 1350 °C, и воз-
дух стал проникать через более высокий столб
шихты. Но главное, значительно изменились
температурные условия по высоте горна: в
верхнюю часть горна попадало меньше воз-
духа, и его температура понизилась, а в ниж-
ней его части температура была значительно
выше, поэтому в нижней части горна руда
восстанавливалась быстрее. Шлака здесь еще
было мало, и восстановленное железо по-
глощало углерод. Последнее привело к то-
му, что в сыродутных печах вместе с тесто-
образной крицей и жидким шлаком начали
получать еще очень жидкий металл со стран-
ными свойствами: он был хрупкий и не под-
давался ковке. Сегодня все знают, что это
мог быть только чугун — сплав железа с 3—
4 % углерода. Его температура плавления
примерно 1150-1200° С.
Когда было замечено, что чугун образу-
ется там, где железо долго соприкасается с
углем, его начали считать негодным продук-
том, получающимся из-за расстроенного хода
плавки. Поэтому чугуну давали нелестные
названия — «вода», «чугунная свинка»,
«чушка». В Англии чугун до сих пор назы-
вают «свинским железом» («pig iron»), а в
Швейцарии - «поганый камень» («Гранлах»),
Вскоре люди научились использовать чу-
гун как хороший литейный материал. Появи-
лись чугунные изделия. Широкое распрост-
ранение чугуна в Древнем Китае повлияло
на многие сферы жизни. Из него делались
лемехи^ля плугов, мотыги и другие сельс-
кохохозяйственные орудия. Появились чу-
гунные топоры, стамески, пилы, шила. В
чугунках готовили еду, даже игрушки стали
делать из чугуна. Некоторые древнекитайс-
кие изделия из чугуна настолько удивитель-
ны, что в их реальность невозможно пове-
рить даже увидав собственными глазами. К
таким изделиям относится чугунная пагода
высотой 13 м, построенная в 1061 году в г.Да-
ньяне провинции Хубей (рис.9).
Рис. 9.Чугунная пагода Юцюань
Потребность в чугуне способствовала со-
зданию специального горна. Было обнару-
жено, что если сыродутную печь сделать до-
статочно высокой, загружать в нее слоями
железную руду и древесный уголь и обеспе-
чить вдувание большого количества возду-
ха, то можно получать только жидкий чу-
гун. Печи для получения чугуна имели вы-
сокую шахту (средняя часть печи). Они об-
ладали значительно большей производитель-
ностью, чем сыродутные, и позволяли в
большей степени извлекать из руды железо.
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
Изготовление чугуна оказалось более выгод-
ным процессом. Так техника подошла вплот-
ную к доменному производству.
Свойства чугуна не давали возможности
его широко применять для промышленных
изделий. Вот если бы из чугуна удалось сде-
лать углеродистую сталь! Эта проблема тоже
была решена металлургами. Установили, что
при нагревании чугуна в контакте с железной
рудой и струей воздуха в специальных горнах
можно получать железную крицу. В процессе
нагрева чугун размягчался, плавился и взаи-
модействовал с кислородом руды и воздуха. В
результате происходило окисление примесей
чугуна и в первую очередь углерода. По мере
окисления углерода температура плавления по-
вышалась, и в конце концов получалась кри-
ца сварочного железа. Так в XIII —XIV веках
возник в Европе кричный способ передела чу-
гуна в сталь. Распространение кричного произ-
водства железа и стали привело к широкому
развитию доменного производства.
В России первые доменные печи были
построены в 1632 году на речке Тулице, в 15
км от Тулы. Применение нового способа по-
лучения стали привело не только к значи-
тельному увеличению объема ее производ-
ства, но и к повышению качества металла.
Стало возможным делать сталь для инстру-
мента и оружия с содержанием углерода до
1,0%. Заметим, что такое содержание угле-
рода все еще ниже, чем в булатной стали.
Следовательно, булат и его свойства и на
этом этапе развития металлургии все еще
оставались недосягаемыми.
Появление доменного процесса и крич-
ного передела чугуна не явилось революци-
ей в металлургии. Первый технический пе-
реворот в металлургии, как и во всей про-
мышленности, произошел позднее, в конце
XVIII — начале XIX века и вот при каких
обстоятельств ах.
В середине XVII века в Англии сверши-
лась революция, которая устранила препят-
ствия для роста капиталистических отноше-
ний и открыла путь бурному развитию про-
изводительных сил. Это привело к промыш-
ленному перевороту, который вскоре захва-
тил и другие европейские страны. В это вре-
мя быстро развивается наука. В Лондоне в
1649 году основывается Королевское обще-
ство, играющее до сих пор роль английской
академии наук. В 1666 году открывается
Парижская академия наук, в 1700 — Бер-
линская, в 1725 — Петербургская.
Одной из важных предпосылок промыш-
ленного переворота явилось открытие ново-
го мощного источника механической энергии
- паровой машины Джеймса Уатта. Появле-
ние парового двигателя имело следствием
огромный рост промышленного производства
и увеличение числа машин. Это вызвало
повышенную потребность в металле и по-
служило толчком к развитию металлургии.
В те времена прогрессу в металлургии
препятствовали в основном два обстоятель-
ства: не было научной теории окисления и
восстановления металлов и не был найден
заменитель древесного угля, который при-
менялся в доменном и кричном процессах.
Древесный уголь был дорог, а запасы древе-
сины ограничены, и это сдерживало увели-
чение объема производства железа и стали.
В то же время запасы каменного угля огром-
ны, и при горении он дает даже больше теп-
ла, чем древесный. Однако при первых по-
пытках применения каменного угля ме-
таллурги встретились с непреодолимой труд-
ностью -высокой температурой его воспла-
менения.
Английский экономист Уильям Вуд пи-
сал: «Железо после шерсти — важнейшая
индустриальная основа Англии. Англия по-
требляла ежегодно около 30 тысяч тонн
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
железа, из которого, вследствие нехватки в
древесном угле, около 20 тысяч тонн мы дол-
жны были покупать у наших соседей...» Еще
в 1558 году в Англии королева Елизавета из-
дает указ о запрещении использования в стра-
не леса для производства угля. Было время,
когда даже в России местные и столичные
власти всячески ограничивали постройку лю-
бых печей, потребляющих древесное топли-
во, во избежание истребления лесов.
Известно: техническая потребность яв-
ляется движущей силой науки. Революция
в химии в конце XVIII века целиком и пол-
ностью связана с потребностями металлургии.
В начале XVIII века в химии господствова-
ла теория горения немецкого химика Г. Э.
Шталя (1659-1734), согласно которой все
горючие вещества, в том числе и металлы,
содержат «огненную материю» (флогистон).
Горение (окисление вещества) связывалось
с выделением флогистона. Горит — значит,
уходит флогистон!
Интересно, что несоответствие теории
флогистона металлургической практике не
осталось незамеченным еще в XVII веке. Так,
известный французский физик Жан Рэй,
наблюдая металлургические процессы на
железоделательной фабрике, сделал вывод
о несостоятельности роли флогистона, по-
скольку во всех случаях он фиксировал уве-
личение веса металла при прокаливании. В
своем трактате о «смешивании» металла с
воздухом Рэй указывал, что «воздух как бы
пристает к металлу и делает окалину плот-
нее». Но во времена Рэя развитию метал-
лургии теория флогистона еще не мешала.
Поэтому труды Рэя были забыты, и о них
вспомнили лишь через много лет.
В 1777 году во Франции строится пер-
вый завод для переливания старых чугун-
ных пушек. Наблюдая процесс расплавления
чугуна, французский металлург К. Бендель
нашел, что в результате взаимодействия чу-
гуна с ржавчиной (окалиной) на его поверх-
ности появляется ковкое железо. Чугун пре-
вращается в очень хорошее железо «под дей-
ствием тепла и собственного флогистона»! Это
было непостижимо. Здесь уже история явно
стучалась в двери невозмутимого Антуана Ла-
вуазье (1743-1794), который в 1780 году на-
конец-то решается громогласно объявить о
своем открытии: горение и окисление суть
соединения металлов с «чистым воздухом»
(кислородом), открытым Д. Приели (1733-
1804) и К. Шееле (1742-1786) в 1774 году.
Блестящим экспериментом — пропуска-
нием водяного пара через ствол ружья, на-
полненный железными опилками, — Лавуа-
зье показывает, что вода состоит из горюче-
го воздуха (водорода) и чистого воздуха (кис-
лорода). Следовательно железо ржавеет по-
тому, что оно соединяется с кислородом.
Теперь металлурги знают, что получение
хорошей стали зависит от соотношения уг-
лерода и кислорода в процессе восстановле-
ния руды.
Несколько раньше, в 1748 году, Михаил
Васильевич Ломоносов (1711-1765) органи-
зовал первую в России химическую ла-
бораторию, открыл закон сохранения мате-
рии и заложил основы физической химии.
Он еще до Лавуазье высказывал свои взгля-
ды об окислении металлов: «... нет никакого
сомнения, что частички воздуха, текущего
постоянно над обжигаемым телом, с ним со-
единяются и увеличивают его вес».
Ломоносов тщательно исследует состоя-
ние металлургии в России, изучает опубли-
кованные в 1550 году труды Георга Агрико-
лы, посвященные рудному делу и ме-
таллургии. В течение двух веков они были
единственным произведением о производстве
металлов и представляли собой описание
ряда приемов горного и кузнечного ремесла.
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
Стараниями Ломоносова значение работ Ге-
оргиуса Агриколы было оценено в России
значительно раньше, чем в Западной Евро-
пе. Ломоносов обобщает достижения в деле
извлечения металлов из руд за 200 лет в сво-
ей известной книге «Первыя основания ме-
таллургии или рудных дел» [20]. Изданная
в 1763 году, она явилась первой монографи-
ей, описывающей процессы добычи руд, вып-
лавки и обработки металлов, характеристи-
ки их свойств. Отметим, что в Западной Ев-
ропе подобная монография вышла в свет
только в 1788 году: К. Бертолле (1748-1822),
А. Вандермонд и Г.Монж (1746-1818) опуб-
ликовали коллективный «Мемуар», в кото-
ром также анализировались достижения в
области производства стали и ее механичес-
кой обработки.
Однако публикации несколько отстава-
ли от практики. Еще в 1619 году англича-
нин Дод Додлей получил королевский па-
тент на способ плавки железной руды и про-
изводства из нее чугунного литья или брус-
ков путем применения каменного угля в пе-
чах с «раздевательными» мехами. Свое изоб-
ретение Додлей сохранял в тайне всю свою
долгую жизнь.
Прошло около ста лет, прежде чем дру-
гой английский металлург Абрахам Дерби-
старший (1677-1712) взялся за решение этой
трудной задачи. В 1713 году он нашел спо-
соб очистки каменного угля от вредных при-
месей: он стал обжигать его в кучах, при-
мерно таких же, какие угольщики использо-
вали для приготовления древесного угля. Но
для воспламенения каменного угля
понадобилось сильное воздушное дутье. Та-
кой техникой Дербн-старший не располагал,
поэтому он применил каменный уголь в до-
менной плавке лишь частично.
В 1735 году его сын Абрахам Дерби-сред-
ний (1711-1763) использовал для доменного
дутья паровую машину и получил первый
чугун, сделанный на каменном угле. Каче-
ство этого чугуна было значительно более
высоким. Паровые воздуходувки давали не-
бывалый жар, полыхающий в домне. Ваго-
нетки едва успевали подавать руду и уголь
на колошник доменной печи. И Дерби ре-
шает заменить деревянные рельсы, по кото-
рым катились вагонетки, чугунными. Эффект
даже для него оказался неожиданным: по чу-
гунным рельсам лошадь везла в 7 раз боль-
ше груза, чем по деревянным! Так металлур-
ги подарили миру «чугунку» — первую же-
лезную дорогу.
Применение каменного угля и первых
воздуходувок резко увеличило производи-
тельность доменных печей. В 1779 году Аб-
рахам Дерби-младший (1750-1791) строит на
реке Северн первый в мире мост из литых
чугунных деталей. С тех пор чугунные мос-
ты прочно вошли в жизнь.
Все же изобретение Дерби распростра-
няется медленно. Обожженный каменный
уголь содержал много серы, и использовать
его в кричном способе производства железа
из чугуна было нельзя: металлурги знали,
что «сера своим флогистоном может сжечь
железо», то есть сделать его хрупким. В 1771
году И. Гитон (1737-1816) получает из ка-
менного угля кокс со сравнительно низким
содержанием серы и выплавляет на нем чу-
гун с достаточно высокими свойствами. В
1784 году Генри Корт (1740-1800) пока-
зывает, что для получения из чугуна чисто-
го в отношении примесей серы железа надо
организовать процесс так, чтобы чугун не
соприкасался с коксом во время плавки.
После долгих поисков разрабатывается
процесс пудлингования. Этот процесс позво-
лял получать крупные железные крицы в
пламенных (отражательных) печах, отапли-
ваемых коксом. В такой печи пламя отража-

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
ется от свода и сам кокс с металлом не кон-
тактирует. В результате взаимодействия жид-
кого чугуна с окислительным шлаком и кис-
лородом воздуха на поду отражательной печи
получали тестообразное железо или низко-
углеродистую сталь, которую накатывали на
ломик и вытаскивали из печи. Этот продукт
также называли крицей. Этим и завершился
первый значительный подъем в металлургии
на рубеже XVIII и XIX веков.
Часовая производительность сыродутно-
го процесса была 0,5 —0,6 кг железа, крич-
ного — 50-60, а пудлинговой печи — 140 кг
сварочного железа. Производительность пуд-
линговых печей ограничивалась физически-
ми возможностями обслуживающих их ра-
бочих.
Пудлинговое железо, получаемое в боль-
ших количествах, начинает широко приме-
няться для строительства машин, судов, мо-
стов и других строительных сооружений. Но
продуктом пудлингового процесса по-преж-
нему оставалась тестообразная крица. Сле-
довательно, условий для получения литого
булата в Европе пока не существовали. И
долго бы еще не существовали, если бы в
Англии не произошло событие, которое ис-
тория науки часто забывает отметить долж-
ным образом.
В середине XVIII века в городе Шеффил-
де славился изделиями часовых дел мастер
Бенджамин Гентсман. И знал этот часовщик,
что для сердца часов — пружины —нужна
очень чистая и однородная по составу сталь.
Шведская цементованная сталь, получавша-
яся науглероживанием сварочного железа,
этим требованиям не удовлетворяла (теперь
мы знаем, что углерод неравномерно распро-
странялся в ее объеме). И Гентсман понял,
что для равномерного распределения «цемен-
та» (углерода) необходимо растворить его в
жидком металле. Так часовщик подошел к
тигельному процессу производства стали. Он
переплавил в глиняном тигле цементованное
железо, разлил жидкую сталь в чугунные
формы, проковал и получил углеродистую
сталь очень высокого качества. Тигельным
способом удавалось получать сталь с содер-
жанием углерода 1,0 —2,0%.
В 1740 году Гентсман основал первую
сталелитейную фабрику в Атерклифе близ
Шеффилда, где изготовлял инструменты и
изделия из тигельной стали [21]. Этим было
положено начало производству литой ста-
ли. Несмотря на высокие свойства инстру-
мента, ножей, бритвенных лезвий, часовых
пружин и других изделий, Гентсману не уда-
лось продать шеффилдским фабрикантам
свое изобретение. Гентсман тщательно хра-
нил секреты производства своей стали; но все-
таки шеффилдский железозаводчик Самуэл
Уокер сумел их раздобыть. Способы полу-
чения литого металла быстро распространя-
ются в Англии, а потом и в Европе. Наи-
большего развития тигельный процесс дос-
тиг в первой половине XIX века, после того
как немецкая фирма Круппа купила патент
Гентсмана.
Хотя тигельная сталь и была дорогой, а
процесс малопроизводительным, она долгое
время оставалась единственным материалом
для изготовления инструментов и деталей ма-
шин. Эта сталь обладала настолько очевид-
ными преимуществами по сравнению с це-
ментованной, что процесс ее получения стал
ведущим в производстве высококачественных
сталей на протяжении почти двух столетий,
вплоть до появления электросталеплавиль-
ного процесса.
Наибольшего развития тигельный про-
цесс получил в XIX столетии, когда про-
мышленность потребовала прочного метал-
ла для деталей машин и инструмента. Во
второй половине XIX столетия фирма Кру-

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
па отливала пушки путем соединения метал-
ла из многих тиглей. В 1862 год сталелитей-
ная фабрика Круппа произвела 13 млн фун-
тов литой стали [21].
Пудлинговый процесс обеспечил резкое
увеличение объема выплавляемой стали, но
качество ее оставалось на прежнем уровне.
И только тигельный процесс привел к полу-
чению стали такого высокого качества, кото-
рого промышленность раньше не знала. Он
создал условия для разработки потерянных
способов выплавки булата и позволил от-
крыть легированные марки стали — эти со-
временные булаты.
Отметим кстати, что недавно наши ме-
таллурги изобрели новый высоколегирован-
ный сплав для часовых пружин, отличаю-
щийся повышенной упругостью. Его приме-
нение увеличивает точность и продол-
жительность хода часов после одного завода
на 2 — 3 часа. При создании сплава строго
регламентированы физические свойства ме-
талла, которые обеспечиваются точностью его
химического состава. Новый сплав для пру-
жин часов назвали булатом.
Может возникнуть вопрос: как же тогда
древние индусы 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 тигель-
ный процесс люди знали очень давно. Этот
древнейший способ получения металлов в
жидком состоянии был известен, по-видимо-
му, 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 со-
тен лет до н&шей эры были плавильные печи.
Тигельная плавка железа была известна Ари-
стотелю, который писал, что она использо-
валась в странах Древнего Востока для про-
изводства стали для холодного оружия, вы-
сококачественных ножей и инструмента. В
средние века многие историки металлургии
полагали, что тигельная плавка была окон-
чательно забыта. В Европе XVIII века она
была открыта еще раз. Но в чугунные фор-
мы сталь залили впервые. Гентсман получил
не только литую сталь, но и первый сталь-
ной слиток.
И все таки тигельный процесс не решал
главной задачи, решение которой требовало
производство: создание высокопроизводи-
тельного процесса производства стали. Меж-
ду тем, достигнутые масштабы производства
чугуна позволяли это сделать. Поэтому по-
явление новых высокопроизводительных
процессов получения стали во второй поло-
вине XIX столетия стало неизбежным.
«Секрет, окруженный непроницаемым
покровом тайны» [40]
В начале XIX века проблема получения
сталей с высокими механическими свойства-
ми становится первостепенной. Пудлинговая
сталь вследствие низкой прочности не обес-
печила надлежащей работы токарных, фре-
зерных и других станков, что сильно тормо-
зило развитие металлообрабатывающей про-
мышленности, а появившийся тигельный
процесс позволяет получать жидкую сталь.
В связи с этим растет интерес к булату, и
многие ученые и специалисты ищут способы
его производства.
В химико-металлургической литературе
начинают появляться исследования, касаю-
щиеся вопросов изготовления и свойств ста-
ли, ее природы и составных частей. Во вто-
рой половине XVIII века Г. О. Бергман
(1735-1784) открывает присутствие в стали
углерода, а К. Б. Карстен (1782-1853) в пер-
вой половине XIX века устанавливает, что
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
углерод может существовать в этих сплавах
как в виде химического соединения — кар-
бида железа, так и в свободном состоянии
— в виде графита. Теперь все знают, что же-
лезо, сталь и чугун различаются между со-
бой содержанием углерода и формой его су-
ществования.
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 же-
лезной руды, хотя в 1802 году А. Круйкш-
тейн показывает, что известный ранее тяже-
лый горючий газ есть окись углерода. В 1806
году Жозеф Луи Пруст (1754-1826) откры-
вает закон постоянства состава вещества и
устанавливает, что существуют два различ-
ных окисла железа: с содержанием кислоро-
да 27 и 48 %.
Между тем ученые и металлурги Запад-
ной Европы пытаются разгадать тайну булат-
ных узоров. Одним из первых по поруче-
нию Лондонского Королевского общества
пытается решить эту задачу известный анг-
лийский физик XIX века Майкл Фарадей
(1791-1867). Будучи сыном кузнеца, Фара-
дей с детства был знаком с изготовлением
стальных и железных изделий, он также не-
плохо знает методы химического анализа
металлов. Из Бомбея привозят индийскую
сталь (вутц), и Фарадей находит в ней... алю-
миний. «Следовательно, — решает Фара-
дей, — узор булата является результатом при-
меси к сплаву алюминия!» Для подтвержде-
ния 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 % алюми-
ния и внешним видом был похож на вутц.
В дальнейшем Фарадей исследует спла-
вы стали с серебром, платиной и другими
элементами и подтверждает способность та-
ких сплавов давать «струистую» структуру,
якобы обеспечивающую высокие свойства.
Правда сплав стали с платиной действитель-
но имел высокую твердость-66-68 HRC.
Изделия из фарадеевского «булата» не
сохранились. Известно только, что из этой
стали была изготовлена партия бритв, кото-
рые Фарадей любил раздавать друзьям. В то
же время попытка одной из фирм использо-
вать 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 есте-
ственным литым булатом и искусственным,
сварочным (дамасской сталью).
Теперь хорошо известно, что алюминий
встречается в природе только в виде окис-
лов и солей, из которых он очень трудно
восстанавливается. Электролитический спо-
соб получения алюминия был открыт Чарль-
сом Холлом (1863-1914) 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 металла-
ми. Его клинок из сплава высокоуглеродис-
той стали и платины (0,5%,) даже демонст-
рировался на Парижской промышленной
выставке. Кроме узора, никаких других
4!
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
свойств булата Бреану подтвердить не уда-
лось. А сравнивать было с чем. Наполеон во
время египетского похода захватил в каче-
стве трофея булатные клинки, поражающие
необыкновенной прочностью, упругостью и
красотой узоров.
Позднее, после многочисленных опытов,
Бреан приходит к выводу, что булат — ли-
тая углеродистая сталь, в которой «при над-
лежащем ходе охлаждения происходит кри-
сталлизация двух определенных соединений
— • углерода и железа», причем углерод на-
ходится в избытке. Это представление о су-
ществовании особого вида соединения угле-
рода с железом в булатных сталях находит
себе сторонников. Появляются работы, в
которых утверждается, что секрет индийс-
кого вутца заключается в том, что в жидкую
сталь добавляют ветки и листья кустарни-
ков и деревьев особых пород, способствую-
щих образованию необычного соединения
углерода и железа.
Однако на основании опубликованых док-
ладов М. Г. Миллема можно заключить, что
и после приведенных работ многие западные
металлурги продолжали отождествлять дамас-
скую сталь с индийским вутцем [22].
Шведский металлург Ринман вообще от-
рицал возможность появления узоров на
литой стали. Он считал, что узоры булата
могут быть только результатом сваривания
стали и железа разной твердости, а разли-
чие в узорах зависит от способов сварива-
ния. В то же время многие западноевропей-
ские металлурги продолжают утверждать, что
булат — сплав железа с другими элементами.
Г. Бертье (1782-1860), Фабр дю Фор [23] и
другие получают узорчатую поверхность
стальных изделий, сделанных из сплавов
железа с серебром, платиной, хромом, и бе-
рут на этот способ патенты. Патенты выда-
ны, а заключение печальное: «Фабрикация
булатных клинков является секретом, окру-
женным непроницаемым покровом тайны во-
сточных мастеров. Европейцы тщетно стара-
лись в течение долгого времени открыть этот
секрет»,— подводит итог западноевропейским
работам по булату в первой четверти XIX века
французский металлург Г. Турай [40].
Так же, как и в Западной Европе, в Рос-
сии начала XIX века шли поиски секрета
приготовления булатной стали. Только что
закончившаяся война с Наполеоном показа-
ла: к этому времени, что русская армия, счи-
тавшаяся одной из сильнейших в мире, не
имела на вооружении хороших клинков.
Военное министерство энергично ищет хо-
роший металл для производства холодного
оружия.
Начало поисков нельзя назвать удачным.
Штаб корпуса горных инженеров дает зада-
ние Златоустовскому заводу проверить ме-
тоды изготовления булатной стали западных
металлургов Бреана и Фабр дю Фора, па-
тенты которых были куплены русским пра-
вительством. Опыты, естественно, показы-
вают, что стали с необходимыми свойства-
ми этими методами получить нельзя!
В 1826 году Г. И. Реваз, дворянин гру-
зинского происхождения, коллежский реги-
стратор мастерской оружейной палаты, в
специальном прошении правительству изъяв-
ляет готовность открыть известный ему сек-
рет «составления булата и литой стали и
научить сему мастеров». Опыты начинаются
в 1827 году на Тульском оружейном заводе.
Приготовленные Ревазом образцы стали и
сабельные клинки оказались очень высоко-
го качества. Они были освидетельствованы
в Тульском правлении и получили следую-
щую оценку: «Клинки Реваза сделаны по-
добно настоящему восточному булату, изве-
стному под названием вутц, и сохраняют да-
масскировку или узорчатую поверхность
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
даже после новой переплавки. Резкой чис-
тоты звук, издаваемый сими последними,
совершенно сходствует со звуком, издавае-
мым при ударении восточными клинками...».
Когда же Реваз описал свой способ по-
лучения литого булата из «шинного железа,
чугуна, руды и мела», опытные металлурги
обнаружили, что этот «способ противоречит
здравым понятиям первоначальных правил
химии». Было установлено, что «в его ру-
ках было некоторое количество знаменитого
индийского вутца, из которого он и приго-
товил свои изделия, выдавши его за металл
собственного производства».
В начале XIX века в России идут также
упорные поиски способов производства ли-
той стали. Такую сталь уже научились полу-
чать в Англии и других странах Западной
Европы. Тигельная литая сталь обладала
механическими свойствами намного выше
цементованной, и поэтому ее стали называть
«булатной» или «дамасской» сталью.
Первые сообщения о получении литой
стали носили явно рекламный характер. Так,
например, в декабре 1820 года Департамент
горных и соляных дел получил сообщение с
Баташевского (ныне Выксунского) завода, в
котором утверждалось, что там делают «са-
мой булат или подражание дамасскинской
стали». Встречались подобные сообщения и
в газете «Северная пчела»: «Клинки Завья-
лова гнутся как китовый ус, упруги, крепос-
ти необыкновенной, берут все, даже, подоб-
но дамасским, самое железо». Таким обра-
зом, появляющиеся образцы обычной литой
тигельной стали первое время ошибочно свя-
зывали с производством булата.
Отметим, что выдающийся металлург С.
И. Бадаев в 1820 — 1830 годах нашел способ
производства литой стали, не уступавшей по
своему качеству лучшим иностранным образ-
цам тигельного металла. Бадаевская сталь с
успехом применялась для инструмента на
монетном дворе. Все же газета «Северный
муравей», очевидно, несколько преувеличи-
вала, когда сообщала в 1830 году, что Бада-
ев показывал «столь отличные образцы ли-
той стали, что она как фигурами дамасски-
ровки своей, так и крепостью едва ли усту-
пит настоящему булату», причем «сталь сия»
была «чистая литая сталь без малейшей при-
меси платины, серебра и хрома».
Литого булата Бадаеву получить не уда-
лось...
В Индию с железом
То, что не сумели сделать западноевро-
пейские металлурги, сделал русский инже-
нер П. П. Аносов: он раскрыл в конце кон-
цов тайну, «окруженную непроницаемым
покровом», и разработал технологию полу-
чения булата, по качеству не уступающего
древним образцам.
Как мы уже выяснили, русские мастера
производства литого булата не знали, но им
были известны способы изготовления оружия
и инструмента из дамасской стали. Кроме
того, в Астрахани и Тифлисе умели ковать
клинки из индийского вутца, в то время как
в Западной Европе этого делать не могли. В
XVIII веке, по свидетельству Баязета, па-
рижские оружейники не сумели изготовить
оружие из доставленных им образцов булат-
ной стали.
Славилась Русь и качеством сварочного
железа. Сохранились так называемые «Тор-
говые книги», из которых следует, что еще
в XVI и XVII веках обычным делом была
продажа русского уклада (стали) «в Немцех»
(так на Руси в то время называли все
западноевропейские страны). Западноевро-
пейский деятель Яков Рейтенфельс, побы-
вавший в Московии в 1670 году, писал, что
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
страна московитов «живой источник хлеба
и металла».
Интересно, что в те времена были широ-
ко распространены железоделательные про-
мыслы, созданные по инициативе крестьян.
Так, например, неподалеку от Новгорода в
районе Устюжны было такое множество «гор-
нов для делания железа», что приехавшему
сюда новгородскому губернатору показалось,
будто он «заехал в предместье Вулкана». При
раскопках в Старой Рязани в 16 из 19 жи-
лищ горожан обнаружены следы «домашней»
варки железа, которая проводилась в горш-
ках в обыкновенной печи.
«Индивидуальное» производство желе-
за было возможным потому, что для его вар-
ки применялись болотные руды, встречаю-
щиеся на Руси повсеместно на дне болот,
озер и на берегах рек. Это были бурые же-
лезняки органического происхождения, ко-
торые начинали восстанавливаться при
400°С, а при 700 —800°С можно было полу-
чить железо.
Наряду с индивидуальным существова-
ло и специализированное крупное производ-
ство. Известна домница XIII века, найден-
ная близ города Бердичева. Она совершеннее
новгородских домниц XVIII века: шлак у нее
непрерывно стекал по каналам в специаль-
ные ямы. Недалеко от Нурека в Гочевском
городище был обнаружен металлургический
«завод», относящийся к XV веку. Простран-
ство площадью 10000м2 было завалено ос-
татками домниц, шлаком и крицами. Таких
центров производства железа на Руси было
много. Недаром в знаменитом литературном
памятнике XII века «Слове Даниила Заточ-
ника» сказано: «Лучше бы ми железо вари-
ти, нежели со злою женою быти». Далее,
говоря о трудностях, связанных с производ-
ством железа из руды, Д. Заточник поясня-
ет: «Не огнь творит разжение железу, но
надмение мешное». «Надмение мешное» —
надувные меха. Их раздували вручную, и это
было тяжелым делом. Кстати, в значении
«дуть» в древности употреблялось еще сло-
во «сопеть». Отсюда сопло — трубка, через
которую воздух подавался в печь.
В начале XVIII века русская металлур-
гия начинает быстро развиваться. Петру I
необходимо оружие, а для его производства
нужны прежде всего железо и чугун. Он орга-
низует, опираясь на отечественный и
зарубежный опыт, небывалое для тех дней
заводское строительство. Благодаря этому с
1700 по 1800 годы только на одном Урале
было построено 123 железоделательных за-
вода. Русское железо помогло стране пост-
роить огромное количество предприятий. К
концу жизни Петра их насчитывалось 233, а
к концу XVIII века — свыше 3100, не счи-
тая горных заводов. Производство чугуна в
России за это время увеличилось со 150 ты-
сяч пудов (1700 год) до 9,91 миллиона пу-
дов (1800 год).
Победа русской металлургии над шведс-
кой была не менее значительной, чем побе-
да русской армии во главе с Петром I над
шведами в 1721 году. Если в XVII веке ос-
новным поставщиком железа в Европе была
Швеция, то в XVIII веке им становится Рос-
сия. Так, в 1716 году в Англию была вывезе-
на первая партия русского железа в коли-
честве 2200 пудов, а в 1732 году вывоз же-
леза уже превышал 200 тысяч пудов [24].
В 1722 году Петр I издает указ, кото-
рый, по сути дела, дает первые технические
условия на железо, обеспечивающие его вы-
сокое качество: «Его Императорское Вели-
чество указал послать из Берг-коллегии на
все железные заводы, где железо делается,
чтоб с сего времени железо пробовали сим
образом, и отпускали в указанные места, и
продавали со следующими знаками:
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
Первая проба: вкопать круглые столбы
толщиной в диаметре по шести вершков в
землю так далеко, чтобы оное неподвижно
было, и выдолбить в них диры величиною
против полос, и в тое диру то железо просу-
нуть, и обвесть кругом того столба трижды,
потом назад его от столба отвесть, и ежели
не переломится, и знаку переломного не бу-
дет, то на нем сверх заводского клейма на-
клеймить № 1.
Вторая проба: взяв железные полосы бить
о наковальню трижды, потом другим кон-
цом обрати такожды трижды от всей силы
ударить, и которое выдержит, и знаку к пе-
релому не будет, то каждое сверх заводского
клейма заклеймить его № 2.
На последнее, которое тех проб не вы-
держит, ставить сверх заводских клейм №
3. А без клейм полосного железа отнюдь чтоб
не продавали».
Долго еще после петровского указа каче-
ство стали оценивалось по числу «загибов».
Пружинная сталь делалась в шесть «заги-
бов», монетная — в восемь, инстру-
ментальная и дамасская — в двенадцать. За
нарушение своих указов царь спрашивал
строго. Указом от «И генваря 1723 года» он
повелевал: «...Ружейной канцелярии из Пе-
тербурга переехать в Тулу и денно и нощно
блюсти исправность ружей Пусть дьяки и
подьячие смотрят, как альдерман клейма ста-
вит. Буде сомнение возьмет, самим прове-
рять и смотром и стрельбою. А два ружья
каждый месяц стрелять, пока не испортятся.
Буде заминка в войске приключится,
особливо при сражении, по недогляду дья-
ков и подьячих... старшего дьяка отдать в
писари, подьячего лишить воскресной чарки
сроком на\од».
Не удивительно, что в 1734 году подпи-
сывается англо-русский торговый договор,
согласно которому из России в Англию вы-
возится «более трех четвертей всего экс-
портировавшегося за границу полотен и же-
леза». Теперь на английские корабли в Крон-
дштадте и Архангельске погружают ежегод-
но 28 тыс. т русского железа. А в 1788 году
из России было вывезено 38,4 тыс. т железа
в Англию и около 5,8 тыс. т в другие стра-
ны. Таким образом, в XVIII веке Россия яв-
ляется самым крупным экспортером железа
в Западную Европу.
Особенно славилось за границей уральс-
кое железо. Очищенную сталь Пышминской
и Златоустовской фабрик знал весь мир.
Лучшие сорта железа, полученные из особо
чистых по сере и фосфору руд, были извест-
ны под маркой «Русский соболь». На них
стояло фабричное клеймо, изображающее
бегущего зверька. Благодаря отсутствию
вредных примесей это железо легко ковалось,
и из него получали цементованную сталь
высокого качества.
Славилось также кровельное железо, из-
готовляемое на Невьянских, Белорецких,
Каменских и других уральских заводах, а
также на заводах Подмосковья. Серебристые
листы кровельного железа «Серебряный
якорь», выпускаемые Белорецким заводом,
покупались нарасхват. Интересно, что пер-
вая железная кровля в России — крыша цер-
кви святой Софии — относится к 1465 году.
Во второй половине XVIII века Англия
являлась монополистом в производстве це-
ментованной стали благодаря тому, что ей
удалось захватить право исключительной
покупки наиболее пригодного для этой цели
русского и шведского железа. Недаром анг-
лийская газета «Морнинг пост» писала в 1851
году: «Демидовское железо «Старый русский
соболь»... играет важную роль в истории
нашей народной промышленности; оно впер-
вые введено в Великобритании для переде-
ла в сталь в начале XVIII века, когда стале-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
делательное наше производство едва начало
развиваться. Демидовское железо много спо-
собствовало к основанию знаменитых шеф-
филдских изделий».
Франция, не сумевшая закупить железо
в России или Швеции, отстала в области
производства стали почти на полвека. Толь-
ко к концу XVIII века ей удалось решить
вопрос получения цементованной стали на
местных материалах.
В 1743 году на реке Урал основывается
крепость -город Оренбург, и он становится
центром торговли России с Индией. Теперь
русские купцы часто посещают «страну чудес».
Один из них, оренбуржец Габайдула Амиров,
странствовал по Индии 30 лет (1775—1805
годы), видел во многих городах «российские
произведения», которые «тамошние жители»
с удовлетворением покупали. Это «кольца,
браслеты, иголки, разные стальные и желез-
ные изделия и другие». Так русские пришли
«в Индию с железом»!
Нет ничего удивительного, что железо-
делательные фабрики и заводы в большом
количестве создавались на Урале. По бере-
гам рек здесь находили много железной руды,
из нее состояли целые горы — Бакал, Высо-
кая, Магнитная, Ат лян и много других. В
1696 году в Тулу доставили пробы уральской
руды — магнитного железняка. Эта руда ока-
залась гораздо лучше болотной, из которой
чаще всего изготовляли тогда железо в Цент-
ральной России. Первое железо из нее при-
готовил тульский кузнец Антуфьев (Деми-
дов). Железо по качеству не уступало «свей-
скому» (шведскому) — лучшему в Европе.
Работали тогда заводы на древесном угле.
Леса на Урале было много, а для перевозки
металла в «глубь страны использовали даже
несудоходные реки, на которых сооружались
заводские плотины. В нужное время, обыч-
но весной, шлюзы плотин одновременно
открывались, и на «большой волне» баржи
с металлом плыли до реки Уфы или Белой.
Поэтому на Уральских заводах операцион-
ный (производственный) год начинался в
июне, а оканчивался в мае, когда по рекам
сплавляли металл.
Первые заводы — Невьянский и Каменс-
кий — были основаны в 1701 году, а в 1725
году уже работает металлургический завод в
Нижнем Тагиле, который становится самым
крупным на Урале. После основания города
Оренбурга начинает развиваться горное дело
на Южном Урале. Один за другим открыва-
ются заводы Кононикольский (1750), Пре-
ображенский (1753), Верхне-Авзянопетров-
ский (1755), Нижне-Авзянопетровский
(1756), Катав-Иваковский (1757), Белорец-
кий (1761), Миасский (1776) и другие.
20 ноября 1751 года тульские промыш-
ленники Мосолозы заключают контракт с
Оренбургской канцелярией на строительство
железоделательного завода по речкам Сатке
и Куваше. Однако это место как невыгодное
для железоделательного завода вскоре было
отдано Строгановым, которые в 1758 году
построили здесь Троице-Саткинский чугу-
ноплавильный и железоделательный заводы.
А Мосоловы выбрали новое место — в Ко-
сотурском урочище, на реке Ай, в полувер-
сте от устья речки Тесьмы. Здесь и был ос-
нован в 1754 году Златоустовский завод —
один из самых крупных металлургических
заводов на Южном Урале. Он строился мед-
ленно, первая домна была задута лишь в 1761
году. В 1773 году завод уже давал до 140
тысяч пудов чугуна, 90 тысяч пудов желе-
за и 1,885 тысячи пудов меди.
К этому времени уральские заводы в тех-
ническом отношении занимали первое место
в мире. Железо и сталь здесь получали уже
только из чугуна методом пудлингования. Эк-
сплуатировались крупнейшие в мире домен-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
ные печи, дававшие до 100 тысяч и более
пудов чугуна в год. Уральские домны к концу
XVIII века ставят мировые рекорды не толь-
ко по производительности, но и по экономи-
ческим показателям: они расходуют вдвое —
вчетверо меньше древесного угля на единицу
чугуна, чем западноевропейские. Недаром они
привлекают внимание металлургов всего
мира. Известный немецкий историк Людвиг
Бек называл их «величайшими древесноуголь-
ными доменными печами континента». Он
подчеркивал высокую производительность
домен и их экономичность.
Таким образом, к началу XIX века Урал
выдвинулся как грандиозный по тогдашним,
уже не русским только, а и мировым масш-
табам, промышленный район. Перед Отече-
ственной войной 1812 года на Златоустовс-
ком заводе было решено основать специаль-
ную фабрику белого оружия, но открылась
она только в конце 1815 года. Весной 1816
года по реке Ай уже отправляли первую
партию холодного оружия. Вскоре Златоуст
приобретает широкую известность выделкой
холодного оружия, в основном сабель типа
«дамасских» (сварочного булата), которые
были почему-то известны как «турецкие».
Оружие со специальными украшениями
изготовлялось по правительственным зака-
зам, спрос на него из года в год возрастал и
особенно усилился после посещения Злато-
уста царем Александром I в 1824 году. В свя-
зи с этим журнал «Отечественные записки»
писал: «Оружейная фабрика — главная до-
стопримечательность Златоуста, предмет,
достойный обратить на себя внимание всей
просвещенной Европы».
Для отделки холодного оружия в Злато-
уст были ттриглашены золингенские мастера
из Германии. Среди приглашенных были отец
и сын Шафы, славившиеся своим искусст-
вом по всей Европе. Пятидесятишести лет-
ний Вильгельм Шаф и его старший сын Люд-
виг считались непревзойденными мастерами
по вытравке и позолоте. Шафы очень доро-
жили «тайной» своего мастерства. По зак-
люченному договору они «обязаны были сек-
реты состава золочения никому не переда-
вать», но сделать подробное описание, из
каких материалов вещество приготовляется,
чтобы «опытный человек мог потом его со-
ставить». Описание это должно было хра-
ниться под сургучными печатями в конторе
фабрики.
Уральские умельцы быстро научились у
Шафов украшать оружие. Выдающимися
мастерами рисунка, вытравки и позолоты на
клинках были Иван Николаевич Бушуев и
Иван Петрович Бояршинов. Они отделыва-
ли клинки не хуже золингенских мастеров.
Вскоре оказалось, что Шафы ничего «удиви-
тельного» для Златоуста создать уже не мо-
гут, и они покинули фабрику. Конверт с сур-
гучными печатями, хранивший «секрет» Ша-
фов, спокойно пролежал в несгораемом шка-
фу 60 лет и был случайно найден только в
1877 году. Оказалось,что описанные приемы
травления и золочения златоустовские мас-
тера к этому времени очень хорошо знали.
Не случайно в 1829 году образцы Злато-
устовского холодного оружия были в числе
лучших экспонатов на первой промышлен-
ной выставке в Петербурге. Особенно отли-
чились охотничий нож с изображением сцен
охоты и шпага с крылатыми конями-пегаса-
ми, выполненные мастером Иваном Бушуе-
вым (рис. 10). Согласно легенде с тех пор
Бушуева стали называть Иванко-Крылатко.
Так или иначе, отсюда ведет свое начало зна-
менитая Златоустовская гравюра на стали.
И . крылатый конь в гербе города — тоже от-
туда. Герб Златоуста — ковш и пегас. Ковш
символизирует сталь, а пегас на ковше —
златоустовскую гравюру на стали.
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
Рис. 10. Шпага с крылатыми конями-пегасами, сделанная И. Бушуевым
Златоустовская сталь
Павел Петрович Аносов(1799-1851) ро-
дился в Петербурге в семье мелкого чинов-
ника горного департамента (в настоящее вре-
мя дата рождения П. П. Аносова уточняет-
ся). В 1810 году по ходатайству деда Льва
Собакина, механика Камско-Воткинских за-
водов, был определен в Петербургский гор-
ный кадетский корпус, который был тогда
единственным высшим учебным заведением,
готовившим специалистов горного дела. Па-
вел Аносов окончил его в 1817 году с Боль-
шой золотой медалью. В конце этого же года
молодой шихтмейстер прибыл на Златоус-
товские заводы в качестве практиканта. Вряд
ли он знал тогда, что пройдет путь от прак-
тиканта до горного начальника Златоустовс-
ких заводов-и директора оружейной фабри-
ки, что здесь, в Златоусте, он создаст свою
теорию производства литой стали и овладе-
ет вековой тайной получения булата. Начал
же он с того, что в 1819 году представил
дипломную работу «Систематическое описа-
ние горного и заводского производства
Златоустовского завода».
В то время Златоустовский завод, хотя и
имел уже устаревшее оборудование, но яв-
лялся металлургическим предприятием с пол-
ным циклом. Чугун выплавляли в доменной
печи с двумя горнами, воздух в которые по-
давался цилиндрическими мехами, приводя-
щимися в действие водяными колесами. Кро-
ме передела на железо и сталь, чугун исполь-
зовали для литья как в песчаные или глиня-
ные формы, так и в металлические. Отлива-
ли кричные молоты, наковальни, колеса, ядра,
бомбы, а также гири, горшки, сковородки и
другую хозяйственную утварь. В те годы го-
ворили, что «вся Россия печет блины на ураль-
ских чугунах» (сковородах).
Для переработки чугуна в кричное же-
лезо и «уклад» (сырцовую сталь) на заводе
действовали две кричные фабрики с 12 гор-
нами. Каждый горн имел свой особый крич-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
ный молот, приводимый в действие водяным
колесом. Для изготовления сортового желе-
за работала специальная передельная фаб-
рика с прокатными и резными станами для
получения мерной полосы. Сравнительно
небольшое количество стали, шедшее на ин-
струменты и холодное оружие, готовилось из
«уклада», который подвергали цементации
(науглероживанию). Процесс цементации
железа производился в специальных томиль-
ных печах при температуре около 1000°С и
длился 7 — 8 суток. Завод изготовлял 11 сор-
тов железа и стали.
Оружейная фабрика, работающая на за-
воде, славилась уже не только в России, но
и далеко за ее пределами. Златоустовские
мастера изготовляли холодное оружие вы-
сокого качества: шашки, сабли, палаши, са-
перные и охотничьи ножи. Эти изделия ус-
пешно конкурировали с европейскими образ-
цами.
В то же время инструментальная сталь
по своему качеству уступала английской. Это
главным образом объясняется тем, что, ког-
да Аносов приехал на Златоустовский завод,
там литой стали еще не изготовляли.
Секрет получения литой стали в России
первой четверти XIX века являлся достоя-
нием отдельных мастеров. Серьезных успе-
хов в этом деле, как уже было отмечено, до-
бился С. И. Бадаев (Камско-Воткинскюй за-
вод). Он сконструировал специальную печь,
имеющую два отделения — цементационное
и тигельное. Кричное полосовое железо под-
вергалось цементации и после этого расплав-
лялось в тиглях. Затем производилась вто-
ричная цементация полученной стали при по-
мощи карбюризатора, состоящего из различ-
ных сортбб угля, перемешанного с белой гли-
ной, мелом и минеральными добавками.
«Энциклопедический лексикон» Плюшара за
1835 гоД об инструментальной бадаевской
стали говорил, что она лучше знаменитой
«гунцмановской» (английской).
Литую цементованную сталь высокого
качества получал также Нижегородский за-
водчик Полюхов. По заключению монетно-
го двора сталь Полюхова «...оказалась на
дело инструмента годная и прочную сыпь
имеет мелкую и ровную». Оригинальный
способ производства литой стали разработал
управитель Велетминского завода Понома-
рев. Тигельные процессы производства ста-
ли появлялись на Верхне-Исетском, Невьян-
ском, Каслинском и других заводах. Этому
способствовало распространение отражатель-
ных (пламенных) печей, в которые помеща-
ли тигли со сплавляемыми материалами.
Путем сжигания дров, а потом кокса в струе
подогретого воздуха в таких печах удавалось
получать температуру до 1500°С.
Однако, как и все новое, литая сталь час-
то встречала недоверие со стороны многих ме-
таллургов. Объяснялось это тем, что способы
ее выплавки и разливки были недостаточно
совершенны, и иногда металл получался либо
низкого качества, либо очень высокой стоимо-
сти. Так, например, мастер из Золингена Петр
Каймер пытался ввести на Златоустовском
заводе литую сталь. Он обставлял свою рабо-
ту большой таинственностью, к плавкам гото-
вился долго и за два года работы выдал всего 9
пудов относительно годной стали. А обошлась
его сталь в 10—15 раз дороже цементованной.
По этим и другим причинам государственный
департамент часто отказывался выдавать при-
вилегии на способы производства тигельного
металла. Между тем многие поступающие
изобретения имели, очевидно, немалую цен-
ность. Это подтверждает недавно установлен-
ный факт, что из всех русских архивов бес-
следно исчезли описания различных приемов
получения стали, применявшихся в то время
на заводах страны.
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
Проанализировав имеющийся опыт раз-
личных способов выплавки стали для ору-
жия и инструмента, П. П. Аносов пришел к
выводу, что только литая сталь может обла-
дать необходимыми свойствами. «Литая
сталь,— писал он,— имеет преимущество
перед выварною и цементною из тех же пер-
вых материалов, полученных как по равно-
мерному, так и более тесному или химичес-
кому соединению частей углерода с желе-
зом». Так, П. П. Аносов, исходя из чисто
научных соображений, обосновал целесооб-
разность тигельного производства. Предвари-
тельные опыты по получению литой стали
окончательно убеждают его: только органи-
зация тигельного производства коренным
образом улучшит качество стального оружия
и инструмента на Златоустовском заводе.
Аносов хорошо себе представлял, что
производство литой стали складывается из
следующих операций: «Устройство печей,
приготовление плавильных горшков, плав-
ка, отливка в формы и ковка». Поэтому он
начал с устройства пламенных печей. Им
был спроектирован отапливаемый углем горн
для печи с подогревом восьми тиглей одно-
временно и сооружен корпус с восемью таки-
ми печами. Печи для выплавки тигельной
стали эксплуатировались на Златоустовском
заводе до начала XX века, то есть чуть ли не
100 лет!
Одной из самых трудных задач во вре-
мена Аносова являлась организация произ-
водства тиглей — «плавиленных горшков»,
как их называли. Производство глиняных
тиглей было хорошо известно, так как они
применялись для литья цветных металлов,
а позднее — для переплавки чугуна. Мас-
тер Боткийского завода Федор Мезенцев
даже придумал ручной винтовой штамп для
приготовления «плавиленных горшков». Но
для приготовления литой стали требовались
тигли очень высокой огнеупорности. Такие
тигли выписывались из-за границы, из го-
рода Пассау в Баварии, около которого нахо-
дились залежи высокоогнеупорной глины.
Цена их была очень высокой. Поэтому Ано-
сов пришел к выводу, что «иностранные гор-
шки особенно в столь отдаленном месте, как
Златоуст, были бы слишком дороги для
стального производства, и, не заменив их
своими, успех был бы безнадежен».
А горшки из челябинской глины как буд-
то и обладали достаточно большой огнеупор-
ностью, но постоянно трескались при высо-
ких температурах. Исследование причин об-
разования трещин показало, что они получа-
лись вследствие расширения частиц глины:
при высоких температурах одни частицы «да-
вили» на другие. Аносов понял, что трещи-
ны в горшках являются результатом большой
усадки, которую давала глина при на-
гревании. Для предупреждения трещин было
необходимо добавить к глине «тело, кото-
рое бы уменьшило... способность сжимания».
Аносов делает анализ заграничной глины и
находит5 что этим «телом» являлся графит.
В нассауских горшках сама природа позабо-
тилась соединить глину с графитом. Итак,
для предупреждения трещин тигля в челя-
бинскую глину надо добавить графит. Но где
его взять?
Один из секретов производства литой
стали в Англии состоял в материале, из ко-
торого были сделаны «плавиленные горшки».
Б. Гентсман удачно выбрал весьма огнеупор-
ный материал для своих тиглей — обожжен-
ную смесь графита с огнеупорной глиной...
Аносов разгадал секрет высокой огнеупор-
ности тиглей, теперь надо было только най-
ти графит. Мощные запасы уральского гра-
фита были найдены на берегу и дне озера
Большой Еланчик, и Аносов получает тигли
необходимой огнеупорности. Эти тигли ока-

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
зываются более чем в 50 раз дешевле загра-
ничных. Теперь все готово для получения
литой стали. Попутно можно делать и ка-
рандаши.
На южном берегу Златоустовского пру-
да, на склоне горы еще и сегодня видны ста-
рые выработки белой глины со следами гра-
фита. Это заброшенные разработки, начатые
во времена Аносова. Теперь этот участок при-
родного парка является любимым местом от-
дыха златоустовцев. Местные жители до сих
пор называют его «карандаш»... Дело в том,
что с октября 1842 года П. П. Аносов орга-
низовал на заводе производство карандашей.
Графит для карандашей добывали на берегу
пруда...
Карандаш, откуда он взялся, как нашел
дорогу к нашим записям и чертежам, рукопи-
сям и рисункам, изобретением и открытиям?
Это случилось очень давно, во второй
половине XVI века, в Англии. Неподалеку
от городка Борроудейла во время большой
грозы было вырвано с корнем огромное де-
рево. В оставшейся от него воронке обнару-
жили какое-то черное вещество, напомина-
ющее минерал. Так было найдено первое
природное месторождение очень чистого по
составу графита.
Местные пастухи быстро обнаружили
«пачкающие» свойства графита и начали его
использовать для клеймения своих овец.
Нашлись и предприниматели, которые по-
няли, что на «черном мажущем камне» мож-
но заработать, и вскоре на улицах Лондона
начали продавать графитовые палочки. Они
пользовались большим спросом у торговцев,
потому что ими легко было делать пометки
и даже надписи на ящиках и корзинах с то-
варом.
В начале XVIII века графитовые палоч-
ки стали дефицитом. Дело в том, что анг-
лийские металлурги начали с успехом ис-
пользовать графитовые формы для отливки
чугунных ядер, и король Георг II конфиско-
вал месторождение графита. В это время дра-
гоценный материал ревностно охраняли.
Английский парламент даже принял закон,
согласно которому всякий, кто будет уличен
в хищении графита па руднике или прилега-
ющих месторождениях, приговаривается к
смертной казни через повешение. Для под-
держания высокой цены на графит его разре-
шалось добывать всего несколько месяцев в
году.
Все же графитовые палочки использова-
лись для письма. Но они имели сущест-
венные недостатки: пачкали пальцы и легко
ломались. Чтобы этого избежать, графитовые
палочки начали обматывать тесьмой. В 1761
году баварский ремесленник Каспар Фабер
нашел надежное средство улучшения проч-
ности графита, он предложил перемешивать
растертый в порошок графит со смолой, се-
рой и сурьмой. Из получаемой густой массы
отливались графитовые стержни. Вскоре их
стали вставлять в деревянную оболочку. Так
появился карандаш. Фаберовские карандаши
широко известны во всех странах до сих пор.
В конце XVIII — начале XIX столетия
месторождения графита были найдены во
Франции. Соединенных Штатах Америки и
других странах. Был также найден графит и
в нашей стране, на Южном Урале. Но, увы,
графит был очень плохого качества. Какую
бы присадку к нему ни добавляли, она не по-
зволяла получить достаточно твердый стер-
жень, который бы не ломался при употребле-
нии карандаша. Англия по-прежнему сохра-
няла монополию на карандашный графит!
В конце XVIII столетия свершилась Ве-
ликая французская революция. Монархичес-
кая Европа во главе с Англией блокировала
революционную Францию, вместе с други-
ми товарами во Францию перестают ввозить
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
и карандаши. Конвент поручает химику Ни-
коле Жану Конте наладить производство
отечественных карандашей.
Между тем графит, добываемый во
Франции, имел самое низкое качество, ка-
рандашный стержень из него не получался
никакими известными в то время способа-
ми. Тогда Н. Конте приходит счастливая
мысль добавлять к графиту глину и затем
полученную смесь обжигать в печи. Резуль-
тат превзошел все ожидания - были полу-
чены самые прочные в мире графитовые стер-
жни. Кроме того, меняя количество добав-
ляемой глины, можно было получать ряд
стержней различной твердости.
Похожая история организации производ-
ства карандашей произошла и в Северной
Америке. Война за рынки сбыта между Аме-
рикой и Англией в 1812 — 1814 гг. вынудила
Соединенные Штаты налаживать собственное
производство карандашей. Увы, американс-
кий графит был еще хуже французского.
Выход из создавшегося положения на-
шел краснодеревщик из города Конкорд
(штат Массачусетс) Уильям Монро. Он
сконструировал станки, которые позволяли
нарезать деревянные рейки одинакового раз-
мера от 15 до 18 сантиметров, затем с боль-
шой точностью выдалбливать по всей их дли-
не полуцилиндрические желобки. Если пос-
ле этого склеить одну рейку с другой, то мож-
но получить своеобразную трубочку, в кото-
рую удобно помещать графитовый стержень.
В этом случае большой прочности от него не
требуется. Таким образом, Уильям Монро
изобрел современный карандаш.
Свою историю имеет производство каран-
дашей в нашей стране. Первое время Рос-
сия, как и вся Европа, вывозила карандаши
сначала из Англии, потом из Германии (фа-
беровские карандаши). Когда в 1842 году П.
П. Аносов организовал производство каран-
дашей, оказалось, что их качество не хуже,
чем у Фабера. Златоустовские карандаши
охотно покупали предприятия Урала и даже
Санкт-Петербургская рисовальная школа.
Но вернемся к литой стали.
Аносов знал, что в Англии и в других
странах Западной Европы литую сталь полу-
чали в небольших количествах путем пере-
плавки цементованного (науглероженного)
железа. Известный западноевропейский ме-
таллург Фабр дю Фор, перевод работы кото-
рого был напечатан в «Горном журнале» за
1839 год, рекомендовал для получения ли-
той инструментальной стали «к сырой ста-
ли, содержащей мало углерода», прибавлять
«3 лота сажи на 5 фунтов стали», а к чисто-
му полосовому железу «прибавлять 1/4 чу-
гуна против веса железа». Аналогичные ре-
цепты предлагали и другие известные метал-
лурги Запада — Р. Мюшетт и Г. Бреан. Та-
ким образом, так же как и в более ранних
работах Р.А. Реомюра (1683-1757), Ж.Л.Гей-
Люссака (1778-1850) и Ринмана, металлур-
ги Западной Европы считали, что для науг-
лероживания железа необходим его непос-
редственный контакт с углеродсодержащим
материалом. При этом в качестве шихты ис-
пользовалось железо высокого качества.
Экспериментально изучив получение ста-
ли таким методом, Аносов показывает его
большой недостаток. Заключался он в том,
что при этом методе не удавалось управлять
процессом науглероживания: «Положив угля
более, опасаться должно, что она (сталь) вый-
дет слишком твердою, а положив недостаточ-
но, она будет трудно плавиться, особенно
потому, что часть углерода улетучивается».
После серии опытов он убеждается, что
процесс цементации (науглероживания) же-
леза хорошо протекает в газовой среде печ-
ной атмосферы. Когда он наполнил тигель
железными обсечками без примеси угольно-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
го порошка, не покрывая его ни флюсом, ни
крышкою, то после расплавления шихты по-
лучил чугун. Когда же он накрыл тигель
крышкою прежде, чем все железо распла-
вилось, то получил «удобно ковкий металл
— литую сталь».
«Таким образом,— заключает Аносов,—
для получения литой стали плавиленный
горшок с крышкою есть просто отпираемый
ящик. Стоит только знать, когда его открыть
и когда закрыть Цементование железа,
находящегося в горшке, совершается точно
так же, как в ящике с угольным порошком,
токмо тем скорее, чем возвышеннее темпе-
ратура». На основании этого открытия ав-
тор разрабатывает совершенно новый спо-
соб получения литой стали, который заклю-
чается «в сплавлении негодных к употреб-
лению железных и стальных обсечков в гли-
няных горшках, при помощи возвышенной
температуры воздушных печей».
Таким образом, Аносов открыл газовую
цементацию и использовал ее для получе-
ния литой стали методом «переплава отхо-
дов». Разработанный метод газовой це-
ментации был опубликован им в 1837 году,
в то время как в Европе первая печатная ра-
бота, посвященная этому методу, появилась
лишь спустя несколько десятков лет. Но это-
го мало. Теперь все знают, что процессы на-
углероживания и обезуглероживания игра-
ют первостепенную роль при производстве
стали. П. П. Аносов впервые связывает эти
процессы с температурой и привлекает их для
предвидения качества получаемой литой ста-
ли: получится ли она «мягкая», «средняя»
или «твердая». Это и есть начало научного
подхода к процессу получения литой стали.
В 1833 *Ьоду Аносов провел серию опы-
тов, которыми показал, что вполне возмож-
но получать доброкачественную сталь путем
сплавления чугуна и железа с прибавлением
флюса и окалины Это значит, что передел
отходов и чугуна в сталь, широко известный
теперь под названием скрап-процесса, был
открыт Аносовым задолго до мартеновского
метода. Совершенно естественно, что когда
в середине XIX века Эмиль и Пьер Мартены
обратились к русскому правительству с хо-
датайством о выдаче пятилетней привилегии
на производство литой стали в России, им
было отказано. Отказ мотивировался тем, что
«литая сталь путем сплавления чугуна и же-
леза производилась у нас на Урале в тиг-
лях» (работы Аносова и Обухова).
Дальнейшее развитие науки позволило
более обстоятельно проанализировать особен-
ности предложенной Аносовым технологии
тигельной плавки стали. Незначительное
развитие при тигельном процессе окислитель-
ных реакций и отсутствие твердых восстано-
вителей, таких, как марганец и алюминий,
резко снижает степень загрязнения стали
неметаллическими включениями, пред-
ставляющими собой оксиды этих элементов.
Оксиды в тигельной стали «самовосстанав-
ливались» только кремнием, который был в
огнеупорном материале тигля. Такой процесс
«самораскисления» обеспечивал чистоту ста-
ли по неметаллическим включениям, чем и
объясняется ее высокое качество.
В процессе тигельной плавки различают
три периода: плавление, кипение и успокое-
ние. В процессе кипения происходит частич-
ное растворение в шлаке глинозема из сте-
нок тигля. Поэтому конечный шлак
высокоглиноземистый, содержащий 25 — 30%
окиси алюминия. В последнем периоде жид-
кая сталь «отстаивается» с целью более пол-
ного удаления газов и неметаллических
включений. В период успокоения происхо-
дит также раскисление (удаление кислоро-
да) шлака и стали восстановительной газо-
вой фазой и твердым углеродом из стенок

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
тигля. Все это обусловливает получение гли-
ноземистых шлаков, содержащих весьма не-
большое количество окислов железа, обес-
печивающих удаление кислорода из стали.
Аносов тщательно разрабатывает техно-
логию производства тигельной стали, при-
давая большое значение ее разливке. Он со-
здает соразмерные с величиной тигля спе-
циальные чугунные формы (изложницы) и
применяет их предварительный прогрев и
смазку салом: «Каждая форма по граням
составлена из двух бокованок, которые скреп-
лялись обручем с клином. Формы предвари-
тельно прогреваются так, чтобы в них рас-
плавилось сало, которым оне пред самою
отливкою смазываются: отделяющиеся от
горения сала газы предохраняют сталь от до-
ступа воздуха».
Сталь рекомендовалось разливать мед-
ленно и так, чтобы струя не касалась боков
формы. Эти рекомендации актуальны и се-
годня.
Будучи внимательным наблюдателем, П.
П. Аносов замечает, что по цвету струи ста-
ли, форме отделяющихся от нее искр и по-
ведению металла в изложнице можно безо-
шибочно определять содержание углерода в
стали. «...Мягкая сталь при застывании уве-
личивается в объеме или вспучивается; сред-
няя остается в том же положении, как вы-
лита, а крепкая уменьшается в объеме».
Благодаря тому, что П. П. Аносов ис-
ключил процесс предварительной цемента-
ции, а получил инструментальную сталь не-
посредственно переплавом шихты в тигле,
ему удалось добиться значительной для того
времени производительности и резко снизить
стоимость литой стали.
Литая сталь, выплавленная по способу
Аносова, имела высокие механические и тех-
нологические свойства, и это позволило Зла-
тоустовскому заводу отказаться от дорогос-
тоящей английской стали, используемой для
изготовления наиболее ответственных изде-
лий. Если в 1830 году на заводе по этому
способу было выплавлено 1660 пудов, то в
1836-м завод уже выплавлял 4600 пудов ти-
гельной стали, в том числе впервые в исто-
рии артиллерии была отлита стальная 35-
пудовая пушка. В этом же году П. П. Ано-
сов получил привилегию на изобретение
литой стали, а в 1837 году в «Горном журна-
ле» была опубликована его работа «О при-
готовлении литой стали». Секрета производ-
ства литой тигельной инструментальной ста-
ли больше не существовало, но существовал
еще главный секрет, который мечтал раскрыть
уральский металлург, — секрет получения
булата.
Как П. П. Аносов овладел древним
секретом
Начиная с 1828 года П. П. Аносов про-
являет большой интерес к булатной стали.
Он знакомится с известными тогда работа-
ми Карстена (Германия), Фарадея (Англия),
Ринмана (Швеция), Бертье (Франция) и
других западноевропейских металлургов, пы-
тающихся получить булатную сталь. Он ищет
знакомства с обладателями булатных клин-
ков, завязывает с ними переписку. В резуль-
тате тщательно изучены лучшие коллекции
булатного оружия в Царскосельском арсена-
ле, собрании великих князей Александра
Николаевича и Михаила Павловича, коллек-
ция князя П. Д. Салтыкова и другие.
Богатейшую коллекцию «азиатского ору-
жия» удалось собрать к середине XIX века
Оренбургскому военному губернатору гене-
рал-лейтенанту В. А. Перовскому, участни-
ку хивинского похода. В Оренбургском
краеведческом музее сохранилась фотогра-
фия, на которой Перовский сфотографиро-

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
ван на фоне своего собрания булата К со-
жалению, местонахождение этой коллекции
в настоящее время неизвестно.
П. П. Аносов тщательно исследует ин-
дийские вутцы, образцы Дамаска (сварочно-
го булата). Он заводит связи с киргизами,
которые доставляют ему несколько ценных
клинков. Вскоре он сам собирает небольшую
коллекцию булата. Глубокое изучение образ-
цов булатного оружия позволяет Аносову
впервые научно установить различие между
литым и сварочным булатом. Он доказыва-
ет, что качество настоящего булата связано
с узорами на его поверхности. Чем ярче и
крупнее узор, чем больше неоднородность
стали, тем выше качество клинка.
«Таким образом, при покупке готового
изделия,— писал П. П Аносов,— все руча-
тельство в достоинстве ограничивается клей-
мом фабриканта. Но опытный в выборе бу-
латных изделий азиатец не ошибется в дос-
тоинстве без пробы, и, увидев кого-либо,
усиливающегося распознать достоинство
вещи, например, сабли, кинжала, ножа, руб-
кой по железу или слесарной пилой, навер-
ное, улыбнется, ибо твердость может быть
условна и зависеть от степени закалки. Если
булат надлежащим образом вытравлен, то
пробы излишни; без них видно: вязок или
хрупок, тверд или мягок, упруг или слаб,
остр или туп металл».
Кстати сказать, большинство западноев-
ропейских металлургов вообще не догадыва-
лись о связи узора с качеством булата. Они
относили узор к чисто внешним признакам,
обеспечивающим красивый вид изделия Бо-
лее того, высокое качество литой стали они
связывали только с ее однородностью. Так,
например, Карстен, Фабр дю Фор и другие
считали, что «лучшая и наиболее однород-
ная сталь есть именно та, которая наименее
способна принять узорчатую поверхность».
И «какую бы цену ни приписывали булату
по узору, она ничего не доказывает в пользу
качества металла». Аносов впервые убеди-
тельно показал, что в представлении восточ-
ных мастеров залогом качества стали была
ее неоднородность.
С этой точки зрения Аносов проверяет
влияние легирующих элементов на прояв-
ление свойств стали. Он сплавляет железо
с платиной, серебром, золотом, хромом, мар-
ганцем и другими элементами. И
устанавливает, что хромистая сталь имеет
преимущество перед марганцовистой, так как
первая принимает высшую полировку, и узо-
ры ее красивее и более других приближаются
к булатным, «что, вероятно, и послужило
поводом французскому химику Бертье по-
считать хромистую сталь за булат».
Влияние серебра и золота непринципи-
ально, но все же благоприятно сказывается
на вязкости и пластичности стали. Изучено
влияние на узоры и свойства стали и других
элементов. А вывод следующий, да, присут-
ствие легирующих элементов в стали может
вызывать появление узоров на ее поверхно-
сти, однако многие примеси не только не
улучшают, но даже ухудшают свойства ста-
ли. Другие примеси хотя и не вредят и даже
в некоторых отношениях улучшают сталь, но
причиной образования булатного узора и
свойств булата быть не могут.
Так же тщательно проверяет Аносов пред-
положения о влиянии «способа» соединения
железа с углеродом. Он делает опыты при плав-
лении железа с добавками клена как наиболее
твердого дерева на Урале, цветов, как наибо-
лее мягких растений, бакаутового дерева, бе-
резы, голландской сажи, ржаной муки, пше-
на, рога и слоновой кости. Поскольку полу-
ченные слитки при таком способе науглеро-
живания жидкого железа содержали неболь-
шое количество углерода, на стали проявились
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
весьма мелкие узоры. Это обстоятельство дало
Аносову повод не согласиться со взглядами
Бреана на сущность булатного узора.
«Понятие Г. Бреана,— писал он,— о
причинах появления узора в стали, основан-
ное на одном излишестве углерода и крис-
таллизации стали, не может быть признано
достаточным. Это подтверждается и тем еще,
что явственные узоры могут быть на булате
и в таком случае, когда он столь мягок, что
по закалке не приобретает приметно боль-
шей твердости и хрупкости, а остается мяг-
ким, подобно железу».
В первых своих опытах Аносов получил
на поверхности стали такие мелкие узоры,
что их характер трудно было определить
невооруженным глазом. Поэтому Аносов
начинает рассматривать их через лупу Это,
естественно, наводит на мысль использовать
еще большие увеличения для изучения мак-
роструктуры стали. Так Аносов подошел к
применению микроскопа в металлургии.
Под микроскопом он видит, что поверх-
ность металла покрыта мельчайшим слоем
окислов и загрязнена. После шлифовки и
полировки поверхности, а также обработки
кислотой узоры видны более четко благодаря
тому что разные структурные составляющие
неодинаково реагируют на действие кисло-
ты. Систематическое исследование строения
стали под микроскопом потребовало от него
в дальнейшем детально разработать техно-
логию приготовления шлифов. Замечатель-
но, что найденный Аносовым способ приго-
товления шлифов в основных чертах приме-
няется до сих пор. Новый метод микроско-
пического исследования был применен Ано-
совым в 1831 году — за 23 года до того, как
это сделал английский металлург Генрих
Сорби (1826-1908), почитаемый европейски-
ми учеными как «отец» металлографии.
После тщательного исследования техно-
логии выплавки стали с различными угле-
родсодержащими органическими материала-
ми Аносов констатирует, что полученные
слитки хотя и имели мелкие узоры, но не
обладали всеми свойствами настоящего бу-
лата, так как «они уступали в твердости даже
обыкновенной стали».
По заданию Аносова делается химичес-
кий анализ индийского вутца. Кроме желе-
за и углерода, в нем ничего не находят, вутц
оказывается обыкновенной углеродистой ста-
лью. Но углерода в нем очень много — 1,5 —
2,0%, Такой стали цементацией твердого же-
леза получить нельзя. Значит, секрет про-
изводства булата следует искать только в
способах приготовления литой стали. А не
содержит ли булат каких-то особых соеди-
нений железа с углеродом?
«Поиски химиков не могли обнаружить
в нем (булате) существенной разницы от ста-
ли, — размышляет Аносов, — но это могло
зависеть не от недостатков в тщательности
разложения, а от недостатка в самой науке».
Это наталкивает его на мысль, что «от каче-
ства самого железа, в котором всегда оста-
ются посторонние примеси в количестве бо-
лее или менее значительном», зависит и ка-
чество стали...
Итак, вывод сделан: булат — сплав же-
леза с углеродом, причем углерода должно
быть много. Чем же он отличается от обыч-
ных сталей? Узорами, они свидетельствуют
о неоднородности стали. Как же они получа-
ются? Где скрывается причина появления
узоров? Экспериментальный материал и на-
учные сведения, которыми располагал теперь
Аносов, безоговорочно подсказывали ему,
что необходимо проверить прежде всего вли-
яние чистоты исходных материалов и усло-
вий охлаждения (кристаллизации) слитков.
До сих пор сталь выплавлялась в тиг-
лях, после чего разливалась в чугунные фор-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
мы — изложницы. Здесь она сравнительно
быстро охлаждалась и кристаллизовалась
(твердела). А что если готовую сталь охла-
дить совсем медленно, оставить ее затверде-
вать в горячем тигле там, где она выплавле-
на? И вот в «Журнале опытов», который
тщательно вел Аносов, появляется первый
эксперимент по «кристаллованию стали».
Плавка № 74 в форму не вылита, а охлаж-
дена в тигле. После проковки слитка «на
выполированном и вытравленном куске вид-
ны были местами в микроскоп узоры, подоб-
ные по расположению булатным». Необхо-
димые условия для получения булата най-
дены — это медленное охлаждение тигля с
готовой сталью (В дальнейшем будет пока-
зано, что П.П.Аносов правильно определил
условия получения многих сортов булата.
Что касается индийского вутца, то тут он
ошибался...).
Все же Аносов приходит к выводу, что
одним из необходимых условий получения
булатов в Азии является «медленное охлаж-
дение сплавки». Поэтому во всех последую-
щих опытах металл охлаждался именно так.
Этот вывод Аносова противоречил взгля-
дам, господствовавшим среди западноевро-
пейских металлургов. Так, например, Фабр
дю Фор так связывал свойства металла со
скоростью его охлаждения: «Смотря по ка-
честву Дамаска, который желают получить,
должно быть и охлаждение расплавленной
стали; чем скорее она охлаждается, тем мель-
че будет Дамаск, и напротив, чем медленнее,
тем грубее и сильнее... Слишком тихого
охлаждения должно избегать потому, что
слишком тихо охладившаяся сталь состоит
большей частью из отдельных игольчатых
кристаллов, которые при ковке дурно сое-
диняются...».
Итак, медленное охлаждение плавки —
необходимое условие для получения була-
та. Необходимое, но недостаточное. Нужны
очень чистые исходные материалы; железо,
руда, графит. По первоначальному мнению
Аносова, в древности булатную сталь могли
получать только непосредственным восста-
новлением руды углеродом. Поэтому он из-
готавливает сталь из очень чистой магнит-
ной железной руды и особой чистоты графи-
та, найденного недалеко от города Миасса.
Из полученной стали выкован нож, «ока-
завшийся весьма хорошим хоросаном». По-
вторяются плавки, и повторяются результа-
ты. Тайны больше не существует. Аносов
начинает управлять процессом получения
булата. Он понимает, что открыл новый про-
цесс получения стали: «Смешивая железную
руду с графитом, можно получить непосред-
ственно из руд ковкий металл. Эти опыты
заключают в себе открытие в металлургии
железа».
Развитие современной металлургии начи-
нает идти именно по этому пути; но в те вре-
мена такая технология тигельной плавки была
чрезвычайно сложна. «Сколь ни заманчив
этот способ,— рассуждал Аносов,— но... он
убыточен, тем более что требует высокого
качества руд и графита». И он приступает к
поискам нового, более дешевого, надежного
и удобного. Снова опыты, опыты, опыты...
Наконец найден лучший из всех ранее
разработанных методов получения настоя-
щих булатов — метод «сплавления железа
непосредственно с графитом или соединений
его прямо с углеродом». В тигель загружа-
лось около 5 кг железа, которое засыпалось
смесью графита, железной окалины и флю-
са. В качестве флюса лучше всего себя пока-
зал доломит в количестве не более 40 г на 1
кг железа. После загрузки тигель закрывали
крышкой, помещали в печь и пускали дутье
для достижения «сильного жара». В тече-
ние 3 с половиной часов металл расплавлял-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
ся и покрывался тонким слоем шлака. Часть
графита всплывала в шлак, причем потери
графита зависели от продолжительности вы-
держки расплава. При увеличении выдерж-
ки с 3 с половиной до 5 с половиной часов
потери графита увеличились от 10 до 40 г.
После окончания плавки тигель остав-
ляли в печи до полного остывания. Затем
отбивали крышку тигля, высыпали остатки
графита, а шлак разбивали. Металл из-
влекался из тигля в форме «сплавка, имею-
щего вид хлебца», который остывал посте-
пенно при медленном охлаждении. При по-
лучении хороших булатов узоры отчетливо
были видны на поверхности «сплавка», они
также отчетливо наблюдались на шлаке, по-
крывающем металл.
Расположение узоров и их размеры Ано-
сов все же связывает не только с чистотой
исходных материалов, но и со степенью со-
вершенства соединения углерода с железом.
«Грунт булатов и цвет самих узоров,— пи-
сал Аносов,— означает степень чистоты же-
леза и углерода; чем они темнее и блестящее
и чем узоры белее, тем чище металл... Опы-
ты с различными графитами убедили меня,
что в самих булатах углерод находится в
различном состоянии и что в этом отноше-
нии прямой указатель есть отлив. По моим
замечаниям, соединение собственно углеро-
да с железом можно допустить токмо в бу-
латах, имеющих золотистый отлив, как, на-
пример, в табане и хоросане древних, а в
тех, которые отливают красноватым цветом,
заключается в углероде посторонняя примесь,
как, например, в каратабане, наконец, в тех,
которые не имеют отлива, углерод прибли-
жается к состоянию обыкновенного угля. Та-
кие булаты при значительном количестве угля
бывают хрупки, как, например, многие кара-
хоросаны».
Итак, Аносов убежден, что свойства бу-
лата зависят от формы существования в нем
углерода. Как это доказать эксперименталь-
но? Этот вопрос, по всей вероятности, не
давал ему покоя. И он решается ввести в
сталь алмаз, чтобы проследить, не повлияет
ли эта особая форма «угля» на степень со-
вершенства соединения его с железом. В
«Журнале опытов» в 1837 году сделана за-
пись: в шихту добавлен алмаз 1/4 карата.
Но откуда Аносов знал, что алмаз — это
углерод? Оказывается, природа алмаза была
предметом широкого обсуждения в Горном
кадетском корпусе как раз в те годы, когда
он там учился. А началось это так.
Видный деятель российского просвеще-
ния, основатель Харьковского университета
Василий Назарович Каразин в 1791 году
был сержантом лейб-гвардии и служил в
Петербурге. Все свое свободное время он
проводил в Горном кадетском корпусе, где
слушал лекции, занимался в лаборатории и
штудировал труды Ломоносова и ученых За-
падной Европы. Каразин заинтересовался
опытами по сжиганию алмаза, которые де-
монстрировал преподаватель училища А. И.
Карамышев.
История «исчезновения» алмаза ведет
свое начало от 1694 года. Флорентийские
академики Аверани и Тарджиони на глазах
своего герцога Козимо III Медичи направили
на алмаз .тучи солнца через «зажигательное
стекло» — и алмаз исчез...
В 1772 году А. Лавуазье конструирует
прибор, включающий огромную по тем вре-
менам линзу —диаметром 120 см. Прибор
устанавливается на помосте на одной из па-
рижских улиц. В присутствии толпы люби-
телей и покровителей науки в фокус линзы
помещают различные материалы, укрытые
стеклянным колпаком. Сконцентрированный
линзой солнечный луч превращает кусок
золота в блестящую круглую каплю, кварц и
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
платина выдерживают этот сильный жар, а
бриллиант вспыхивает ярким сиянием и ис-
чезает. Лавуазье подходит к прибору, слегка
приподымает колпак и слышит свист врыва-
ющегося в него воздуха: алмаз не исчез, он
сгорел! Определить состав продуктов горе-
ния алмаза Лавуазье тогда еще не мог, он не
умел отличить дефлогистированный воздух
(кислород) от связанного (углекислоты).
Это сделал спустя четверть века извест-
ный английский ученый Хамфри Дэви. В
1814 году он в сопровождении своего учени-
ка Майкла Фарадея приехал во Флоренцию,
нашел зажигательный прибор, с помощью
которого флорентийцы однажды удивили сво-
его герцога, и повторил опыт Лавуазье.
Дэви был богатым человеком, и ему не
было жаль пожертвовать бриллиантами для
науки. Алмазы на платиновой подставке по-
мещались в запаянные колбы, наполненные
кислородом и хлорным газом. Бриллианты
были сожжены недаром: Дэви показывает,
что в хлорном газе алмаз не горит и, глав-
ное, весовой анализ газа, образовавшегося в
колбе после сжигания алмаза в кислороде,
свидетельствует, что там, кроме углекисло-
го газа, ничего нет. Драгоценнейший из кам-
ней оказался обыкновенным углем!
Нет сомнения, что в Горном корпусе, где
когда-то «жгли алмазы», опыты Дэви и Фа-
радея живо обсуждались. Хорошо известно
также, что в 1829 году Каразин предприни-
мает первую попытку превратить уголь в ал-
маз. В своей статье «О сжении угля с расче-
том» он писал: «Сим образом случилось мне
добыть не только ряд антрацита, но и другое
чрезвычайно твердое вещество в кристаллах,
которое профессор химии Сохомлинов по-
чел подходящим ближе к алмазу».
Обращает на себя внимание тщательность
подготовки Аносовым эксперимента с алма-
зом. Делаются две совершенно одинаковые
по шихте и температурному режиму плавки.
В тигле сплавляется 5 фунтов обсечек ти-
гельного железа, перемешанных с графитом,
окалиной и доломитом (вес каждой добавки
“/з фунта). Во втором опыте после расплав-
ления шихты и образования жидкого шлака
в ванну вводится алмаз. Аносов скрупулезно
исследует оставшиеся после плавки графит
и шлак, но алмаза там не обнаруживает. «Из
этого следует, что алмаз расплавился в бу-
лате»,— заключает он. К сожалению, опре-
делить влияние алмаза на качество булата
автору эксперимента не удалось.
Дальнейшие опыты были прекращены,
так как П. П. Аносов начинает получать бу-
латы высокого качества в заводском масшта-
бе Отливаются булаты, выковываются клин-
ки, характеристики их кратки, но вну-
шительны: «Узоры мелкие, грунт темен —
табан»; «узор средний — кара-табан»; «узо-
ры крупные — кара-хорасан», «^зоры явствен-
ны и крупны — кара-табан» и так далее. Про-
изводство булата на Златоустовской оружей-
ной фабрике становится на поток, он выпус-
кается большими партиями. Нет ничего уди-
вительного, что Павел Петрович Аносов в
1841 году, подготавливая к печати свое со-
чинение «О булатах», отказался от устарев-
ших азиатских названий узорчатой стали
(вутц, Дамаск и другие) и ввел новое назва-
ние — «русский булат». Русский булат при
жизни П. П. Аносова приобрел широкую
известность и стал таким же легендарным,
как и восточный
Русские клинки
Получить булатный слиток — это лишь
полдела. Надо уметь отковать из него кли-
нок, правильно его термически обработать,
протравить и отполировать. В дальнейшем
будет подробно рассказано о каждой из этих
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
операций. Заметим только, что результаты
опытов «кристаллования» стали убедили П.
П. Аносова в том, что свойства готовых из-
делий тесно связаны как со структурой слит-
ка, так и с его последующей ковкой.
«Европейские кузнецы, — замечал он, —
кажется, вообще менее знакомы с переменой
свойств стали при ковке, нежели азиатские:
ибо не имеют в виду ясных признаков ее
изменения, но когда начнут обрабатывать
булат, то скоро поймут недостатки своих
прежних знаний в этом деле, и тогда всякий
будет знать, что потеря узоров во время ков-
ки есть порча металла, составляющая вину
кузнеца».
На Златоустовской оружейной фабрике
блестяще владели технологией ковки була-
та, умели правильно его закалить и отпус-
тить. Готовые клинки обладали удивительно
высокой стойкостью и упругостью. Успехи
Аносова не могли не обратить на себя вни-
мание.
В 1839 году в помещении бывшей выс-
тавки в Санкт-Петербурге демонстрируются
различного рода оружие и другие изделия
из русского булата. Русский булат получает
прекрасный отзыв на третьей Московской ма-
нуфактурной выставке в 1843 году. Образцы
его попадают в известные коллекции Перов-
ского, Чевкина, Ковалевского.
Работа П. П. Аносова «О булатах» в 1841
году была представлена на Демидовскую
премию. Демидовские премии присуждались
Академией наук с 1831 года. Уральский за-
водчик П. Н. Демидов вносил ежегодно по
20000 рублей «на награды за лучшие по раз-
ным частям сочинения в России». Разбор
сочинения «О булатах» был поручен акаде-
микам А. Я. Куперу и Б. С. Якоби. «П. Ано-
сову,—писали они,— удалось получить
сталь, обладающую всеми качествами, высо-
ко ценимыми в азиатском булате, и превос-
ходящую все сорта европейской стали, кото-
рые были чрезвычайно мягки, но после за-
калки по твердости своей превосходили луч-
шие сорта английской стали». И это была
правда, Аносов показа.!, что «бритва из хо-
рошего булата без ошибок приготовленная,
выбреет по крайней мере вдвое больше бо-
род, нежели лучшая английская».
К сожалению, Купер и Якоби не были
металлургами, они не смогли понять важ-
ные теоретические положения, изложенные
в работе Аносова. Во всяком случае заклю-
чение их отзыва вызывает недоумение: «Од-
нако в рукописи так мало конкретного об
изготовлении этой стали, что можно поду-
мать, что г. Аносов или умалчивает секрет
изготовления стали, или ему случайно уда-
лось получить такую сталь...». По этой и
другим причинам решение академии было
вынесено в известной мере половинчатое: «Г.
Аносову удалось,— указывалось в реше-
нии,— открыть способ приготовления ста-
ли, которая имеет все свойства столь высо-
коценимого азиатского булата и превосходит
своей добротой все изготовляемые в Европе
сорта стали... На основании свидетельства
двух своих членов, видевших образцы... бу-
лата г. Аносова», академия «положила удо-
стоить открытие его, уверена будучи, что,
если способ г. Аносова действительно осно-
ван на твердых указаниях науки и оправда-
ется верными и положительными отзывами,
благодетельное правительство наше, конеч-
но, не оставит прилично вознаградить изоб-
ретателя».
О том, что способ получения булата «дей-
ствительно основан на твердых указаниях
науки», свидетельствует избрание П. П. Ано-
сова почетным членом Харьковского универ-
ситета. Высоко оценила его труды и профес-
сура Казанского университета, он был из-
бран членом-корреспондентом этого старей-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
шего высшего учебного заведения. В дипло-
ме, выданном Аносову 7 марта 1844 года и
подписанном ректором университета,
заслуженным профессором чистой математи-
ки Николаем Лобачевским, сказано: «...при-
знавая отличное усердие к распространению
естественных наук и важные услуги в пользу
Казанского университета оказанные, едино-
гласно избрал г. Начальника Златоустовских
казенных заводов и директора оружейной
фабрики Генерал-майора и кавалера Павла
Петровича Аносова членом-корреспондентом
императорского Казанского университета».
Между тем в русских журналах тех лет
успехам соотечественников уделялось недо-
статочно внимания; сообщения же из-за гра-
ницы широко освещались и смаковались.
Только этим можно объяснить, что после
глубоко научных работ Аносова о русском
булате в «Горном журнале» продолжали пе-
чатать переводы работ западноевропейских
металлургов, в которых сообщались уже ни-
кому не нужные сведения.
Все же русский булат проникает и в За-
падную Европу- Побывавший в Златоусте
известный немецкий естествоиспытатель, гео-
граф и путешественник, ученый-эн-
циклопедист Вильгельм Гумбольдт получил
здесь в подарок прекрасный клинок и охот-
ничий нож. Во время путешествия по Рос-
сии Гумбольдт вел переписку с министром
финансов Канкрином. В письме из Златоус-
та он сообщает министру, что «неожиданно
получил ценный подарок — меч из булат-
ной стали — на клинке явственно видны кра-
сивые желтоватые узоры, что является не-
сомненным свидетельством, что это настоя-
щий булат».
Английский ученый Р. Мурчисон после
посещения Златоустовского завода в 1841
году считал, что во всем мире нет оружей-
ной фабрики, которая могла бы сравниться
со Златоустовской в выделке оружия.
«Изящно отделанные из булатной стали
вещи,— писал он,— полученные нами от г.
Аносова, вполне оправдывают осно-
вательность приписываемой ему похвалы».
Изделия из русского булата возбудили в
Англии всеобщее удивление.
Попадают за границу и другие изделия
из русского булата. В 1851 году, в год смер-
ти П. П. Аносова, на выставке в Лондоне
экспонировались его булатные клинки. Экс-
понаты сопровождал помощник Павла Пет-
ровича, известный златоустовский мастер
Николай Иванович Швецов. До нашего вре-
мени дошел рассказ Н. П. Швецова о том,
как англичане, решив испытать крепость зла-
тоустовского булата, рубили русским клин-
ком по английскому. В результате на анг-
лийском клинке образовалась изрядная за-
зубрина, а на аносовском — только пятныш-
ко. Англичане гнули клинок из русского бу-
лата в дугу, и он выпрямлялся без какой-
либо остаточной деформации.
Известно, что Аносовым изготовлено
более двух десятков клинков и много ножей
из русского булата с отличными узорами типа
хорасан и кара-табан. Судьба большинства
из этих изделий неизвестна; хочется верить,
что они не пропали, а находятся в частных
коллекциях. В начале XX века в указателе
отдела средних веков и эпохи Возрождения
Государственного Эрмитажа было сказано,
что образцы работ Аносова хранятся в рус-
ской комнате на левой стороне двери. В на-
стоящее время там находится лишь сабля
кара-табан, поднесенная Аносовым велико-
му князю Михаилу Павловичу. Посетители
могут видеть: узор русского булата дей-
ствительно аналогичен узору хранящегося
здесь же, в Эрмитаже, древнего булатного
клинка, на котором выгравировано: «Амели
Табан» («Лучший блестящий»).

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
В известной в США книге Ф. Т. Сиско
«Современная металлургия» [25] подробно
характеризуется дамасская сталь и приводит-
ся фотоснимок кинжала и ножен, которые
должны были свидетельствовать о высоком
искусстве изготовления дамасского оружия
из вывезенного на Ближний Восток вутца.
Подпись под рисунком гласит: «Кинжал из
дамасской стали» (рис.И).
Рассматривая фотографию кинжала при
небольшом увеличении, на поверхности «во-
сточного клинка» можно увидеть двуглаво-
го орла и выгравированные русские буквы.
Легко прочитать слово из девяти букв: «Зла-
тоустъ». Вот какой был русский булат, даже
специалисты не могли его отличить от вос-
точного! Да и как отличишь, когда лучшие
английские зубила крошились под ударами
златоустовского булата!
Рис. 11. Кинжал из дамасской стали. Фон -
узоры лезвия клинка при увеличении в 8 раз
[25]
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
СНОВА ТАЙНА
Река истины протекает через
каналы заблуждений.
Р. Тагор
Рецепт есть, булата нет
Умели ли в Златоусте делать булат в
конце XIX века? Однозначно ответить на
этот вопрос трудно. Целесообразнее внима-
тельно проанализировать некоторые истори-
ческие факты.
Незаменимым помощником П. П. Ано-
сова при изготовлении булатных слитков был
выдающийся стальных дел мастер Николай
Иванович Швецов. Он был родом из кре-
постных, потомственных «варовщиков»
(сталеваров). Его дед Макар Швецов варил
железо на якорной фабрике Боткинского за-
вода. Отец Николая Ивановича был куплен
екатеринбургским начальством и привезен в
Златоуст. За проявленное усердие в работе
Николай Иванович получил «вольную»,
которая освобождала его семью от «телесно-
го наказания за провины». Н. И. Швецов
грамоте обучен не был, но лучше его никто
не мог «прочитать» родословную любой ста-
ли. Осмотрев кусок металла, он мог опреде-
лить, как выплавлена сталь, как откована,
равномерно ли нагрета под ковку, правиль-
но ли закалена. По излому стали и размеру
ее зерен он безошибочно предсказывал ее
свойства.
После того как П. П. Аносов в 1847 году
стал томским гражданским губернатором,
начальником Алтайских горных заводов и
уехал из Златоуста, Н. И. Швецов продол-
жал плавить булат. Он был человеком
скрытным и приемы изготовления узорчатой
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
стали держал при себе. Четверо его сыновей
работали на Златоустовском заводе, но сек-
реты производства булата он доверил только
старшему — Павлу.
Павел Николаевич Швецов с семи лет
уже ходил с отцом на завод. После оконча-
ния горнозаводской школы он освоил про-
фессии слесаря, токаря по сверлению ружей-
ных стволов и машиниста воздуходувной
машины. Лишь в 1880 году он стал сталели-
тейным мастером и проработал на этой дол-
жности почти 45 лет. Высокого роста, худой
и седой, в очках и фартуке, он напоминал
колдуна, когда смешивал различные порош-
ки при составлении шихты для варки стали.
Павел Николаевич (рис. 12) был человеком
строгого и молчаливого нрава, он никогда
никому не объяснял, что и зачем делает. Он
сам плавил сталь, сам изготовлял из нее
клинки и различный инструмент, сам опре-
делял их структуру и качество.
В 50-х годах прошлого века производство
булатной стали на Златоустовском заводе
резко сократилось, ее готовили только по
специальным заказам. Это, возможно, было
связано с тем, что в это время горный инже-
нер П. М. Обухов (1820-1869) организовал
широкое производство тигельной стали для
отливки пушечных стволов. Есть также све-
дения, что вплоть до 1875 года отдельные
заготовки булата, сделанного еще во време-
на П. П. Аносова, хранились на заводском
складе и употреблялись только для такого
инструмента, которому нужна была очень
высокая твердость и стойкость.
П. Г. Бояршинов (1882-1957), который с
1902 года работал на заводе рядом сП. Н.
Швецовым, рассказывал о таком случае. В
1905 году, возвращаясь с русско-японской
войны, в Златоусте остановился какой-то вы-
сокий чин. Офицер обратился к управите-
лю завода с просьбой сделать ему такую шаш-
ку, которая бы рубила все существующие в
заграничных армиях клинки, оставаясь це-
лой и невредимой. Офицер объяснил: он
поспорил с ехавшими с ним в поезде иност-
ранными военными, утверждая, что шашки,
изготовленные златоустовскими мастерами,
имеют значительно более высокое качество,
чем лучшие заграничные. Управитель заво-
да и приехавший офицер уговорили П. Н.
Швецова заняться этим заказом. П. Г. Бояр-
шинов и мастер К. К. Моисеев помогали
своему учителю отливать слиточки булата.
В печи Сименса на 28 тиглей булат гото-
вили только в одном тигле, который стави-
ли в самое горячее место печи. В тигель с
булатом загружали не более 8 кг шихты, в
то время как в тигли с обыкновенной сталью
закладывали 30 — 32 кг металла. После окон-
чания плавки сталь медленно охлаждали.
Полученный слиточек в виде хлебца медлен-
но подогревали до красного каления, надру-
бали зубилом и раскалывали под молотом
пополам. С половинок снимали внешнюю
корку, подогревали на горне и клали разре-
занной плоскостью на наковальню. Ковали
заготовку на полосу сечением 25X40 мм, из
которой специальными приемами делался
клинок. Нагрев под закалку и отпуск осуще-
ствляли в ваннах с расплавленным свинцом.
Для травления клинка применяли пивной
уксус в смеси со слабой соляной кислотой.
Подобным образом в конце 1905 года
Швецов отлил много слиточков булата раз-
ного состава, делал из них клинки, но каче-
ство их ему пока не нравилось. Таким обра-
зом, у П. Н. Швецова булат получался не
всегда.
«Прихожу я однажды на работу,— вспо-
минал П. Г. Бояршинов,— а Павел Никола-
евич вынимает из шкафа грубо отполиро-
ванный клинок и говорит: «Вот это наконец-
то то, что надо. Наши шашки рубит. А раз

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
Рис. 12. Павел Николаевич Швецов
наши рубит, то обязательно будет рубить и
заграничные».
Сдал П. Н. Швецов клинок на оружей-
ную фабрику, сделали там из него шашку,
отполировали, красиво отделали, постави-
ли марку завода и послали тому самому офи-
церу. А через некоторое время управителю
завода пришло письмо, в котором сообща-
лось, что пари офицер выиграл, а мастера
за выполнение заказа благодарит и награж-
дает вместе с помощниками деньгами.
В Златоустовском музее можно увидеть
поковку булата, приготовленную П. Н. Шве-
цовым. В архиве Златоустовского завода со-
хранилась фотография макроструктуры була-
та полученного П. Н. Швецовым (рис.13).
Самое важное, что в этом музее хранит-
ся записная книжка П. Н. Швецова, в ко-
торой он отмечал составы шихты и результа-
ты опытных плавок. Начало записей отно-
сится к 1883 году. Из них можно заключить,
что автор готовил в тиглях не только булат,
но и сплавы с кремнием, молибденом, вана-
дием, титаном и изучал их свойства. Инте-
ресно, что в этих же тиглях из руд и сырых
материалов приготовлялись ферросплавы.
Рис.13. Макроструктура кованого булата,
полученного П.Н. Швецовым
Еще в 1884 году П. Н. Швецов сплавлял
железо с хромом и получал высокохромис-
тую нержавеющую сталь. Он плавил также
быстрорежущую инструментальную сталь,
которую называл «самозакалкой». В 1903
году завод заключил договор с австрийской
фирмой «Бр. Беллер» на поставку инстру-
ментальной стали марки «рапид». Особые
пункты договора охраняли исключительное
право фирмы на рецепты приготовления этой
стали и на сбыт ее в России и за границей в
течение последующих 10 лет. В короткий
срок в Златоусте было освоено производство
стали «рапид», но при этом выяснилось, что
«самозакалка» Швецова ей не уступает. До-
говор с фирмой был досрочно расторгнут,
на заводе начали плавить швецовскую инст-
рументальную сталь, которая долгое время
была известна под названием «рапид-само-
калка».
В записной книжке Швецова часто упо-
минается «Ломъ булата» или «булат». По-
мечено, что свойства булата достигались при
плавке шихты, состоящей из 1,5 фунта крич-
ного железа, 0,25 фунта зеркального чугуна,
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
1,5 золотников синеродистого калия и 0,5
золотников марганцовистого чугуна. В 1906
году П. Н. Швецов продал рецепты приго-
товления булата дирекции Златоустовского
завода. Рецепты были, а булата — не было.
После 1905 года в Златоусте никто делать
булата уже не умел. Секрет его получения
вновь оказался безвозвратно потерянным...
Чем же объяснить, что еще при жизни
П. Н. Швецова перестали плавить узорча-
тую сталь? Ответ на этот вопрос сравнитель-
но прост. Дело в том, что в начале XX века
изобретают и начинают широко применять
легированные стали. Физико-механические
свойства таких сталей гораздо выше не толь-
ко углеродистых, но и булатных. Нет ниче-
го удивительного, что еще француз Бертье и
другие западные металлурги принимали за
булат хромистую сталь.
Старожилы Златоуста любят рассказывать
такой случай. В 20-е годы кавалерийские саб-
ли и шашки делались уже из стали, содержа-
щей примерно 3% хрома. Однажды на завод
попал известный военный кавалерист и, уви-
дев булатные сабли, поинтересовался, на-
сколько лучше они современных. Ему разре-
шили «рубануть» современной шашкой по
булатной и... на булатной сабле осталась за-
зубрина! Хром, молибден, вольфрам и дру-
гие легирующие элементы так повышают твер-
дость и прочность стали после закалки, что
булату с ней тягаться не под силу.
Вот почему легированные марки стали,
получаемые тигельным процессом, часто
принимали за булат. Так, например, мастер
К. К. Моисеев утверждал, что ему приходи-
лось лично в 1920 — 1925 годах плавить «бу-
лат» следующего состава (%): углерод —
1,55 — 1,44; хром — 0,7 —0,8; марганец —
1,52 — 1,64; вольфрам — 0,69 — 0,86. Конеч-
но, свойства этой легированной стали не ус-
тупали булату!
Таким образом, в начале XX века леги-
рованные стали позволяли получать холод-
ное оружие и инструмент очень высокого
качества. Необходимость приготовления бу-
лата практически отпала.
Узорчатая сталь? Сколько угодно
В XIX веке последователи Аносова, из-
вестные русские металлурги П. М. Обухов
(1820-1869), А. С. Лавров (1838-1904), Н.
В. Калакуцкий (1831-1889) развивали его
идеи о получении совершенной стали, иска-
ли научные обоснования металлургических
процессов. Так, например, А. С. Лавров, изу-
чая строение стального слитка, впервые при-
менил алюминий для удаления кислорода из
стали, выдвинул идею подогрева верхней
части слитка термитными смесями для того,
чтобы уменьшить его усадку и увеличить
выход годного металла. Совместно с Н. В.
Калакуцким он открыл и объяснил ликва-
цию стали — неравномерное распределение
примесей в объеме слитка. Работы Аносова
и его последователей продолжил выдающий-
ся ученый-металлург Д. К. Чернов (1839-
1921), обобщения и открытия которого в на-
чале XX века завершили формирование ме-
таллургии как науки.
В 1878 году Д. К. Чернов описал харак-
тер затвердевания (кристаллизации) стали и
показал особенности перехода ее из жидкого
в твердое состояние. Он разработал схему об-
разования кристаллов в жидком металле, ис-
ходя из того, что они состоят из дендритов
— древовидных образований. Чернов собрал
большую коллекцию кристаллов, которые
были извлечены из стальных слитков. Неко-
торые из них достигали размеров 3—5 мм.
Однажды полковник А. Г. Берсенев, слу-
живший приемщиком на металлургическом
заводе, нашел в груде стального лома на
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
шихтовом дворе огромный кристалл. В со-
брании Чернова это был самый крупный ден-
дрит — он весил почти 3,5 кг и имел длину
около 40 см. Вскоре он стал широко извес-
тен как «кристалл Чернова».
Величину дендритов Д. К. Чернов свя-
зывал с условиями охлаждения стали: «Если
расплавленную в тигле сталь вы будете при
охлаждении приводить постоянно в сильное
сотрясение, достаточное для того, чтобы все
частицы ее приходили в движение, тогда сли-
ток будет иметь чрезвычайно мелкие крис-
таллы, — писал Д. К. Чернов,— если же эту
сталь оставить без всякого сотрясения и дать
массе спокойно и медленно охлаждаться,
тогда у вас эта же сталь получится в круп-
ных, хорошо развитых кристаллах».
Склонность стали к кристаллизации, фор-
ма кристаллов и их взаимное расположение
зависят не только от условий кристаллизации,
но и от химического состава стали, степени ее
загрязнения вредными примесями. Чем мень-
ше примесей в стали, тем легче получить при
кристаллизации ее крупные кристаллы. Ис-
ходя из этого, Д. К. Чернов считал, что пер-
воначальная крупная кристаллическая струк-
тура (рис. 14) является первоосновой булатного
узора [26]. Это утверждение как будто совпа-
дало с рекомендациями П. П. Аносова, кото-
рый писал, что «для получения совершенного
булата» необходимы особой чистоты материа-
лы, «сильный жар во время плавки», «мед-
ленное охлаждение тигля» и «наименьшее
нагревание при ковке».
По указанию Д. К. Чернова его сотруд-
ники не раз пробовали плавить булат. Они
брали железо, чистое по фосфору и сере,
сплавляли его с серебристым графитом в
присутствии окалины и флюса, сильно на-
гревали и медленно охлаждали в огнеупор-
ных тиглях. Поверхность слитков шлифова-
ли, полировали и травили кислотой. И дей-
ствительно, слитки имели ярко выраженные
древовидные узоры. Елочки со стройными
стволами и строго симметричными ветвями
отбрасывали серебристые тени и были очень
красивы. Слитки разрезали, вновь шлифо-
вали, полировали, травили, и узоры повто-
рялись, они были присущи всему объему
металла.
Рис. 14. Первоначальная (дендритная) струк-
тура литой стали
Остался, казалось бы, пустяк: известны-
ми приемами ковки сплести стволы и ветви
узора так, чтобы получить рисунок, харак-
терный для булатов. Но как раз это не полу-
чалось. Д. К. Чернов твердо установил, что
нагрев стали под ковку до обычных темпе-
ратур (800 — 1100°С) невозвратимо уничто-
жает дендритные узоры...
Для того чтобы сохранить узоры, необ-
ходимо ковать сталь при достаточно низкой
температуре, считал Д. К. Чернов. Если это
соблюдено, то нарушения кристаллического
строения не происходит, «сплетения»
кристаллов должны изменить свой вид так
или иначе, более или менее в зависимости
от направления и степени вытягивания при
обработке. Поэтому, выковав пластинку и
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
вытравив кислотой ее шлифованную повер-
хность, получают узор иного вида, с краси-
выми линиями или вроде фибр дерева, на-
пример дуба. Однако найти температуру ков-
ки, при которой бы сохранялись узоры, не
удавалось. И Чернов долго считал, что ис-
кусство древних кузнецов основывалось на
знании секретов пластической деформации
стали при «наименьшем нагревании».
Позднее Чернов объяснял свойства бу-
лата не только «сплетением» кристаллов, но
и ликвацией углерода. Когда булатный сли-
ток остывает, то первой начинает кристал-
лизоваться более тугоплавкая малоуглероди-
стая сталь. Между дендритами этой стали
располагаются возникающие позже кристал-
лики менее тугоплавкой высокоуглеродистой
стали. Поэтому и получается сложное пере-
плетение твердых и пластичных кристаллов.
Описанное явление сегодня широко извест-
но как дендритная или внутрикристалличес-
кая ликвация углерода. Дендритная ликва-
ция углерода и легирующих элементов ока-
зывает значительное влияние на свойства
легированных сталей после горячей дефор-
мации. Этому явлению, открытому Д. К.
Черновым, уже в наше время посвящено не-
мало научных работ.
Ученик Чернова Н. Т. Беляев [27], по-
нимая невозможность превратить в булатный
узор дендритную структуру литого металла
путем низкотемпературной деформации, не-
сколько иначе излагает взгляды своего учи-
теля на происхождение булатного узора. Он
обращает внимание на то обстоятельство, что
при медленном охлаждении стали ветви ден-
дритов «состоят из последовательного ряда
концентрических оболочек попеременно ме-
няющегося состава, что и влечет за собой по-
явление в вытравленном рисунке булата кон-
центрических очертаний и часто замкнутых
фигур». Другими словами, Н. Т. Беляев ут-
верждает, что благодаря дендритной ликва-
ции углерода булатный узор появляется в
слитке еще до того, как его подвергают ков-
ке. Поскольку в данном случае выявление
дендритной структуры связано с участками,
обогащенными или обедненными углеродом,
оно должно происходить и после высокотем-
пературной деформации металла.
Экспериментальной проверкой этой тео-
рии булатного узора занялся другой ученик
Д. К. Чернова - Н. И. Беляев (1877-1920).
Он проковал в пластины два одинаковых куска
стали, содержащей 1,35% углерода, и подверг
их длительному отжигу. После этого один
кусок ковался при температуре 65°, а другой
— при 1000°С. Оба шлифа были протравле-
ны на дендритную структуру. При вы-
сокотемпературной ковке дендритная струк-
тура выявлялась после закалки образцов. Это
дало основание Н.И.Беляеву связать булат-
ный узор с дендридной ликвацией углерода
и подтвердить теорию своего учителя.
В одном Д. К. Чернов и Н. И. Беляев
были совершенно правы: они открыли сек-
рет так называемого «литого булата» Аносо-
ва. Дело в том, что в трудах П. П. Аносова
есть описание способа производства стали, ко-
торая изготовлялась в тиглях путем перепла-
ва предварительно науглероженного железа
и отливалась в формы. Литая сталь подверга-
лась длительному отжигу без доступа возду-
ха в специальных тщательно закупоренных
ящиках. Аносов скрупулезно исследовал ре-
жимы отжига и установил, что правильно ото-
жженная сталь имела чистую поверхность без
следов окалины, хорошую вязкость и круп-
нозернистое строение. На поверхности стали
были видны узоры. Аносов писал: «Отожжен-
ная сталь, как имеющая узоры, подобно бу-
латным, должна нести и одинаковые с ней
названия. Для отличия от настоящего булата
я называю ее литым булатом».
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
Таким образом, узоры, получающиеся
после длительного отжига металла, безус-
ловно связанные с дендритной ликвацией
углерода, Аносов не считал «настоящими
булатными». К аналогичным выводам при-
шел впоследствии и Н. И. Беляев: «Будучи
далек от мысли воспроизвести лучший ко-
ленчатый узор индийских мастеров, я тем
не менее даю образы того, как, видоизменяя
ковку, можно видоизменять узор, делая его
более красивым и более совершенным в ме-
ханическом смысле». Итак, настоящих бу-
латных узоров и Н. И. Беляеву вос-
произвести не удалось.
Подчеркнем: работы Д. К. Чернова, Н.Т.
Беляева и Н. И. Беляева по кристаллизации
стали и дендритной ликвации примесей за-
ложили основу современной теории кристал-
лизации и показали ее роль в обеспечении
качества стали. Позднее мы увидим, что на
основе исследований булата были разработа-
ны и другие важные положения металлургии.
Теперь хорошо известно, что дендритная
структура наиболее хорошо выявляется в
сталях, имеющих значительное содержание
углерода (более 0,8%,) или легирующих эле-
ментов. В литом металле она (проявляется
сравнительно легко, в деформированном —
только продолжительным травлением специ-
альными реактивами. Между тем имеется
много свидетельств тому, что булатные узо-
ры выявляются весьма слабыми травителя-
ми, в том числе и такими, как соки растений
и плодов. Даже чистая вода в присутствии
воздуха в течение нескольких минут выяв-
ляла булатный узор. Поэтому легкость про-
явления узора всегда считалась отличитель-
ным признаком булата. Мы уже знаем, что в
лучших булатах узоры вообще выявлялись
непосредственно после полировки.
Надо отдать должное Д. К. Чернову, он
первым строго научно объяснил природу бу-
лата и связал ее со свойствами этой удиви-
тельной стали. Он считал, что при затверде-
вании сталь распадается на два различных сое-
динения железа с углеродом, которые «игра-
ют очень важную роль при назначении такой
стали на клинки: при закалке более твердое
вещество сильно закаливается, а другое ве-
щество остается слабо закаленным, но так как
оба вещества в тонких слоях и фибрах тесно
перевиты одно с другим, то получается мате-
риал, обладающий одновременно и большей
твердостью, и большей вязкостью. Таким об-
разом, оказывается, что булат несравнимо
выше лучших сортов стали, приготовленной
иными способами».
Перламутровая теория булата
Первые исследования микроструктуры ли-
того металла привели Д. К. Чернова к откры-
тию закономерностей кристаллизации сталь-
ного слитка. Это являлось крупным научным
достижением, открывающим путь к получению
качественных сталей. Все же Д. К. Чернов и
Н. Т. Беляев в конце концов поняли, что ден-
дритная теория булатного узора несостоятель-
на. Они выдвинули новую гипотезу: булат-
ный узор - это полученный каким-то спосо-
бом крупный перлит. Для того, чтобы понять,
что такое «перлит» и почему он напоминает
булатный узор, необходимо рассмотреть рабо-
ты Д.К. Чернова и других металлургов конца
XIX-начала XX столетия.
Подвергая ковке сталь, нагретую до раз-
личных температур, Чернов устанавливает
связь между температурой ковки, микрострук-
турой стали и ее механическими свойствами.
Он открывает критические температурные точ-
ки, переход через которые существенно из-
меняет строение и свойства стали. Одна из
этих точек, обозначаемая им буквой а, соот-
ветствовала темно-вишневому цвету нагре-

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
той стали, вторая точка в — красному цвету
каления.
Вот как Д. К. Чернов характеризует эти
замечательные точки: «Сталь, как бы тверда
она ни была, будучи нагрета ниже точки «а»,
не принимает закалки, как бы быстро ее ни
охлаждали, напротив того, она становится
значительно мягче и легче обрабатывается
пилою». Таким образом, критическая точка
««» характеризует минимальную температу-
ру, от которой сталь начинает принимать за-
калку. И напротив, «сталь, будучи нагрета
ниже точки «в», не изменяет своей структу-
ры — медленно или быстро после того она
охлаждается. Как только температура воз-
высится до точки «в», масса стали быстро
переходит из зернистого (или, вообще гово-
ря, кристаллического) в аморфное (воско-
образное) состояние». «Аморфная» — это
мелкозернистая структура стали, которая
надежно обеспечивает ей высокие свойства.
Открытие критических точек превраще-
ния стали сделало возможным научно объяс-
нить процессы, происходящие в стали при
ее закалке и отпуске. Изучение под микро-
скопом микроструктуры отожженной и зака-
ленной стали приводит Д. К. Чернова и Н.
Т. Беляева к новой гипотезе, объясняющей
природу булата. Теперь они представляют
булатный узор как «видимый простым гла-
зом перлит». Чтобы понять, что такое пер-
лит, и каким образом он может быть связан
с булатным узором, необходимо более под-
робно ознакомиться с превращениями в же-
лезоуглеродистых сплавах при их нагрева-
нии и охлаждении.
Железо существует в двух полиморфных
модификациях: б-железо, которое устойчи-
во при температурах ниже 910°С и выше
1390°0,и г-железо, устойчивое в интервале
температур 910° —1390°С. Кристаллическая
решетка - б- железа — объемно-центриро-
ванный куб, г -железа — гранецентрирован-
ный. Изменение кристаллической решетки
при нагревании и охлаждении называется
полиморфизмом. Открытие Д. К. Черновым
в 1868 году критических точек превращения
стали есть не что иное, как открытие поли-
морфизма железа.
Мы уже говорили о том, что железо с
углеродом образует химическое соединение
— цементит (карбид железа). В середине
прошлого века английский ученый У. Ро-
бертс-Остен показал, что углерод способен
также растворяться в твердом железе. В честь
его твердый раствор углерода в г-железе на-
звали аустенитом. Твердый раствор углеро-
да в б -железе называется ферритом. И в
аустените, и в феррите углерод растворим в
ограниченных количествах.
С понижением температуры падает ра-
створимость углерода в аустените и ферри-
те, и избыточный углерод выделяется из ра-
створа в виде цементита. В связи с этим Д.
К. Чернов указывал, что критические точки
превращения аустенита в феррит при охлаж-
дении стали и феррита в аустенит при ее
нагревании зависят от содержания в стали
углерода. Этим самым он впервые дал пред-
ставление о диаграмме состояния железо-
углеродистых сплавов. В дальнейшем, бла-
годаря работам А. П. Ле-Шателье (1850 —
1936), А. А. Байкова (1870- 1946), Н. Т.
Гудцова (1885—1957) и других ученых, эта
диаграмма была построена.
Что же такое диаграмма состояния? Ди-
аграмма состояния — это графическое изоб-
ражение областей устойчивости фаз в зави-
симости от температуры и состава сплава. На
рис. 15 показана диаграмма состояния «же-
лезо-углерод» («железо-цементит»). По
оси ординат отложена температура сплава,
по оси абсцисс — содержание (концентрация)
углерода в железе.

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
Рис. 15. Диаграмма состояния «железо-углерод»
Рассмотрим подробнее стальной угол
диаграммы (содержание углерода 0,02-2,14 %.
Линии GSE ограничивают область существо-
вания аустенита. Точки линии GS показы-
вают начало превращения аустенита в фер-
рит при охлаждении сплава и окончание пре-
вращения феррита в аустенит при нагре-
вании. С увеличением концентрации угле-
рода в аустените до 0,8%, температура нача-
ла его превращения в феррит падает, и по
достижении этой концентрации (точка S) она
соответствует 727°С. Поэтому при охлаж-
дении сплавов с содержанием углерода бо-
лее 0,02%, и менее 0,80% в интервале темпе-
ратур 911—727° происходит превращение
аустенита (А) в феррит (Ф), а при нагрева-
нии — феррита в аустенит. Таким образом,
в области между линиями GS и PS структу-
ра сплавов всегда двухфазная, состоящая из
феррита и аустенита. Аустенит полностью
превращается в феррит при охлаждении
сплава ниже температуры 727°С
(линия PS). Эта же температура
определяет начало превращения
феррита в аустенит при нагревании
сплава.
В правой части диаграммы ли-
ния SE также ограничивает область
существования аустенита. Точки
этой линии показывают, что с паде-
нием температуры растворимость уг-
лерода в аустените уменьшается. С
понижением температуры от 1147 до
727°С предельная концентрация уг-
лерода в аустените изменяется от
2,14 до 0,8%, поэтому при охлажде-
нии сплавов указанных составов до
температур ниже 1147°С из аусте-
нита выпадает цементит. В области
между линиями SE и SK структура
сплавов двухфазная, состоящая из
аустенита (А) и цементита (Ц).
При температуре 727°С концентрация
углерода в аустените определяется точкой S
на линии PSK и соответствует 0,8%. Пре-
дельная концентрация углерода в феррите
при этой же температуре определяется точ-
кой Р на линии PSK, она соответствует все-
го 0,02% углерода. Следовательно, аустенит,
содержащий 0,8% углерода, при охлаждении
сплава до 727°С превращается в феррит, со-
держащий 0,02% углерода. Избыток углеро-
да выделяется из аустенита в виде цементи-
та (химическое соединение железа с углеро-
дом-карбид железа Fe3C). Таким образом,
при температуре 727°С аустенит распадается
одновременно на две фазы: феррит и цемен-
тит. Эти фазы выделяются в виде механи-
ческой смеси. Превращение аустенита в фер-
рито-цементитную смесь при 727°С характер-
но для всех сталей.
Распад аустенита при 727°С на феррит и
цементит называется эвтектоидным превра-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
щением, а получающаяся в результате рас-
пада феррито-цементитная структура — эв-
тектоидом. Невооруженным глазом увидеть
феррито-цементитную смесь невозможно.
Под микроскопом, при увеличениях в десят-
ки и сотни раз, двухфазная структура эвтек-
тоида напоминает перламутр, сложенный из
светлых пластинок феррита, чередующихся
с темными пластинками цементита. Поэто-
му двухфазная структура эвтектоида была
названа перлитом (П).
Стали, содержащие углерода до 0,8%,
называются доэвтектоидными. После медлен-
ного охлаждения их структура состоит из
феррита и перлита. Стали, содержащие уг-
лерода более 0,8%, называются заэвтектоид-
ными. Их структура после медленного ох-
лаждения состоит из перлита и цементита.
В стали, содержащей 0,8% углерода, весь
аустенит превращается в перлит, а поэтому
после медленного охлаждения структура та-
кой стали будет представлять собой пластин-
чатый перлит. Такая сталь называется эвтек-
тоидной.
Если сравнить пластинчатый перлит с
узором к тинка кинжала, сделанного из ано-
совского булата (рис. 16), то мы увидим, что
внешнее сходство поразительное! Теперь со-
вершенно понятно, почему Д. К. Чернов и
Н. Т. Беляев пытались связать булатный
узор с перлитной структурой стали. Н. Т.
Беляев даже пробовал классифицировать
перлит по признакам булатного узора...
Перлитом можно не только объяснить
узор булата, но и обосновать его свойства.
Дело в том, что феррит является пластич-
ным и вязким материалом, а цементит —
твердым и прочным. Так же как и булат,
перлит как будто совмещает в себе прямо
противоположные качества: пластичность и
твердость, вязкость и прочность!
Итак, Д. К. Чернов и Н. Т. Беляев выд-
винули гипотезу: булатный узор — перлит,
полученный каким-то неизвестным способом,
обеспечивающим рост пластинок феррита и
цементита до таких размеров, что они видны
невооруженным глазом. Однако никакого
экспериментального материала, связывающе-
го перлит с булатным узором, получить не
удалось. Металлурги ни разу не получали
перлита, в котором бы величина пластинок
феррита и цементита была бы соизмерима с
булатным узором.
В связи с этим Н. Т. Беляев выдвигает
новую гипотезу: булатный узор является
результатом структурного равновесия меж-
ду ферритом и цементитом. Поводом для
этой гипотезы послужили опыты металлурга
Г. Герен-са, который обнаружил в перлите
белых чугунов структурно-свободный цемен-
тит. Рассматривая условия, предложенные
Аносовым для отжига «литых булатов», Н.
Т. Беляев находит, что они в точности со-
впадают с опытами Геренса. Гипотезу Н. Т.
Беляева поддерживает известный металлург
начала XX века В. П. Ижевский [28 [.
Нагревом заэвтектоидной стали (1,4 —
1,8% углерода) выше перлитного превраще-
ния (727°С) и длительной выдержкой при
температурах ниже перлитной превращения
(720° —700°С) удается получить резкую лик-
вацию углерода. В стали появляются участ-
ки структурно-свободного феррита и груп-
повые скопления коагулированных (сгруп-
пировавшихся) частиц цементита.
Казалось бы, металлурги наконец-то по-
лучили ключ к разгадке тайны булатных узо-
ров. Но, увы, вскоре сами авторы гипотезы
признают ее несостоятельность: хорошо из-
вестно, что булатные узоры сохраняются и
после закалки стали в то время, как струк-
тура «феррито-цементитного узора» после
закалки стали на мартенсит традиционными
способами сохраниться не может. Что бы это
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
а
б
Рис. 16. Макроструктура аносовского була-
та-а; б-микроструктура перлита
хорошо понять, необходимо сделать еще один
экскурс в металловедение и познакомиться
с основами теории закалки и отпуска стали.
Что же происходит при закалке стали?
Свойства стали зависят от ее структуры.
Оказывается, структура стали данного хими-
ческого состава изменяется после нагревания
и последующего охлаждения с той или иной
скоростью. При нагревании сплава железо—
углерод до температур, соответствующих об-
ласти выше линии GSE (рис. 15), он приоб-
ретает аустенитную структуру. При разных
скоростях охлаждения аустенита получают
разные структуры охлажденной стали.
Если эвтектоидную сталь (0,8%, углеро-
да) медленно охлаждать от температур выше
727°С, то произойдет полный распад аусте-
нита с образованием пластинчатого перли-
та. Распад аустенита можно условно разде-
лить на следующие стадии:
1. Превращение аустенита в феррит. Этот
процесс состоит в перегруппировке атомов
железа таким образом, что кристаллическая
решетка гранецентрированного куба г-желе-
за переходит в кристаллическую решетку
объемно-центрированного куба б-железа.
2. В результате смещения атомов угле-
рода и пересыщения этим компонентом твер-
дого раствора из него выделяются частицы
цементита (карбида железа).
3. Выделившиеся частицы цементита ра-
стут и образуют прослойки в феррите.
Как мы уже говорили, после медленного
охлаждения углеродистая сталь имеет струк-
туру пластинчатого перлита, хорошо види-
мую под микроскопом при увеличении в 100
раз. При ускорении охлаждения до 50° в се-
кунду третий процесс превращения не успе-
вает закончиться, поэтому размеры пласти-
нок цементита уменьшаются, они становят-
ся различимы только при увеличениях в ты-
сячи раз. Такая структура в честь английс-
кого ученого конца XIX — начала XX века
Г. К. Сорби (1826-1908) была названа сор-
битом.
При ускорении охлаждения с 50 до 100°
в секунду полностью успевает завершиться
только второй процесс превращения, а тре-
тий останавливается в самом начале. Теперь
уже пластинки цементита видны лишь при
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
громадных увеличениях в десятки тысяч раз.
Они различимы только под электронным
микроскопом. Такая структура в честь фран-
цузского химика Л. Ж. Трооста (1825-1911)
названа трооститом.
Наконец, при скорости охлаждения аус-
тенита больше критической (порядка 150 —
200° в секунду) уже и второй и третий про-
цессы распада не успевают совершиться; за-
вершается лишь перегруппировка атомов же-
леза, а углерод вынужденно остается в твер-
дом растворе б-железа, сильно пересыщая
его. Такая структура в честь немецкого ме-
талловеда А. Мартенса (1850-1914) названа
мартенситом. Мартенситной структуре соот-
ветствует наиболее высокая твердость и проч-
ность стали. Таким образом, если перлит,
сорбит и троостит — двухфазные структу-
ры, представляющие собой смесь феррита и
цементита, то мартенсит — структура одно-
фазная, это твердый пересыщенный раствор
углерода в б железе.
Закалка стали состоит в ее нагреве на 30 —
50° С выше температуры начала устойчивости
аустенита и быстром охлаждении. Обычно
при закалке стремятся получить мартенсит-
ную структуру Для устранения больших на-
пряжений в стали, получающихся под дей-
ствием резкого охлаждения при закалке, сталь
после закалки подвергают отпуску. Отпуск
стали заключается в ее нагреве до темпера-
тур ниже 727°С и последующем охлаждении.
При отпуске структура стали из мартенсита
закалки переходит в мартенсит отпуска, тро-
остит отпуска или сорбит отпуска. Пластич-
ные и вязкие свойства стали после отпуска
улучшаются, а твердость и прочность остают-
ся достаточно высокими.
Совершенно понятно, что булатные клин-
ки, знаменитые своей твердостью и режущи-
ми свойствами, по крайней мере, в поверх-
ностных слоях закаливались на мартенсит.
Под микроскопом мартенсит представляет
собой игольчатую структуру. Иглы мартен-
сита располагаются закономерно, образуя
углы в 60 или 120°. Поэтому после закалки
булата пластинчатая структура перлита со-
храняться не может. Все же, как будет пока-
зано в дальнейшем, на основе феррито-мар-
тенситной структуры можно получать ком-
позиционные стали с высокими свойствами.
Выдающийся ученик и последователь Д.
К. Чернова в области металловедения и тер-
мообработки Н. И. Беляев хорошо понимал
недостатки теории, объясняющей булатный
узор «структурным равновесием феррита и
цементита». Он писал: «Знакомство наше с
микроструктурой стали не только не помога-
ло, а скорее мешало разобраться в этом ин-
тересном вопросе, так как приводило или к
абсурдному объяснению узора булата раз-
витием пластинчатого перлита до размеров,
видимых простым глазом (профессор Чер-
нов и др.), или к объяснению узора булата с
точки зрения структурного равновесия».
В 1911 году Н. И. Беляев [29], наиболее
обстоятельно изучивший к этому времени
вопрос о булате, приходит к совсем песси-
мистическим выводам: «Грустно сознавать,
что современная наука не вооружена еще
настолько, чтобы ясно и определенно отве-
тить на вопросы: что такое булат с его не-
пременным спутником — узором и чем, соб-
ственно, объясняются те высокие механичес-
кие свойства, какими обладают изделия, из-
готовленные из булата...».
81
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
ТРЕТЬЕ РОЖДЕНИЕ
БУЛАТА
Новое бывает хорошо забытым старым.
Поиск продолжается
Юрий Иванович Люндовский — корен-
ной житель Златоуста. На плане дома, кото-
рый в 1837 году перестраивал его дед, масте-
ровой казенных заводов Григорий Люн-
довский, стоит подпись самого «управителя
Златоустовскими заводами П. Аносова».
Подпись скреплена печатью заводской кон-
торы. Печать была сделана из горного хрус-
таля.
Юрий Иванович начал трудовую дея-
тельность на Златоустовских заводах в 1931
году. Будучи главным металлургом завода,
он работал в здании с медной доской у вхо-
да: «Центральная заводская лаборатория. Ос-
нована в 1836 году П. П. Аносовым». По
чугунным ступенькам, по которым не раз
ходил изобретатель русского булата, он ежед-
невно подымался к себе в кабинет.
Со школьной скамьи Люндовский мечтал
найти утерянные секреты и выплавить узор-
чатую сталь. В его семье хранилась желез-
ная трость деда — необыкновенно легкая,
витая, сделанная из железных полос, заго-
товленных для производства сварочного бу-
лата. Он собрал и хранил все те немного-
численные образцы русского булата, которые
можно было найти на заводе.
Ю. И. Люндовский в конце 30-х годов
повторил опыты Д. К. Чернова и добился
путем замедленного охлаждения слитка по-
лучения крупных дендритов в малом объе-
ме металла. Умеренно холодная ковка таких
слитков позволяла получать слабо проявля-
ющиеся узоры.
В 20 —30-х годах тщательно изучал ма-
териалы, относящиеся к производству була-
та, племянник Павла Николаевича Швецо-
ва — Василий Николаевич, который с 1896
года служил мастером фасонно-литейного
цеха. Он был высокообразованным челове-
ком, увлекался историей уральских заводов,
выплавкой тигельной стали, производством
огнеупоров. Сохранились печатные работы
В.Н. Швецова, посвященные этим вопросам.
Любопытен такой факт. Николай Шве-
цов, который работал с Аносовым, был без-
грамотным крепостным крестьянином. Его
сын — Павел Швецов окончил начальную
горнозаводскую школу, что по тем временам
считалось большим везением. Василий Шве-
цов в 1904 году закончил Уральское горное
училище, экстерном получил высшее обра-
зование — он был инженером-металлургом.
А его внук Сергей Швецов защитил канди-
датскую диссертацию, стал научным работ-
ником.
Между тем, в 20-е годы металлургия окон-
чательно формируется в самостоятельную
науку. В технической литературе появляется
много статей, посвященных теоретическому
обоснованию технологии производства леги-
рованных сталей, их термической обработ-
ке. В это время вновь пробуждается интерес
к булату, появляются новые данные о его
химическом составе, макро- и микрострукту-
ре, делаются многочисленные попытки по-
лучить сталь с узорчатой структурой.
Ю. И. Люндовский исследует имеющие-
ся у него образцы булата, полученного П. Н.
Швецовым. Он изучает его микрострукту-
ру, устанавливает, что она характеризуется
крупными включениями цементита высокой
твердости, подтверждает, что в стали мало
серы и других вредных примесей. На заводе
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
еще можно было найти достаточно чистое
пудлинговое железо, древесноугольный чу-
гун и серебристый графит. Возлагаются на-
дежды получить узорчатую сталь путем
сплавления этих компонентов по режимам,
описанным Аносовым. Многочисленные
опыты к успеху не приводят. Правда, уда-
лось овладеть приемами ковки булата и по-
вторить их на обычных сталях. Узор почти
не проявляется, но свойства изделий, осо-
бенно твердость и прочность, ощутимо повы-
силась.
В журнале «Уральский техник» за 1924
год была напечатана статья В. Н. Швецова
«Литой булат» [30] В ней описываются спо-
собы получения узорчатой стали. Автор счи-
тает, что лучшие узоры получаются при
сплавлении железа и чугуна с небольшими
добавками... серебра Большое внимание уде-
лено охлаждению слитка: по окончании
плавки тигель, вынутый из печи, рекоменду-
ется ставить в горячую золу, засыпать его
ею со всех сторон, за исключением крышки,
и оставлять до полного охлаждения. Опи-
сываются приемы ковки булата, обеспе-
чивающие, по мнению автора, узор на клин-
ке в виде елочки. Исследования образцов
булатных изделий в статье не приводятся.
В 20-е годы в Златоусте стремился полу-
чать булат горный инженер П. А. Иванов.
В его опытах принимал участие старейший
мастер завода К. К. Моисеев. В записках В.
Н. Швецова отмечается, что Иванов подго-
нял состав булата под «швецовский», вводя
в шихту соответствующее количество мар-
ганца и хрома. В 30-е годы делались много-
численные попытки получить булат на ос-
нове работ В. Н. Швецова, П. А. Иванова,
К. К. Моисеева. Ни одна из них успехом не
завершилась.
В 1949 году Златоуст праздновал 150-
летие со дня рождения П. П. Аносова; в го-
роде был заложен ему памятник. Теперь на
высоком пьедестале из красноватого поли-
рованного гранита, обрамленного литым
орнаментом, возвышается бронзовая фигура
величайшего русского металлурга. В руках
он держит полосу булатной стали (рис.17).
Рис. 17. Памятник ПП.Аносову в г. Златоусте
Тогда же, в 1949 году, в связи с знамена-
тельной датой состоялось Всесоюзное сове-
щание металлургов. Участники совещания
посетили бывшую оружейную фабрику. В их
присутствии испытывались современные
шашки и сохранившиеся булатные клинки.
Испытание завершилось не в пользу була-
та... Все же это событие вновь вызвало ин-
терес к легендарной стали. Златоустовские

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
металлурги твердо решили, что наступила
пора объяснить свойства булата и расшиф-
ровать природу его удивительных узоров.
Как профессор Виноградов прочитал
Аносова
Решить вековую загадку булатного узора
взялся Игорь Николаевич Голиков — на-
чальник центральной лаборатории Златоус-
товского металлургического завода. Он со-
здал творческую группу, в которую вошли
П. В. Васильев, М. Ф. Лонгинов, Ю. И.
Л Голдовский и автор этих строк. Выплавлять
сталь было решено в тигле индукционной
высокочастотной печи. Этот современный
агрегат достаточно хорошо моделировал ти-
гельный процесс, который П. П. Аносов ис-
пользовал для получения булата. В первых
опытах было решено воспользоваться ре-
комендациями изобретателя русского була-
та и как можно точнее повторить его экспе-
рименты.
Нам было понятно, что свойства булата
определяются содержанием углерода в ста-
ли и его распределением в железе. Поэтому
шихта составлялась из содержащего мало
вредных примесей мягкого железа (0,03%
углерода) и серебристого графита.
Во время плавки поддерживался «боль-
шой жар» — расплав нагревали до 1600 —
1630°С. При таких температурах обеспечи-
валась высокая степень насыщения металла
углеродом. Готовую сталь разливали в чу-
гунные формы. Слиток охлаждали очень мед-
ленно. Многократно добиваясь крупной кри-
сталлизации и прекрасно выраженной денд-
ритной структуры слитка, мы ни разу не по-
лучали булатного узора. Чего-то в нашей
технологии явно не хватало, но чего? Для
ответа на этот вопрос было решено еще раз
внимательно изучить всю имеющуюся лите-
ратуру о булате. И вот что обнаружилось.
В 1919 году в Днепропетровском горном
институте защищалась необычная диссерта-
ция: «Мягкий булат и происхождение бу-
латного узора». Соискатель, уже немолодой
человек, профессор А. П. Виноградов изла-
гал свою теорию природы узорчатой стали.
Материалы диссертации были опубликова-
ны в 1928 году в «Научных записках кафед-
ры металловедения и термической обработки
металлов». В связи с тем, что к 50-м годам
этот сборник стал библиографической ред-
костью, труд ученого остался малоизвестным.
А. П. Виноградову особыми приемами
деформации стали удалось получить на ос-
нове дендритной ликвации углерода волок-
нистую неоднородность, проявляющуюся в
виде узора. Однако узор этот оказался не
сопоставимым с булатным, поскольку был
выражен очень слабо.
«Следует признать,— писал А. П. Ви-
ноградов [31] что хотя химическая и
структурная неоднородность является неиз-
бежной принадлежностью всякой литой ста-
ли, однако булаты резко отличаются особен-
но ярко выраженной химической и структур-
ной неоднородностью». Отсюда вывод: при
производстве булатной стали химическая
неоднородность подчеркивалась и фиксиро-
валась принципиально другими приемами.
Талантливый ученый впервые замечает «эти
приемы» в опубликованных трудах П. П.
Аносова.
Внимательно изучая «Журнал опытов по
приготовлению литой стали и булатов с крат-
кими замечаниями», А. П. Виноградов об-
ратил внимание на то обстоятельство, что
при получении булатов металл часто недо-
расплавлялся. В примечаниях Аносов так и
пишет: «не все расплавлялось» или — «не-
совершенно расплавилось».
Тщательно анализируя условия проводи-

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
мых П. П. Аносовым плавок булатной ста-
ли, А. П. Виноградов убеждается, что ос-
новной их особенностью является на-
углероживание кусочков (обсечков) железа
в тигле. Часть из них, взаимодействуя с гра-
фитом и печными газами, очень сильно на-
углероживалась и превращалась в малоугле-
родистый чугун. Чугун, температура плав-
ления которого 1200—1300°С, плавился и
стекал каплями на дно тигля. Таким обра-
зом, в нижней части тигля скапливался жид-
кий чугун, а в его верхней части твердые об-
сечки мягкого низкоуглеродистого железа,
температура плавления которых 1500 —
1535°С.
Нагрев металла в условиях тигельной
плавки во времена П. П. Аносова осуществ-
лялся до температур не выше 1460 —1480°С,
поэтому обсечки мягкого железа, погружа-
ясь в конце концов в жидкий чугун,
расплавиться не могли. Они могли лишь на-
углераживаться углеродом жидкого чугуна.
Плавка заканчивалась в тот момент, когда
частички эти полностью еще не расплавла-
вились. Отсюда легко сделать вывод, что П.
П. Аносов достигал большой физической нео-
днородности непосредственно при плавке ста-
ли за счет сохранения в основной массе вы-
сокоуглеродистого расплава частиц недоуг-
лероженного и поэтому недорасплавившего-
ся твердого железа.
Интересно, что П. П. Аносов понимал
эти особенности технологии плавки булата.
Он писал: «Искусство мастера в сем случае
состоит в том, чтобы остановить работу в то
мгновение, когда последний кусочек обсеч-
ков начинает расплавляться...» И далее:
«При разбитии медленно охлажденных в
печи тиглей сплавки казались как бы не со-
вершенно расплавленными, ибо куски же-
леза в некоторых местах сохранили перво-
начальную форму». В свете новой теории
булатного узора эти замечания приобретают
глубокий смысл.
Так как прекращение плавки у П. П.
Аносова происходило в тот момент, когда в
жидкость погружались твердые частицы же-
леза, то последующее понижение темпера-
туры при охлаждении сплава в тигле приво-
дило к кристаллизации высокоуглеродистой
стали на имеющихся частицах железа, как
на готовых центрах. Охлаждение стали в
тигле, в котором она плавилась, как бы фик-
сировало полученную при плавке неоднород-
ность. Недаром на основании своих опытов
П. П. Аносов полагал, что «переливание из
тигля в изложницу портит сталь».
Болес того, по его наблюдению медлен-
ное охлаждение стали в тигле способствова-
ло развитию кристаллизации и образованию
узоров. Таким образом, процесс плавки и
кристаллизации стали у П. П. Аносова неиз-
бежно обусловливал крайнюю химическую,
а следовательно, и структурную неоднород-
ность слитка. Деформация при ковке этой
неоднородной структуры и являлась причи-
ной булатного узора.
К сожалению, на перечисленные особен-
ности технологии производства булатной
стали не обратил никакого внимания ни один
из исследователей работ П. П. Аносова. Не
указывал на них также никто из златоустовс-
ких мастеров, которые позже плавили бу-
латную сталь. Естественно, что сам П. П.
Аносов, не владея современными методами
исследования металлов, не мог должным
образом оценить степень влияния приведен-
ных выше, на первый взгляд второстепен-
ных, факторов на рисунок булата и его свой-
ства.
После П. П. Аносова производство на-
стоящих булатных клинков на Златоустовс-
ком заводе, как уже было отмечено, вскоре
прекратилось. Д. К. Чернов объяснял это

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
чрезвычайной сложностью процесса. «Про-
изводство узорчатой стали,— писал он,—
требует усиленного постоянного наблюдения
и преданности делу. В производстве булата
очень ясно обнаружилось, какой капризный
материал — сталь: малейшее несовершенство
в процессе или нечистота материала — и уже
сталь получается хуже, с мелким узором».
А. П. Виноградов полагал, что причиной
прекращения производства булата могло
быть несоблюдение основного условия его
получения: «прекращать процесс плавления,
не дожидаясь полного растворения после-
дних кусочков железа».
Действительно, П. П. Аносов, составив
подробное описание приемов приготовления
слитков булатной стали, не обратил долж-
ного внимания на момент прекращения плав-
ки. Все последующие металлурги, плавив-
шие булат после П. П. Аносова, не могли
соблюсти это необходимое условие, обеспе-
чивающее получение узорчатой стали, поэто-
му они получали булат эпизодически и, как
правило, с очень мелким узором.
Несмотря на то, что А. П. Виноградов
разработал оригинальную теорию, достаточ-
но убедительно объясняющую природу хи-
мической и физической неоднородности бу-
латной стали, его экспериментальные рабо-
ты были посвящены главным образом вопро-
су формирования булатных узоров на осно-
вании так называемой «полосчатой структу-
ры» низкоуглеродистой стали.
Металлургам давно известно, что после
прокатки стали при низких температурах
часто получают так называемую «полосча-
тую структуру», состоящую из участков пер-
лита, чередующихся с видимыми простым
глазом полосками чистого железа (феррита).
А. П. Виноградов показал, что после низко-
температурной прокатки листовой стали, со-
держащей 0,30 — 0,35% углерода, и продол-
жительного отжига ее при температуре 800 —
900°С с последующим медленным охлажде-
нием в печи полосчатая структура проявля-
ется очень хорошо. Полосчатость в этом слу-
чае получается в виде параллельных слоев
почти чистого феррита и углеродистой ста-
ли с 0,6 —0,7%. углерода. Такая структура
стали, по утверждению автора, имитирует
«мягкие булаты» Аносова.
Даже при небольшой деформации слоев
полосчатой структуры они могут стать вол-
нообразными плоскостями с различной кри-
визной волн, а главное — могут значительно
отклоняться от параллельности к поверхно-
сти образца. При достаточной толщине сло-
ев отшлифованные образцы могут давать ви-
димую простым глазом картину разнообраз-
ных узоров, характерных для булата. Если
такой образец мысленно разрезать плоскостя-
ми, параллельными основанию, то они, по-
добно горизонталям при проектировании
холмистой местности на карту, должны об-
разовывать узор. Если слои приближаются
к параллельным плоскостям, но не парал-
лельны плоскости шлифа, то получается му-
аровый рисунок; если же они изгибаются в
виде холма или углубления — ониксовид-
ный. Применяя специальные приемы дефор-
мации стали — надрубы, разнообразную на-
сечку и осадку,— А. П. Виноградов получал
почти все известные рисунки булата.
А.П. Виноградов впервые эксперименталь-
но показал приемы получения булатного узо-
ра и выдвинул убедительно обоснованную
теорию, объясняющую природу неоднородно-
сти булатной стали, но ему не удалось приго-
товить настоящих булатов на основе высоко-
углеродистых сплавов, у которых бы после
закалки сохранились узоры. Последнее обсто-
ятельство послужило поводом к критике
взглядов А. П. Виноградова.
С целью подтверждения своих предпо-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
ложений А. П. Виноградов провел ряд пла-
вок, в ходе которых путем присадки кусков
железа в жидкую ванну пытался создать ус-
ловия для получения физически неоднород-
ного металла; но результаты этих опытов не
были настолько выразительными, чтобы убе-
дить в его правоте. Поэтому видные метал-
лурги считали, что «нерасплавленные кри-
сталлы, очевидно, не являются условием,
необходимым для создания неоднородности
жидкости», и что теория А П. Виноградова
применима скорее к сварочному булату (да-
маску), чем к литому.
Булаты XX столетия
Итак, А. П. Виноградов впервые разгля-
дел в булатном узоре физическую неодно-
родность стали. Не может быть сомнений в
том, что П П. Аносов добивался крайней
неоднородности слитка за счет недораспла-
вившихся частиц низкоуглеродистого желе-
за. С позиций современной науки такую
структуру можно назвать неравновесной. А
как же в древности получали неравновесную
структуру стали?
П. П. Аносов был прав, предполагая, что
древние мастера изготовляли булат в специ-
альных горнах, позволяющих совмещать про-
цессы восстановления руды, науглерожива-
ния железа и его сплавления. Частицы вос-
становленной железной губки, по всей веро-
ятности, науглероживались с поверхности
окисью углерода и превращались в высоко-
углеродистую сталь, а может быть, даже в
чугун. Вместе с тем сердцевина частиц сохра-
нялась железной, недоуглероженной. По-
скольку температура горна лежала между
точками плавления железа и высокоуглеро-
дистой стали (чугуна), то стальная оболочка
частиц плавилась, а железо (низкоуглероди-
стая сталь) - нет. Во время плавки все час-
тицы соединялись в одно целое, образуя по-
лурасплавившийся слиток, макроструктура
которого напоминала пирог с изюмом: зерна
мягкого железа в окружении высокоугле-
родистой стали.
«Неравновесная» теория булатного узо-
ра объясняет также, почему после П. П. Ано-
сова практически никто не мог получить луч-
шие сорта булата. «Сильный» жар во время
плавки, им рекомендуемый, стал своего рода
психологическим барьером, который не смог-
ли перешагнуть его последователи. Все дело
в том, что «сильный жар» в отражательной
печи Сименса, в которой впоследствии пла-
вили тигельную сталь, соответствовал темпе-
ратуре 1500—1530°С; у Аносова же он не до-
стигал этих температур. Таким образом, ис-
следователи, повторявшие опыты Аносова,
расплавляли шихту при таких температурах,
которые не могли обеспечить неоднородность:
чугун и железо полностью расплавлялись, и
это приводило к получению обычной (гомо-
генной) углеродистой стали.
Что касается медленного охлаждения
слитка, то здесь было заложено рациональ-
ное зерно. Этот фактор, с одной стороны,
благоприятствовал достижению нужной нео-
днородности, а с другой — создавал усло-
вия для дальнейшей диффузии углерода, что,
в свою очередь, способствовало формирова-
нию зоны постепенного изменения концент-
рации этого элемента при переходе слоев
высокоуглеродистого металла в слои
низкоуглеродистого. Такое строение обеспе-
чивало уменьшение напряжений при дефор-
мации и нагреве стали и исключало по-
явление в металле разрывов и трещин.
Кстати, теперь ясно, что сущность струк-
туры литого булата и Дамаска (сварочного бу-
лата) фактически одна и та же. И все-таки
свойства литого булата с Дамаском не-
сравнимы. У литого булата они должны были

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
быть значительно выше. Это легко объяснить
прежде всего тем, что содержание углерода в
литом булате могло быть больше одного про-
цента, а в сварочном -0,6—0,8%. Кроме того,
в Дамаске микроструктура представляет собой
чередование ферритных и перлитных (или
перлитных с небольшим содержанием вторич-
ного цементита) участков, а в литом булате
можно достичь чередования перлитных и пер-
лито-цементитных участков с достаточно боль-
шим содержанием цементита. После закалки
перлит превращается в мартенсит.
Следует подчеркнуть, что и у худших
сортов литого булата микроструктура тоже
может представлять собой чередование фер-
ритных и перлитных участков, но литой бу-
лат обладает более высокими свойствами,
потому что в его структуре волокна перлита
могут включать значительное количество
структурно свободного вторичного цементи-
та (размеры частиц цементита от 2 до 25 мкм).
Почему же А. П. Виноградов, блестяще
разгадавший секрет получения литой узор-
чатой стали, не сумел экспериментально вос-
произвести аносовские плавки и получить
высокоуглеродистый булат? По всей вероят-
ности, он не имел тигельной печи. А в дру-
гом агрегате создать условия для науглеро-
живания железа до чугуна и остановить плав-
ку в нужный момент не так-то просто. Для
этого требуется искусство мастера. Недаром
даже соратник изобретателя русского булата
Н. П. Швецов не мог повторить полностью
результаты Аносова.
В свете «неравновесной» теории булата
выбранная нами для эксперимента тигельная
индукционная сталеплавильная печь оказалась
самым удачным агрегатом для получения бу-
латной стали. В такой печи можно поддержать
температуру сплава на любом необходимом
уровне и плавить нужную массу металла.
Было решено приготовить на техничес-
ком железе и графите синтетический чугун,
содержащий как можно менее вредных при-
месей. Предполагалось чугун расплавлять в
тигле индукционной печи и погружать в не-
го кусочки малоуглеродистого железа. Тем-
пература в печи должна была поддерживаться
на уровне 1460°С, чтобы железо не плави-
лось, а лишь растворялось в жидком чугуне.
Наши первые эксперименты полностью
подтвердили теорию А. П. Виноградова и
окончательно установили, что при искусст-
венно созданной неоднородности в жидкой
или полужидкой стали можно получить сли-
ток высокоуглеродистого сплава с включе-
ниями частиц малоуглеродистого железа.
Появление булатного узора после деформа-
ции такого слитка и получение отличитель-
ных свойств, приписываемых булатам, те-
перь сомнений не вызывало. Надо было толь-
ко хорошо отработать все детали технологии
плавки. Пришлось провести немало опытов,
отлить десятки слитков, чтобы научиться уп-
равлять процессом, задавать и выдерживать
требуемый химический состав стали.
Краткие особенности технологии произ-
водства булата в индукционной сталепла-
вильной печи оказались следующими. В печь
загружается железо или малоуглеродистая
сталь в количестве 12 — 24 кг, плавится и
подогревается до температуры 1650’С. Пос-
ле подогрева расплав раскисляется кремни-
ем и алюминием. Затем металл на-
углероживается графитом, в результате чего
получается синтетический чугун с содержа-
нием углерода 3,0—4,0%. Когда чугун готов,
в расплав вводится мелкодробленая обезжи-
ренная стружка малоуглеродистой стали или
мягкого железа в кусочках размером не бо-
лее 10 — 15 мм. Каждый кусочек должен быть
сухим, чистым, без ржавчины, цветов побе-
жалости, каких-либо следов окисления. Ко-
личество стружки составляет 50 — 70% от мае-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
сы чугуна — в зависимости от требуемого
состава стали.
Стружка вводится постепенно, порция-
ми. Перед присадкой каждой порции струж-
ки в жидкую ванну температура металла не
должна превышать 1480—1500°С. Не-
обходимая степень оплавления стружки оп-
ределяется с помощью стального прутка ди-
аметром 15 — 20 мм. Таким прутком, после
дачи каждой порции стружки, металл пере-
мешивается до тех пор, пока можно ощущать
удары твердых кусочков стружки, движущих-
ся в ванне под действием электромагнитных
потоков, о пруток. Таким образом, при приоб-
ретении навыка можно определять при-
мерные размеры твердых включений малоуг-
леродистой стали в жидкой ванне.
По мере оплавления каждой порции
стружки металл приобретает полужидкое или
кашицеобразное состояние. В связи с этим
перед присадкой следующей порции стружки
он должен быстро подогреваться до необходи-
мой температуры. После присадки последней
порции стружки расплав, если это необходи-
мо, нагревается до получения достаточной для
разливки жидкоподвижности и раскисляется
алюминием. Степень подогрева должна быть
такой, чтобы в расплаве фиксировалась
неоднородность — наличие недорасплавлен-
ных мелких стальных частиц. Благодаря тому,
что эти частицы под действием электромаг-
нитного поля взвешены во всем объеме жид-
кой ванны, готовую сталь можно выливать
из тигля индукционной печи в форму.
Приготовленные нами булаты либо вы-
ливались в графитовые формы, либо остав-
лялись остывать в печи. В том и другом слу-
чае слиток медленно остывал в течение не-
скольких часов. Если полученный сплав
выливался в графитовую форму, то необхо-
димо было применять повышенный расход
стружки. В этом случае получались булат-
ные слитки с высокоуглеродистой матрицей,
в которую вкраплены частицы мягкого желе-
за (рис. 18). Оплавившиеся частицы мягкого
железа успевали науглероживаться в пери-
од плавки только с поверхности. Поэтому
они сохраняли небольшое содержание угле-
рода в сердцевине (0,03 — 0,05%), в то время
как среднее содержание углерода в матрице
составляло 1,4 —1,6%.
Рис. 18. Макроструктура слитка булата с
ферритными прослойками
Если же сплав до конца плавки поддер-
живался в кашицеобразном состоянии и за-
стывал непосредственно в печи, применял-
ся низкий расход стружки. Науглероживание
частиц железа в этом случае происходило в
большей степени. Концентрация углерода в
преобладающем большинстве включений до-
стигала 0,8—1,0%, а содержание углерода в
матрице оставалось на прежнем уровне
(1,5%). Интересно, что поверхность вклю-
чений также науглероживалась более силь-
но (рис. 19). Средний химический состав на-
ших булатов был следующий:
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
Элемент %
Углерод 1,0-1,6
Марганец Следы
Никель Следы
Кремний 0,12-018
Хром 0,08-0,36
Фосфор 0,025-0,030
Сера 0,040-0,045
Рис. 19. Макроструктура слитка булата с
углеродистыми прослойками
Слиткам, полученным по первому спо-
собу, дали название булатов с ферритными
прослойками, а по второму — булатов с уг-
леродистыми прослойками. Струйчатые узо-
ры на изделиях можно было получать толь-
ко из слитков булата с ферритными прослой-
ками.
Позднее мы научились изготовлять леги-
рованные булаты. В частности, для подчер-
кивания узора в сталь иногда вводили крем-
ний и фосфор, которые повышают устойчи-
вость феррита при ее термической обработке
[32]. Недаром многими исследователями
было замечено, что хорошие сорта литого
булата содержат до 0,18% фосфора [33].
Вводя в сплав никель и хром, можно
получить нержавеющие булаты. Впрочем это
уже не булаты, а легированные узорчатые
стали, поскольку булат- это железо и угле-
род и не более того...
После того как мы убедились, что най-
денный способ получения слитков булатной
стали повторим как в части технологическо-
го процесса, так и в части макроструктуры
слитка, была сделана заявка на изобретение.
Вскоре Государственный комитет по делам
изобретений и открытий при Совете Мини-
стров СССР выдал нам авторское свидетель-
ство на «Способ изготовления слитков бу-
латной стали» [34].
Булатный слиток получен, но можно ли
утверждать, что он похож на тот самый «пу-
лад», который изготовляли наши далекие
предки? По-видимому, можно, и вот почему.
Не так давно в Хайдарабаде (Индия) было
издано сочинение Аль-Бируни «Книга собра-
ния (очерков) о познании драгоценных кам-
ней» [35]. В главе «О железе» автор сооб-
щает несколько способов получения тигель-
ной стали в Средней Азии, Иране и Индии,
относящихся к IX —XI векам. «Сталь по сво-
ему составу,— пишет Аль-Бируни,— быва-
ет двух сортов: первый, когда в тигле пла-
вится нармохан (кричное железо) и «вода»
(чугун) его одинаковым плавлением, и они
оба в нем соединяются так, что не отличимы
один от другого. И такая сталь пригодна для
напильников и им подобных... Второй сорт
получается, когда в тигле указанные веще-
ства плавятся неодинаково и между ними
не происходит совершенного смешения. От-
дельные частицы их располагаются впе-
ремешку, но при этом каждая из них видна
по особому оттенку. Называется это фаранд.
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
В мечах, которые их (два оттенка) соединя-
ют, он высоко ценится».
Итак, нелегкие многолетние поиски ме-
таллургов успешно завершены. Одна из
древних технологий получения булата была
воспроизведена на новой основе в современ-
ном сталеплавильном агрегате...
Булатные узоры
Для получения булатного слитка нужны
были опыт и терпение; но еще больше време-
ни и сил требовалось для того, чтобы пра-
вильно его проковать и получить изделия
высокого качества. Если ограничиться лишь
тем, что из куска стали вырезать клинок, то
свойства его будут чрезвычайно низкими.
Если же проковать булатную полосу путем
его деформации только в одном направлении,
то ферритные включения вытянутся и на из-
делии получится полосчатый прямолинейный
узор, характерный для низших сортов була-
та. В этом случае мягкие ферритные полоски
могут оказаться на лезвии клинка.
Встречались ли в древности с таким явле-
нием? Да, встречались! Вот что об этом пи-
шет Аль-Бируни: «К мечам, известным под
названием ал-кубурийские, относятся как буд-
то те, которые находят в могилах знатных по-
койников. И слышал я, что если мечи (изго-
товлены) из металла, который при плавке по-
лучил неодинаковое (количество) примесей
(«зелья»), то на них остаются тонкие нежные
канальца (жилки), не впитывающие воду (уг-
лерод). Если они попадаются на лезвиях, то
(мечи) не способны резать из-за отсутствия
твердости. И если их стесать с лезвия, то вре-
да нет». Недаром турецкие и египетские клинки
с «полосатым» узором даже в древности счи-
тались булатами самого низкого качества.
А как же следует проковать булат, чтобы
получить из него клинок с высокими свой-
ствами? Люди давно заметили, что дерево
вдоль волокон колется легко, а поперек — с
трудом. Значит, надо проковать слиток так,
чтобы волокна структуры булата «обтекали»
контуры изделия. Если это клинок, то во-
локна должны быть направлены вдоль лез-
вия. Но и расположение волоков в виде пря-
мых линий не обеспечивает высоких свойств,
поэтому необходимо ориентировать волокна
в разных направлениях, «перепутать» их,
тогда высокие свойства обеспечены.
Сегодня металлурги хорошо знают, что
чем больше «сплетать» волокно при ковке,
тем более стойкие и прочные изделия мож-
но получить. Достигается это многократной
ковкой в разных направлениях, а контролиру-
ется современными методами металлографи-
ческого анализа. В древние же времена толь-
ко появление на поверхности клинка колен-
чатого или сетчатого узора указывало масте-
ру на совершенство приемов ковки. Постичь
их было не легко. Опыт и умение приобрета-
лись годами, передавались из рода в род и
хранились в глубокой тайне.
Из глубины столетий до нас дошел един-
ственный способ ковки, которым в древнос-
ти получали йеменские мечи с волокнисты-
ми узорами, называемые «фарандом» или
«мухаввас» (ткань с переливчатым оттен-
ком). Булат ковали не в длину, а начиная с
одного конца, пока не расплющивали на блю-
до. Блюдо разрезали по спирали, и полу-
ченные округлые полосы выравнивали. Из
них ковали мечи.
Возможно, что П. П. Аносов скрывал
способы проковки своих клинков. Во вся-
ком случае в работе «О булатах» много вни-
мания уделяется режимам нагрева стали пе-
ред горячей деформацией, а ковка описыва-
ется предельно кратко: слиток рассекают зу-
билами на три части, разрубленные части
«проковывают в правильные бруски, а по-

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
том в полосы». И это все.
П. П. Аносов, безусловно, знал работы
Бреана и Мериме, опубликованные в пер-
вой четверти XIX века, в которых своеобра-
зие булатных узоров объяснялось только
приемами ковки. «Я на опыте убедился, —
сообщал Бреан в 1823 году, что волнистые
жилки, которые кузнецы называют колена-
ми, являются результатами приема ковки.
Если ограничиваться вытяжкой в длину, то
жилки будут продольные, если же тянуть
одинаково во всех направлениях, то рису-
нок имеет кристаллический вид; если же
видоизменить вытяжку в двух направлениях,
то получатся переходы, как в восточных бу-
латах. Не нужно долгих опытов, чтобы дос-
тигнуть получения какого угодно узора»
[36,37].
Последнее утверждение неверно, и Ме-
риме в более поздней работе совершенно
правильно уточняет: «Что касается причуд-
ливости узора, то он является результатом
работы молота при вытяжке, требующей мно-
го времени и искусства, чем и объясняется
высокая цена клинков» [38,39].
О своем искусстве получения различных
видов булатных узоров П. П. Аносов не рас-
сказывает...
В более поздних исследованиях неоднок-
ратно подчеркивалось, что получение була-
тов с коленчатыми и сетчатыми узорами свя-
зано с применением сложных, не известных
нам приемов ковки. Так, например, Г. А. Ка-
щенко [40] в 30-х годах нашего столетия пи-
сал: «Внешним признаком булатной стали
является красивый, видимый простым гла-
зом узор. Этот узор представляет собой мак-
роструктуру стали, называемую коленчатой
или булатной. Она получалась, по-видимо-
му, путем энергичной и многосторонней ков-
ки, проводимой в особых условиях. При этом
металл претерпевал глубокое обжатие в раз-
ных направлениях, в силу чего в металле
уничтожается слабость, связанная с односто-
ронней волокнистостью... Попытки воспро-
извести булатную сталь, делавшиеся еще 100
лет назад и в более позднее время, приводи-
ли к успеху, хотя и неполному, так что про-
цесс ковки булата является до сих пор не
вполне выясненным...». Интересно, что на
нерешенность этого вопроса даже в 1978 году
указывал немецкий металлург М. Захсе [41].
Между тем советскому металлургу Р. А.
Лиждвою удалось раскрыть механизм одно-
го из способов формирования булатного узо-
ра [40]. Он изобрел и разработал приемы куз-
нечной вытяжки с направлением подачи
слитка (заготовки) под острым или прямым
углом к фронту бойков молота. Этот спо-
соб, известный под названием «косая ков-
ка», позволяет сочетать вытяжку металла в
двух направлениях с его протяжкой вдоль
оси заготовки. Р. А. Лиждвой эксперимен-
тально показал, что при протяжке металла
вначале под прямым, а затем под острым уг-
лом к фронту бойков или с произвольным
изменением угла подачи заготовки в преде-
лах 45 — 90° формируется текстура, соответ-
ствующая узору волнистого булата.
Старший реставратор Владимиро-Суз-
дальского музея-заповедника В. И. Басов
выплавил тигельным способом высокоугле-
родистую сталь с содержанием углерода 1,3—
1,9% [42]. В результате замедленной
кристаллизации слитка этой стали была по-
лучена высокая степень дендритной ликва-
ции углерода. Проковкой стали путем нане-
сения крестообразных ударов под углом 45°
к оси проковываемой заготовки, был полу-
чен клинок с узором, который в связи с тем,
что резкой физической неоднородностью
сталь, по-видимому, не обладала, узор на
клинке проявился не совсем четко.
Макроструктура полученных нами булат-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
ных слитков (рис. 18, 19) гарантировала хоро-
шее проявление узора после ковки. Для полу-
чения различных узоров (рис.20) мы исполь-
зовали круглые бойки и фасонные штампы, а
также оригинальный метод горячей дефор-
мации, о котором будет рассказано позже.
Применяли ли древние кузнецы фасон-
ные штампы? Да, применяли. Археологичес-
кие находки свидетельствуют, что при изго-
товлении сложных поковок в IX —X веках
должны были обязательно участвовать два
инструмента: фигурные подкладки и фасон-
ные штампы.
Наши исследования показали, что наибо-
лее удобными для ковки являются круглые
слитки диаметром 100—140 мм и длиной
Рис. 20. Булатные узоры, полученные после
проковки слитка с ферритными прослойка -
ми
150 — 240 мм. Перед деформацией их поверх-
ность счищалась абразивами. Если после уда-
ления верхней корки на поверхности слитка
обнаруживали дефекты, они также удалялись.
Перед ковкой для повышения пластичности
металла при деформации слитки отжигали.
Нагрев слитков под ковку осуществляли очень
медленно. Так же, как это делал П. П. Ано-
сов, слитки сажали в камерную печь при тем-
пературе 200°С и в течение 2 — 3 часов нагре-
вали до 600°С. Последующий прогрев слит-
ков с 600 до 900 —1080° С осуществляли в те-
чение 2 часов. Промежуточный нагрев метал-
ла во время ковки производили так, чтобы
слитки в продолжение 20 — 30 минут нагре-
вались до необходимой температуры.
Ковку нагретых слитков производили
легкими ударами на молоте 750 кг. Слиток
первый раз проковывали на полосу сечени-
ем 50X50 или круг диаметром 50 — 60 мм.
После расковки подприбыльную часть, дли-
ной до 1/3 длины полученной штанги, уда-
ляли. После вторичного нагрева штангу про-
ковывали на полосу сечением 70x20 или круг
диаметром 20 мм.
С целью более четкого выявления мак-
роструктуры поковки отжигали по следую-
щему режиму: медленный нагрев до 780 —
800°С, выдержка при этой температуре 5 — 6
часов, охлаждение в печи до 600°С и после-
дующее охлаждение на воздухе.
В первых экспериментах мы обычными
методами ковки вытягивали слиток в поло-
су. На поковках после шлифовки и травле-
ния поверхности слабым раствором соляной
кислоты появлялся полосатый узор,
характерный для низших сортов булата.
Поскольку светлые полосы обычно вы-
тягивались по волокну вдоль лезвия клин-
ка, на лезвие древние мастера старались вы-
водить высокоуглеродистый участок метал-
ла. Такое лезвие после закалки на мартен-

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
сит приобретало значительную твердость, но
самозатачивающим свойством не обладало.
Возможно, что прожилки железа в таком
булате обеспечивали клинку только по-
вышенную вязкость.
Для превращения полосатого рисунка в
волнистый мы обжимали ребра заготовки
круглым прутком, после чего края выреза-
ли. Коленчатый узор получали путем горя-
чего скручивания заготовки и последующего
ее обжатия.
Часть заготовок перед горячей деформа-
цией подвергали местному нагреву токами
высокой частоты [43]. Пруток диаметром 15 —
20 мм устанавливали в одновитковый коль-
цевой индуктор диаметром до 50 мм. Концы
бруска фиксировали в зажимах. На расстоя-
нии 20 мм от конца заготовку нагревали то-
ками высокой частоты. Нагреву подвергался
участок шириной 15 — 20 мм. После дости-
жения температуры 1000 — 1050°С пруток
скручивали в направлении по часовой стрел-
ке на угол 90°. Затем заготовку перемещали
вдоль ее оси на 20 мм, нагревали соседний
участок и скручивали в направлении против
часовой стрелки на такой же угол. Таким же
образом производили нагрев и деформацию
скручиванием во взаимно противоположных
направлениях отдельных участков всей за-
готовки. После этого заготовку либо обжи-
мали фасонными штампами, либо просто
проковывали на толщину 5 — 8 мм и выреза-
ли пластины, из которых изготовляли клин-
ки и другие изделия.
Клинок, изготовленный этим способом,
имел ярко выраженный узор с гроздевид-
ными фигурами, принимающий форму мот-
ков и прядей, выступающих прозрачной сет-
кой на более темном фоне рисунка. Это был
узор типичного кара-табана (черный блес-
тящий) — лучшего сорта булата.
Усвоив найденные приемы ковки булат-
ных слитков и добившись многократной по-
вторяемости булатных узоров на основе фер-
ритных прослоек, мы приступили к изучению
узоров, получающихся на булатах с углеро-
дистыми прослойками. Узор на таких була-
тах (рис.21а) выявлялся более глубоким трав-
лением, получался более выпуклым и тон-
ким, но менее выразительным. Узоры на этих
булатах были очень похожи на узоры клин-
ков из коллекции оружейной фабрики Зла-
тоустовского завода, которые делал Н.И.Ш-
вецов (рис. 216). Эти булаты обладали высо-
кой твердостью (61-63 HRC), значительно
худшей пластичностью, их было тяжелее де-
формировать, и это затрудняло получение
коленчатых узоров. Забегая несколько впе-
ред, заметим, что микроструктура именно
этих булатов, представляющая собой перли-
то-цементитную неоднородность, причем це-
ментит присутствовал в виде зерен, что соот-
ветствовало лучшим сортам литого булата[ 18].
б
Рис. 21. Булаты XX и XIX в. в.: а-нож из
булата с углеродистыми прослойками (Ю.Г.
Гуревич, В.И. Чуманов, 1969г.); б-булатный
клинок, изготовленный Н.И.Швецовым
На рис. 22 показана микроструктура булата
с углеродистыми прослойками после закал-

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
ки и низкого отпуска. Закалку производили
от 800-810°С, выдержка 10 мин., охлажде-
ние в воде. На мартенситной матрице отчет-
ливо видны строчки карбидов (вторичного
цементита), преимущественно мелких, гло-
булярной формы.
Рис. 22. Микроструктура булата с углеродис-
тыми прослойками после закалки от 800-810
°C и низкого отпуска. Травление 3%-м ра-
створом HNO3 в спирте. Х500 (мартенсит-
мартенсит со строчечными включениями
цементита, твердость 62 HRC)
Когда П. П. Аносов изготовлял булат,
он мог исследовать только узор на его по-
верхности, что современная наука квалифи-
цирует как макроструктуру стали. Как уже
отмечалось, более объективными характери-
стиками свойств стали является ее микро-
структура, которая определяет фазовый со-
став сплава. Н. Т. Беляев изучал микрострук-
туру закаленного и отпущенного булата. Им
приведена единственная в литературе мик-
рофотография структуры аносовского була-
та, увеличеная в 50 раз. На фоне троостита
Н. Т. Беляев наблюдал крупинки (зерна)
структурно-свободного цементита. В связи с
этим изучение микроструктуры и фазового
состава полученных нами булатов представ-
ляло огромный интерес.
Неоднородность макроструктуры булатно-
го слитка после периодических нагревов и
деформации приводит к резко выраженной
микронеоднородности сплава. Это вызвано
тем, что в результате ковки дробятся и тес-
но переплетаются слои металла с различным
содержанием углерода, который при нагре-
вах диффундирует из слоя в слой. В резуль-
тате этого малоуглеродистые зоны металла
все более и более насыщаются углеродом.
На рис.23-25 показаны характерные мик-
роструктуры булата с ферритными прослойка-
ми после отжига и закалки с низким отпус-
ком. Отжиг производили при 850-860°С, вы-
держка 2 часа, охлаждение с печью (один гра-
дус в минуту). Закалку производили от SOO-
810 °C, выдержка 10 мин, охлаждение в воде.
В зависимости от технологии выплавки и
количества присаживаемого в жидкий чугун
железа получали различные структуры була-
та. На рис.23 показана микроструктура одного
из них. После отжига видно чередование фер-
ритных и перлитных зон (рис.23а), а после
закалки и отпуска - чередование ферритных и
мартенситных зон (рис.236). Микротвердость
мартенситной зоны в 5 раз выше ферритной.
Чередование мягких и пластичных ферритных
зон с твердыми мартенситными прослойками
наблюдается в объеме всего металла.
На рис.24 показана микроструктура була-
та после отжига, которая содержит три со-
вершенно различные зоны в стали: перлит,
феррит и перлит выделениями вторичного це-
ментита. Одна из зон-перлит заэвтектоидной
стали с содержанием углерода я 1,5%. В пер-
лите видны сравнительно крупные включения
сфероидальных карбидов (цементита), выде-
лившихся при медленном охлаждении стали.
Другая зона- феррит. Третья зона характеризу-

Булат, структура.
свойства и секреты изготовления
ется пластинчатым перлитом со значительно
меньшим выделением цементита. Металл этой
зоны содержит я 1,2% углерода. После закал-
ки наблюдалось чередование феррито-мартен-
ситных зон и мартенсито-карбидных зон с раз-
личным содержанием углерода (разное коли-
чество вторичного цементита).
а
Рис. 23. Чередование ферритных и перлит-
ных (мартенситных) зон в структуре булата.
Травление 3%-м раствором HNO3 в спирте, X
500: а- после отжига; б- после закалки и
низкого отпуска
а
Рис. 24. Чередование трех зон с различным
содержанием углерода. Травление 3%-м
раствором HNOg в спирте. X200: а- после
отжига; б- после закалки и низкого отпуска
На рис.25 показана микроструктура бу-
лата с карбидной неоднородностью после
отжига. Видны две зоны: ферритная и пер-
литная с включениями цементита, выделив-
шегося на границе с ферритом. Таким обра-
зом, замеченное Н.Т. Беляевым [27] выде-
ления структурно-свободного вторичного
цементита, наблюдались и в нашем булате.

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
Рис. 25. Выделение зерен вторичного цемен-
тита на границе перлита с ферритом, X 500
Выделение цементита на границе ферри-
та и заэвтектоидной стали объясняется, по-
видимому, диффузионным взаимодействием
включений железа с высокоуглеродистой
матрицей в процессе охлаждения слитка и
последующего нагрева стали для пластичес-
кой деформации. Поэтому наиболее крупные
карбиды скапливаются в виде сегрегатов на
границе с ферритной зоной Средний размер
карбидов 4—5 мкм, занимаемая ими площадь
на шлифе — до 45%. На границе с ферритом
иногда наблюдались монолитные карбидные
участки.
Неоднородность по углероду вызывала
появление в булате самых разнообразных
структур. Так, например, зоны пластинчато-
го перлита с выделениями карбидов чередо-
вались не только с ферритными, но и с фер-
рито-перлитными, характерными для доэв-
тектоидных сталей с содержанием 0,25 —
0,45% углерода.
Булаты с ферритными и углеродистыми
прослойками отличались по микронеоднород-
ности только тем, что в последних металл
всех зон был более насыщен углеродом и
включений феррита практически не было.
Включения вторичного цементита в таких бу-
латах выделялись на границе с менее насы-
щенной углеродом зоной стали, (рис.26).
Рис. 26. Булат с карбидными прослойками
после закалки. Карбидная полощатость на
границе заэвтектоидной и доэвтектоидной
стали, X 500
Таким образом, микроструктура получен-
ного нами литого булата подтверждает ярко
выраженную неоднородность его по углеро-
ду, которая сопровождается чередованием
практически всех возможных структур, ха-
рактерных для сплавов с углеродом от 0,03
до 1,5%. Наряду с этим характерной особен-
ностью булата является выделение зерен це-
ментита. Особенно важно, что частицы кар-
бидов, как правило, выделяются на грани-
цах с более мягкими и пластичными струк-
турными составляющими. Хорошие режущие
свойства булату могут обеспечивать только
мелкие карбиды (зерна цементита).
Аналогичные особенности микрострук-
туры доаносовских булатов описывает совре-
менный исследователь И. С. Гаев [18]. Об-
наружив неоднородность распределения це-
ментита в закаленной стали, он показал, что
зернистость и неравномерное распределение
цементита сохраняются и после отжига при
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
900°С. В микроструктуре отожженной стали
он наблюдал, так же как и мы, «круглые зер-
на эвтектического и вторичного цементита,
а также цементита пластинчатого перлита,
образованного в процессе отжига». При на-
греве и ковке часть зерен цементита дробит-
ся и растворяется в аустените, а затем снова
укрупняется путем выделения и коалесцен-
ции. Крупные зерна могут сохраняться при
нагреве. И. С. Гаев получил зерна цементи-
та почти такой же величины, как в булате, в
образцах стали, изготовленных спеканием
смеси порошков чистого железа и сажистого
углерода. Этот эксперимент подтверждает на-
ши предположения о том, что на границе
железа и высокоуглеродистого сплава созда-
ются благоприятные условия для образова-
ния крупных зерен цементита. Микрострук-
тура наших булатов это потверждает.
Современные исследователи булатной
стали И.С. Гаев и И. Н. Богачев считали,
что большую неоднородность в распределе-
нии углерода можно достичь длительной
выдержкой полужидкого металла, не дово-
дя его до расплавления. Другими словами,
они поддерживали теорию Д. К. Чернова и
Н. Т. Беляева о том, что природа булатного
узора связана только с дендритной неод-
нородностью стали по углероду. На основа-
нии приведенных выше сведений можно зак-
лючить, что ликвация углерода при кристал-
лизации булатного слитка —действительно
важный фактор, хотя она и не является пер-
вопричиной образования узора. Медленное
охлаждение двухфазного сплава, с одной сто-
роны, помогает достичь его наибольшей нео-
днородности, с другой — обеспечивает диф-
фузию углерода из жидких или полужид-
ких масс высокоуглеродистой стали в части-
цы малоуглеродистого железа. Эти явления
приводят к «диффузионной сварке» частиц
сплава с различным содержанием углерода
и в результате к получению монолитного
слитка булата.
Если выплавленную булатную сталь ох-
лаждать быстро, то диффузия углерода про-
исходит значительно в меньшей степени.
Возникает вопрос: можно ли считать бу-
латом сталь, обладающую микроструктурой с
такими мягкими составляющими, как феррит
и перлит? Да, может. Напомним еще раз о
том, как П.П.Аносов возражал Бреану:
«Понятие Г. Бреана,— писал он,— о
причинах появления узора в стали, основан-
ное на одном излишестве углерода и крис-
таллизации стали, не может быть признано
достаточным. Это подтверждается и тем еще,
что явственные узоры могут быть на булате
и в таком случае, когда он столь мягок, что
по закалке не приобретает приметно боль-
шей твердости и хрупкости, а остается мяг-
ким, подобно железу».
А может ли булат быть хрупким? Да,
может, когда в стали много углерода (була-
ты с углеродистыми прослойками) и П.П.А-
носов это подтверждает:
«По моим замечаниям, соединение соб-
ственно углерода с железом можно допус-
тить токмо в булатах, имеющих золотистый
отлив, как, например, в табане и хоросане
древних, а в тех, которые отливают красно-
ватым цветом, заключается в углероде
посторонняя примесь, как, например, в ка-
ратабане, наконец, в тех, которые не имеют
отлива, углерод приближается к состоянию
обыкновенного угля. Такие булаты при зна-
чительном количестве угля бывают хрупки,
как, например, многие кара-хоросаны». Пред-
ставленный на рис. 21а нож, сделанный из
нашего булата с углеродистыми прослойка-
ми имел золотистый отлив (хранится в Зла-
тоустовском краеведческом музее).
Из приготовленного нами булата были
выкованы клинки разных форм и сечений и
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
другие изделия. Наступило время решать
вопрос о режимах их термической обработ-
ки — закалке и отпуске.
П. П. Аносов закаливал булаты в зави-
симости от назначения в сале или воде, при-
чем самые твердые из них — преимуществен-
но в сале, предварительно нагретом почти
до температуры кипения. Сегодня научно до-
казано, что применение сала, а в наше вре-
мя — масла в качестве охлаждающей среды
при закалке значительно уменьшает возник-
новение в стали закалочных дефектов, так
как эта среда обеспечивает сравнительно не-
большую скорость охлаждения в момент пре-
вращения аустенита в мартенсит.
Известно, что многие металлурги прида-
вали большое значение режимам закалки
булата и даже относили их к основным сек-
ретам приготовления булатного оружия. В
дальнейшем читатель убедится, что для та-
кого мнения есть веские основания. В то же
время полученная нами микроструктура бу-
лата в отожженном состоянии не давала ни-
каких оснований опасаться того, что булат-
ный узор будет разрушен в результате
последующей закалки при любых выбранных
режимах нагрева и охлаждения.
Зная микроструктуру отожженной стали
и ее химический состав, подобрать оптималь-
ную температуру нагрева под закалку и не-
обходимые скорости охлаждения при совре-
менном состоянии науки не так уж трудно.
Очевидно, свойства булата будут тем выше,
чем тверже и прочнее металл в зонах желе-
зоуглеродистого сплава заэвтектоидного со-
става. Что касается участков железа или уг-
леродистой стали, то они при нагревах и ох-
лаждении под закалку должны сохранять
ферритную структуру или структуру мартен-
сита доэвтектоидной стали, чтобы обеспечи-
вать пластичность и вязкость булата.
Наибольшую твердость после закалки
может обеспечить только мартенситная
структура заэвтектоидной стали с зернисты-
ми включениями цементита. Поскольку та-
кие включения карбидов железа (вторично-
го цементита уже получаются в стали после
отжига, следует осуществлять нагрев под за-
калку до таких температур, чтобы они не ра-
створялись полностью в аустените, а только
измельчались. С этих позиций нагрев стали
надо было бы осуществлять до температур
порядка 740 — 750°С. При достаточной выдер-
жке при таких температурах перлит полнос-
тью превратится в аустенит, а карбиды ра-
створиться в аустените не успеют.
Однако предварительными эксперимен-
тами было установлено, что нагрев до тем-
ператур 740 — 750°С и последующее быстрое
охлаждение булата в масле приводят к обра-
зованию смешанной троостито-мартенситной
структуры, которая максимальную твердость
стали обеспечить не может. Выпадение тро-
остита в данном случае объясняется тем, что
имеющиеся карбиды являются готовыми цен-
трами кристаллизации для перлита (троости-
та) и облегчают его образование даже при
высоких скоростях охлаждения стали.
Чтобы увеличить скорость охлаждения,
необходимо было поднять температуру на-
грева стали. После закалки от температур
850 —860°С сталь имела мартенситную струк-
туру, появились участки остаточного аусте-
нита и наблюдалось значительное измельче-
ние карбидов. Такая структура также не мог-
ла обеспечить необходимую твердость и из-
носостойкость.
Оказалось, что только закалкой от узко-
го интервала температур 800 —830° С в воду
можно получить требуемые структуры и свой-
ства булата.
Примечательно, что после закалки даже
в ферритной зоне встречались крупные вклю-
чения мартенсита, а в мартенситных зонах
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
наблюдались мелкие зерна остаточного аус-
тенита (рис. 27).
Рис. 27. Включение мартенсита в ферритной
зоне, Х500
После детального изучения свойств за-
каленного булата сделанные образцы холод-
ного оружия и инструмента было решено
подвергнуть следующей термообработке: за-
калке от 800 — 830° через масло в воду и низ-
кому отпуску при 180 —230°С. Готовые из-
делия были отполированы, протравлены ук-
сусной кислотой и промыты дистиллирован-
ной водой. Часть изделий хромировалась и
никелировалась, при этом узор полностью
сохранялся.
В отделе оружия Государственного исто-
рического музея хранится авторское свиде-
тельство на изобретение за № 116334 от 18
февраля 1955 года «Способ изготовления
слитков булатной стали», а рядом на стенде
— кортик и полированные плитки с при-
чудливыми узорами. Все это создано злато-
устовскими металлургами И. Н. Голиковым,
а
б
Рис. 28.Булатный меч-а; 6-фрагмент меча

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
П. В. Васильевым, Ю. Г. Гуревичем, Н. Ф.
Лонгиновым и Ю. И. Люндовским .
На мечах1 (рис.28), саблях (рис.29), кор-
тиках (рис.30)2, топорах (рис.31), ножах раз-
ных форм (рис.32)2 и других изделиях3 хоро-
шо просматривались узоры всех сортов була-
та. Часть этих изделий экспонировалась на
Всесоюзной выставке достижений народного
хозяйства СССР в 1956 году. В Златоустовс-
ком городском музее демонстрируется также
кубок из булатной стали (рис.33), изготов-
ленный в честь 200-летия города Златоуста.
Клинки из нашего булата рубили гвозди
и обладали высокими режущими свойства-
ми. Несмотря на большую твердость, они
обладали достаточно высокой вязкостью: при
ударах значительной силы поломать их не
удавалось. Булатные ножи для рубанка ра-
ботали без заточки в несколько раз дольше,
чем ножи из обычной углеродистой стали.
Рис. 31. Топор из булатной стали
Рис. 32. Булатный нож
Рис. 29. Участок булатной сабли
Рис. 30. Кортики из булата
' Хранятся в музее Златоустовского металлургического
завода и городском, краеведческом музее.
-Хранятся в Государственном историческом музее (г. Мос-
ква).
1 Хранятся в Политехническом музее (г.Москва) и в крае-
ведческих музеях г. Златоуста и г. Кургана
К сожалению, легендарной упругости бу-
латных клинков достичь не удалось. Хоро-
шо известно, что высокую упругость можно
обеспечить тщательной шлифовкой и тонкой
полировкой изделий. Так, например,
Д. К. Чернов показал, что если хорошо от-
полировать кристалл поваренной соли, то
даже он приобретает упругость. Н. Т. Беля-
ев подчеркивал, что «полировка изделий до-
водилась П. П. Аносовым до такого совер-
шенства, что готовые изделия, в сущности,
являлись шлифами». Условиями для подоб-
ной отделки образцов булата мы не распола-
гали.
А вот «цветастые» булаты мы приго-
товляли успешно (рис.34). Для этого обыч-
ный булат с ферритными или углеродисты-
ми прослойками оксидировался в обычной
нагревательной печи при температуре 200 —
400с,С. В связи с тем, что цвет стали при
нагревании на воздухе изменяется в зависи-
мости от содержания в ней углерода, нам

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
удавалось получать на фоне золотистой мат-
рицы красивые сиреневые узоры.
Рис. 33. Кубок из булатной стали
Рис. 34. Нож из цветного булата
В июле 1961 года в Златоусте вновь со-
брались металлурги со всей страны. Здесь
состоялось Всесоюзное совещание прокатчи-
ков. Участникам совещания в качестве суве-
ниров были подарены пластины и медали из
узорчатой стали.
Рис. 35. Медаль из булатной стали
Тайна индийского вутца
Итак, некоторые секреты образования бу-
латного узора на изделиях из литой стали
разгаданы, разработана современная техно-
логия выплавки узорчатой стали. Однако,
как получали знаменитый индийский вутц,
все еще оставалось загадкой.
Прежде всего необходимо было устано-
вить, знали ли в древности тигельную плав-
ку, могли ли получать литую сталь? Бируни
в трактате «О железе» сообщает несколько
способов получения тигельной стали в Сред-
ней Азии, Иране и Индии, относящиеся к
IX-XI векам [35]. Так ли это? Оказывается
он был прав.
На территории Средней Азии в 30 км к
северо-востоку от Намангана на правом бе-
регу Сырдарьи было расположено древнее
городище Ахсикет- бывший крупный поли-
тический и экономический центр региона
Северная Фергана. При раскопках города Ах-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
сикет были обнаружены предметы и матери-
алы, употреблявшиеся в производстве ста-
ли в IX начале XIII веков [44]. Найдены в
большом количестве фрагменты тиглей с ос-
татками шлака, невосстановленный агломе-
рат, свалка шлаков, полуобгоревших расте-
ний, древесного угля, флюсов (доломит),
остатков горна. Все это доказывает, что в
древнем Ахсикете умели выплавлять сталь
тигельным способом.
Исследование археологических материа-
лов позволило установить детали древнего
способа производства стали. Среди облом-
ков находили от 3-5 до 15 фрагментов одно-
го тигля. Это позволило определить, что эти
тигли имели цилиндрическую форму и зак-
рывались крышками. Изготовлялись они из
специально приготовленной жаростойкой
смеси. Химическим и минералогическим ана-
лизами установлено, что смесь состояла из
одной части песка и девяти частей жаростой-
кой глины. Теплостойкость такой огнеупор-
ной массы 1650°С.
На внутренних стенках некоторых оскол-
ков тиглей были найдены остатки ткани.
Можно предположить, что тигли изготовля-
ли с помощью шаблона, представляющего
собой матерчатый чулок, заполненный пес-
ком. Огнеупорную массу, видимо, размазы-
вали по шаблону деревянным или металли-
ческим инструментом. Доказательством тому
служит тот факт, что тигли имеют рифле-
ную поверхность. Встречается как вертикаль-
ное, так и косое рифление. Чем толще и мас-
сивнее стенки тиглей, тем шире грань.
После формовки тигли сушили, а затем
обжигали либо в специальных горнах, либо
в тех горнах, в которых плавили металл.
Можно предположить, что температура об-
жига тиглей была не менее 1200 °C. После
сушки тиглей песок из шаблона высыпали,
а ткань оставалась на внутренних стенках
изделий (следы ткани сохранились на мно-
гих фрагментах тиглей, которые не были ис-
пользованы для плавки стали).
Судя по осколкам, металлурги Ахсикета
чаще применяли массивные тигли с толсты-
ми стенками и широким (до 2 см) вертикаль-
ным или косым рифлением. Днище тигля
вогнутое, его диаметр составлял 8 — 9,5 см.
Внутренняя поверхность тиглей имела две
разновидности: прямолинейные стенки от
днища, слегка сужающиеся к венчику сосуда
или стенки, расширяющиеся к нижней поло-
вине тигля и постепенно сужающиеся к вен-
чику. Толщина стенок 1,8 —1,5 см, у венчи-
ка до 0,5 см. Тигли нагревались через полу-
сферические крышки с отверстием посереди-
не диаметром 2-3 см (иногда встречались
крышки без отверстий): дырка в крышке де-
лалась для выхода газов во время плавки.
В горнах обнаружены остатки гравия. Это
дает основание предполагать, что для равномер-
ного нагрева и исключения приваривания ти-
гель со всех сторон обсыпали гравием. В этих
условиях тигель можно было извлечь из гор-
на после окончания процесса плавки. Все это
свидетельствует о том, что древние металлур-
ги выплавляли сталь при достаточно высокой
температуре и длительное время.
Около горнов найдено много древесного
угля, который использовали для подогрева
тиглей, а также остатки обгоревшего камы-
ша и других растений, дающих значитель-
ную температуру при горении.
Найденные во фрагментах верхней части
тиглей стекловидные шлаки имели разный
цвет (табл. 2) и химический состав (табл. 3).
Часть шлаков (1, 2, 3) содержит зна-
чительное количество FeO, поэтому их сле-
дует отнести к начальному периоду плавки.
Цвет шлаков и содержание в них 50—60 %
SiO2 и 10 — 15 % А12О3 характерно для
восстановительного кислого тигельного про-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
цесса. Значительное содержание СаО в не-
которых шлаках (16—18 %) свидетельствует
о добавках извести (доломита) в агломерат.
Таблица 2
Цвет шлаков в тиглях
Номер пробы Цвет шлака (снизу) Цвет шлака (сверху)
1 Песочный Темно-коричневый
2 Песочно- зеленоватый Коричневый
3 Коричневато-зеленоватый Т емно-коричневый
4 Зеленый Зеленый
5 Серо-синий Серо-синий
6 Черный Черный
7 Голубой Зеленовато-голубой
8 Зеленовато-голубой Зеленоватый
Очевидно это делалось для удаления
серы. В некоторых шлаках достаточно высо-
кое содержание марганца, а в шлаках 6 и 8
обнаружены оксиды ванадия (последний при-
дает кислому шлаку синий или сине-зеле-
ный цвет). Оксидов хрома, молибдена, воль-
фрама, меди, титана и бора в шлаках не об-
наружено. Голубой цвет кислых шлаков под-
тверждает содержание в них ванадия.
Обращает на себя внимание сравнитель-
но низкое содержание FeO в некоторых шла-
ках (4,72-5,71%). Это означает, что тигель-
ная сталь достаточно хорошо раскислялась в
период плавки. Относительно высокое содер-
жание FeO в шлаках 1-3 можно объяснить
тем, что они относятся к начальному периоду
плавки. По диаграммам состояния систем:
SiO2-Al2O3-CaO; SiO2-Al2O3- FeO и SiO2-
MnO- FeO были определены температуры
плавления шлаков. Для первых двух систем
они оказались выше 1500 °C. Состав и тем-
пература плавления шлаков подтверждают
предположение о том, что в Ахсикете в IX
— XII веках знали технологию тигельного
процесса и плавили сталь, причем часть ее
была легирована ванадием.Как уже упоми-
налось, в Ахсикете был также найден агло-
мерат, который применялся в качестве ис-
ходного материала для выплавки стали. Аг-
ломерат представлял собой механическую
смесь частиц руды, доломита и древесного
угля. Найдены камни, которые, судя по их
форме, были предназначены для дробления
шихтовых материалов. В табл.4 приводится
анализ агломерата, найденного в виде спек-
шейся массы.
Таблица 3
Химический анализ шлаков
Цвет шлака Состав, %
SiCh МпО СаО MgO FeO A12O3 V2O5 Р
Черный 4949 19.00 3.50 2 27 13.69 7.18 нет 0,028
Черный 51,50 14,80 3,85 2,52 14,14 14,18 нет 0,028
Черный 38,41 15,30 3,57 2,72 28,64 5,67 нет 0,016
Коричневый 58,64 19,03 5,25 2,34 5,31 13,04 нет 0,020
Коричневый 61,20 15,93 5,78 2,66 4,72 10,58 нет 0,020
Коричневый 50,19 20,13 8,93 2,77 5,41 15,50 нет 0,020
Зеленый 51,85 13,24 16,37 0,41 12,02 9,44 1,08 -
Голубой 59,06 16,31 16,90 1,46 5,03 13,80 1,01 -
Очевидно тигель в начале плавки разру-
шился, и агломерат был выкинут на свалку.
Таблица 4
Химический состав ахсикетского агломерата
Номер пробы Химический состав
SiOj МпО СаО MgO FeO AJ2O3 V2O5 углерод
1 12.14 0.13 3.75 1.51 58.20 3.02 0.50 остальное
2 8,70 0,72 8,08 1,08 61,30 2,01 2,14 остальное
Найденный агломерат был нами исполь-
зован для получения стали. Образцы агло-
мерата были раздроблены и помещены в алун-
довые тигли, которые нагревали до 1530° С в
печи сопротивления с графитовым нагрева-
телем. После выдержки (40 мин) тигли ох-
лаждали на воздухе. На дне тигля был об-
наружен металл, перемешанный со шлаком.
Тигли разбивали, содержимое дробили в
мелкий порошок, металлическую часть от-
деляли магнитной сепарацией. Химический
анализ металла приведен в табл. 5. Шлак
после восстановления агломерата содержал
19,35 % SO2; 4,91 % СаО; 0,77 % А12О3; 0,56
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
% V2O5, остальное FeO. Высокое содержа-
ние FeO в шлаке связано с тем, что в верх-
ней части тигля восстановительные процес-
сы проходили не полностью.
Таблица 5
Химический состав металла, полученного из
ахсикетского агломерата
Номер образца Состав, %
С Мп Si V S Р
1 1,46 нет 1,00 нет 0,041 0,052
2 0,25-0,70 0,13 0,42 1,14-1,78 0,130 -
Результаты экспериментов убедительно
подтверждают возможность получения в
Ахсикете легированной стали с относитель-
но небольшим содержанием серы и фосфо-
ра, достаточно хорошо раскисленной. До-
казано, что выплавляемая в древнем Ахси-
кете сталь могла содержать до 2 % ванадия.
Нет ничего удивительного, что оружие и
другие изделия из такой стали имели очень
высокое качество.
В Ахсикете найдено огромное «кладби-
ще» разбитых тиглей. Это говорит, с одной
стороны, о большом объеме производства
стали, а с другой, о том, что сталь, получен-
ная во время плавки, застывала в тигле, и
для извлечения слитка тигель разбивали. Об
этом же свидетельствуют стекловидные шла-
ки, найденные в тиглях, застывшие в верх-
ней половине сосуда, а не на дне.
Слитки имели удлиненную (яйцевидную)
форму с округленными ребрами. Высота слит-
ка — 18 см, диаметр 7 —8 см, примерная мас-
са 2,0—2,5 кг. Такая масса слитка достаточна
для изготовления двух клинков с мини-
мальным количеством отходов при обработ-
ке. При раскопках были найдены кузнечные
клещи, напильники и крючок для большегруз-
ных весов. Следовательно, есть основание
предполагать, что здесь же изготовляли сталь-
ные изделия, в частности оружие.
Результаты исследования дают основания
предполагать существование в древнем
Ахсикете следующей технологии производ-
ства тигельной стали.
Огнеупорные тигли после изготовления
сушили и обжигали. Руду, доломит и дре-
весный уголь дробили и перемешивали. По-
лученную агломерационную шихту загружа-
ли в тигель. Последний помещали в горн,
дно которого посыпали гравием. Сосуд, ви-
димо, сразу не закрывали, а если и закрыва-
ли, то неплотно. Тигли обкладывали камы-
шом и кустарниковыми растениями, которые
при горении давали высокую температуру и
не выделяли вредных для металла газов.
Когда тигли достигали необходимой
температуры, начинался процесс восстанов-
ления оксидов железа углеродом древесного
угля. По мере восстановления руды, появле-
ния шлака и металла уголь раскислял жид-
кий шлак и металлическую ванну, науглеро-
живал сталь. В этот момент тигли плотно зак-
рывали крышками, а газы, образовавшиеся в
процессе плавки, удалялись через отверстия
в них. В тигле создавалось избыточное дав-
ление, поэтому воздух не мог попасть внутрь
его. Таким образом, тигельная плавка велась
в среде, создаваемой монооксидом углерода
(СО) и в сосуде протекали только восстано-
вительные процессы. Фосфор во время плав-
ки не удалялся, нужно было подбирать руды,
чистые по фосфору. Для удаления серы мог-
ли добавляться в шихту, а также на шлак в
период плавки доломит и найденные в Ахси-
кете запасы кальцинированной соды.
Состав агломерата обеспечивал по мере
повышения температуры не только
восстановление железа, но и образование
жвдкоподвижного шлака. Поскольку процесс
шлакообразования шел быстрее процесса
восстановления железа, жидкий легкоплав-
кий шлак первоначально опускался на дно
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
сосуда. Об этом свидетельствует ошлакован-
ная нижняя часть тигля. По мере восстанов-
ления и науглероживания железо плавилось
и, будучи тяжелее шлака, опускалось вниз,
а шлак всплывал.
Взаимодействие шлака с атмосферой в
тигле способствовало его восстановлению, а
выдержка над жидким металлом —
распределению легирующих элементов меж-
ду металлом и шлаком. В этот период сталь
могла насыщаться марганцем, кремнием, а
также ванадием, если его оксиды были в руде
(агломерате). В этот же период должен был
иметь место процесс обессеривания жидкой
металлической ванны. Судя по количеству
FeO в конечных шлаках, древние металлур-
ги знали, в какой момент следует остановить
дутье и закончить плавку. Тигель после
окончания плавления оставался в горне до
полного остывания. Остывший слиток вы-
таскивали, разбивая тигель.
В заключение необходимо отметить
следующее. До сих пор было известно лишь
то, что древние металлурги знали процесс
производства в тиглях чугуна. Так, Ф. Фос-
тер и Т. Рид описали тигельный процесс в
провинции Шаньси (Китай) в начале XX
столетия. Тигли высотой 1,2 м и диаметром
12,5 см заполнялись рудой и каменным уг-
лем. Восстановление железа происходило в
атмосфере горения угля, процесс длился три
дня. Тигли, связанные с производством чу-
гуна, также были найдены на шайгинском
городище (государство Чжурчзженей, XII —
начало XIII вв.). Однако фрагментов тиглей
было найдено очень мало и реконструиро-
вать процесс было невозможно.
С другой стороны, есть данные, что в Ки-
тае выплавка чугуна была известна, по край-
ней мере, с IV века до н. э. [45]. Китайцам
были известны способы понижения темпера-
туры плавления чугуна: они добавляли в него
так называемую «черную землю», в которую
входило большое количество железистых
фосфатов. Если в шихту ввести таким обра-
зом 6% фосфора, то температура его плавле-
ния снижается до 950°С. Такую температуру
легко достичь в горне, обмазанном огнеупор-
ной глиной, которой в Китае было предоста-
точно. Тигельное производство чугуна в Ки-
тае было настолько развито, что в раскопках,
относящихся ко II веку до н. э.-П веку н. э.,
были найдены различные чугунные изделия:
лемеха для плугов, мотыги, чугунки для при-
готовления пищи и даже чугунные фигурки
разных животных и детские игрушки.
Возможно, что Аристотель, когда он упо-
минал о тигельной плавке железа, видел ти-
гельную плавку чугуна. Как уже упомина-
лось, в 1061 году тигельное производство
чугуна в Китае было настолько развито, что
была построена 13-метровая чугунная паго-
да, которая сохранилась до наших дней
(рис.9). В то же время тигельного произ-
водства стали в Китае обнаружено не было.
Таким образом, раскопки в Северной
Фергане впервые убедительно показали, что
в IX — начале XIII вв., еще до похода Та-
мерлана в Среднюю Азию и вывоза из Да-
маска в Самарканд лучших мастеров по же-
лезу, существовал тигельный процесс про-
изводства стали, тот самый процесс, кото-
рый Европа узнала только в 1740 году бла-
годаря изобретению знаменитого английско-
го часовщика Б. Гентсмана.
И, наконец, естественным образом воз-
никает вопрос: умели ли делать булатную
сталь в древнем Ахсикете? Возможно, уме-
ли. И ниже будет приведено убедительное
доказательство этому.
Известно, что вплоть до конца XIV столе-
тия в Дамаске изготовляли лучшее в мире ору-
жие и доспехи. Как уже было рассказано в
начале XV века Тамерлан покорил Сирию и
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
взял Дамаск. Оружейные мастера, издавна
слывшие лучшими специалистами своего дела,
были переселены в Самарканд. В этот и дру-
гие города Средней Азии переселялись десят-
ки тысяч ремесленников из Персии, Азер-
байджана. Герата и других завоеванных стран.
Чтобы подорвать военную мощь Золотой
Орды, Тамерлан старался ликвидировать ее
транзитную торговлю: он разрушил такие
большие города, как Сарай Берке. Астрахань,
Азов, также Ургенч. В результате вся среди-
земноморско-азиатская торговля направля-
лась только по караванным путям, проходив-
шим через Иран, Армению, Грузию, Бухару,
Самарканд. С этого времени начинается
широкое распространение разнообразных
способов изготовления изделий и доспехов
в Средней Азия (Самарканд, Бухара) и на
Кавказе (Грузия, Армения).
Есть сведения, что собранные в Самар-
канде около тысячи мастеров были разме-
щены в городской цитадели. Круглый год они
работали на Тамерлана в специальной госу-
дарственной мастерской, изготовляя латы,
шлемы и различное оружие.
Подбитое красным сукном и изящно от-
деланное оборонительное оружие выгляде-
ло очень эффектно. При одном из въездов
Тамерлана в его столицу во время парадного
шествия впереди несли до 3000 пар этих лат.
Они поражали своей пышностью и красотой.
Это шествие видел и описал испанский по-
сол Рюи Гонзалес де Клавихо, который ут-
верждал, что это оружие «не отличалось
достаточной прочностью, уступая в этом от-
ношении европейскому». Сегодня, почти 600
лет спустя, можно с уверенностью заклю-
чить, что испанский посол ошибался...
Не так давно на месте цитадели Тамер-
лана были произведены раскопки. При рас-
копках археологи расчистили помещение, в
котором найдены более 2000 деталей доспе-
хов, мечей и прочих железных предметов. К
сожалению железо было очень сильно окис-
лено, превратилось в окалину и поэтому, на
первый взгляд, его качество установить было
невозможно.
Химический анализ показал, что найден-
ные предметы состоят в основном из окси-
дов железа. В небольшом количестве при-
сутствуют оксиды хрома, кремния и кальция
(до 2 % каждый). Присутствие в неметалли-
ческой фазе оксидов кремния и кальция
свидетельствует о том, что сталь особой чис-
тотой по неметаллическим включениям не об-
ладала, поскольку оксиды кремния и кальция
могли попасть в железо при его восста-
новлении из руды. Что касается хрома, кото-
рый образует карбиды более твердые и износо-
стойкие, чем цементит, то возможно его
присутствие в стали не случайно. Древние
металлурги могли обнаружить, что если брать
руду определенных месторождений, то полу-
ченное из нее железо обладает более высоким
качеством. Конечно, они не могли знать, что
это связано с тем, что руда содержит хром.
В окисленных деталях кольчуги нами
были найдены крошки сохранившегося метал-
ла, которые оказались достаточными для их
металлографического исследования. Приго-
товленные шлифы с крупинками стали после
полировки покрывались темной пленкой, но
длительным травлением поверхности шлифа
3 %-м раствором азотной кислоты удалось вы-
явить полосчатую структуру металла. Поло-
сы в основном располагались в одном, по-ви-
димому, продольном направлении. Ширина
полос составляла 150 — 200 мкм.
На рис. 36 показана микрофотография
крупицы стали, найденной внутри детали
«доспеха Тамерлана» [46].
Под микроскопом хорошо видна полоща-
тая структура с тремя структурными состав-
ляющими: светлая (средняя толщина 75 мкм),

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
светло-серая (средняя толщина 100 мкм), и
темно-серая (средняя толщина 150 мкм). Свет-
лая составляющая представляет собой одно-
фазную структуру с микротвердостью 15000 —
14500 МПа. Такая высокая твердость харак-
терна для ледебурита, в состав которого вхо-
дит первичный цементит. Ледебурит, как из-
вестно, является структурой, характерной для
белого чугуна.
Светло-серая структура была многофаз-
ной, ее микротвердость составляла 8250 —
7200 МПа. Можно предполагать, что это
структура закаленной высокоуглеродистой
стали (мартенсит), в структуре которой име
лись включения цементита.
Темно-серая составляющая с микротвер-
достью 4200—4000 МПа могла представлять
собой структуру эвтектоидной или заэвтек-
тоидной стали (перлит). Ледебуритная фаза
составляла 23 — 30 % поверхности шлифа,
светло-серая-33-40% и темная - 30-37%. Та-
ким образом, «кольчуга Тамерлана» была
изготовлена из композиционного материала,
являющегося лучшей сталью того времени и
названного позже «чистым дамасском» или
булатом. Причем, по-видимому, это был луч-
ший литой индийский булат, известный под
названием «вутц».
Результаты исследования дают основания
предполагать, что индийский вутц отличался
от всех других видов литых булатов тем, что
в его структуре самой твердой составляющей
был ледебурит, содержавший первичный це-
ментит. Такой цементит образует монокрис-
таллы, обладающие самой высокой твердостью
и износостойкостью. Можно считать, что вутц
представляет собой композиционный матери-
ал - железо- белый чугун или железо-15-20%
карбида железа (первичного цементита), что
соответствует содержанию углерода = 2%.
Необходимо подчеркнуть, что по проч-
ности и сопротивлению удару древняя «коль-
а
Рис. 36. Доспехи, найденные в цитадели
Тамерлана: а-фрагменты доспехов; б- микро-
структура крупинки металла из деталей
доспехов, X 500
чуга Тамерлана» почти не уступала совре-
менным бронежилетам. Сегодня подобный
композиционный материал применяется для
самых надежных бронежилетов, он пуленеп-
роницаемый. Правда, древняя кольчуга была
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
настолько тяжелой, что современный чело-
век вряд ли мог бы ее носить...
При раскопках городища Ахсикет в Се-
верной Фергане (IX-начало XIII века нашей
эры) был найден инструмент, напоминаю-
щий современный напильник [44]. На осно-
вании из стали, которое хорошо сохранилось
(рис.37а), была прикреплена пластина из ка-
кого-то сплава, который оказался полностью
окисленным (рис.376). Исследованием было
установлено, что основание представляло
собой углеродистую сталь с содержанием: С-
0,37%; Мп-1,2%; Si-0,24%; Р-0,074%; S-
0,031%: Сг-0,10%. На нетравленом шлифе
под микроскопом были видны сульфиды ве-
ретенообразной формы размерами до 20 мкм
(рис.38а). После травления П1лифа была
выявлена структура среднеигольчатого мар-
тенсита с небольшим количеством остаточ-
ного аустенита (рис.386).
Рис. 37. Древний инструмент, найденный при
раскопках Ахсикета: а-основание; б-рабочая
часть
В сильно окисленной «рабочей» части
«напильника» были найдены капли метал-
ла, которые оказались достаточными для их
металлографического исследования. Приго-
товленные шлифы с крупинками стали пос-
ле полировки также оказались покрытыми
темной пленкой и только после длительного
травления удалось выявить полощатую мик-
роструктуру металла, которая полностью
соответствовала микроструктуре материала
доспехов из цитадели Тамерлана.
Под микроскопом в крупинке из рабочей
части инструмента были видны частички че-
шуйчатой меди. Таким образом, как и в со-
временном производстве, в древности «твер-
дый сплав» припаивался к стальной плас-
тинке медью.
б
Рис. 38. Микроструктура основания древнего
инструмента: а-нетравленный шлиф; б-
травление 3%-м раствором HNC% X 200
Результаты исследований свидетельству-
ют о том, что древний инструмент, так же
как и «кольчуга Тамерлана», был сделан из
композиционного материала, в котором час-
тицы стали перемешаны с частицами белого

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
чугуна. Таким образом, было подтверждено,
что лучший булат древности- индийский вутц-
являлся композиционным материалом сталь-
белый чугун (первичный цементит). Прав
был П.П.Аносов, когда предполагал, «что в
самих булатах углерод находится в различ-
ном состоянии» [13].
Теоретически ледебурит образуется в
сплавах железо- углерод, содержащих более
2% углерода. На практике в вутце могло быть
и меньше углерода. Следовательно, древние
металлурги использовали особые способы
выплавки сплава, которые обеспечивали со-
хранение ледебурита в структуре стали. Вы-
шеприведенные результаты исследования
структуры древних булатов позволяют легко
разгадать эти способы. Совершенно ясно,
что, в любом случае, белый чугун (первич-
ный цементит) можно получить только быс-
трым охлаждением слитка...
Кроме того, наступила возможность от-
ветить на часто задаваемый вопрос: случай-
но ли древние металлурги открыли способ
приготовления булата или это закономерно?
Наши работы показывают, что это была не
случайность, а закономерность.
Как уже было замечено, на востоке зна-
ли тигельный процесс задолго до европей-
цев. Древние кузнецы владели также сыро-
дутным процессом получения железа, кото-
рое содержало не более одной-двух десятых
процента углерода. Расплавить такое желе-
зо в тиглях они не могли. С другой стороны,
они получали чугун, который легко плавил-
ся в тиглях, установленных в горн. Они бе-
зусловно заметили, что, если жидкий чугун
быстро охлаждается, он становится очень
твердым.
Железо - мягкий и пластичный металл.
Белый чугун- очень твердый материал, но
совсем не пластичный, хрупкий, его нельзя
деформировать. Разве не напрашивается
мысль: смешать кусочки чугуна и железа и
расплавить их в тигле?
Теперь представим себе, что смесь кусоч-
ков чугуна и железа помещена в горн и на-
гревается до температуры 1250 —1280°С. В
этом случае чугун в начале процесса пла-
вился, а мягкое железо оставалось твердым.
По мере нагревания сплава углерод из чугу-
на диффундировал в железо и он становил-
ся все более и более и более тугоплавким и
в конце концов вся масса сплава затвердева-
ла. Естественно, что готовый сплав в этом
случае получался неоднородным, состоящим
из нескольких частей: высокоуглеродистой
стали, в которую превратился чугун, отда-
вая углерод, частиц железа, поверхность ко-
торых науглерожена и остатков чугуна.
В Европе значительно позднее пришли
фактически к такому же способу получения
стали. Так, например, Реомюр еще в 1722 году
высказывал идею о возможности превраще-
ния мягкого железа в сталь путем погруже-
ния его в жидкий чугун. В это время Европа
еще не знала ни тигельного процесса, ни от-
ражательных печей. Поэтому эта идея была
осуществлена на Западе только в 1840—1860
годах братьями Эмилем и Пьером Мартена-
ми, которые путем сплавления чугуна и лома
впервые получили сталь на поду большегруз-
ной отражательной печи. Известно, что тем-
пературы, которые достигались в мартеновс-
ких печах, позволяли полностью расплавить
чугун и железо и получить жидкую сталь.
Поэтому Европа перешагнула «булатный пе-
риод» производства стали, и булат с его вы-
сокими свойствами и неповторимыми узора-
ми навсегда остался для нее тайной.
Между тем, древние кузнецы могли за-
метить, что если смешать кусочки чугуна и
железа, расплавить и быстро охладить, то
получается сплав гораздо тверже и прочнее,
чем при медленном охлаждении.

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
Таким образом, вутц получали простым,
неэнергоемким и высокопроизводительным
способом: смесь мелких кусочков железа и
чугуна нагревали в специальном тигле до 1250
- 1280°С. При этой температуре чугун пла-
вился, а железо - нет. При появлении жид-
кой фазы тигель с металлом быстро охлаж-
дали. Вот почему, в частности, вутц пред-
ставлял собой лепешку небольшого диамет-
ра и толщиной всего один сантиметр: сплав
должен был быстро охлаждаться, чтобы по-
лучился белый чугун.
Возможно, указание П.П.Аносова о «мед-
ленном охлаждении сплавки» [13] помеша-
ла тому, чтобы быстро разгадать секрет про-
изводства индийского вутца. Не случайно в
современной литературе описывался следу-
ющий способ «изготовления вутца в индий-
ских литейных мастерских [47]:
«Индийские сталевары изготовляли вутц,
добавляя углерод к сварочному железу или
удаляя углерод из чугуна. Процесс получе-
ния вутца из сварочного железа легче под-
дается научному истолкованию, чем тот, в
котором вутц получали из чугуна. Неболь-
шие куски металла смешивали с древесным
углем и помещали в закрытый глиняный ти-
гель диаметром около 8 см и высотой 15 см.
Тигель нагревали примерно до 1200 °C. При
этой температуре сварочное железо еще ос-
тается твердым, но его кристаллы уже име-
ют гранецентрированную кубическую струк-
туру, так что атомы углерода могут внедрять-
ся в решетку между атомами железа. Угле-
род медленно диффундирует в железо, об-
разуя сплав, ныне известный как аустенит.
Добавка углерода снижала температуру
плавления металла. Вследствие этого, как
только содержание углерода на поверхности
кусков сварочного железа достигало пример-
но 2%, они покрывались тонким слоем жид-
кого чугуна. Появление расплава определялось
по хлюпающему звуку при встряхивании тиг-
ля; это означало, что значительное количество
углерода уже растворилось в железе.
С этого момента тигель очень медленно
охлаждали, иногда в течение нескольких
дней. Медленное охлаждение обеспечивало
равномерное распределение углерода в ста-
ли, с концентрацией 1,5 — 2%. Когда темпе-
ратура металла становилась ниже 1000 °C,
часть углерода выпадала из раствора и обра-
зовывала сетку карбида железа (Fe3C) или
цементита, вокруг зерен аустенита. Так как
при медленном охлаждении аустенитные зер-
на вырастают до крупных размеров, цемен-
титная сетка получалась грубой.
Именно эта сетка образовывала видимые
узоры на дамасских клинках. Однако цемен-
тит имеет определенные отрицательные свой-
ства. У него высокая твердость, но он стано-
вится чрезвычайно хрупким при комнатной
температуре. Хрупкости способствует сетчатая
структура цементита, открывающая пути для
распространения трещин. Однако металл в
дамасских клинках был не хрупким, а, наобо-
рот, очень вязким. Эту вязкость дамасская сталь
приобретала только после ковки, после того,
как была разрушена цементитная сетка».
Сегодня совершенно ясно, что предпо-
лагаемая автором [47] технология получения
вутца ошибочная.
Во-первых, он утверждает, что высокая
твердость вутца обеспечивается вторичным
цементитом, поэтому они придают особую
важность медленному охлаждению сплава,
мотивируя это необходимостью равномерно-
го распределения углерода в стали. Темпе-
ратура ковки вутца определялась из тех со-
ображений, чтобы вторичный цементит не
растворился в аустените. Однако, как нами
было показано, высокая твердость индийс-
кого вутца обеспечивается не вторичным це-
ментитом, а первичным (ледебуритом), ко-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
торый можно получить в стали только быст-
рым охлаждением...
Разработанная нами технология производ-
ства вутца позволила получать слитки с ярко
выраженной ледебуритной неоднородностью.
Как видно на рис.39, микроструктура
слитков полученного нами вутца (содержа-
ние углерода-2,03%) повторяет микрострук-
туру древнего инструмента и фрагмента
«кольчуги Тамерлана». В таблице №6 при-
веден микроанализ структурных составляю-
щих рабочей части древнего инструмента и
полученного нами вутца.
Ковка сверхуглеродистой булатной ста-
ли с крупными включениями ледебурита
вызвала значительные трудности. В то же
время есть данные, что при определенных
температурах углеродистая сталь, содержащая
1,2-2,0% С, может обладать высокой плас-
тичностью, что обусловлено дисперсностью
и постоянством размеров зерен при темпе-
ратуре деформации [48]. Это обеспечивает-
ся влиянием очень тонких частиц цементи-
та. Такие условия можно выполнить, при-
меняя термомеханическую обработку (ТМО)
сверхуглеродистых сталей.
Попытки получить структуру и свойства
булата путем ТМО к желаемым результатам
не привели [49]. Между тем есть убедитель-
ное доказательство, что в древности могли с
успехом ковать вутцы, содержавшие до 2 % С.
Явление сверхпластичности высокоугле-
родистых волокон вутца авторы [50] объяс-
няют следующим образом. В начале процес-
са пластической деформации вутца, состоя-
щего из сверхвысокоуглеродистых, достаточ-
но хрупких волокон в матрице примерно
эвтектоидного состава, пластическая дефор-
мация волокон и матрицы протекает преиму-
щественно путем двойникования и скольже-
ния дислокаций, при этом по мере возраста-
ния растягивающих волокна напряжений,
обусловленных большей пластичностью мат-
рицы, развивается процесс транзитного пе-
рехода дислокаций из деформируемой мат-
рицы в сверхуглеродистые волокна, сопро-
вождаемый резким увеличением пластично-
сти волокон и материала в целом.
а
б
Рис. 39. Микроструктура рабочей части древне-
го инструмента -а и полученного нами литого
вутца (содержание углерода 2,03%)-б, X 500
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
Таблица. 6
Микроанализ структурных составляющих древнего инструмента и полученного нами вутца
Структур- ная сос- тавляющая Микротвердость, МПа Средняя толщина слоя, мкм Средний количествен- ный состав фаз, %
Ахсикет- ский на- пильник Получен- ный нами вутц Ахсикет- ский на- пильник Получен- ный нами вутц Ахсикет- ский на- пильник Получен- ный нами вутц
Светлая (карбидная фаза) 14000-14500 11500-14000 50 25 9 10
Светлосерая (мартенсит) 7000- 7500 7000-8200 100 90 54 65
Темносерая (перлит) 4000-4200 5500-6000 80 75 37 25
Наряду с вышеизложенным в силу от-
личий в химических составах волокон и про-
слоек матрицы происходит еще одно важное
явление. Для матрицы эвтектоидного соста-
ва характерно отсутствие выделений карбид-
ных включений вплоть до температуры эв-
тектоидного превращения, поэтому в очень
широком температурном интервале в ней
достаточно легко множатся и перемещаются
дислокации.
В сверхвысокоуглеродистых волокнах
образование цементитной сетки приводит к
резкому снижению интенсивности перемеще-
ния дислокации, но, если цементитная сет-
ка раздроблена и размеры включений вторич-
ного цементита невелики, то это обстоятель-
ство может существенно повышать пластич-
ность волокон.
Представляется возможным дополнить
вышеизложенную гипотезу развития явления
сверхпластичности волокон булата, следую-
щим положением. Если на фоне постепен-
ного снижения температуры и появляющего-
ся определенного количества избыточного уг-
лерода в аустените непрерывно или с доста-
точной дискретностью создавать дополнитель-
ные дислокационные скопления и (или)
транспортировать дислокации в волокна,
например из прослоек матрицы, то можно
заставить избыточный углерод, выделяющий-
ся из аустенита при понижении температу-
ры, образовывать новые скопления атомов
углерода, затормаживая при этом рост мел-
ких, уже образовавшихся частиц вторичного
цементита по границам зерен.
Если этот процесс будет начат до обра-
зования сплошной цементитной сетки и при
его реализации притока дислокаций будет
достаточно для блокирования интенсивного
роста имеющихся частиц цементита, то уве-
личение числа заторможенных скоплений
дислокаций будет сопровождаться интенсив-
ным дроблением зерна, вплоть до развития
известного явления сверхпластичности [51].
Наличие в композите типа булатной ста-
ли прослоек матрицы, сохраняющей повы-
шенную дислокационную подвижность до
более низких температур, по всей видимос-
ти, стабилизирует развитие явления сверх-
пластичности в высокоуглеродистых волок-
нах и это позволяет увеличить содержание
вплоть до 2%, а главное, предотвращает об-
разование сплошной цементитной сетки при
большой скорости охлаждения вутца. Таким
образом «композиционность» вутца играет
большую роль в развитии сверхпластичнос-
ти высокоуглеродистых волокон.
Недостаток вышеизложенной теории со-
113
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
стоит в том, что сетка первичного цементита
в аустените растворить трудно и, следова-
тельно, начать процесс ковки «до образова-
ния цементитной сетки» невозможно.
О. Шерби и Д. Уодсворт [48] более убе-
дительно объясняют высокую пластичность
сверхуглеродистой стали (вутца): «Можно
предполагать,-пишут—они, что дамасскую
сталь ковали в диапазоне температур от 850
°C (вишневый цвет) до 650° С (кроваво-крас-
ный цвет), при более высоких температурах
происходило бы вторичное растворение це-
ментита (речь идет о вторичном цементите)
в аустените. Если же ковка слитка велась
при температуре ниже 850 °C, непрерывная
цементитная сетка разбивалась на отдельные
сферические частицы карбидов. Эти частицы
еще производили упрочняй эффект в метал-
ле, но последний утрачивал свою хрупкость
в следствии разрушения цементитной сетки».
Одной из причин того, что европейским
кузнецам не удалось изготовить дамасские
клинки из индийского вутца, может быть то,
что они привыкли иметь дело с низкоугле-
родистыми сталями, имеющими более высо-
кую температуру плавления. Вероятно, они
пытались ковать индийскую сталь при бе-
лом калении. При такой температуре, - как
правильно заметил Бреан,- «дамасская сталь»
крошится под молотом» [39].
Все же в дальнейшем содержание угле-
рода в вутце нами было снижено с 2% до
1,6-1,7 %. При определенных условиях плав-
ки ледебурит сохранялся в расплаве, а осо-
бым режимом охлаждения слитка его мож-
но было фиксировать в твердой фазе. Разра-
ботанная нами [52] технология получения
вутца состояла в следующем.
В цилиндрический контейнер диаметром
40 мм из листовой стали (толщина стенки
1,5 мм) насыпаются слоями стружка низко-
углеродистой стали и стружка серого чугуна
(толщина каждого слоя не более 2 мм). При
большей толщине слоев пропитка стали чу-
гуном может полностью не произойти. Кон-
тейнер помещается в печь, нагревается до
температуры плавления чугуна, но не выше
1220 °C и, после расплавления чугуна, вы-
держивается 15 мин, после чего извлекается
из печи. После извлечения из печи контей-
нер со сплавом быстро опускают в воду. За-
калка в воде обеспечивает стали карбидную
неоднородность. В результате быстрого ох-
лаждения слиток приобретает микрострук-
туру «мартенсит - ледебурит» (белый чугун).
При выдержке сплава в печи менее 15 мин
полная пропитка чугуном стальных частиц и
диффузионная сварка между частицами ста-
ли и чугуна, а также необходимая степень
науглероживания стали не происходит и сли-
ток получался пористым. При толщине сте-
нок контейнера более 2 мм необходимую сте-
пень переохлаждения стали во время закал-
ки слитка обеспечить также не удается.
Твердость полученного нами вутца (ли-
того булата) после отжига 32-36 HRC. Пос-
ле закалки и низкого отпуска-61-63 HRC.
На рис.40 показана микроструктура по-
лученного нами слитка вутца (содержание
углерода-1,65%). Включения ледебурита (бе-
лого чугуна состава близкого к эвтектичес-
кому) проявляются в виде разорванной сет-
ки. Толщина сетки до 2000 мкм.
При большом увеличении на фоне па-
кетного мартенсита (микротвердость 6000
МПа) виден ледебурит (микротвердость
10000-11000 МПа), вокруг которого выпал
игольчатый мартенсит с включениями аусте-
нита (толщина слоя = 1000 мкм.. Появле-
ние остаточного аустенита объясняется вы-
соким содержанием углерода в волокнах ста-
ли, граничивших с чугуном.
Для сравнения на рис.41 а показана мик-
роструктура слитка обычной углеродистой
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
стали, содержащей 1,6 % углерода. Карбид-
ная сетка в этой стали выпала по границам
зерен. На рис.41б показана микроструктура
вутца с тонкими изолированными включе-
ниями ледебурита в мартенситной матрице
(содержание углерода -1,50%, толщина вклю-
чений 600-800 мкм), выплавленного по раз-
работанная нами технологии. Твердость по-
лученного нами вутца после отжига 32-36
HRC, после закалки и низкого отпуска-61-
63 HRC.
а
б
Рис. 40. Микроструктура слитка вутца (со-
держание углерода -1,65 %): а -X200; б-Х 1 000
а
Рис. 41.Карбидная сетка высокоуглеродис-
той стали -а; б- микроструктура получен-
ного нами вутца с тонкими ледебуритными
включениями
При определенных режимах ковки дос-
тигалась хорошая пластическая деформация
полученного вутца, что позволила нам пе-
ределать слитки в полосы разной толщины.
Ковку производили в интервале температур
800-680 °C, толщина заготовок при ковке
уменьшалась в 8-10 раз. После получения
пластин нужной толщины производили их
закалку и отпуск. Закалку проводили от
820°С через воду в масло, отпуск от 150°С.

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
а
б
г
Рис.42. Нож из индийского вутца -а; б-булатиый узор ножа, X 2; в-микроструктура ножа
после закалки и отпуска , X 200; г- микроструктура лучшего сорта волокнистого булата
(вутца), приведенная в литературе [48,53], X 200
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
На рис.42 показаны нож из волокнистого
вутца (изготовитель Ю.Г.Гуревич, 2001 г.), его
булатный узор и микроструктура в сравнении
с микроструктурой лучших образцов волокни-
стого булата [48,53]. Как следует из приве-
денных данных, высокий уровень свойств бу-
лата получается тогда, когда волокна, обога-
щенные мелкими частицами первичного це-
ментита, выстраиваются в параллельные слои.
Сопротивление износу полученного нами
после закалки и низкого отпуска пластин из
вутца (9,53 Дж/мг) соизмеримо с сопротив-
лением износу карбидочугуна (10,25 Дж/мг)
и карбидостали (12,00 Дж/мг) [54].
Из поковок полученного нами вутца были
вырезаны пластины размером 50x20 мм и тол-
щиной 5 мм, которые, после закалки и от-
пуска, были напаяны медью на фрезу.
Аналогичные пластины были сделаны для
изготовления сверл и резцов. Твердость из-
делий после закалки и низкого отпуска со-
ставила 61-63 HRC. Режущий инструмент из
литого булата (вутца) «держал лезвие» при
обработке дерева значительно дольше, чем
твердый сплав ВК15 [55]. Таким образом,
режущий инструмент из булата может с ус-
пехом применяться в деревообрабатывающей
промышленности и сегодня.
В дальнейшем была разработана техно-
логия изготовления слоистого вутца [56].
Пластины из такого булата, состоящие из 60
слоев, представлена на рис 43.
На рис.44 приводится фрагмент вутц-
клинка, демонстрировавшегося М.Захсе на
1 конгрессе по вопросам дамасской стали
(г.Мюнхен, 1979 г.) [50] и фрагмент ножа,
откованного из слоистого вутца. Как видно
из приведенных рисунков, можно наблюдать
некоторое совпадение коленчатых узоров,
представляющих собой систему замкнутых
или разомкнутых концентричных, но часто
с большим искажением, плавно искривлен-
ных полос с переменной шириной, характер-
ных для лучших сортов булата.
Нож из такого булата (вутца) обладал
высокими режущими свойствами и красивым
коленчатым узором. Следует подчеркнуть,
что в отличие от сварочных булатов, а так-
же от наших литых булатов, полученных
прежде, узоры которых формируются за счет
Рис.43. Пластины из слоистого вутца, Х2
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
волокон феррита и перлита или перлита и
перлита с включениями вторичного цемен-
тита, в вутце узоры формируются волокна-
ми или слоями с первичным цементитом, а
точнее ледебуритом (рис.45).
а
б
Рис. 44. Фрагмент путц-клинка, демонстриро-
вавшегося М.Захсе [50]на 1 конгрессе по
вопросам дамасской стали - а; б - фрагмент
ножа из слоистого вутца [56], Х2
а б
Рис. 45. Микроструктура слоистого вутца
(железо-первичный цементит); а-Х500; б-Х
200
Обобщая вышеизложенное, можно с уве-
ренностью считать, что булат является пер-
вым в мире композиционным материалом на
основе железа и углерода, обладающий не-
равновесной структурой с ярко выраженной
макро- и микронеоднородностью по слоям или
волокнам из-за разного содержания углеро-
да. В процессе ковки слои или волокна мо-
гут переплетаться, образуя характерный ри-
сунок, т е. булат - узорчатую сталь.
После специальных методов ковки,
термомеханической и термической обработок
и отделки булат приобретает замечательные
свойства: высокую твердость, прочность, вяз-
кость и упругость. Чередование слоев или во-
локон с разной структурой и свойствами на
лезвии булатного изделия превращает его в
микропилу и обеспечивает самозатачивамость.
Сегодня совершенно ясно, что булат (Да-
маск) имел несколько разновидностей, от-
личавшихся одна от другой способом произ-
водства, структурой и свойствами. Слои в
слоистых материалах так же, как волокна и
матрицы в волокнистых, в зависимости от
технологии получения имели феррито-пер-
литную (феррито-перлитокарбидную) или
перлито-карбидную структуру. Однако вос-
петыми в легендах свойствами из всех ви-
дов булата, по-видимому, обладал только
индийский вутц, представлявший собой сло-
истый или волокнистый булат с перлито- ле-
дебуритной неоднородностью.
Секреты булата
Прежде всего наступила возможность
ответить на часто задаваемый вопрос: слу-
чайно ли древние металлурги открыли спо-
соб приготовления булата или это законо-
мерно? Наши работы показывают, что это
была не случайность, а закономерность.
Наши разработки теории и производства

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
булата убедительно показали, что булатный
узор и необыкновенные свойства этой ста-
ли являются следствием не только макро-,
но и микронеоднородности металла. Если
макронеоднородность зависит от физической
неоднородности, обусловленной сохранени-
ем в объеме жидкой стальной ванны недо-
расплавленных частиц со сравнительно не-
большим содержанием углерода, то микро-
неоднородность возникает вследствие диф-
фузии углерода из слоя в слой при нагревах
изделий и тщательного «перемешивания»
слоев металла во время пластической дефор-
мации. Анализ металлографических иссле-
дований структур булатной стали, получен-
ных различными способами, показал, что
всех их можно разделить по макроструктур-
ным признакам на две группы: волокнистые
и слоистые [48,57-60]. Как те, так и другие
могут иметь различную микроструктуру.
Полученные нами данные позволяют раз-
работать классификацию булатов с позиций
современной науки. До сих пор в литерату-
ре имелась достаточно четкая классифика-
ция макроструктуры булата по узору на по-
верхности стали, разработанная П. П. Ано-
совым [13]. Пятиклассной шкалой П.П.Ано-
сова, приведенной ниже, пользовались уче-
ные всего мира [41].
Пятиклассная шкала оценки булатов по
П.П. Аносову:
1. Полосчатый дамасский узор: рисунок
состоит главным образом из прямых линий.
2. Муаровый дамасский узор: прямые
линии короче и смешаны с кривыми.
3. Волнистый дамасский узор: кривые
линии нагромождаются, появляются преры-
вистые линии и точки.
4. Сетчатый дамасский узор: прерывис-
тые линии становятся короче или превраща-
ются в точки и появляются в таком коли-
честве, что местами образуют поперечный,
напоминающий сетку узор с похожими на
пряжу полосами, которые расходятся в раз-
ных направлениях, как бы связывая отдель-
ные сетки друг с другом.
5. Ступенчатый дамасский узор: состоит
из точек, поперечные сетки умножаются,
образуя гроздевидный рисунок , или расши-
ряются на всю поверхность клинка, которую
они делят на ступени почти одинаковой ве-
личины и одинакового узора.
Таблица 7
Содержание углерода и структурные
составляющие булатов
Вид булата Содержание углерода>% Структурные составляющие после отжига
Дамасск (сварочный булат) ОЛ-0,8 Феррит+псрлит, Перлит^цемснтит (вторичный)
Булат (микроструктура феррито-пертито- цементитная) 1,00-1,50 Феррит (перлитХперлито- цементит (вторичный)
Вущ (перлито- ледебу- ритный) 1,50-2,00 Перлит + ледебурит (цементит первичный)
Эти пять классов классов можно подраз-
делить дальше на три группы по крупности,
а именно на грубые, средние и тонкие узо-
ры. Далее, при описании клинков из стали
«вутц» нужно указывать цветные оттенки
(черный, серый, золотистый).
Современные исследования показали, что
узор безусловно характеризует качество бу-
латной стали, но его нельзя рассматривать
обособленно от макро- и микроструктуры ма-
териала в целом, поскольку он формируется
ковкой. Прежде всего, булаты, полученные
различными способами, можно разделить по
структурным признакам на две группы: во-
локнистые и слоистые.
Слои в слоистых материалах так же, как
волокна и матрица в волокнистых, в зависи-
мости от технологии получения могут иметь
феррито-перлитную (Ф-П) или перлито-кар-
бидную (П-Ц) структуру, которые также мо-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
гут иметь разновидности: феррито-пер лито-
карбидную (Ф-П+Ц) и перлито-перлитокар-
бидную (П-П+Ц). Однако, воспетыми в ле-
гендах свойствами из всех видов булата об-
ладал только индийский вутц, представляю-
щий собой слоистый или волокнистый булат
с перлито-ледебуритной неоднородностью.
Разработанная нами классификация бу-
латов [59] представлена на рис.46.
Следует заметить, что разработкой раз-
личных способов получения материала типа
булатной (дамасской) стали металлурги за-
нимаются с конца XVIII века до сих пор.
Саксе [41] замечает, что «с конца ХУШ века
вопросом о дамасской стали занимался це-
лый ряд ученых, среди них Клуэ и Бернар
во Франции; Никольсон, О’Рейли, Уайлд,
Дьюпейн, Джонс и Грунер в Англии; Ано-
сов, Беляев и фон Ленц в России; Береуль-
до-Бьянкини в Австрии; Хуан Санчес де Ми-
руанна в Испании и т.д. За исключением
русских исследователей, все остальные экс-
перементировали со сварочной многослойной
сталью. Исключение составляют последние
работы К.Харнеккера. (Золинген, ФРГ)».
До сих пор в России исследуют возмож-
ность получения литых булатов В.И.Басов
[61], В.Ю.Герасимов [59], В.И.Чуманов[62],
И.Н.Таганов, В.А.Иванов, Д.П.Забелин [63]
и другие.
В.Ю.Герасимов (Златоуст) [64] на осно-
ве анализа существующих данных по макро -
и микроструктуре, составу, свойствам, тех-
нологическим приемам получения булатных
сталей предложена технология получения
многослойных Fe-C сплавов с использова-
нием принципов диффузионного затверде-
вания, позволяющая получать композиты,
практически идентичные по сравнимым ха-
рактеристикам с настоящими дамасскими ста-
лями (булатами).
Формирование литой структуры проис-
ходит за счет перераспределения углерода
между реагирующими фазами. Исследовано
влияние термокинетических условий затвер-
девания, состава шлаковой и газовой фазы
на макро- и микроструктуру, химический со-
став Fe-C сплавов.

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
Последующая пластическая деформация
(ковка) приводит к дроблению и перерасп-
ределению вторичного цементита и форми-
рованию квазислоистой структуры, характер-
ной для настоящих дамасских сталей.
Рассмотрено влияние термокинетических
условий термообработки на структуру и свой-
ства Fe-C композиций. Показано, что наи-
лучшими экс-плутационными свойствами
(прочность, упругость, вязкость, разрушения,
стойкость режущей кромки и т.д.) обладают
композиции, имеющие в качестве матрицы
бейнитную или троститную структуру.
Проведен полный сравнительный анализ
композиций, получаемых методом диффузи-
онного затвердевания, и настоящих дамас-
ских сталей и показана их идентичность.
И.Н Таганов, В.А. Иванов, Д.П.Забелин
(Санкт-Петербург, Российское географичес-
кое общество (Российская академия наук)
нашли, что древние слова «харалужный меч»
означает «меч с солнечным, ослепительным
блеском». Такая расшифровка слова «хара-
лужный» в сочетании с сообщениями мно-
гих арабских авторов (Аль-Бируни, Аль-Кин-
ди и др.), особо отличавших блестящую, свет-
лую сталь мечей руссов, может стать клю-
чом к пониманию особенностей производства
древнерусского булата [63].
Светлый, блестящий характер поверхно-
сти металла, хорошо сохраняющего полиров-
ку, типичен для некоторых легированных
сталей. Древняя металлургия железа, воз-
никшая из простейшей кузнечной обработки
метеоритов, по сути дела с самого начала
имела дело с легированной сталью, т.к. ме-
теоритное железо - это крупнокристалличес-
кий железоникелевый сплав с концентраци-
ей никеля обычно от 4 до 16% масс. Дли-
тельный контакт в кузнечном горне с раска-
лённым древесным углём приводит к насы-
щению никелистого метеоритного железа
углеродом и образованию легированных ни-
келем сталей.
Недостаточная изученность высокоугле-
родистых никелевых сталей побудила авто-
ров исследовать их свойства и структуру.
Оказалось, что эти сплавы при Nl=4-20% и
С=0,4-1,2% обладают смешанной мартенси-
то-аустенитной структурой, обеспечивающей
им высокую твёрдость и прочность при нео-
бычно большой ударной вязкости и усталос-
тной прочности. Причём существуют впол-
не определённые соотношения между кон-
центрациями углерода и никеля, обеспечи-
вающие максимальные значения механичес-
ких характеристик этих сталей.
Археологические находки древнерусских
стальных криц с большими локальными при-
месями никеля дали повод к исследованию
процесса прямого восстановительного про-
изводства стали в тиглях из смеси желез-
ных руд и древесного угля в присутствии
метеоритного железа (применялся металл
Сихотэ-Алиньского метеорита). Оказалось,
что метеоритное железо, обладая свойства-
ми структурообразующего катализатора, во-
первых, ускоряет процесс металлизации руды
и, во-вторых, формирует необычную «волок-
нистую» надкристаллическую структуру ста-
ли. Одновременное протекание процессов
восстановления железа из окислов руды и
диффузионного науглероживания образовав-
шегося металла без его расплавления в при-
сутствии катализатора формирует неоднород-
ную как по содержанию углерода, так и по
содержанию никеля пористо-волокнистую
структуру. После проковки таких криц в по-
лосы поверхность металла обнаруживает ха-
рактерные фактуры булата различной круп-
ностью рисунка. Среднее содержание угле-
рода в стали и характер булатного рисунка
определяются составом шихты и термичес-
ким режимом процесса.
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
Легенды о «небесном» происхождении
чудесных мечей богатырей и героев, бытую-
щие у многих европейских народов, возмож-
но связаны с воспоминаниями о древних про-
цессах производства стали с участием мете-
реоритного железа.
В.И Чуманов, В.И. Рощин, И.В Чума-
нов, Ю.Г Кадочников (Златоуст) нашли, что
в процессе совершенствования конструкци-
онных материалов композиты типа булата и
индийского вутца не нашли достойного при-
менения.
В связи с этим авторами предложена и
реализована технология получения слоистых
материалов методом электрошлаковой плав-
ки [65,66]. Получен слоистый образец на
основе системы железо-углерод-хром. Тол-
щина высоко - и низкоуглеродистых слоев
составляла до 2,5 мм. Между слоями чёткой
границы не наблюдалось, наблюдался плав-
ный переход металла одного слоя в другой,.
Выделялись три структурные составляю-
щие. Светлая представляла собой структуру,
соответствующую переплавляемому металлу,
а именно стали 20X13 с твёрдостью 29 НЫСэ.
Тёмная составляющая с твёрдостью 39 НЫСэ
представляла собой троостит плюс крупные
первичные карбиды, которые располагаются
в виде множественных полос. Тёмный слой
получен в результате науглероживания пере-
плавляемого металла. Светло-серая составля-
ющая представляет собой слой, образовавший-
ся в результате взаимопроникновения тёмной
и светлой составляющих, и состоит из сорби-
та и первичных карбидов, которые распола-
гаются в виде единичных полос и отдельных
карбидов. Твёрдость светло - серого слоя со-
ставляет 35HRC3. Таким образом, получен
слоистый композиционный материал, подоб-
ный слоистому булату по строению и хими-
ческому составу, но обладающий высокой кор-
розионной стойкостью.
Исследования по разработке принципи-
ально новой технологии получения булат-
ного слитка, режимов его термомеханичес-
кой и термической обработки занимались
ученые Московского института стали и спла-
вов [50].
Полученные данные показывают, что
расшифровка работ П. П. Аносова профес-
сором А.П. Виноградовым была правильной,
но не полной. С другой стороны, Д.К. Чер-
нов, Н.И. Беляев и их последователи со-
вершенно верно указывали на необычную
микронеоднородность булата, связанную с за-
кономерным выделением цементита. В свя-
зи с этим экспериментально полученные А.П.
Виноградовым узоры на образцах низкоуг-
леродистой стали могли являться только худ-
шими образцами булата, поскольку в мик-
роструктуре такой стали не наблюдались вы-
деления цементита (карбидов).
Наши первые разработки также не могут
претендовать на полное воспроизведение
свойств булата, качество которого, как уже
неоднократно указывалось, зависело от мно-
гих факторов: чистоты и состава исходных
материалов, способов получения, состояния
углерода в стали, деформации, термической
обработки, отделки, шлифовки и полиров-
ки готовых изделий.
В наше время хорошо известно: чистота
и свойства железа и стали зависят не только
от содержания в них таких вредных приме-
сей, как кислород, сера и фосфор, но и от
загрязненности металла неметаллическими
включениями, представляющими собой глав-
ным образом мельчайшие частицы оксидов
тугоплавких элементов. Применяемое нами
мягкое железо, например, было получено
путем окисления в жидкой стали ненужных
примесей и перевода их в шлаковую фазу.
Поэтому наше ^чистое» по кремнию и мар-
ганцу железо обязательно содержало вклю-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
чения оксидов этих элементов.
В древние времена железо получали пу-
тем восстановления чистых по сере и фос-
фору руд древесным углем при температу-
рах 800— 1200°С. При этих температурах
кремний, марганец и многие другие элемен-
ты не восстанавливались, а их твердые окси-
ды растворялись в жидком шлаке. Железо в
крице, очищенной от шлака, практически не
содержало включений оксидов тугоплавких
элементов. Таким образом, сыродутный и
кричный процессы получения железа обес-
печивали высокую чистоту металла, по не-
металлическим включениям. Такое железо
и приготовленные на его основе сталь и чу-
гун могли обладать необыкновенной плас-
тичностью и высокими механическими свой-
ствами.
Есть еще одна возможная причина высо-
кой пластичности и вязкости булатной ста-
ли. Недавно советским металлургом С. М.
Барановым зарегистрировано открытие, свя-
занное с «явлениями изменения структуры
и свойств стали, обусловленных присутстви-
ем моноокиси кремния». Оказывается, на-
личие окиси кремния в сталях сильно сни-
жает их пластичность и вязкость при низ-
ких температурах. Поэтому на заводе им. И.
А. Лихачева, например, кузова автомобилей,
предназначенных для северных районов, из-
готовляли из углеродистых сталей, отлитых
методом бескремнистого раскисления. Эти
стали обладают также повышенной коррози-
онной стойкостью в атмосферных условиях.
С. М. Баранов считает, что при сыродутном
способе получения железа и стали условий
для образования моноокиси кремния не
существовало, и поэтому булатные стали
хорошо ковались при низких температурах,
были прочными и пластичными.
Действительно, в большей части клин-
ков из булата обнаружено очень мало крем-
ния, а содержание фосфора высокое (0,8 —
0,25%,). Мы уже отмечали благоприятное
действие фосфора на коррозионную стой-
кость стали в атмосферных условиях. С дру-
гой стороны, фосфор усиливает междендрит-
ную ликвацию углерода при кристаллизации
стали и делает феррит более устойчивым. В
связи с тем, что растворимость фосфора в
аустените гораздо меньше, чем в феррите,
при охлаждении стали ниже 1400°С из пе-
ресыщенного фосфором аустенита вы-
деляются не фосфиды, а возникают феррит-
ные участки с более высоким содержанием
этого элемента [32]. Такие участки устойчи-
вы при дальнейшем охлаждении стали, они
становятся зародышами при образовании
феррита при низких температурах. Последнее
приводит к тому, что в микроструктуре ста-
ли появляется неоднородность в виде свет-
лых полосок или пятен. Такая неоднород-
ность была выявлена нами в прокатанной на
лист ннзкоуглеродистой стали, содержащей
0,11% фосфора. Таким образом, фосфор мог
усиливать микронеоднородность булата.
Если тайны булатных узоров и природы
структурной неоднородности булата больше
не существует, то в технологии приготовле-
ния булатных изделий — их ковке, термо-
обработке и отделке — есть еще много бе-
лых пятен.
Многие булаты по содержанию углерода
ближе к чугуну, чем к стали, поэтому булат
— сталь сверхуглеродистая. Длительное вре-
мя считали, что ковать чугун и сверхуглеро-
дистые стали нельзя, они хрупкие и рассы-
паются под ударами молота. Между тем бу-
лат надо было не просто проковать, а проко-
вать так, чтобы сталь приобрела мелкозер-
нистую структуру.
Совершенно прав металлург А. Герчиков
[67], который замечает, что острота и стой-
кость острия зависят ог того, насколько мел-

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
ки зерна основной твердой фазы стали. Со
временную сталь для режущего инструмента
подвергают специальной ковке, чтобы измель-
чить зерно. У булата же зерно должно было
быть чрезвычайно мелким. Правда, зерно
булатной стали мелкое уже в слитке, по-
скольку твердые частицы включений обеспе-
чивали объемную кристаллизацию жидкой
стали и затрудняли рост дендритов. При ков-
ке слитка зерно еще более измельчалось.
Теперь мы знаем, что одна из причин мел-
козернистости и высокой пластичности спла-
вов железа с высоким содержанием углеро-
да — их особая чистота. А если ее нет?
Подготовка стали к сверхпластичному
состоянию осуществляется сравнительно не-
давно вновь открытыми методами термоме-
ханической обработки. Сталь нагревают не-
много выше температуры перлито-аустенит-
ного превращения и выдерживают необхо-
димое время для растворения всех карбидов
в аустените. Затем ее непрерывно деформи-
руют, одновременно охлаждая. Это приводит
к сильному измельчению аустенита, образо-
ванию субзерен и созданию значительного
количества рассеянных дислокаций. Выпа-
дающие из аустенита по мере его охлажде-
ния тонкие частицы карбидов (цементита)
оседают на дислокациях и субзернах.
При температуре 727 °C аустенит начи-
нает превращаться в феррито-цементитную
смесь. Дальнейшая непрерывная деформация
при понижении температуры, когда аустенит
распадается на феррито-цементитную меха-
ническую смесь (перлит), приводит к
образованию сверхтонких зерен феррита с
однородным распределением субмикронных
частиц цементита. Именно такой материал и
обладает сверхпластичностью при 600 —
650°С. Так, например, сталь, содержащая 1,6
% углерода, при этих температурах удлиня
ется перед разрушением более чем на 1000%.
После охлаждения до комнатных темпера-
тур эта сталь обладала примерно в 2 раза
большей прочностью, чем малолегированные
инструментальные стали, и не уступала им
в пластичности!
Еще выше поднимаются свойства стали
после закалки. Мартенсит сверхуглеродис-
той стали имеет твердость и прочность на
излом при сжатии, соизмеримые с карбидом
вольфрама — одного из самых прочных и
твердых после алмаза материалов. Но кар-
бид вольфрама имеет нулевую пластичность
при сжатии, и поэтому разрушается хрупко,
в то время как сталь до излома пластически
деформируется почти на 10% и разрушается
вязко. Таким образом, высокоуглеродистые
заэвтектоидные стали при должной термо-
механической обработке могут обладать вы-
сокой твердостью, прочностью и достаточно
большой вязкостью. Мы уже знаем, что эти
качества позволяют затачивать лезвие клин-
ка до необыкновенной остроты.
Знаменательно, что не так давно советс-
кие ученые А. Бочвар, В. Давыдов и Л. Луш-
ников показали: при определенных услови-
ях обычный чугун также становится сверх-
пластичным. Оказывается, при определен-
ной температуре и достаточно быстрой де-
формации опасные изломы и трещины в чу-
гуне не образуются. Зарождавшиеся очаги
разрушения быстро «затягиваются». Ме-
ханизм «затягивания» микротрешин связы-
вают с большой скоростью диффузии, кото-
рая достигается лишь тогда, когда зерна ме-
талла очень мелкие и имеют круглую фор-
му. Эксперименты с мелкозернистым белым
чугуном, содержащим углерода 3,5%, свиде-
тельствуют, что при 700°С удлинение образ-
цом достигало 150%!
Ученые Донецкого политехнического
института, проводя очистку железных ока-
тышей в слое шлака на установке электро-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
шлакового переплава с графитовым элект-
родом, обнаружили, что полученное желе-
зо, содержавшее 3,5% углерода и низкое со-
держание серы, фосфора и неметаллических
включений, прекрасно ковалось и прокаты-
валось [61]. Таким образом, ковка чистых
по вредным примесям высокоуглеродистых
сплавов, возможно, для древних металлур-
гов особых трудностей не вызывала.
Использовали ли древние кузнецы
термомеханическую обработку стали для по-
лучения ее высоких свойств? Установлен-
ные факты позволяют положительно отве-
тить на этот вопрос. Известно, что дамас-
ские оружейники построили между двумя
высокими горами мастерскую и вывешивали
на сильном ветре раскаленные докрасна после
ковки клинки. Подобным образом закалива-
ли сталь и в древней Грузии. Только что отко-
ванный горячий клинок кузнец передавал
подручному, и тот, мчась верхом на разгоря-
ченном коне, размахивал им над головой.
Эти способы закалки булата непосредственно
после ковки в потоке ветра кажутся сегодня
романтичными; между тем они как раз и яв-
ляются своеобразными приемами термоме-
ханической обработки стали.
Совмещение ковки, закалки и отпуска —
закономерный прием в технологии производ-
ства изделий с мелкозернистой структурой,
высокой твердостью и упругостью. Для по-
лучения высокой твердости стали ее отпуск
после закалки должен быть как можно бо-
лее низким — при температуре 150°С. При
таком отпуске нельзя получить высокой уп-
ругости. Отпуск же при 300°С обеспечивает
высокую упругость, но при этом резко
снижается вязкость стали вследствие разви-
тия необратимой хрупкости. Более высокая
температура отпуска стали может вызвать
отпускную хрупкость.
Благоприятное сочетание всех этих
свойств — твердости, упругости и вязкости
— может быть получено при определенной
температуре отпуска, только после термоме-
ханической обработки, подавляющей хруп-
кость. Поэтому клинок, закаленный после
ковочного нагрева, непосредственно после
ковки должен обладать максимально благо-
приятным сочетанием всех указанных
свойств. Похоже на то, что в древности это
знали...
Кузнецу мало было владеть достаточно
сложными приемами ковки булата, он дол-
жен уметь нагреть сталь до строго опреде-
ленной, оптимальной температуры и прекра-
тить. деформацию металла в нужный момент.
Как уже было показано, отклонения от за-
данной температуры при закалке и отпуске
стали даже на несколько градусов отрица-
тельно сказывались на строении стали и мог-
ли значительно ухудшить свойства клинка.
Дело в том, что, как сегодня хорошо извест-
но, если нагреть булатную сталь под закал-
ку до температуры выше 780-840°С, то кар-
биды (цементит) растворятся в аустените и
нужные свойства сталь иметь не будет. С
другой стороны, если сталь охлаждается не
достаточно быстро, то карбиды коагулируют,
что также ухудшает свойства стали.
Древние кузнецы, конечно, не могли из-
мерять температуру металла, они судили о
ней по цветам каления и побежалости на его
поверхности при нагреве. Острые глаза куз-
нецов различали целую гамму цветов нагре-
той стали. Вот она. Бело-матовый — 1250°С,
светло-желтый — 1200, желтый — 1100, свет-
ло-красный — 950, красный — 850, светло-
вишневый — 800, вишнево-красный, — 750,
темно-вишнево-красный — 650, темно-крас-
ный — 600, слабосветящийся — 550, серый
— 330, светло-синий — 320, темно-синий —
300, фиолетовый — 285, коричнево-красный
— 265, темно-желтый — 220°С.

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
Древние манускрипты повествуют, что в
давние времена мастера перед ковкой и за-
калкой булата плотно завешивали окна и
работали в полной темноте. Как теперь ясно,
это отнюдь не таинственный обряд. В темноте
натренированному глазу легче проследить
гамму цветов раскаленного металла. И все-
таки надо иметь большой навык, чтобы не
ошибиться во всех этих цветах и оттенках;
да и не каждому дано такое зрение. Поэтому
мастера постоянно искали более совершен-
ные и простые способы определения темпе-
ратуры.
Особенно точно надо было определять
температуру при закалке и отпуске изделий.
Изменение температуры нагрева под закалку
на 10 —20°С может заметно изменить свой-
ства стали. Еще более важно точно зафикси-
ровать температуру при отпуске. Даже не-
сколько градусов отклонения от необходи-
мой температуры отпуска для стали данного
состава приводит к значительному ухудше-
нию ее упругости.
Случай, о котором я сейчас расскажу,
произошел не так давно. Приближалось на-
чало осенней охоты, и охотники приводили
в порядок свои ружья. Особенно важно вос-
становить упругость пружины бойка. Для
этого пружину следует закалить и, главное,
правильно отпустить. Делать это лучше всех
умел один старый мастер. И делал, но с од-
ним условием: никто не должен наблюдать
за его работой. Заперся как-то этот мастер в
термичке после конца рабочей смены, при-
нялся за работу. Но какой-то парень все-таки
подсмотрел его секреты. Увидеть увидел, а
понять ничего не смог. Нагрел мастер пру-
жину в печи и начал к ней прикладывать
какие-то палочки: то одну приложит, то дру-
гую. Прикладывал, прикладывал и вдруг рез-
ко бросил пружину в воду. После этих ма-
нипуляций пружина стала необыкновенно
упругой. Не знал этот парень, что «волшеб-
ник» пользовался старинным способом оп-
ределения температуры стали при отпуске по
воспламенению различных сортов дерева...
А способ этот применяется в металлур-
гии и поныне. Американский инженер Р.
Акофф рассказывает, что совсем недавно,
когда на одном из металлургических заво-
дов начали устанавливать термопару для оп-
ределения температуры футеровки электро-
печи, старый сталевар спросил: «А зачем вы
это делаете, можно же гораздо проще!» Он
разжевал табак, плюнул в печь и по време-
ни его воспламенения достаточно точно оп-
ределил температуру футеровки.
Закалку стали применяли с незапамят-
ных времен. Ее знали мастера Древнего Егип-
та за несколько веков до нашей эры. Знаме-
нитые Лейденские папирусы, найденные в
Фивских гробницах, содержат описание
способов получения и закалки металлов, от-
носящихся к III веку. Лезвия древнеримс-
ких мечей из сварочного булата были зака-
лены на мартенсит. На некоторых клинках
мартенситная структура чередовалась с тро-
оститом, причем в отдельных местах высту-
пал феррит. Последнее свидетельствует о
небольшом, менее 0,8%, содержании угле-
рода в сварочном булате. Интересно также,
что в средней части клинков закалки не об-
наружено.
Мартенсит в структуре лезвий очень древ-
них мечей находят не часто, поэтому веще-
ственных доказательств применения в глубо-
кой древности термообработки не так уж мно-
го. Это объясняется тем, что, с одной сторо-
ны, большинство найденного холодного ору-
жия подвергалось действию огня, а с другой
— за многие сотни лет мартенситная струк-
тура стали, полученная закалкой, могла пре-
вратиться в перлитные структуры отпуска.
Широко применяли термическую обра-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
ботку стали в Киевской Руси. Из исследо-
ванных Б. А. Колчиным более 200 цельнос-
тальных или со стальными лезвиями древ-
нерусских клинков и наконечников стрел
термическую обработку сохранило более 90%
изделий.
Древние кузнецы эмпирически владели
почти всеми тонкостями технологии закал-
ки и отпуска стали. Они знали, что чем бы-
стрее охладить сталь после нагрева под за-
калку, тем она тверже и износоустойчивей.
В. Шекспир так описывает меч Отелло:
Был в комнате другой в запасе меч,
Он закален в ручье, как лед, холодном.
Температура воды и растворимые в ней
соли оказывают большое влияние на скорость
охлаждения. Поэтому в древности пользо-
вались для закалки родниковой водой, во-
дой из минеральных источников, росой и так
далее. Температуру воды и место ее отбора
держали в строгом секрете. Сохранилась ле-
генда о том, как один подмастерье захотел
узнать, при каком жаре идет закалка. Когда
мастер опустил в воду раскаленный клинок,
тот сунул в сосуд палец. Рука подмастерья,
проявившего излишнее любопытство, была
отрублена ретивым мастером.
О том, какое значение имела температу-
ра воды и растворимые в ней соли, свиде-
тельствует случай, который произошел уже
в наши дни. На заводе вдруг пошел поваль-
ный брак по механическим свойствам дета-
лей после термообработки. Причину устано-
вили не сразу: оказалось, что кто-то в зака-
лочной воде помыл руки с мылом...
В древности искали и умели находить
среды, в которых сталь охлаждается быст-
рее, чем в простой воде. Вот как Теофил опи-
сывает закалку стали, которая режет «стек-
ло и мягкие камни»: «Берут трехлетнего ба-
рана, привязывают его и в течение трех дней
его не кормят. На четвертый день его кормят
только папоротником. Спустя два дня такой
кормежки его ставят на следующую ночь в
бочонок с пробитыми снизу дырами. Под эти
дыры ставят сосуд, в который собирается моча
барана. Собранная таким образом за две-три
ночи в достаточном количестве моча барана
изымается, и в указанной моче закаливают
инструмент».
Когда кузнецы научились получать ста-
ли с большим содержанием углерода, они
обнаружили, что клинки, закаленные в хо-
лодной воде, легко ломаются от удара. По-
этому в Персии, например, начали закали-
вать холодное оружие в мокром холсте. Из-
вестен также метод закалки, при котором
клинок до термической обработки обмазы-
вался для тепловой изоляции толстым сло-
ем особой глины с разными примесями. Со-
став удалялся только с лезвия, подлежаще-
го закалке в воде. Образовавшейся при этом
демаркационной линии в каждой мастерской
придавали своеобразный оригинальный ри-
сунок, по которому можно отличить масте-
ра, изготовившего холодное оружие.
Древние кузнецы знали и способы пре-
дохранения металла от окисления в период
нагрева под закалку. Кузнец брал бычьи рога,
сжигал их на огне, в полученный пепел при-
мешивал соли и посыпал этой смесью из-
делия, шепча заклинание. После этого изде-
лия нагревались и закаливались в воде или
сале. Если не говорить о заклинании, то все
это, как ясно теперь, являлось необходимым
условием безокислительного нагрева стали.
Чтобы обеспечить необходимые свойства
лезвию и обуху, закаленные клинки нужно
было уметь отпускать при разных темпера-
турах. Делалось это путем нагрева клинка
над раскаленными углями. Так при отпуске
сабельного клинка различные его части от-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
пускались следующим образом: у ручки кли-
нок нагревали до зеленого цвета, у конца —
до синего, в середине — до фиолетового, а
лезвие — до желтого.
Применялась в древности и химико-тер-
мическая обработка стали. Цементацию ста-
ли делали так. Изделия смазывали свиным
салом, обматывали ремешками, нарезанными
из козлиной кожи, обвязывали льняными
нитками, покрывали слоем влажной глины,
сушили и помещали в горн. Поверхность ста-
ли науглероживалась, становилась твердой
после закалки в воде, в то время как сердце-
вина оставалась вязкой, пластичной.
Кто не читал о варварском способе за-
калки стали в теле человека? В Древней
Сирии, повествует легенда, клинок нагрева-
ли до цвета вечерней зари и шесть раз вон-
зали в ягодицы молодого раба. Известны при-
емы подобной закалки стали охлаждением в
теле свиньи, барана или теленка. Был ли
смысл в этом страшном ритуале? Оказыва-
ется, как это ни крамольно звучит, был. Он
связан с химико-термической обработкой ста-
ли, которая называется цианированием.
Под цианированием понимают процесс
насыщения поверхности стали одновремен-
но углеродом и азотом. По сравнению с це-
ментированным цианированный слой обла-
дает более высоким сопротивлением изно-
су, немалой твердостью, хорошей устойчи-
востью против атмосферной коррозии.
Твердое цианирование — процесс, ана-
логичный цементации. Он состоит во взаи-
модействии стали при нагреве с цианисты-
ми солями. Основным компонентом солей
является группа (CN), которая снабжает
поверхность стали углеродом и азотом одно-
временно. Таким образом, цианирование —
это совмещенный процесс цементации и азо-
тирования. Для цианирования применяют
чаще всего желтую кровяную соль
K2Fe(CM)6. Если посыпать такой солью по-
верхность детали и нагреть ее до температу-
ры 500 —600°С, то в результате диффузии
углерода и азота в тонкий поверхностный
слой детали произойдет цианирование.
Но почему желтую соль K2Fe(CN)6 на-
зывают кровяной? Оказывается, потому что
ее длительное время получали сплавлением
обугленной животной крови с поташом и
железом. Не исключено, что древние воины
после битвы обмывали свои клинки водой и
сушили на кострах. На клинках оставалась
кровь, а в озерной воде часто бывает много
растворенного поташа (К2СОз). Так, совер-
шенно случайно в древности осуществляли
цианирование стали. Между тем воины за-
мечали, что после применения в сражениях
поверхность их клинков становится твердой,
износостойкой. Это и могло послужить ос-
новой «кровавого способа» термообработки
холодного оружия.
После ковки и термической обработки
клинки обтачивались на точильных камнях,
шлифовались и полировались. Эта работа
включала ряд технологических операций и
тоже требовала навыков, опыта и знания це-
лого ряда ремесленных секретов.
Черновая шлифовка осуществлялась
обычно на небольшом широком камне. Кли-
нок заворачивался в предохраняющую ткань,
обнажался только участок, который подвер-
гался шлифовке. Затем ткань передвигалась,
и шлифовался следующий участок. Чистовая
шлифовка делалась мелкозернистыми камня-
ми различных сортов: корундом, наждаком,
песчаником и другими. Доводка производи-
лась на 4—8 камнях, а лучших клинков — на
15. Сохранилась миниатюра XII века, изоб-
ражающая процесс изготовления мечей. То-
чило укреплено на деревянной колоде, напол-
ненной водой. Подмастерье крутит ручку то-
чила, а мастер шлифует клинок.
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
После обработки на камне клинки шли-
фовались различными тканями. В Индии
нередко мастер заканчивал полировку паль-
цами своей руки. Советский филолог Н. Р.
Гусева, прожившая несколько лет в Индии,
так описывает процесс полировки изделий,
который согласно преданиям был в ходу у
древних индийцев [68]: «Полировка осуще-
ствлялась при помощи трех компонентов:
песка, наждака и пальца. Так вот, пальцем
день за днем, с утра до ночи, месяц за меся-
цем, год за годом, поколение за поколени-
ем. И получали идеальную гладкую поверх-
ность...».
Необыкновенное умение и титанический
ТРУД требовались, чтобы изготовить булат-
ный клинок. Один клинок делался не часы,
не дни, не месяцы, а годы...
Теперь совершенно ясно, что секрет бу-
лата был не один — их было несколько.
Первая группа секретов относится к осо-
бенностям технологии получения слитка бу-
латной стали с присущей ему неравновесной
структурой, физической и химической нео-
днородностью. Эти секреты теперь расшиф-
рованы, получен булатный слиток.
Вторая группа секретов относится к ис-
кусству ковки и получению булатных узо-
ров. Многие приемы ковки булата сегодня
осмыслены и познаны, воспроизведены по-
чти все известные булатные узоры. Но тут
еще последнее слово не сказано, работы в
этой области продолжаются.
Третья группа секретов касается чистоты
исходных материалов, обеспечивавшей осо-
бый химический и фазовый состав углероди-
стой стали, вырабатываемой в древности. Эти
секреты современная наука также постепенно
раскрывает.
Четвертая группа секретов включает тер-
мическую и химико-термическую обработку
стали. Многовековой опыт металлообраба-
тывающего ремесла позволил оружейникам
найти оптимальные режимы термомеханичес-
кой обработки, цементации, закалки и от-
пуска стали, которые они держали в секре-
те. За время, прошедшее с тех пор, терми-
ческая обработка стали превратилась в строй-
ную науку. Пользуясь современными
теоретическими и экспериментальными ме-
тодами анализа, можно раскрыть многие сек-
реты, касающиеся термообработки древнего
булата.
Наконец, пятая группа секретов касает-
ся отделки булатного оружия и заточки лез-
вия клинков. Здесь следует решительно при-
знать: воспроизведение методов шлифовки
и полировки и заточки древних клинков —
дело для нас чрезвычайно трудное. Поэтому
пока еще никому не удалось достичь леген-
дарной остроты и упругости булатных клин-
ков. Есть сведения, что японцы, которые
производят острейшие лезвия для безопас-
ных бритв, показывают желающим весь про-
цесс их производства, кроме заточки...Имен-
но заточка является основным секретом про-
изводства этих лензвий.
Исходя из секретов изготовления булат-
ной стали сегодня можно достаточно убеди-
тельно ответить на вопрос: что такое булат?
Но ответ этот будет не прост
Булат — это композиционный материал
на основе железа и углерода Булат - угле-
родистая или сверхуглеродистая сталь, близ-
кая по составу к чугуну. Булат не только
сверхуглеродистая сталь, булат — сталь особо
чистая, без посторонних примесей. И нако-
нец, булат — высокоуглеродистая сталь, об-
ладающая неравновесной структурой, с ярко
выраженной макро- и микронеоднородностью.
Очень твердые волокна или слои с высоким
содержанием углерода чередуются в булате
со слоями, мало насыщенными углеродом и
поэтому более пластичными. В процессе ков-

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
ки все волокна или слои переплетаются, об-
разуя характерный естественный рисунок. Бу-
лат — узорчатая сталь. Структура булата пос-
ле применения специальных методов ковки,
термомеханической обработки и отделки обес-
печивает ему необычайно высокие механичес-
кие свойства. Булат — сталь, обладающая од-
новременно высокой твердостью, прочностью
и вязкостью. Чередование мягких или срав-
нительно мягких и очень твердых участков
на лезвии клинка превращает его в микропи-
лу и обеспечивает самозатачиваемость. Булат
— сталь, обеспечивающая необычайную ост-
роту лезвия клинка и его самозатачиваемость.
Таким образом, в понятие «булат» вкладыва-
ется целый ряд характерных особенностей этой
замечательной стали.
ГЛАВА ПЯТАЯ
СТАРЫЕ ЗНАКОМЫЕ
Пусть человек пользуется про-
шедшими веками как материа-
лом, на котором возрастает
будущее.
Жан Гюйо
Наследники булата
Холодное оружие давно потеряло цен-
ность, а с ним ушли в прошлое и булаты.
Еще раз подчеркнем: в сравнении с высоко-
прочными и вязкими легированными сталя-
ми булат не представляет ничего выдающе-
гося.
Кроме того, для всех рассмотренных спо-
собов производства булатов характерна слож-
ная и длительная технология, которая к тому
же не позволяет получать изделия точных
размеров и формы. Для требуемой макро-
структуры (узора) булата и придания изде-
лию нужных размеров и формы необходима
дополнительная механическая обработка.
Практическая невозможность изготовления
слитков булата массой более 30 — 50 кг без
существенного нарушения требуемой физи-
ческой неоднородности делает процессы при-
готовления стали, аналогичной древнему
булату, очень дорогими и поэтому экономи-
чески невыгодными для современного произ-
водства.
Современная техника нашла много дру-
гих способов выплавки сталей и сплавов.
Легированные стали с широким диапазоном
изменения физических и механических
свойств получают по сравнительно простой
технологии в многотонных сталеплавильных
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
агрегатах. К булату остался сегодня только
исторический интерес. Но идеи, заложенные
в выборе сходных материалов для получения
булата, в способах его производства, в его
строении и свойствах, живут до сих пор [69].
То, к чему древние ремесленники пришли
эмпирически и чего П. П. Аносов добился
кропотливым и упорным трудом, сегодня слу-
жит металлургам научной основой для полу-
чения материалов с высокими физико-меха-
ническими и служебными характеристиками.
Сначала на базе исследований булата
были разработаны многие классические идеи
металлографии стали и сплавов; а затем —
и приемы его приготовления, и высокие свой-
ства его необыкновенной структуры начали
широко использоваться при разработке са-
мых различных технологических процессов
получения сталей, сплавов и композицион-
ных материалов.
В проблемной лаборатории Донецкого
политехнического института некоторое время
назад появился удивительный нож Для того
чтобы заточить его лезвие, понадобился алмаз-
ный круг, обычный наждак не брал. После
рубки ножом толстых гвоздей на его поверх-
ности не оставалось даже царапины. Но самое
удивительное, что этот нож, так же как и бу-
лат, был сделан не из легированной стали, а
из простого сплава железо— углерод.
Впрочем, сплав был не такой уж про-
стой, он содержал 3,5% углерода. По соста-
ву это был чугун... Несмотря на это, сплав
отлично ковался и прокатывался Резцы и
фрезы из него неплохо обрабатывали сталь
и не уступали по прочности инструменту из
легированной инструментальной стали. Как
тут не вспомнить легендарные рельсы из Ка-
тав-Ивановска, которые так помогли ураль-
цам в тяжелые времена Отечественной вой-
ны! Только теперь свойства чудо-ножа мож-
но легко научно объяснить. Нож был приго-
товлен из сплава, специально очищенного
от вредных примесей и мельчайших частиц
неметаллических включений. А в этих ус-
ловиях карбидам железа выпадать трудно.
Электронно-микроскопический и масс-
спектрографический анализы показали, что
углерод в сплаве находится в необычном
аморфном состоянии, при котором он, уве-
личивая прочность и твердость металла, не
делает его хрупким. Предвидение П. П. Ано-
сова о различном состоянии углерода в же-
лезе и влиянии этого состояния на качество
стали научно подтвердилось.
Уже не раз подчеркивалось: П. П. Ано-
сов был уверен, что своими высокими свой-
ствами булат обязан чистоте исходных мате-
риалов — железу и графиту. Читатель, оче-
видно, помнит, что при получении железа
кричным или пудлинговым процессом зна-
чительная часть поверхности металла, так же
как и при получении чугуна в доменной
печи, контактировала с жидким шлаком.
Шлак, как губка, впитывал и растворял вред-
ные примеси и неметаллические включения,
обеспечивая тем самым высокую чистоту
пудлинговой стали.
Как уже отмечалось, современную сталь
получают многоступенчатым процессом. Про-
стейший из них — это доменная печь, а за-
тем сталеплавильный агрегат, мартен, элек-
тропечь или кислородный конвертер. Гото-
вую сталь разливают в слитки. Такая схема
получения стали высокопроизводительна, но
она часто не обеспечивает необходимую чи-
стоту металла по вредным примесям. Что
касается неметаллических включений, то
мало того, что их трудно удалить во время
плавки, они еще в значительных количествах
попадают в сталь из материалов сталепла-
вильных агрегатов и ковша. Поэтому в наши
дни чистота стали еще более актуальна, чем
в аносовские времена.
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
Как же металлурги решают эту пробле-
му? А все так же: пытаются использовать
для очистки стали от ненужных компонен-
тов ее взаимодействие с жидким шлаком.
Сначала такие процессы организовыва-
лись непосредственно в сталеплавильных
агрегатах путем так называемого диффузи-
онного раскисления. Его сущность состоит в
продолжительном рафинировании металла в
печи под восстановительным шлаком. В пе-
риод рафинирования жидкая сталь взаимо-
действует со шлаком, в результате чего он
отбирает у нее кислород и серу. Оказалось,
что скорости этого процесса очень малы из-
за относительно небольшой поверхности со-
прикосновения рафинирующего шлака с ме-
таллом.
Исчерпав возможности улучшения каче-
ства стали в сталеплавильных агрегатах, уче-
ные и инженеры предложили внепечной спо-
соб ее очистки от вредных примесей. Еще в
1925 году советский инженер А. С. Точинс-
кий успешно рафинировал сталь жидкими
синтетическими шлаками после слива ее из
печи в ковш. Первые опыты по такой обра-
ботке стали в СССР были проведены в 1928
году, но не получили распространения из-за
того, что предложенные в то время синтети-
ческие шлаки не обеспечивали должной де-
сульфурации стали. Позднее опыты были
продолжены во Франции, где Р. Перрен бо-
лее успешно решил поставленную задачу.
Наиболее эффективного рафинирования
металла жидкими синтетическими шлаками
достигли ученые С. Г. Воинов, А. Г. Шали-
мов, Л. Ф. Косой, Е. С. Калинников в 1958 —
1962 годах [70]. Суть предложенного ими
способа заключается в следующем. В ковш
вначале заливают необходимое количество
синтетического шлака требуемого состава, а
затем на этот шлак по возможности с боль-
шей высоты мощной струей выпускают ме-
талл из сталеплавильного агрегата. Жидкий
синтетический шлак разбрызгивается, и его
капли «прилипают» к металлу. В результа-
те этого поверхность соприкосновения ме-
талла и шлака неизмеримо возрастает, что и
приводит к быстрому удалению из стали серы
и неметаллических включений.
Промышленный опыт применения новой
технологии рафинирования металлов под-
твердил его эффективность для малолегиро-
ванных сталей, выплавляемых в мартеновс-
ких печах или кислородных конвертерах.
Однако, как оказалось, поверхность взаимо-
действия жидкой стали со шлаком и в этом
случае недостаточно велика. По этой и Дру-
гим причинам требуемого качества некото-
рых легированных сталей получить не уда-
лось.
И тогда в Институте электросварки им.
Е. О. Патона группой исследователей (Б. И.
Медовар, Ю. В. Латаш, Б. Н. Максимович)
под руководством академика Б. Е. Патона
был разработан оригинальный способ полу-
чения высококачественной стали с помощью
того же жидкого шлака. Новый процесс по-
лучил название электрошлакового перепла-
ва [71]. В его основу был положен электро-
шлаковый процесс плавления расходуемых
электродов в сочетании с принудительным
формированием слитка в металлическом
(медном) водоохлаждаемом кристаллизато-
ре (изложнице).
Созданная установка оказалась удиви-
тельно простой. По тонкой многометровой
колонке движется держатель с расходуемым
электродом, сделанным из выплавляемой
марки стали. Электрод медленно опускается
в медный кристаллизатор с расплавленным
в нем синтетическим шлаком специально
подобранного состава. В начале плавки пос-
ле подачи электрического тока между крис-
таллизатором и электродом образуется дуга,

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
горящая под слоем твердого сыпучего флю-
са. Флюс, расплавляясь, образует электро-
проводный жидкий шлак, который полнос-
тью шунтирует дугу. Начинается бездуговой
процесс, получивший название электрошла-
кового. Выделяемое тепло медленно плавит
стальной электрод, и капли жидкого метал-
ла, проходя через толщу шлака, попадают в
кристаллизатор, где постепенно наращива-
ется стальной слиток. Благодаря тому, что
каждая капля жидкого металла проходит че-
рез шлак, поверхность взаимодействия ста-
ли со шлаком огромная, и это обеспечивает
достаточно полную очистку стали от ненуж-
ных компонентов.
Так вот, в Донецком политехническом
институте использовали установку электро-
шлакового переплава для получения сплава
железа с углеродом Для этой цели сталь-
ной расходуемый электрод заменили графи-
товым, а в синтетический шлак порциями
подавали металлизованные железные окаты-
ши (комки руды, содержащие металличес-
кое железо и его окислы). Окислы железа
восстанавливались, железо плавилось, насы-
щалось углеродом, очищалось шлаком от
вредных примесей и неметаллических вклю-
чений и стекало в кристаллизатор. Так древ-
ний одностадийный способ получения незаг-
рязненного вредными примесями
высокоуглеродистого сплава был осуществ-
лен на современной научно-технической ос-
нове.
Как уже замечалось, при электрошлако-
вом переплаве слиток наращивается слоями.
Это свойство электрошлакового переплава
использовали металлурги Златоуста (В.И.
Чуманов, И.В. Чуманов) для получения со-
временного слоистого материала типа була-
та. Новая слоистая сталь по своим физико-
механическим свойствам превосходит булат,
поскольку слои в этом материале состоят из
легированных и высоколегированных сталей.
Сегодня электрошлаковый процесс ис-
пользуют металлурги всего мира причем его
применяют не только для очищения стали
от вредных примесей.
Однородность или неоднородность?
Из всего изложенного следует, что ре-
шить давнюю задачу: что же оказывает ре-
шающее влияние на строение стального слит-
ка - однородность или неоднородность?
Как мы уже выяснили, в начале XIX века
существовали два совершенно противопо-
ложных подхода к природе стали, обеспечи-
вающих ее высокое качество. Ле-Шателье и
Карстен, известные западноевропейские
металлурги, полагали, что хороший металл
должен обладать однородной структурой:
«Чем красивее структура, тем она хуже с точ-
ки зрения практики». П. II. Аносов считал,
что чем неоднороднее металл, чем более
подчеркивается неоднородность рисунком,
тем выше свойства стали.
Современная наука подтвердила право-
мерность обоих этих взглядов. Каждый из
способов был использован для получения
высокопрочных материалов.
В последние годы с большим успехом
развивается совершенно новое направление
производства «однородных» сплавов — по-
лучение так называемых аморфных метал-
лов. Жидкий сплав охлаждают с огромной
скоростью, благодаря чему он переходит в
твердое состояние, минуя кристаллическую
фазу. Свойства таких «стеклообразных» ме-
таллов очень высокие. Так, например, проч-
ность аморфного сплава железо—углерод—
фосфор в 10 раз больше обычного (кристал-
лического). Кроме того, подобно железу, па-
давшему на Землю из космического простран-
ства, аморфные сплавы обладают высокой

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
стойкостью против атмосферной коррозии.
И все-таки слоистая структура булата и
способы ее получения лежат в основе техно-
логии производства композиционных ма-
териалов, также превосходящих по прочно-
сти обычные «однородные» стали. Для того
чтобы понять природу упрочнения слоистых
материалов, давайте мысленно проделаем
такой эксперимент. Возьмем кусок картона
и попробуем его разорвать. После этого на-
клеим на картон обычную бумагу и вновь
испытаем его прочность на разрыв. Как, по-
вашему, она увеличилась? Ответ настолько
ясен, что вопрос, вероятно, вызовет улыбку
читателя.
Между тем только в 30-е годы нашего сто-
летия было обнаружено, что прочность двух
сваренных между собой пластинок из твер-
дой и мягкой стали значительно выше проч-
ности каждой из них в отдельности. Такой
эффект повышения прочности слоистого ма-
териала считался крупным научным откры-
тием нашего времени!
Алексей Максимович Горький часто по-
казывал своим гостям три небольших метал-
лических бруска. Это первые самозатачива-
ющиеся резцы, сделанные в 1926 году талан-
тливым ученым и изобретателем А. М. Иг-
натьевым — большим другом писателя. Каж-
дый резец состоит из нескольких металли-
ческих слоев разной твердости. Булатную
структуру инструмента автор изобретения
заимствовал у... бобров. Он заметил, что
самозатачивающиеся зубы бобров и других
грызунов состоят из твердых наружных сло-
ев и мягких внутренних. Изобретение А. М.
Игнатьева было в свое время запатентовано
в США, Англии, Франции и многих других
странах. Сегодня слоистые материалы нахо-
дят широкое применение в химической, элек-
тротехнической, машиностроительной, пище-
вой и других отраслях промышленности, а
также в ювелирном деле и медицине.
Представителями их являются биметалличес-
кие изделия, листы и ленты, изготовляемые
металлургической промышленностью. Такие
изделия привлекают не только прочностью,
но и высокими физико-химическими свой-
ствами материала в целом. Основой для боль-
шинства биметаллов является обычная низ-
коуглеродистая сталь, плакированная (по-
крытая) коррозионно-стойкими и кислото-
упорными сплавами, никелем, кобальтом и
титаном. Толщина покрытия обычно состав-
ляет 10 — 50% от общей толщины. Эксплуа-
тационные свойства таких биметаллов изме-
няются в широких пределах.
В качестве основы для покрытия приме-
няются также углеродистые и легированные
стали и чугуны. Знаменательно, что, подоб-
но булату, двухслойные и трехслойные уг-
леродистые легированные и инструменталь-
ные стали нашли широкое применение для
производства различного инструмента, про-
мышленных ножей, пил, штампов, лемехов
и лущильников тракторных плугов.
Очень высокую износостойкость имеют
стальные детали, покрытые белым чугуном,
изобретенным нами способом [72, 73].
Как тут не вспомнить заключительные
строки сочинения П. П. Аносова «О була-
тах»: «Оканчиваю сочинение надеждою, что
скоро... наши земледельцы будут об-
рабатывать землю булатными орудиями,
наши ремесленники выделывать свои изде-
лия булатными инструментами, одним сло-
вом, я убежден, что с распространением спо-
собов приготовления и обработки булатов
они вытесняют из употребления всякого рода
сталь, употребляемую ныне на приготовле-
ние изделий, требующих особенной остроты
и стойкости».
Многослойные металлы изготовляются
несколькими методами. Некоторые из них

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
очень похожи на один из способов приго-
товления булата. В изложницу (форму), в
которую заливают жидкую сталь, помещает-
ся несколько попарно скрепленных пластин
плакирующего металла на некотором рассто-
янии друг от друга. Между поверхностями
соприкосновения пластин каждой пары рас-
положен слой разделяющего вещества. За-
ливкой в изложницу жидкого металла по-
лучают многослойный слиток, из которого
после прокатки и обрезки кромок получают
один трехслойный и два двухслойных лис-
та. Подобным образом в изложнице устанав-
ливают большее количество пластин и по-
лучают слиток с 5 —9 слоями. Можно с пол-
ным основанием утверждать, что таким спо-
собом можно делать и булат...
Металлические усы
Это произошло в Англии во время вто-
рой мировой войны. Новые, весьма необхо-
димые автоматические приборы, использу-
ющиеся в военной технике, выходили из
строя один за другим — замыкались контак-
ты. Причину замыкания долго найти не мог-
ли. Наконец, после тщательного наблюде-
ния установили: виновники аварии — тон-
кие волоски олова, выступавшие на тончай-
шей оловянной пленке, нанесенной на сталь.
Волоски состригли, и приборы начали рабо-
тать. Через некоторое время контакты вновь
замкнулись, и исследователи опять обнару-
жили все те же волоски олова. Сколько их
в дальнейшем ни «стригли», они вырастали
вновь. Волоски были названы усами.
После войны многие ученые начали ис-
следовать причины появления усов, опреде-
лять их свойства. Ус имел толщину около
1,5 мкм. Оказалось, что тончайший ус об-
ладал колоссальной прочностью. Если бы
такой волосок имел сечение в 1 мм2, он бы
выдержал нагрузку в несколько сот кило-
граммов! Это значит, что прочность металла
близка к теоретической. Рентгеноструктур-
ный анализ помог разгадать чудесные свой-
ства усов: они представляли собой почти без-
дефектные, «идеальные» монокристаллы чи-
стого олова [74]!
Как показали дальнейшие эксперименты,
отсутствие дефектов в усах объяснялось ус-
ловиями их роста и малыми размерами. Они
росли столь быстро, что дефекты просто не
успевали возникнуть. Стоило увеличить раз-
меры усов, дефекты кристаллической решет-
ки появлялись, и прочность резко падала.
Было обнаружено, что усы даже после рож-
дения могут быстро «портиться» за счет по-
явления примесей в результате окисления их
поверхности. Поэтому надо было принимать
специальные меры для хранения выращен-
ных усов. Поскольку усы состояли из отдель-
ных нитей, их назвали также нитевидными
кристаллами.
Сегодня существует более 100 способов
получения монокристаллов. Наиболее совер-
шенными свойствами обладают нитевидные
кристаллы, полученные осаждением из газо-
вой фазы. В трубчатую печь помещают алун-
довую или кварцевую лодочку с хлористой
солью металла. При нагреве происходит воз-
гонка соли. Через печь пропускают водород,
который восстанавливает соль до металла.
Нитевидные кристаллы появляются на стен-
ках лодочки в виде пушистых наростов —
усов. Рост нитевидных кристаллов связан с
влажностью, чистотой и количеством соли,
стабильностью режима восстановления. Оп-
ределяющими всегда являются температура и
скорость восстановления.
В нашей стране в 60-х годах Е. М. Са-
вицкий с сотрудниками получил нитевидные
кристаллы почти всех тугоплавких металлов.
В настоящее время получают нитевидные
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
кристаллы чистых металлов размером 2 — 10
мм и толщиной от 0,5 до 2,0 мкм, практи-
чески лишенные дефектов кристаллической
решетки. Эти монокристаллы обладают проч-
ностью, близкой к теоретической. Так, на-
пример, предел прочности монокристаллов
железа составляет 13 000 МПа, меди — 3000
и цинка 2000 МПа, в то время как техничес-
кое железо имеет предел прочности 300 МПа,
медь — 250 и цинк 180 МПа.
Исследование поверхности нитевидных
кристаллов показало, что она не имеет мик-
роскопических трещин, остается «атомно глад-
кой». Кристаллическая решетка усов харак-
теризуется почти полным отсутствием дисло-
каций. Таким образом, отсутствие в металле
примесей при определенных условиях обес-
печивает бездефектную структуру его крис-
таллов. Бездефектная структура чистых («од-
нородных») металлов является надежным
способом повышения их прочности.
Вот они, современные булаты
С современной точки зрения булат-ком-
позиционный материал, состоящий из двух
металлических фаз. Одна из фаз-мало- или
среднеуглеродистая сталь, другая- высокоуг-
леродистая или даже белый чугун. Таким
образом булат представляет собой объемное
сочетание разнородных компонентов, один
из которых пластичный, а другой обладает
высокой твердостью и прочностью.
Очень близки по своему строению к бу-
лату так называемые естественные компози-
ционные стали, представляющие собой ком-
позиции из мягкой матрицы и распределен-
ных в ней высокопрочных волокон второй
фазы, значительно более прочной, чем сама
матрица.
Подобно тому как в древности люди
присматривались к волокнам древесины, что-
бы научиться ковкой повышать прочность
железа, в наше время — стремятся заимство-
вать у природы строение и свойства компози-
ционных материалов. Только делается это
на высокой научной основе. Известно, что
древесина представляет собой композицию
целлюлозы с лигнином. Волокна целлюлозы
обладают высокой прочностью на разрыв, но
низкой на срез. Лигнин связывает волокна в
единое целое и сообщает древесине жест-
кость. На этом принципе и были созданы
новые материалы, представляющие собой
композицию из мягкой основы (матрицы) и
высокопрочных волокон или пластин, вы-
полняющих роль ее арматуры. В таком мате-
риале, так же как и в древесине, основную
часть нагрузки воспринимают волокна, а мат-
рица служит средой, передающей нагрузку
от одного волокна к другому.
Во всяком компактном материале, напри-
мер, в легированных сталях и сплавах, на-
грузку воспринимает материал в целом. По-
этому возникшая трещина быстро распрост-
раняется и приводит к хрупкому разруше-
нию металла. Чем выше прочность материа-
ла, тем меньше его сопротивление хрупкому
разрушению. В композиционном материале
трещина, возникшая при разрушении проч-
ного волокна или пластины, гасится мягкой
матрицей. Поэтому наряду с высокой проч-
ностью такие материалы обладают и высокой
вязкостью, и в этом отношении они также
как бы продолжают традиционные свойства
булатной стали.
Любая доэвтектоидная сталь после закал-
ки по определенному режиму может иметь
феррито-мартенситную структуру. Но это
еще не композиционный материал. Как же
превратить его в композит? Для этого необхо-
димо, чтобы участки мартенсита были слои-
стыми, то есть имели соизмеримые размеры
в двух направлениях и намного меньший раз-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
мер в третьем. Такую структуру получают
при помощи термомеханической обработки.
Для получения композиций с направлен-
ной феррито-мартенситной структурой доэв-
тектоидную сталь прокатывают при темпе-
ратуре, обеспечивающей ей двухфазную
структуру — аустенит и феррит. Непо-
средственно после прокатки сталь закалива-
ют, и слои аустенита превращаются в мар-
тенсит, а феррит остается в прежнем состоя-
нии. Это и приводит к образованию компо-
зиции из слоистого мартенсита, расположен-
ного в мягкой ферритной матрице.
Так же как и булатная структура, струк-
тура композиционной феррито-мартенситной
стали обеспечивает увеличение ее прочнос-
ти более чем в 2 раза по сравнению с обыч-
ной сталью такого же состава. Так же как и
в булате, прочные, твердые слои мартенсита
соединены с мягкой пластичной ферритной
матрицей, и в связи с этим композиционная
сталь имеет более высокую вязкость и сме-
щение порога хрупкого разрушения к более
низким температурам [75].
Знаменательно, что идеи Д. К. Чернова
о возможности получения булатной струк-
туры, используя структуру эвтектоидного
или эвтектического типа, практически пол-
ностью воспроизведены в так называемых
эвтектических и эвтектоидных композици-
ях. Получение этих композиций связано с
использованием различных фазовых превра-
щений в сплавах, в частности с кристал-
лизацией жидкости (эвтектическое превра-
щение) или с превращением в твердом со-
стоянии (эвтектоидный распад). В результа-
те эвтектического превращения в системе
образуются две или более твердые фазы,
выпадаемые одновременно в виде механичес-
кой смеси, называемой эвтектикой.
Одним из наиболее изученных и перспек-
тивных способов создания композиционных
сплавов такого типа является направленная
кристаллизация. Этот способ обеспечивает
достаточно резко выраженную физически нео-
днородную структуру со строгой ориентацией
фаз в пространстве. В эвтектических компо-
зициях реализуется идеальная структура —
высокопрочные нитевидные кристаллы арми-
руют пластичную и вязкую матрицу.
Не может быть сомнений в том, что, если
бы II. П. Аносову предъявили такую струк-
туру, он ее тотчас же назвал бы булатом...
Твердые, как алмазы
Очень высокая прочность и большая
твердость материала достигается в искусст-
венных композициях, которые еще в боль-
шей степени повторяют структуру булата.
Принцип их создания давно известен. По-
добно тому как в природном бамбуке мягкая
целлюлозная матрица упрочняется жестки-
ми и прочными нитями окиси кремния, прин-
цип создания искусственных композиций за-
ключается в сочетании (соединении) разно-
родных материалов. Еще в Древней Греции
при строительстве Парфенонского храма
широко использовались комбинированные
материалы. Мраморные колонны храма ар-
мировались железными стержнями. В XVI
веке при постройке храма Василия Блажен-
ного в Москве знаменитые русские зодчие
Варма и Постник применяли каменные пли-
ты, армированные стальными полосами. Дав-
но известен железобетон, который состоит
из бетона, работающего на сжатие, и сталь-
ной арматуры, работающей на растяжение.
Новые композиционные материалы отли-
чаются от обычных традиционных сплавов
прежде всего булатной неравновесной струк-
турой и очень высокими механическими
свойствами.
Длительное время в качестве инструмента
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
для обработки твердых материалов исполь-
зовали алмаз. В производстве лампочек на-
каливания для волочения вольфрамовой
нити применяли исключительно алмазные
фильеры. Особенно дорого стоили алмазные
фильеры для протяжки проволок больших
диаметров. Естественно, что дорогостоящие
и дефицитные алмазы всячески старались
заменить каким-либо другим по возможнос-
ти равноценным и дешевым материалом.
В начале XX века появились исследова-
ния [76], показывающие, что алмаз можно
заменить твердыми и тугоплавкими, но бо-
лее дешевыми карбидами металлов. Лучше
всего для этой цели подходил карбид воль-
фрама. Попытки применить литой карбид
вольфрама не дали положительных резуль-
татов — изделия имели низкую прочность и
высокую хрупкость. Дальнейшие поиски по-
казали, что хрупкость карбида вольфрама
можно несколько уменьшить при сохранении
высокой твердости посредством добавления
железа, никеля и лучше всего кобальта. В
1923 году в Германии патентуется способ спе-
кания карбида вольфрама с применением в
качестве цементирующей связки кобальта до
10%. В более поздних патентах содержание
кобальта увеличивается до 20%.
Положительный опыт использования
твердых сплавов при волочении вольфрамо-
вой проволоки открыл широкий путь для
применения этого материала не только для
фильер, но и в других областях техники в
качестве твердосплавного режущего инстру-
мента. Так, изделие, предназначенное для
одной узкой цели — производства лампочек
накаливания с вольфрамовой нитью, — полу-
чило совершенно непредвиденное вначале
универсальное значение.
Впервые спеченный твердый сплав для
режущего инструмента был получен на ос-
нове монокарбида вольфрама и кобальта в
1923—1925 годах германской фирмой «Ос-
рам» по патенту немецкого инженера Шрёт-
тера. В 1926 году промышленное производ-
ство таких сплавов под названием «видна»
было начато фирмой «Крупп». Видна ока-
зался очень хорошим материалом для метал-
лорежущих резцов, наконечников для напай-
ки на сверла, пластинок для фрез, пил, зен-
керов и разверток. Благодаря новому ком-
позиционному материалу оказалось возмож-
ным обрабатывать резанием такие стали и
чугуны, из которых раньше можно было по-
лучать изделия только ковкой или литьем.
Новый материал, как в свое время быстро-
режущая сталь, произвел революцию в ма-
шиностроении.
В нашей стране появление спеченных
инструментальных твердых сплавов относит-
ся к 1929—1930 годам, когда на Московском
электроламповом заводе были изготовлены
первые образцы такого сплава на основе кар-
бида вольфрама и кобальта под названием
«победит». Второй отечественный сплав на
хромомарганцевожелезной основе был самым
дешевым твердым сплавом из всех извест-
ных в мире. Долгое время, вплоть до Вели-
кой Отечественной войны, он был известен
под названием «сталинит» и имел большое
распространение. Его широко применяли для
наплавки деталей с целью предохранения от
сильного износа при истирании, особенно
для покрытия зубьев врубовых машин, все-
возможных дробящих механизмов, экскава-
торов, шнеков. Одна из марок этого сплава
(сталинит-2) по сопротивлению истиранию
превосходила лучший зарубежный сплав —
вокер.
Современная технология получения твер-
дых сплавов состоит в следующем. Порош-
ки карбида вольфрама и кобальта тщательно
перемешивают, формуют в заготовки и спе-
кают в вакууме при температуре 1400 —
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
1500°С. При этой температуре появляется
жидкая фаза на основе кобальта, которая
«склеивает» частицы карбида и обеспечива-
ет получение компактного материала. Так же
как и железо в булате, добавка кобальта к
карбиду позволяет получить материал, об-
ладающий одновременно высокой твердостью
и достаточной прочностью и вязкостью.
Применение инструмента из спеченных
твердых сплавов на основе карбида вольф-
рама и кобальта имеет огромное значение для
промышленности. С помощью этого матери-
ала удалось в несколько раз повысить ско-
рость резания при обработке металлов по
сравнению со скоростями, применявшимися
при использовании быстрорежущей стали.
Замена стали «твердосплавными булатами»
в производстве металлической проволоки
повысила в 1000 раз стойкость волок — при-
способлений, через калиброванные отверстия
которых тянут проволоку.
При замене стальных штампов на твер-
досплавные их стойкость возрастает в 50 —
100 раз. Значительное применение получи-
ли твердосплавные буры, используемые в
горном деле. Их стойкость в десятки раз
выше, а скорости бурения в несколько раз
больше, чем у стальных.
Повышение производительности труда
при применении твердых сплавов во многих
отраслях техники обеспечивает высокую эф-
фективность работы дорогостоящего и дефи-
цитного вольфрама. Так, например, по дан-
ным советского ученого В. И. Третьякова,
инструментом из твердого сплава, имеюще-
го в своем составе 1 кг вольфрама, можно
обработать в 5 раз больше металла, чем ин-
струментом из быстрорежущей стали с тем
же количеством вольфрама.
В последнее время получают распрост-
ранение твердые сплавы на основе карбида
титана с никель-молибденовой связкой. Срав-
нительно дешевый и недефицитный карбид
титана в ряде операций обеспечивает
достаточно высокую стойкость режущему
инструменту.
Несмотря на эти достижения, поиск пу-
тей повышения износостойкости режущего
инструмента продолжается. Одним из новых
и важных источников решения этой пробле-
мы является технология нанесения нитрид-
ных и карбидных износостойких покрытий
на режущий инструмент, в том числе твер-
досплавный.
Харьковские инженеры-изобретатели А.
Романов, Л. Саблев и А. Андреев разработа-
ли метод нанесения таких покрытий потока-
ми высокотемпературной плазмы. Износос-
тойкость обработанного в вакуумной камере
потоками плазмы режущего инструмента в
3 — 6 раз больше, чем у обычного. Повыше-
ние стойкости объясняется образованием
тонкой, но очень прочной пленки из нитри-
да или карбида титана на режущей кромке
инструмента. Для реализации прогрессивной
технологии в промышленных условиях со-
здана специальная установка. И не случай-
но эта установка известна под названием
«Булат»... «Булат» получит широкое при-
менение в промышленности всего мира.
И все-таки полностью твердые сплавы
заменить алмаз не могут. Только алмазные
волоки способны длительное время проти-
востоять разрушающему действию движущей-
ся металлической проволоки. Стойкость ал-
мазных волок в тысячи раз больше сталь-
ных, и они практически незаменимы при во-
лочении тонких проволок из высокопрочных
сплавов, особенно в тех случаях, когда тре-
буется точная окружность, постоянство
диаметра сечения и гладкая поверхность.
Нити парашютной ткани протягиваются толь-
ко с помощью алмазных волок. Они обеспе-
чивают нити необходимую гладкость, кото-

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
рая гарантирует своевременное и быстрое
раскрытие парашюта.
Примечательно, что первый цех алмазно-
го инструмента в нашей стране был создан в
конце прошлого века Константином Сергее-
вичем Алексеевым (Станиславским), которо-
го мы знаем как выдающегося режиссера и
основоположника системы воспитания акте-
ра. На московской фабрике «волоченого и
плащеного золота и серебра», где начиналась
его трудовая жизнь, выпускали тончайшую
проволоку, канитель (тонкую витую прово-
локу), серебряные и золотые изделия из них.
В производстве применялись чугунные воло-
ки, с помощью которых процесс вытяжки тон-
кой проволоки был очень длительным («ка-
нительным» — как теперь говорят). Приме-
нение алмазного инструмента затруднялось в
связи с тем, что вплоть до конца XIX века
производство волок из драгоценных камней
было монополией западных фабрикантов, в
основном французских и итальянских. К.С.
Станиславский едет за границу, знакомится с
производством алмазного инструмента и по
возвращении в Москву организует цех по из-
готовлению алмазных волок. На состоявшей-
ся в 1900 году Всемирной промышленной
выставке в Париже продукция золото-кани-
тельной фабрики получила высшие награды,
а Константин Сергеевич был награжден ме-
далью с дипломом выставки.
Как же обрабатывают алмаз, если он са-
мый твердый из известных материалов? Дол-
гое время алмазы служили только для укра-
шений, но обрабатывать их не умели, и из-
делия из них выглядели порой весьма туск-
ло. В 1475 году голландец Людвиг Беркен
открыл способ гранить, шлифовать и поли-
ровать алмазы при помощи порошка этого же
драгоценного минерала. Он впервые обра-
ботал для бургундского герцога Карла Сме-
лого крупнейший алмаз лимонного цвета,
придав ему форму, напоминающую розу.
Затем был отполирован легендарный алмаз
«Санси», купленный в свое время П. Н.
Демидовым и привезенный в Россию. Пос-
ле полировки камни, сверкающие всеми сво-
ими гранями, стали очень красивыми. С того
далекого времени по сей день алмазы обра-
батывают алмазным же инструментом.
На станке, подобном токарному, алмаз-
ную заготовку обтачивают острыми высту-
пами другой такой же заготовки. Распилива-
ют, шлифуют или сверлят алмаз алмазным
порошком, нанесенным на быстро вращаю-
щийся инструмент. В последнее время для
ускорения обработки применяется вибрация
инструмента с ультразвуковой частотой.
При обработке алмаза алмазными резца-
ми в отходы превращается больше половины
драгоценного кристалла. Таким образом, про-
цесс обработки алмаза очень трудоемкий и
дорогой. Но это еще не все. Оказывается,
механическим способом алмаз удается обра
батывать не во всех направлениях. Особен-
ности кристаллической решетки алмаза де-
лают его неодинаково твердым в разных
плоскостях. Поэтому алмаз поддается меха-
нической обработке только по «мягким» на-
правлениям, и распиливать его можно лишь
так, чтобы плоскость среза соответствовала
расположению атомов углерода в плоскостях
куба и ромбододекаэдра.
В последнее время для обработки алма-
за начали использовать луч лазера, который
выжигает вещество. Импульс света делает в
алмазе воронку. Серией импульсов, направ-
ленных в одну точку, алмаз сверлят, а рас-
полагая импульсы в ряд — режут. При ла-
зерной обработке поверхность воронок трес-
кается из-за сильных термических напряже-
ний. Слои алмаза, нарушенные лазером,
приходится удалять с помощью все той же
механической обработки.

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
Ученые долгое время искали новые эф-
фективные способы обработки алмаза. Один
из таких способов, существенно упрощаю-
щий изготовление традиционных изделий из
алмаза и открывающий новые возможности
его обработки, найден в Якутском филиале
Сибирского отделения АН СССР. Он осно-
ван на явлении, давно известном металлур-
гам, — растворении алмаза в железе. Помни-
те, как П. П. Аносов вводил алмаз в сталь,
надеясь получить новую форму существова-
ния в ней углерода? Зная об этом, нет при-
чины удивляться тому, что железом можно
резать алмаз!
Каждый атом углерода в структуре алма-
за соединен со своими соседями четырьмя
прочными связями, называемыми ковалент-
ными. Природа этих самых прочных связей
определяется небольшим размером атомов
углерода. С другой стороны, благодаря свое-
му небольшому размеру, атомы углерода при
соответствующей температуре способны про-
никать в решетку металлов, образуя твердый
раствор внедрения. Растворять в себе угле-
род могут не все металлы, а только те, атомы
которых имеют недостроенную внутреннюю
электронную оболочку. Они называются пе-
реходными металлами. Из переходных ме-
таллов лучше всего в твердом состоянии угле-
род растворяет железо, никель и кобальт.
Много лет назад во Франции для под-
тверждения углеродной природы алмаза был
проделан следующий эксперимент. Алмаз
положили на брусок железа, который нагре-
ли в нейтральной среде до 1000°С. В месте
контакта с алмазом мягкое железо науглеро-
дилось и превратилось в сталь. Этот опыт
хорошо объясняет, почему железо в ряде
случаев не удавалось обрабатывать алмазны-
ми резцами.
Читатель уже, наверное, догадался, как
можно железом резать алмаз. Действитель-
но, если положить на алмаз железную про-
волоку и нагреть в вакууме эту систему, то
атомы углерода начнут «внедряться» в же-
лезо, алмаз будет растворяться, и проволока
его разрежет! Но беда в том, что процесс
растворения углерода в железе не бесконе-
чен. Проволока сравнительно быстро насы-
тится углеродом, и процесс «резания» сна-
чала резко замедлится, а потом прекратится
совсем. Следовательно, из железной прово-
локи надо все время убирать углерод, тогда
она не будет терять своих режущих свойств.
Но как это сделать? Якутские ученые дали
исчерпывающий ответ на этот вопрос.
Дело в том, что при растворении алмаза
в железе происходит разрыв прочных кова-
лентных связей, которые существуют между
атомами углерода в решетке алмаза. В твер-
дом растворе внедрения, который образуется
в железе при 1000°С, углерод практически
находится в атомарном состоянии, испыты-
вая лишь слабое химическое взаимодействие
с металлом-растворителем. Поэтому раство-
ренные в железе атомы углерода значительно
более активны, чем в алмазе. При темпера-
туре «резания» (1000°С) алмаз не способен
взаимодействовать с водородом или углекис-
лым газом, а растворенный в железе угле-
род хорошо с ними взаимодействует. Реак-
ция протекает на поверхности металла и со-
провождается образованием газообразных
продуктов; метана или окиси углерода.
Если на алмаз поместить тонкую желез-
ную пластинку и нагревать ее до указанной
температуры в атмосфере водорода, углерод
начнет растворяться в железе и за счет диф-
фузии двигаться в направлении поверхности
пластинки. Достигнув ее, он «найдет» водо-
род и, соединившись с ним, образует метан,
который тут же покинет пластинку. Раство-
ряя углерод алмаза своей нижней поверхно-
стью и передавая его газу верхней, пластин-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
ка будет равномерно погружаться в алмаз.
Скорость погружения, она же скорость реза-
ния, будет зависеть от температуры, толщи-
ны пластинки, состава, давления и скорости
протекания газа над пластинкой. А форма
образующейся в алмазе полости с вертикаль-
ными стенками будет полностью соответство-
вать выбранной форме погружаемого в него
железа или сплава на его основе.
Термохимическим способом обработки
алмаза в Якутском институте геологии «гра-
вировали» на его кристаллах всевозможные
рисунки, вырезали шестеренки, делали от-
верстия заданного диаметра. Были раз-
работаны также термохимические методы
шлифовки и обработки некоторых видов по-
ликристаллических алмазных пеков. Так
система «железо —алмаз» нашла практи-
ческое применение почти через полтораста
лет после опытов П. П. Аносова.
Легче алюминия и прочнее стали
Исследование свойств различных компо-
зиционных материалов показало, что не толь-
ко по прочности, но и по другим физико-ме-
ханическим свойствам они превосходят каж-
дый компонент, входящий в их состав. Созда-
ны композиционные материалы, выдержива-
ющие большие нагрузки, подвергающиеся боль-
шому тепловому воздействию, выдерживаю-
щие частые и резкие смены температур. На-
пример, введением волокон асбеста в керами-
ку можно повысить в несколько раз ее способ-
ность выносить тепловые удары. Волокна ас-
беста, как стальная арматура железобетона,
связывают зерна огнеупора и удерживают их
при резких перепадах температур от распада.
Если изготовить трубку из керамической мас-
сы шамота, добавив в качестве высокотемпера-
турного связующего скелета волокна каолина,
то термостойкость шамота возрастает в десят-
ки и даже сотни раз. Без подобных материа-
лов сегодня немыслимы атомоходы, сверхзву-
ковые самолеты и космическая аппаратура.
Волокнистые композиционные материа-
лы конструируются из металлической или
керамической основы и упрочняющего волок-
на различного строения [77]. Для получения
волокон в зависимости от необходимых
свойств используют самые разнообразные
материалы: проволоку из молибдена или
вольфрама, жаропрочной и жаростойкой ста-
ли, окись алюминия, каолин, графит, раз-
личные бориды, карбиды и нитриды. Каж-
дый из таких волокон обеспечивает матери-
алу определенный комплекс свойств. Введе-
ние волокон в матрицу чаще всего осу-
ществляется методом формования волокон
и порошка материала для матрицы или про-
питкой волокон жидким металлом матрицы.
Очень напоминают технологию приготов-
ления сварочного булата методы производ-
ства волокнистых композиционных матери-
алов, упрочненных проволокой. Такие ма-
териалы разделяются на армированные прово-
локами, армированные сетками и армирован-
ные проволочными волокнами ограниченной
длины. В последнем случае отдельные про-
волочные волокна располагаются в матрице
в виде включений..
Прочность кобальта, нихрома и других
сплавов, армированных вольфрамовой или
молибденовой проволокой при температурах
300—1100° С, повышается в несколько раз.
Армирование серебра волокнами окиси алю-
миния повышает его прочность в 5 раз. Алю-
миний, упрочненный волокнами окиси крем-
ния, имеет прочностные свойства лучших
алюминиевых сплавов. По данным ряда ис-
следований, введение в вольфрам частиц
тугоплавких окислов или карбидов и бори-
дов повышает его длительную прочность и
срок службы в 25 — 50 раз.
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
Все большее значение приобретают в тех-
нике композиционные материалы, армиро-
ванные монокристаллами — усами или ни-
тевидными кристаллами. Нитевидные крис-
таллы повышенной прочности встречаются и
в природе. К таким кристаллам можно отне-
сти нефрит — разновидность минерала ак-
тинолита (лучистого камня, от греч. «актис»
— луч, «литое» — камень). Нефрит состо-
ит из игольчато-лучистых, иногда волосовид-
ных агрегатов. Его цвет может меняться в
зависимости от содержания в нем закиси
железа от светлых зеленовато-серых тонов
до темно-зеленых. С древнейших времен не-
фрит ценят как необычайно прочный поде-
лочный камень. В Самарканде в мавзолее Гур-
Эмир выделяется строгой красотой темно-
зеленое нефритовое надгробие Тамерлана.
Мы уже рассказывали об огромной проч-
ности металлических усов. Однако наибо-
лее прочными из всех известных материа-
лов являются графитовые нитевидные крис-
таллы — их прочность на растяжение дости-
гает 20000 МПа, а модуль упругости состав-
ляет 106 МПа. И все это при относительной
легкости материала. Известны два способа
получения усов графита: в дуге с графито-
выми электродами, горящей при высоком
давлении, и при термическом разложении
углеводородов.
Сапфир — одна из форм существования
оксида алюминия. Нитевидные волокна сап-
фира получают из расплавленной окиси алю-
миния. Устройством для вытягивания воло-
кон служит молибденовый капилляр, укреп-
ленный на дне молибденового тигля. Рас-
плав окиси алюминия при температуре плав-
ления 2050° С поднимается по капилляру,
захватывается затравкой, с помощью которой
вытягивается волокно. Вытягивание волокон
диаметром 0,1—0,5 мм производится с дос-
таточно большой скоростью. Прочность сап-
фировых волокон при растяжении достига-
ет 2600 МПа.
К сожалению, до настоящего времени не
разработаны эффективные методы введения
нитевидных кристаллов в различные матри-
цы. Не изучены также в достаточной мере
методы предотвращения взаимодействия и
достижения необходимой степени сцепления
нитевидных кристаллов с матрицей. Это в
значительной мере препятствует достижению
высокого уровня упрочнения и позволяет
использовать только малую часть чрезвычай-
но высоких свойств нитевидных кристаллов.
Кроме того, производство нитевидных кри-
сталлов пока еще очень сложно, и они еще
очень дороги.
Правда, в настоящее время освоено про-
мышленное производство усов сапфира и
карбида кремния. Цена за последнее время
на них снизилась более чем в 200 раз. Во-
локна сапфира характеризуются высокой хи-
мической инертностью к металлам, что дает
возможность использовать их в качестве уп-
рочнителей никелевых, кобальтовых, тита-
новых и других сплавов для работы при вы-
соких температурах. Нитевидные кристаллы
сапфира (прочность 7000 МПа) и карбида
кремния (прочность —12000 МПа) в буду-
щем станут широко использоваться в каче-
стве армирующих материалов.
Для эффективного использования воло-
кон, как уже отмечалось, необходимо решить
проблему хорошего сцепления твердых и
прочных нитевидных кристаллов с мягкой и
пластичной металлической матрицей. Разре-
шима ли эта проблема? Оказывается, да!
Недавно было найдено, что покрытие из
сплава «железо —никель —кобальт», нане-
сенное на поверхность усов сапфира вакуум-
ным напылением, обеспечивает достаточно
прочное сцепление волокон этого материала
со сплавом «никель —палладий». Установ-

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
лено также, что предварительная обработка
поверхности углеродных волокон или нане-
сение на них барьерного слоя металлов, кар-
бидов или нитридов значительно улучшает
их смачиваемость металлом матрицы, а сле-
довательно, и прочность сцепления с ней. В
связи с этим весьма перспективным стано-
вится композиционный материал на основе
углеродного волокна. Хотя углеродное во-
локно известно более 70 лет, интерес к нему
возник сравнительно недавно, после того как
был разработан процесс получения высоко-
прочных и высокомодульных углеродистых
волокон из полиакрил-нитрида. Этим мето-
дом при низкотемпературной графитизации
получают углеграфитные волокна прочнос-
тью 3500 МПа. Углеграфитные волокна вы-
пускаются в виде нитей, содержащих 1000 —
2000 элементарных волокон.
Давайте представим себе, что ученые и
инженеры нашли метод получения дешевых
углеграфитных волокон, а еще лучше — ни-
тевидных кристаллов графита, и разработа-
ли эффективную технологию армирования та-
кими кристаллами алюминия или пластмас-
сы. Такой материал может быть в 2 —6 раз
прочнее легированных сталей и гораздо лег-
че самого легкого металла — алюминия. Но
этого мало, материал на основе алюминия
должен легко подвергаться горячей дефор-
мации при 500— 550 °C, а на основе пласт-
массы — 100-120 °C. Последний можно «ко-
вать», например, нагревая в воде или паре.
Автомобиль из такого материала будет в
3—4 раза легче, его сумеет поднять один че-
ловек... Кроме того, в любых погодных ус-
ловиях кузов автомобиля не будет подвер-
жен атмосферной коррозии, а расход горю-
чего сократится в несколько раз. Фантазия?
Нет. Фирма «Форд» уже сделала опытный
образец такого легкового автомобиля — его
стоимость составила 3,5 миллиона долларов!
Появление сравнительно дешевых авто-
мобилей из прочных и легких композитов
— дело недалекого будущего. Получение и
применение композиционных материалов в
промышленности развивается быстрыми тем-
пами. Так, первый высокопрочный компо-
зиционный материал, армированный ните-
видными кристаллами, был получен в 1961
году, а в 1975 году такие композиции уже
применялись в газотурбинных двигателях,
корпусах глубоководных аппаратов в каче-
стве пропитанных тканей, тросов, кабелей и
других изделий. Есть все основания наде-
яться, что скоро композиты будут армиро-
вать волокнами с пределом прочности 7000 —
15000 МПа, а промышленность в достаточ-
но большом количестве будет производить
дешевые композиционные материалы на их
основе. Итак, будущее за материалами со
структурой типа булата.
Сварка по-дамасски
При изготовлении булата и дамасской
стали большую роль играли процессы диф-
фузии (перемещения) углерода из жидких,
полужидких или твердых масс высоко-
углеродистой стали в частицы малоуглеро-
дистого железа, обеспечивающие сварку этих
разнородных материалов. Сегодня подобные
процессы называют диффузионной сваркой.
Можно ли приварить к стали стекло?
Конечно, традиционные способы сварки не
могут обеспечить соединение разнородных
материалов: металл и неметаллический ма-
териал для них несовместимы. Преодолеть
барьер такой несовместимости помог откры-
тый Н. Ф. Казаковым [78] способ диффузи-
онного соединения материалов в вакууме и
газовых средах. В последние годы диффузи-
онная сварка нашла широкое применение при
соединении различных металлов и сплавов

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
между собой и с неметаллическими матери-
алами, в том числе и со стеклом.
Современный процесс диффузионной
сварки заключается в следующем. Две дета-
ли помещают в вакуумную камеру специаль-
ной установки и располагают так, чтобы их
свариваемые поверхности хорошо стыкова-
лись. Для этой цели стыкующиеся поверх-
ности предварительно шлифуются, после
чего обезжириваются каким-либо раствори-
телем. В процессе сварки детали сжимают
при помощи гидравлического устройства.
Величина прилагаемого давления должна
быть достаточной, чтобы в результате дефор-
мации поверхности соединяемых деталей все
пустоты в области стыка заполнялись
свариваемыми материалами. После сжатия
в вакуумной камере повышают температуру.
Температура сварки для однородных метал-
лов составляет 0,5 —0,7 температуры их плав-
ления. При соединении разнородных мате-
риаллов температура несколько ниже.
Тесный контакт свариваемых поверхнос-
тей и исключение их окисления обеспечива-
ют взаимную диффузию атомов контактиру-
ющих материалов. Сварочное соединение
образуется в результате диффузии атомов
через поверхность стыка как в твердом, так
и в жидком состоянии. Примечательно, что
если процесс соединения протекает при на-
личии жидкой фазы, то потребность в дав-
лении отпадает, благодаря тому что проис-
ходит предварительное смачивание соединя-
емых поверхностей жидкой пленкой. Таким
образом, в последнем случае способ диффу-
зионной сварки повторяет почти в точнос-
ти, конечно, на современном научном тех-
ническом уровне древние приемы, обеспе-
чивающие высокое качество булату.
Под руководством Н. Ф. Казакова раз-
работаны промышленные методы диффузи-
онной сварки разнообразных металлов и не-
металлических материалов. Металлы свари-
вают со стеклом, керамикой, графитом,
полупроводниками и другими неметаллами.
Диффузионная сварка обеспечивает создание
конструкций, в которых соединения облада-
ют новыми свойствами и прочностью, пре-
вышающей прочности исходных материалов.
Она делает возможным образование таких
форм и соединений, которые не могли быть
изготовлены ранее известными способами.
Не так давно разработанный способ диффу-
зионной сварки в вакууме и оборудование
для нее запатентованы в США, Японии и
ряде стран Западной Европы.
Итак, диффузионная сварка в вакууме
или защитном инертном газе обеспечивает
прочное соединение между металлами и спла-
вами. В древности не умели создавать ваку-
ум и не знали газовых защитных сред. По-
этому древние мастера при изготовлении сва-
рочных булатов для предохранения от окис-
ления свариваемых поверхностей пользова-
лись специальными флюсами. Этот факт на-
толкнул нас на идею, что возможно диффу-
зионное соединение металлов и сплавов на
воздухе без применения вакуумного обору-
дования — при использовании для раство-
рения адсорбированных на свариваемых по-
верхностях оксидов пленки жидкого флюса
(шлака).
Состав флюса был подобран так, чтобы
температура его плавления была на 100 —
200° С ниже температуры сварки. Кроме того,
жидкий флюс (окисный расплав) растворял
оксиды железа и легирующих элементов и
легко выдавливался сварочными поверхнос-
тями при заданном давлении.
Процесс сварки производился следую-
щим образом: свариваемые поверхности двух
образцов шлифовались и обезжиривались,
после чего они помещались в специальную
установку, где осуществлялось обволакива-

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
ние их пленками жидкого флюса под необ-
ходимым давлением. Полученные соедине-
ния стали 45 и чугуна, стали 45 и нержавею-
щей стали, стали 45 и быстрорежущей стали
оказались достаточно прочными. Прочност-
ные испытания образцов под действием удар-
ной нагрузки показали, что разрушение про-
исходит не по сварному шву. Металлогра-
фическим анализом установлено: диффузия
углерода и легирующих элементов обеспе-
чивает формирование прочного сварного со-
единения. Таким образом, древний метод
диффузионной сварки, использовавшийся
дамасскими кузнецами, нашел применение
в современной технике.
От крицы к крице
Каждый знает, что без генератора двига-
тель автомобиля работать не может. Ни один
генератор не будет работать без медно-гра-
фитовых щеток, которые забирают электри-
ческий ток с коллектора электромашины.
Сегодня изготовление медно-графитовой
щетки не является проблемой, однако в про-
цессе создания этого материала ученые стол-
кнулись с немалыми трудностями. Дело в
том, что графит не растворяется в меди, и
поэтому получить этот материал традицион-
ным методом сплавления невозможно. Мож-
но, правда, расплавить медь и путем интен-
сивного перемешивания в ней порошка гра-
фита создать медно-графитную эмульсию. Ес-
ли такая эмульсия будет кристаллизоваться
(затвердевать) в условиях невесомости (на-
пример, на космическом корабле), то ее со-
став после затвердевания получится одно-
родным. Изготовленный таким образом ма-
териал мог бы применяться для медно-гра-
фитовых щеток. Но сегодня такая «косми-
ческая» технология является, конечно, не-
приемлемой для промышленности. В усло-
виях земного тяготения легкие частицы гра-
фита не распределяются равномерно в меди,
обладающей значительным удельным весом.
Поэтому сплавлением получать однородный
медно-графитовый материал практически не-
возможно.
Как же ученые решили эту достаточно
сложную задачу? Они нашли способ произ-
водства медно-графитных щеток, как две кап-
ли воды похожий на старинный способ по-
лучения... сварочных булатов.
Есть сведения, что в X веке арабы при-
меняли такую технологию для изготовления
клинков из сварочного булата: из прокован-
ных железных криц получали опилки, кото-
рые слегка окисляли, сваривали горячей ков-
кой и выжимали заготовку для клинка. Ана-
логичный способ производства мечей при-
менялся и древними германцами. Стальной
порошок перед сваркой подмешивался в корм
птицам и пропускался через их пищевари-
тельный тракт. Процесс пищеварения спо-
собствовал равномерному окислению порош-
ка, а взаимодействие с птичьим пометом,
содержащим углеродно-азотистые органичес-
кие соединения, приводило к его цемента-
ции и азотированию. Полученный ковкой и
сваркой такого порошка сварочный булат
обладал высокими свойствами, поскольку
частицы железного порошка, из которых он
был «спечен», имели твердые, изностойкие
карбидные или нитридные оболочки и плас-
тичные, вязкие сердцевины.
Так вот, медно-графитные щетки приго-
товляются подобным образом. Сначала тща-
тельно смешивают порошки меди и графита,
затем путем прессования в специальных
пресс-формах готовят прессовки из получен-
ной смеси и спекают их при высокой темпе-
ратуре в печах с нейтральной или восстано-
вительной атмосферой. В наше время подоб-
ные методы получения металлических спла-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
вов и других материалов относят к порош-
ковой металлургии.
Порошковая металлургия как искусство
получения губчатого металла, металлических
порошков и изделий из них появилась в глу-
бокой древности. Порошки золота, меди и
бронзы применяли как краски и использова-
ли для декоративных целей в керамике и
живописи. Ювелирные изделия, полученные
спеканием засыпанных в соответствующие
формы порошков золота и серебра, встре-
чаются среди сокровищ египетских фараонов,
вавилонских царей и древних инков. В даль-
нейшем этот способ получения металличес-
ких изделий был практически забыт.
Заслуга возрождения порошковой метал-
лургии и превращения ее в технологический
процесс производства металлических изде-
лий принадлежит русскому металлургу П.
Г. Соболевскому [79], который в первой по-
ловине XIX века совместно с В. В. Любарс-
ким разработал технологию прессования и
спекания платинового порошка.
А случилось это так. В 1819 году на Ура-
ле в Верх-Исетском округе были открыты зна-
чительные залежи платины. Платина на Ура-
ле была известна давно — ее зерна часто на-
ходили при добыче золота. Вплоть до XVIII
века никакого применения они не находили,
и поэтому зерна платины либо сбрасывали в
отвалы, либо местные охотники использова-
ли их как дробь при стрельбе. Открытые боль-
шие залежи чистой платины долгое время ос-
тавались неиспользованными, и никто не
знал, как и на что их употребить.
В 20-х годах XIX века русские финансы
находились в весьма плачевном состоянии,
и золота для чеканки монет не хватало. Ми-
нистр финансов Е. Ф. Канкрин решил за-
менить золото платиной. Он поручил изве-
стному металлургу П. Г Соболевскому орга-
низовать чеканку платиновых монет. Но как
это осуществить, если температура плавле-
ния платины очень высокая (1773 °C) и рас-
плавить ее в то время было невозможно, а
под молотом она не ковалась и даже не рас-
калывалась при ударах на наковальне?
И все-таки П.Г. Соболевский и его кол-
лега В В. Любарский нашли способ произ-
водства изделий из платины. Они раствори-
ли ее в царской водке, добавили хлористый
аммоний и выделили платину из раствора в
виде комплексной соли. Прокаливая эту соль
на воздухе, можно было получать платино-
вую губку, которая легко размалывалась в
порошок Порошок прессовали в холодном
состоянии в специальных формах. Прессов-
ку нагревали и в одних случаях спекали, а в
других проковывали в различные изделия.
В 1826 году были получены проволока, чаши,
тигли, медали и даже слиток.
С 1828 года Монетный двор начал се-
рийный выпуск платиновых монет. На эти
цели было употреблено 900 пудов соли (око-
ло 15 тонн) платины. Россия стала первой в
мире страной, которая реализовала
промышленную технологию порошковой ме-
таллургии платины. Англичанин Волластон
только в 1829 году предложил аналогичный
способ получения компактной платины. Зна-
менательно, что платиновые монеты, выпу-
щенные к Московской Олимпиаде-80, были
изготовлены также методом порошковой ме-
таллургии.
В XX веке порошковая металлургия ста-
новится наукой и отраслью промышленнос-
ти. В настоящее время порошковой метал-
лургией называют область техники, охваты-
вающую совокупность методов изготовления
порошков металлов и неметаллических ма-
териалов, а также полуфабрикатов и изде-
лий из них. Методами порошковой метал-
лургии получают ряд материалов, которые
подобно платине и медно-графитовым щет-

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
кам трудно или невозможно получить тра-
диционными методами. Вольфрамомедные,
железокерамические, металлостекольные,
алюмографитовые, боропластмассовые и ряд
других подобных материалов с равномерно
распределенными частицами нерастворяю-
щихся друг в друге фаз получают только пу-
тем спекания или горячего прессования за-
готовок из хорошо перемешанных порошков
этих компонентов. В некоторых из перечис-
ленных материалов достигнуто увеличение
прочности примерно в 10 раз при сохране-
нии низкого удельного веса.
Спрессованные и спеченные из металли-
ческих порошков изделия получаются пори-
стыми. Эти свойства используются для из-
готовления фильтров. В настоящее время
изготавливают фильтры из порошков меди,
бронзы, латуни, никеля и нержавеющих ста-
лей. Фильтры используют в автомобильных
и авиационных двигателях для фильтрации
масла, в дизелях для фильтрации горючего,
в газопроводах для очистки газов от пыли, в
пищевой и химической промышленности для
фильтрации щелочей и кислот.
На основе железного порошка созданы
различные антифрикционные изделия. Из
металлических порошков получают также
большое количество фрикционных изделий,
работающих в узлах высокого трения. Изно-
состойкие фрикционные изделия из порош-
ковых сплавов широко используют в тормоз-
ных устройствах различных машин и меха-
низмах.
Особое значение приобрели порошки
быстрорежущих сталей, легированных воль-
фрамом, молибденом, ванадием. Карбиды
этих элементов, придающие стали износо-
стойкость при высоких температурах, распре-
деляются в ней неравномерно. Это явление,
называемое ликвацией, значительно снижа-
ет стойкость режущего инструмента.
Ликвация связана со сравнительно мед-
ленной кристаллизацией стали в изложницах
(формах). Если обеспечить очень быстрый
переход стали из жидкого в твердое состоя-
ние, то ликвацию можно практически пол-
ностью устранить. Но можно ли это сделать?
Да, можно — путем распыления жидкой ста-
ли специальными форсунками в защитной
атмосфере и получением из нее порошка.
Осуществляется это следующим образом: рас-
плавленная сталь протекает через небольшое
отверстие и разбивается струями азота или
аргона на мельчайшие брызги. Остывая, они
стальным порошком падают в металлосбор-
ник. Скорость охлаждения частиц расплавлен-
ного металла в сотни раз выше той, которая
характерна для монолитного металла в ходе
его кристаллизации в слитке. Благодаря это-
му почти полностью устраняется ликвация,
стойкость инструмента из порошковой стали
увеличивается в несколько раз.
Чтобы получить из порошка заготовку
для инструмента, надо миллионы пороши-
нок превратить в компактный металл. Поро-
шок насыпают в металлические капсулы, гер-
метически закрывают их и прессуют. Полу-
ченные заготовки «перековываются» в лю-
бой нужный профиль. Правда, процесс этот
идет не под молотом, а под скоростным гид-
равлическим прессом. Как тут не вспомнить
о японских кузнецах, которые с древних вре-
мен аналогичным способом получали высо-
коуглеродистые стали для инструмента. Они
дробили крицу в мелкий порошок, наугле-
роживали его в горне и сваривали под моло-
том в специальную заготовку. Такие заготов-
ки в Японии были ли известны под названи-
ем «уваган». Уваган в твердом состоянии
приваривался к куску мягкого железа, по-
сле чего изделие подвергалось термической
обработке. Готовый инструмент имел очень
твердый, износостойкий наконечник и мяг-

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
кую упругую сердцевину. Вот уж поистине
новое — это забытое старое. Но старое,
повторенное, конечно, на более высоком
уровне на современной технической основе.
Значительную роль приобретают в тех-
нике и другие изделия из металлических
порошков. Подобно булату, многие из них
обладают неравновесной структурой, пред-
ставляющей собой относительно пластичную
основу с равномерно распределенными в ней
твердыми и прочными включениями.
Давно известно, что дисперсная (очень
мелкая) фаза упрочняет сплав. Так, напри-
мер, твердые дисперсные частицы цементита
(карбида железа) упрочняют обычную угле-
родистую сталь. Высокая прочность никеле-
вых жаропрочных сплавов в большинстве
случаев обеспечивается наличием упрочня-
ющей фазы — мелких частиц интерметалли-
ческого соединения «никель-алюминий» или
«никель-титан». Поэтому с увеличением в
этом сплаве содержания алюминия и титана
повышаются его механические свойства. К
сожалению, при высоких температурах ле-
гированные никелевые сплавы разупрочня-
ются вследствие растворения в них упроч-
няющей фазы. Старания металлургов повы-
сить жаропрочность никелевых и алю-
миниевых сплавов к положительным резуль-
татам не приводили до тех пор, пока на по-
мощь не пришла порошковая металлургия.
В 1947 году было сделано сенсационное
открытие: алюминиевые сплавы, получен-
ные из чешуйчатого тонко дисперсного алю-
миниевого порошка путем брикетирования
и горячего прессования, обладают очень вы-
сокими жаропрочными свойствами. Оказа-
лось, что в таких сплавах упрочнение алю-
миниевой матрицы обеспечивается прочными
и твердыми мелкодисперсными оксидами
алюминия, которые отличаются высокой ту-
гоплавкостью и стабильностью. А главное —
они практически не растворяются в алюми-
нии даже при температуре его плавления.
Алюминий, упрочненный частицами ок-
сид алюминия, называют САП — спеченная
алюминиевая пудра. В настоящее время про-
мышленность производит несколько марок
САП, которые применяются для самых
разнообразных конструкций. САП сохраня-
ет удельный вес алюминия и его высокую
коррозионную стойкость. Его применяют
вместо нержавеющих сталей и титановых
сплавов.
Порошковые покрытия являются эффек-
тивным способом борьбы с коррозией метал-
лов. Коррозионная стойкость стали с таки-
ми покрытиями возрастает в 3 — 5 раз по срав-
нению с лакокрасочной защитой! Например,
1 т порошкового покрытия может защитить
от коррозии в течение 25 — 30 лет 40 тыс. т
металлических конструкций мостов, опор
линий электропередач, железнодорожных
вагонов и других строительных сооружений.
Что же касается узлов трения машин и ме-
ханизмов, то здесь 1 т покрытий экономит
до 100 тыс. рублей, повышая стойкость де-
талей в 5 —10 раз.
Каждый, кто был в механическом цехе,
видел огромное количество стружки. Она
струится из-под резцов токарных станков,
заполняя цехи, а потом и заводской двор.
45 — 50% стали при изготовлении из нее из-
делий традиционными способами уходит в
стружку. При изготовлении деталей из по-
рошковых сталей стружке браться неоткуда.
Поэтому коэффициент использования ме-
талла составляет здесь 90 — 95%! Не удиви-
тельно, что каждая тысяча тонн деталей из
железного порошка в среднем дает в год око-
ло 1 миллиона рублей экономии, сберегает
2 тысячи тонн металла, освобождает 190 ква-
лифицированных рабочих и 80 металлоре-
жущих станков.
149
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
Получение конструкционных деталей из
порошковых сталей включает следующие
операции: получение железных порошков и
порошков легирующих металлов, приготов-
ление из них порошковой шихты заданного
химического и гранулометрического состава,
прессование (формирование) порошковой
шихты для получения заготовок (прессовок)
заданной формы и размеров и их спекание.
После холодного формования механические
свойства заготовок очень низкие. Для
повышения механической прочности и при-
дания изделиям необходимых физико-хими-
ческих свойств сформованные заготовки спе-
кают при температуре ниже температуры
плавления железа. Спекание производят в
среде восстановительного газа (водорода),
инертного газа (аргона) или в вакууме.
В начальной стадии спекания между ча-
стицами сформованной заготовки существу-
ет неметаллический контакт. По мере удале-
ния влаги и восстановления окислов на по-
верхности частичек порошка контакт из неме-
таллического превращается в металлический.
Последнее приводит к уменьшению разме-
ров заготовок, уменьшению ее пористости и,
следовательно, изменению свойств. Особен-
но резко после спекания повышается проч-
ность изделия.
Но все-таки после спекания из-за оста-
точной пористости механические характери-
стики изделий из порошковой стали получа-
ются недостаточно высокими. Поэтому они
могут применяться, как правило, только для
слабо- и средненагруженных деталей, не пре-
терпевающих во время работы значительных
динамических нагрузок.
Для обеспечения необходимой плотнос-
ти порошковой стали применяется горячая
штамповка пористых заготовок. Этот процесс
в значительной мере повторяет древний спо-
соб получения железных изделий горячей
ковкой пористых криц (губчатого железа).
Более того, одновременно с горячей дефор-
мацией пористых заготовок, так же как и при
ковке булатных клинков, часто удается ис-
пользовать эффекты термомеханической об-
работки, которые формируют специфичную
мелкозернистую структуру стали, обеспечи-
вающую ей высокий комплекс механических
свойств. Таким образом, методом горячей
штамповки или допрессовки пористых заго-
товок можно получать конструкционные де-
тали из порошковой стали, не уступающие
по своим свойствам выплавленным.
В настоящее время основная масса изде-
лий из порошковой стали приготовляется на
основе железных порошков и сажистого уг-
лерода Так же как и булаты, они являются,
как заметил П. П. Аносов, сплавом «железа
и углерода и ничего более». Применение
легированных стальных порошков обеспечи-
вает более высокое качество как спеченных,
так и горячештампованных изделий.
Так, например, недавно была разработа-
на технология получения изделий из высо-
кохромистой порошковой стали, которая
очень напоминает один из способов получе-
ния булата. Смеси порошков железа, белого
чугуна и хромистой стали, содержащей 30%
хрома, формуются двукратным прессовани-
ем и спекаются в печи с защитной атмосфе-
рой. Сравнительно невысокая температура и
кратковременность спекания исключает вы-
равнивание концентрации углеродов и хро-
ма по всему объему металла, формируя этим
самым неравновесную структуру типа була-
та. Эксплуатационные испытания в течение
9000 часов показали, что детали масляного
насоса из порошковой хромистой стали с не-
равновесной структурой (микробулат) при
работе в паре с закаленной быстрорежущей
сталью обладают в 2 — 3 раза более высокой
износоустойчивостью, чем эти же детали из

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
обычной «равновесной» шарикоподшипни-
ковой стали.
Так мудрость древних, дошедшая до нас
с редкими образцами булата, сегодня вопло-
щена в порошковых сталях, в слоистых и
композиционных материалах. Материалы эти
не только повторяют, но и развивают даль-
ше идеи булата. Так же, как когда-то булат,
они обладают необыкновенными свойства-
ми, по сравнению с обычными сталями и
сплавами, сочетая такие качества, как плас-
тичность и прочность, твердость и вязкость,
долговечность и огнеупорность, износостой-
кость и жаропрочность. Поэтому наши ста-
рые знакомые — композиционные материа-
лы и порошковые стали по праву являются
прямыми наследниками булата. Кислото-
упорные и жаропрочные булаты, огнеупор-
ные булаты, твердосплавные булаты — са-
мые лучшие современные материалы.
СЛОВАРЬ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ
ТЕРМИНОВ
Бессемеровский процесс — передел
жидкого чугуна в сталь без подвода теплоты
путем продувки металла воздухом или кис-
лородом.
Вязкость — свойство металла (сплава)
вытягиваться перед разрушением при при-
ложении нагрузки.
Горн — очаг для нагревания руды или
металла, снабженный воздушными мехами.
Дислокация — линейное несовершенство
строения кристаллической решетки, которое
в двух измерениях имеет размеры порядка
атомных, а в третьем — больший размер.
Диффузия — тепловое перемещение ато-
мов (ионов) или молекул вещества в направ-
лении выравнивания его концентрации.
Доменная печь, домна — вертикальная
шахтная плавильная печь для получения
чугуна из железной руды, топлива и флюса.
Железные обсечки — мелкий железный
лом, обрезки полос и проволоки.
Закалка — термическая обработка ста-
лей и сплавов, которая состоит в нагреве до
определенной температуры с последующим
быстрым охлаждением с целью получения
структуры, обеспечивающей высокую твер-
дость, износостойкость и прочность.
Инструментальная сталь —
высокоуглеродистая и легированная сталь с
высокой твердостью, прочностью, износос-
тойкостью, которая применяется для изго-
товления режущего, штампового и измери-
тельного инструмента.
Кислородно конвертерный процесс —
передел жидкого чугуна в сталь без подвода
теплоты, путем продувки металла техничес-
ки чистым кислородом.
Конвертер — агрегат для получения ста-
ли из расплавленного (жидкого) чугуна.
Конверторное производство

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
производство стали в конвертерах продув-
кой жидкого чугуна воздухом или кислоро-
дом.
Крица — комок пористого, тестообразно-
го, пропитанного жидким шлаком металла.
Кричное (сварочное) железо — железо,
полученное путем восстановления руды или
окисления чугуна при температуре 800° —
1350°С.
Кричный горн — очаг для нагревания руды
и топлива при получении железа кричным
способом.
Кричный передел — процесс рафиниро-
вания чугуна в кричном горне с целью полу-
чения сварочного железа. Вытеснен появив-
шимися в конце XIX века бессемеровским и
мартеновским процессами.
Легированная сталь — сталь, в состав
которой для улучшения ее физических и хи-
мических свойств введены легирующие эле-
менты (марганец, кремний, никель, хром,
молибден, вольфрам и другие).
Ликвация — неоднородность химического
состава по объему слитка, отливки или де-
тали. Возникает при кристаллизации (зат-
вердеввнии) сплава.
Макроструктура — строение металлов
и сплавов, видимое невооруженным глазом
или при небольших увеличениях (менее 30
раз).
Мартеновское производство
производство стали в мартеновских печах
путем окислительной плавки железосодер-
жащих материалов. В конце XIX и начале
XX веков было основным сталеплавильным
процессом.
Мартеновская печь — пламенная
регенеративная подовая печь для переработ-
ки чугуна и стального лома в сталь.
Мартенсит — пересыщенный твердый
раствор углерода в альф>а-железе. Игольча-
тая структура закаленной стали, обеспечи-
вающая ее высокую твердость, из-
носостойкость и прочность.
Меха — аппарат для нагнетания возду-
ха, применяемый для раздувания огня в гор-
не.
Микроструктура. — строение металлов
и сплавов, изучаемое при больших увеличе-
ниях (более 30 раз).
Окалина — слой оксидов, образующий-
ся на поверхности стали после нагрева и ков-
ки или прокатки.
Отжиг — термическая обработка стали
и сплавов, которая заключается в нагреве до
определенной температуры, выдержке при
этой температуре и медленном охлаждении.
Отжиг выравнивает структуру, обеспечивает
ее устойчивость, снижает твердость и улуч-
шает обрабатываемость стали и сплавов.
Отпуск — нагрев закаленного сплава
ниже температуры фазовых превращений с
целью получения необходимых свойств ста-
ли или сплава.
Перлит — механическая смесь феррита
и цементита. Структурная составляющая
сплава железо — углерод.
Руда — горная порода, содержащая ме-
талл.
Сварочное железо — ковкое железо,
полученное соединением тестообразных криц
или прокованных полос из них, которое не
упрочняется закалкой.
Скрап — металлические отходы, посту-
пающие в переплавку для изготовления год-
ного металла.
Скрап-процесс — получение стали путем
переплава чугуна, скрапа и руды.
Сталь — железоуглеродистый сплав,
содержащий менее 2% углерода с возмож-
ными добавками других элементов.
Сыродутный процесс — древний способ
получения железа в виде крицы путем не-
посредственного восстановления руды в гор-

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
не при 800°— 1350°С. Вытеснен в XIV веке
кричным переделом.
Сырцовая сталь — ковкая углеродистая
сталь, отличающаяся от сварочного железа
тем, что ее можно упрочнять закалкой.
Тигельная сталь — сталь, полученная
переплавом металлической шихты с флюсу-
ющими материалами в огнеупорном тигле.
Ударная вязкость — свойство металла
(сплава) сопротивляться разрушению при
ударном приложении нагрузки.
Фаза — форма состояния вещества,
характеризуемая одинаковыми свойствами в
макрообъеме.
Феррит — твердый раствор углерода в
альфа-железе. Структурная составляющая
сплава «железо — углерод».
Флюс — вещество, добавляемое к руде
или металлической шихте для снижения тем-
пературы плавления и образования шлаков.
Цементация — процесс науглерожива-
ния железа или стали.
Цементит — химическое соединение
железа с углеродом — карбид железа. Струк-
турная составляющая сплава «железо — угле-
род».
Чугун — железоуглеродистый сплав, со-
держащий более 2% углерода и повышенное
количество примесей.
Шихта — смесь материалов (руда, ме-
талл, кокс — уголь, флюс и другие), в опре-
деленных пропорциях, загружаемых для
плавки в металлургический агрегат.
Шлак — обязательный компонент при
выплавке чугуна и стали. Расплав оксидов,
сульфидов и других соединений. В твердом
состоянии стекловидная или каменистая за-
стывшая масса.
Электросталь — сталь, полученная
рафинированием с помощью электрического
тока.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кирпичников А.Н. Древнерусское ору-
жие. М.: Наука, 1966. 282 с.
2. Чолокошвили К. К. Из истории гру-
зинского булата. Тбилиси: Мецинероба,
1964. 156 с.
3. Антейн А. К. Дамасская сталь в стра-
нах бассейна Балтийского моря. Рига: Зи-
натне, 1973. 139 с.
4. Кишкин М.А., Селиханов И.Р. Из
истории древней металлургии Кавказа. Баку:
Азербайджанское книжное изд-во, 1973. 276.
С. 5.
5. Баясгалан П., Гуревич Ю.Г., Гомбо-
сурен Ж. Монголчуудын болд зэр зэвсэг
уйлдвэрлэж байсан уламжлалд технологийг
багажны уйлдвэрлэлд хэрэглэх боломж //
Эрдэм шннжилгээний бичиг. 2002. №2/48.
Д. 179-184 (Монголия).
6. Пешкин И.С. Аносов. М.: Молодая
гвардия. 1954. 358 с.
7. Тавадзе Ф.Н., Амаглобели Б.Г., Ина-
нишвили Г.В. Механические свойства булат-
ной стали. Тбилиси: Сообщение АН ГССР,
1964. Т.113. №3. С. 589-592.
8. Bardet W.E..Stanners Y.F. The Delli
pillar: a stady of the Corrosion aspects //
Journal of Iron and Steel Institute of Japan.
1963. Vol. 201. №1. P. 8-10.
9. A.c. 434128 СССР. Фосфористая сталь
/ Ю.Г. Гуревич, Д.А. Литвиненко, Г.И.
Камышев и др. // Открытия. Изобретения.
1974. №24. С. 12.
10. А.с. 438698 СССР / Ю.Г. Гуревич,
Г.И. Камышев, И.Н. Варнавский и др. Спо-
соб выплавки малоуглеродистой стали //
Открытия. Изобретения. 1974. №29. С. 28.
11. Гуревич Ю.Г., Фраге Н.Р., Камы-
шев Г.И. и др. Разработка технологии элек-
тросталеплавильного передела халиловско-
го чугуна в природнолегированную сталь

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
10ХНДП // Изв. вузов. Черная металлур-
гия, 1975. №8. С. 27-31.
12. Гуревич Ю.Г., Камышев Г.И., Не-
красов Л.А. и др. Структура и механические
свойства природнолегированной стали
10ХНДП // Сталь. 1975. №1. С. 66-69.
13. Аносов П.П. Собрание сочинений.
М.: Изд-во АН НАУК СССР. 1954. С.205.
14. Беленицкий А.М. Глава «О железе»
Минералогического трактата Бируни / / АН
СССР: Краткие сообщения института исто-
рии материальной культуры им. Н.Я. Мара.
1950. Вып. XXXIII.’ С. 139-144.
15. Колчин Б.А. Техника обработки ме-
талла в древней Руси. М.: Судпромгиз. 1953.
284 с.
16. Арендт В.В. О технике древнего
клинкового производства / Архив истории
науки и техники. М; Л.: Изд-во АН СССР.
1956. №8. С. 14-19.
17. Зыбин С.А. История Тульского им-
ператора Петра Великого оружейного заво-
да. М.: Изд-во И.Н. Грызунова. 1912. 205 с.
18. Гаев И.С. Булат и современные же-
лезоуглеродистые сплавы // Металловеде-
ние и термическая обработка металлов. 1956.
№9. С. 19-24.
19. Agrikola Georgius. О rudarstvu
metallica // Belgrad. «Tehnika». 1981. 36.
№7-8. P. 34-39.
20. Ломоносов M.B. Первые основания
металлургии или рудных дел. СПб: Импе-
раторская АН, 1763. 282 с.
21. Мезенин И.А. Повесть о мастерах
железного дела. М.: Знание, 1973. 326 с.
22. Миллем. Дамасскированные стали /
/ Горный журнал 1837 . 4.4. С. 24-27.
23. Фабр дю Фор Г. О приготовлении
дамасскированной литой стали // Горный
журнал. 1839. 4.2. С. 47-52.
24. Любименко И.И. История торговых
отношений России с Англией. Юрьев (Тар-
ту): Юрьевский университет. 1912. 122 с.
25. Сиско Ф.Т. Современная металлургия
Пер. с англ. М.: Металлургиздат. 1946. С.
49-50,
26. Чернов Д.К. Сталелитейное дело.
СПб.: Изд-во. Русского металлургического
общ-ва. 1906. 288 с.
27. Беляев Н.Т. Работы Аносова в облас-
ти металлургии // Горный журнал, 1914.
4.2. С. 31-37.
28. Ижевский В.П. Получение зернисто-
го перлита при отжиге стали // Журнал
Русского металлургического общества.
19И.№3 С.28-33.
29. Беляев Н.И. О булате // Журнал
Русского металлургического общества.
1911.№6. С. 34-41.’
30. Швецов В.Н. Литой булат // Ураль-
ский техник, 1924. №3. С.27-29.
31. Виноградов А.П. Происхождение бу-
латного узора // Технико-экономический
вестник. 1924. Т.4. С. 34-41.
32. Гуревич Ю.Г, Паньшин И.Ф. Камы-
шев Г.И. и др. Ферритная полоска в горяче-
катаной стали 10ХНДП // Изв. вузов. Чер-
ная металлургия. 1976. №2. С.41-43.
33. Гуревич Ю.Г. Тайна булата / Эври-
ка-75. М.: Молодая гвардия. 1975. С 21-26.
34. А.с.116334 СССР. Способ изготовле-
ния слитков булатной стали / И.Н. Голи-
ков, П.В. Васильев, Ю.Г. Гуревич и др. //
Открытия. Изобретения. 1955. №2. С. 34.
35. Беленицкий А.М. Глава «О железе»
Минералогического трактата Бируни / / АН
СССР: Краткие сообщения института исто-
рии материальной культуры им. Н.Я. Мара.
1950. Вып. XXXIII. С. 139-144.
Зб. Уилькинсон 4.С. О причине образо-
вания струй на булатных и дамасских клин-
ках // Горный журнал. СПб., 1841. 4. 2.
С. 24-28.
37. Масальский И В. Изготовление булата

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
по способу, употребляемому персианами / /
Горный журнал. СПб., 1841. Ч. 4. С. 41-50.
38. Бутенцов Г. Замечание о ковке була-
та в Бухаре / / Горный журнал. СПб. 1842.
Ч. 4. С. 18-22.
ЗЭ. Эйбродт Н.Н. Заметки о приготовле-
нии булата // Горный журнал. СПб., 1874.
Ч. 2. С. 21-26.
40. Гуревич Ю.Г. Загадка булатного узо-
ра. М.: Знание. 1985.191 с.
41. Sachse М. Damaszeneratahl- Gechichte,
Legende und Wirklichke // Archiv fur das
Eisenhuttenwesen. 1978. Vol.49. №11. S. 521-
526.
42. A.c. 1668423 СССР. Способ изготов-
ления булатной стали / Ю.Г. Гуревич, В.И.
Басов // Открытия. Изобретения. 1991.
№29. С.22-23.
43. А.с. 1079337 СССР. Способ форми-
рования булатного узора в стальной заготов-
ке / Ю.Г. Гуревич, Ю.И. Люндовский, А.Г.
Юшковский // Открытия. Изобретения.
1984, №24. С.31-38.
44. Гуревич Ю.Г., Папахристу О.А. Про-
изводство тигельной стали в Северной Фер-
гане в IX - начале XIII веков / / Метал-
лург. 1992. №3. С. 36-38.
45. Темпл Р. Научный гений древнего
Китая // Куьер. 1988. №9. С.4-6.
46. Гуревич Ю.Г., Папахристу О.А. Коль-
чуга Тамерлана // Металлург. 1992. №4.
С. 28-30.
47. Назаренко В. Через тернии к булату!
// Техника молодежи, 1986. №2. С.48-52.
48. Щерби О.Д., Уодсфорд Д. Дамасская
сталь //В мире науки. 1985. №4. С.75-80.
49. Bayasgalan Р., Gurevich J.G.,
Gomposeren G. / Best Damascus- Indian
vunca-made in territories of the Great Mongol
//An international symposium. New materials
of steel and advansed technology. Ulan Bator.
MGU. 2002. P. 309-310.
50. Щербаков В.А., Борзунов В.П., Бу-
латная сталь. М.: МИСИС. 1996. 311с.
51. Гуляев А.П. Металловедение. М.:
Металлургия. 1977.647 с.
52. Патент. 2051184 Россия. Способ из-
готовления булатной стали / Ю.Г. Гуревич
// Открытия. Изобретения. 1996 № 3.
С.34-38.
53. Verhoeven J.D., Pendray А.Н. Studies
of Damascus steel blades // Materials
characterization. 1993. №30. P. 175-186.
54. Гуревич Ю.Г., Анциферов B.H., Са-
виных Л.М. и др. Износостойкие компози-
ционные материалы. Екатеринбург: У О РАН.
2005. 216 с.
55. Гуревич Ю.Г. Инструмент из булат-
ной стали // Металлург. 1996. №10. С. 29-
30.
56. Патент. 2051977 Россия. Способ полу-
чения булатной стали / Ю.Г. Гуревич //
Открытия. Изобретения. 1996. № 24. С. 12-16.
57. Главацкий М.Е., Гришаев В.Ф., Гу-
ревич Ю.Г. и др. Генерал от металлургии.
Екатеринбург: Изд-во Уральского универси-
тета. 1999. 303 с.
58. Harnecker К Vortrage der Fachtagung
uber Damaszenerstahl // Stahlgewin und
Stahlverarbeitung in der Vorindustriellen Zeit,
1979. V. 26, bis. 28. 58
59. Гуревич Ю.Г., Герасимов В.Ю. Бу-
лат в прошлом настоящем и будущем / /
Металлург. 1996. №4. С.43-44.
60. Гуревич Ю.Г. Структурные особен-
ности булата с позиций современной науки
// Сталь. 1997. С. 72-75.
61. Басов В.И. Рассказ мастера // Тех-
ника молодежи, 1986. №2. С. 15- 18.
62. Чуманов В.И. Еще раз о булате. Пер-
вые бушуевские чтения // Сб. материалов.
Челябинск: ЮУрГУ. 2003. С. 24-26.
63. Таганов И.Н., Иванов В.А., Забелин
Д.П. Харалужный меч / От булата до со-
Булат, структура, свойства и секреты изготовления
временных материалов: Международная на-
учно-техническая конференция в честь 200-
летия со дня рождения П.П. Аносова. Кур-
ган: КГУ. 1999. С. 11-13.
64. Герасимов В.Ю. Формирование мно-
гослойной структуры в Fe-C сплавах методом
диффузионного затвердивания / От булата
до современных материалов: Международ-
ная научно-техническая конференция в честь
200-летия со дня рождения П.П. Аносова.
Курган: КГУ. 1999. С. 14.
65. Патент. 2163269. Способ получения
многослойного слитка электрошлаковым пе-
реплавом / В.И. Чуманов, В.И. Рощин,
И.В. Чуманов, Ю.Г. Кадочников // Откры-
тия. Изобретения. 2001. № 5. С. 18
66. Кадочников Ю.Г., Чуманов В.И.,
Рощин В.И. Структура слоистых материа-
лов системы железо-углерод-хром, получен-
ных методом электрошлаковой плавки / От
булата до современных материалов: Между-
народная научно-техническая конференция
в честь 200-летия со дня рождения П.П. Ано-
сова. Курган: КГУ. 1999. С. 13-14.
67. Герчиков А. О булате // Химия и
жизнь. 1980, №25. С.59-64.
68. Гусева В. Многоликая Индия. М.:
Молодая гвардия. 1971. 255 с.
69. Гуревич Ю.Г., Ротермель П.В. Опыт
прошлого в настоящем / Международный
конгресс «300 лет Уральской металлургии».
Нижний Тагил: ОАО «НТМК». 2001. С. 63-
64.
70. Шалимов Н.И. Черная металлургия.
Что это? М.: Металлургия. 1981. 152 с.
71. Гуревич Ю.Г., Суханов Б.И., Чере-
пахин В.И. Электрошлаковый переплав не-
ржавеющей стали / / Спецэлектрометаллур-
гия. Киев: Инет, электросварки им. Патона
АН УССР. 1970. Ч. 8. С.29-32.
72. А.с. 1650765 СССР. Способ обработ-
ки стальных изделий / Ю.Г. Гуревич, А.П.
Кузьмичева, Д.Е. Дорфман и др. // От-
крытия. Изобретения. 1988. №8 .С.22.
73. Ю.Г. Гуревич, А.П. Кузьмичева, Д.Е.
Дорфман. Электроконтактное термоупрочне-
ние с целью повышения износостойкости //
Изв. вузов. Черная металлургия. 1991. №8.
С. 93-96.
74. Гуревич Ю.Г. Теория термической
обработки стали. Курган: КГУ. 2004. 95 с.
75. Лахтин Ю.М. Металловедение и тер-
мическая обработка металлов. М.: Металлур-
гия. 1993. 447 с.
76. Третьяков В.И. Основы металлове-
дения и технологии производства спеченных
твердых сплавов. М.: Металлургия, 1978.
527 с.
77. Шатт В. Порошковая металлургия.
Спеченные и композиционные материалы
// Пер. с нем. М.: Металлургия. 1983. 520 с.
78. Казаков Н.Ф. Диффузионная сварка
материалов. М.: Машиностроение. 1976. 316с.
79. Плоткин С.А. Петр Григорьевич Со-
болевский. М.: Изд-во «Наука». 1966. 126 с.
80. Андриевский Р.А. Введение в порош-
ковую металлургию. Фрунзе: Изд-во
«Ирум», 1988. 174 с.

Булат, структура, свойства и секреты изготовления
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ...................................................................... 3
ПРОЛОГ............................................................-..............4
ВОЛШЕБНЫЕ РЕЛЬСЫ.........................-...................................... 4
ГЛАВА ПЕРВАЯ ПРИШЕЛЬЦЫ ИЗ ПРОШЛОГО
«Белое железо» индийского царя Пора........................................... 6
Узорчатая сталь................................................................ 10
Дамасская сталь и грузинский булат...............................................12
Японский булат и колонна в Дели...................................-.............26
Что же такое булат?....................................................... 33
ГЛАВА ВТОРАЯ. РУССКИЙ БУЛАТ
Харалужные мечи............................................................. 35
Век железа .....................................................................38
От крицы к слитку............................................................. 41
«Секрет, окруженный непроницаемым покровом тайны» ............................ 48
В Индию с железом...............................................................51
Златоустовская сталь...............-............................................56
Как П. П. Аносов овладел древним секретом.......................................62
Русские клинки............................................................ 67
ГЛАВА ТРЕТЬЯ. СНОВА ТАЙНА
Рецепт есть, булата нет ......................... -....................... 70
Узорчатая сталь? Сколько угодно..............................................-..73
Перламутровая теория булата..............................-......................76
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. ТРЕТЬЕ РОЖДЕНИЕ БУЛАТА
Поиск продолжается....................................................... 82
Как профессор Виноградов прочитал Аносова..................................... 84
Булаты XX столетия......................................... -....-.............87
Булатные узоры................................................................ 91
Тайна индийского вутца.. ....................................................... 102
Секреты булата ............................................................... 118
ГЛАВА ПЯТАЯ. СТАРЫЕ ЗНАКОМЫЕ
Наследники булата..................................................-... . ... 130
Однородность или неоднородность ?........................ ................. 133
Металлические усы............................................................. 135
Вот они, современные булаты................................................... 136
Твердые, как алмазы................................. -.........-........... 137
Легче алюминия и прочнее стали.............................................. 142
Сварка по-дамасски........................................................ 144
От крицы к крице .............................................................. .146
СЛОВАРЬ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ТЕРМИНОВ............................................. 151
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ......................................-......................153

Научно-популярное издание
Гуревич Юрий Григорьевич
БУЛАТ. СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И
СЕКРЕТЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
Монография
Редактор Н. М. Кокина
Технический редактор Ю.Г. Гуревич
Подписано к печати 2 7- 02-2006 формат 60x84 '/г
Печать трафаретная Ус л. печ. л. 19,75
Заказ &S Тираж 200
Бумага тип. № 1
Уч.-изд. л. 19,75
Цена свободная
Редакционно-издательский центр КГУ.
640669 г. Курган, ул. Гоголя, 25.
Курганский государственный университет.
Ю.Г ГУРЕВИЧ
Заслуженный деятель науки и техники Российской
Федерации, доктор технических наук, профессор,
лауреат всесоюзного конкурса на лучшее
произведение научно-популярной литературы,
почетный гражданин г. Златоуста, автор двадцати
четырех монографий и книг по технологии металлов,
теории и истории металлургии, член ученого совета
Политехнического музея (г. Москва) в увлекательной
форме рассказывает о своих полувековых
исследованиях структуры, свойств и технологии
изготовления булата с позиций современной науки,
раскрывает многие секреты его производства,
описывает современные способы получения
булатной стали, разрабатывает классификацию
булатов по способам производства, макро- и
микроструктуре, убедительно показывает, что булат
является первым в мире композиционным
материалом.