← Статьи

БУЛАТ. ИСТОРИЯ, ТЕХНОЛОГИЯ, СУТЬ

Что такое булат? Принято считать, что родиной булата является Индия,однако по легенде производству высококачественной стали индусов научило спустившееся в Пенджаб откуда-то с Гималайских гор племя лохар, образовавшее чтимую касту кузнецов. Достоверно не известно, когда это произошло, но еще Плутарх писал, что цари некоторых местных племен подарили Александру Македонскому, в 4-м веке до Р.Х., вторгшемуся в Пенджаб, сто талантов (2.5 тонны) индийской стали, грубо выплавленной и прокованной в бруски. 

 

Индийский палаш кханда

 

Изначально слитки индийской клинковой стали, привозимые для исследований в Англию, называли «вутц» (Wootz). Впервые этот термин появился в печати в 1795 году в сообщении Английской Королевской академии об индийской стали. В последнее время слово «wootz» понимают как английскую транскрипцию дравидских (не индоевропейских) слов, обозначающих сталь. 

 

Коллекция И.Д. Таганова

1. Слитки вутцев. 2. Заготовка индийского оружейного арсенала, сваренная кузнечной сваркой из нескольких легковесных слитков

Помимо “вутца”, в литературе используется название древней литой стали “пулад” и «фулад». Возможно, слово «фулад» отображает внешний вид узорчатых, цветистых клинков, поскольку в санскрите,а позже и в хинди, тамильском и фарси слово "фул" значит цветной. Так,название разрисованного полосами тигра - «фуль».

Есть и иная версия о происхождения этого термина. В тюркском «бул»-это плод, шишка (отсюда «булава»), и тогда булат значит слиток, ядро. В древнетюркском «бул/а/» – еще и варить, а "булатмак" - вареный. В таком варианте булат - это «сваренный» (в тигле). Может быть, происхождение похоже звучащих слов-терминов «фулад» и «булат» разное? 

 В этимологии названия «булат» сегодня более-менее общепризнанным все же считается «индийский след». На хинди, современном официальном языке Индии, phaulad имеет значение стали. По версии, озвученной Анной Фейербах в статье «История дамасской стали», в древнеиндийском языке санскрите частица «пу-» имеет значение «очищение», а в индоарийских диалектах существует слово для обозначение железа - «лоха». Итак,если допустить родство названия литой тигельной стали «пулад» и древнего индоарийского термина «пу-лоха», то можно принять перевод слова «пулад» как «очищенное железо» - очищенное от слабости.

Дело в том, что кричное мягкое железо называли «женским железом», т.е. слабым и отчасти нечистым. Кузнецам-металлургам, конечно же, для изготовления оружия и инструментов хотелось получать сильный, твердый металл. Аль-Кинди, автор книги «О различных видах мечей и железе хороших клинков и местностях, по которым они называются»,в 9-м веке ясно заявляет, что это очищение происходит во время плавления железа с добавлением некоторых веществ, для уменьшения мягкости. По его словам, плавку продолжают до тех пор, пока металл не станет сильным, гибким и способным образовывать узор. 

С древнейших времен именно по узору различали более 30 сортов булата (статья "СОРТА БУЛАТА").Аль-Кинди писал, что глядя на узорчатую сталь, видишь ее как снаружи, так и внутри. Павел Аносов придавал узору не меньшее значение и утверждал, что «...опытный азиатец не ошибется в выборе клинка без пробы и по одному узору определит,вязок булат или хрупок,тверд или мягок, упруг или слаб». Таким образом, неизменный спутник классического булата - различимый невооруженным глазом узор того или иного вида. При этом необходимо понимать, что резкой границы между сталью и булатом не существует, но по мере нарастания величины, четкости и степени упорядоченности узора булата возрастает и его качество, отличие от «просто стали». Макронеоднородность, проявляющаяся в виде упорядоченного узора – суть и смысл булата, причина всех его свойств и особенностей. 

Можно сделать очевидный вывод, что многообразие узоров и, следовательно, сортов исторических булатов, определялось главным образом двумя основными факторами: 

а) составом и структурой булатного слитка

б) приемами ковки клинка

Основой для изготовления булата того или иного сорта являлось, конечно же, производство исходных слитков. Что ж, начнем с начала, буквально от печки. Наиболее сложным было изготовление достаточно огнестойких тиглей. Так, в Индии и в Шри-Ланке (Цейлоне) применяли смесь обычной красной гончарной глины и рисовой шелухи. При обжиге шелуха углефицировалась и получалась глино-графитная огнеупорная смесь. Иногда в качестве наполнителя могли использовать коровий волос. Эти включения дополнительно скрепляли материал тигля, образуя своеобразную арматуру.Армирование было необходимо, потому что при нагреве уже до 1100 градусов обычная красная глина размягчалась настолько, что тигли-горшки теряли форму и оплавлялись. Следовательно, выплавлять сталь с высоким содержанием углерода металлурги древности были просто вынуждены вследствие ее относительной легкоплавкости – если для расплавления железа его нужно нагреть до 1539 градусов, то сталь с содержанием углерода в 1.5% плавится уже при 1450 градусах.

Но существовали и методы изготовления более огнеупорных тиглей. В той же Индии, в центральных ее районах, для тиглей использовали весьма огнеупорную глину, а на арабском Востоке даже рекомендовали применять природный корунд, материал крайне высокой теплостойкости.Например, писали, что тигель надо делать двойным– внутренний слой из смеси пыли яхонта (корунда) с известняком, а снаружи обмазать его глиной. Если природных огнеупоров для изготовления тиглей поблизости не было, то их привозили издалека. 

Далее, когда трудности с печами и тиглями были решены, возникал вопрос о том, что плавить в этих тиглях, какую шихту использовать. И здесь существуют прямые указания древних авторов и очевидцев на различия в путях и подходах. В наиболее общем виде можно выделить три способа выплавки клинковой стали, а именно арабский, индийский и иранский.

Арабский метод представлял собой двухступенчатый процесс, в котором сначала из железа путем сложной тигельной цементации/науглероживания получали весьма грязную расплавленную сталь, а затем ее очищали путем дальнейшего сплавления с известковыми флюсами.

Омар Хайям в книге «Норуз-наме» привел способ выплавки, который сам он приписывает Аристотелю. Надо было приготовить смесь из 0.5 кг мягкого железа,одной части магнезии (сульфат магния), одной части коралла и одной части яри-медянки (соль меди). Из общего количества взять 1.5 кг этой смеси и расплавить в тигле. Затем к каждым 500 граммам железа в этом расплаве добавить 250 граммов мелкой смеси из одной части руты, одной части чернильных орешков, одной части дубовых желудей, одной части перламутра и четырех частей шпанских мушек, после чего раздуть огонь, чтобы железо растворило эту смесь. Затем остудить и делать из этого состава мечи. Довольно подробные указания, вот только он не сказал, сколько должна весить каждая «часть»…

Более точно схожий способ описывает Аль-Кинди. Он рекомендовал положить в каждый тигель по 2.2 кг лошадиных подков и гвоздей от них,по 33.5 грамма медной окалины, золотистого марказита (серный колчедан, полисульфит железа) и мягкой магнезии (сульфата магния).Тигли с этой смесью накрывали крышкой,ставили в печь и раздували меха до тех пор, пока все не расплавится. Затем следовало засыпать в расплав дробленую смесь из мироболаны (плоды индийского дерева Terminalia chebula), корок граната, соли теста (соды?) и жемчужных раковин, каждого вида по 13,5 граммов. Вслед за этим в течение часа сильно раздували огонь в горне под тиглями (в печь ставили сразу несколько) - как сказано, самым безжалостным образом, а затем дутье прекращали. После остывания слитки извлекали из тиглей. 

 Обработка расплава известковым флюсом из кораллов и перламутра обеспечивала, вероятно, как раскисление металла, его дегазацию, таки очищение от вредных примесей серы. Которой, кстати, в шихтеи по Хайяму/Аристотелю и по Аль-Кинди было немало и ее туда целенаправленно добавляли на первой стадии выплавки в виде различных сернистых соединений. Вероятно, для резкого ускорения процесса цементации и окисления шлака. 

Возникает практический вопрос – как в раскаленной печи открыть обмазанную глиной крышку тигля и засыпать туда порошкообразную смесь? Не знаю, как эту проблему решали в древности, но можно сослаться на свидетельство переводчика Генштаба Дмитрия Сучкова, наблюдавшего за процессом выплавки клинковой стали современными бедуинами. Они ставили в печь сразу два запечатанных тигля – в одном шихта с железом, в другом лишь разный флюс. Когда в первом тигле содержимое расплавлялось, с обоих горячих тиглей снимали крышки и переливали жидкость в тигель с золой. Затем наполненный тигель снова ставили в печь и жарили еще какое-то время. Сабельный клинок, откованный из полученного таким образом металла, перерубил сверток войлока с железными проволоками, но почему-то все же не устроил кузнеца. Он сказал, что этот клинок не угоден Аллаху и перековал его в бытовой тесак.

Таким образом, можно сказать, что двухступенчатый процесс выплавки, состоящий из науглероживания металла и последующей очищающей обработки расплава флюсами вполне традиционен на арабском Востоке.

 

 Узор булата афганского клинка

В Индии применяли принципиально другую, рудную технологию выплавки булата. Аль-Бируни в 10-м веке передает сведения, что самое дорогое оружие ковали из металла, получаемого тигельной плавкой кристаллической буры и руды - красного песка, добываемого в Северной Индии. Много позднее, в 19-м веке, директор англо-индийской металлургической компании Сесиль Шверз (Сесиль Риттер фон Шварц),изучал методы производства «вутца» и привел рецепт прямого получения тигельной стали также непосредственно из руды. Сведения о выплавке булата в Индии он почерпнул из старинного трактата «Аини-Акбари» (Правление Акбара), написанного в 16-м веке Абуль Фазл ибн-Мубараком для шаха Акбара.

Согласно этому рецепту, в тигель вместе с древесным углем и остеклованным флюсом следовало засыпать смесь мелких частиц двух руд - бурого и магнитного железняка, а именнотри части магнитного железняка и две части бурого. Плавка длилась около суток и в результате получались слитки очень твердой стали.

Таким образом, индийский метод заключался в выплавке клинковой стали непосредственно из руды. 

 

Узор индийского клинка

Как видим, методы получения узорчатого клинкового металла в арабском мире и в Индии сильно отличались. Еще более отличались от технологий этихстран способы выплавки в Иране и Афганистане, получившие условное название иранского метода.Он заключался в совместной плавке железа и чугуна. Например, таким методом в Герате издавна выплавляли слитки булата, называемые «гератскими яйцами». Для этого тигель набивали смесью железа и чугуна, именуемого «даус», а получаемый металл называли фулад, из которого и ковали мечи. 

Производство булата путем совместного плавления чугуна и железа в Иране-Персии сохранилось даже до середины 19-го века.Такой процесс в «Горном журнале» за 1841 год описал посетивший Иран штабс-капитан Масальский. В огнеупорный тигель закладывали измельченную смесь старого, бывшего в употреблении железа и зеркального марганцовистого чугуна в соотношении 1 часть чугуна на 3 части железа.Соответственно, среднее содержание углерода в металле составляло около 1%.Плавка продолжалась 5-6 часов, после чего дутье прекращали и дожидались, пока печь «затихнет». Все отверстия печи тщательно замазывали, и тигель медленно остывал в тлеющих углях в течение 3-4 дней. 

 

Иранский клинок

Здесь можно вспомнить удивление хорезмийца Аль-Бируни, которыйв 10-м векеу своих современников неоднократно встречает упоминания о мечах, изготовленных… из чугуна. «И если бы мы не знали, что «даус» не годится для того, чтобы из него одного только изготовлять мечи, и что он не выдерживает удара, то мы непременно подумали бы о мече Абу-л-Абйада аль-Абси, который говорит: «Нет у меня ничего, кроме белого блестящего меча из воды железа». И в другом месте Бируни пишет:«Создали румийские (византийские) кузнецы белый меч из воды черного железа». Упоминаемая здесь «вода железа» – это «даус» (букв. «то, что вытекает»), легкоплавкий и жидкотекучий чугун. 

Аль-Бируни обобщил известные на то время технологии получения сталей разного состава с использованием чугуна. По его словам, «существует два типа сталей,выплавляемых разными способами. По первому способу в тигле плавится нармахан-железо и даус-чугун на спокойном огне, и оба они при этом соединяются так, что неразличимы один от другого. Такая сталь пригодна для напильников и тому подобных вещей.

По второму способу плавка в тигле проводится так, что между ними не происходит полного слияния, и частицы их обоих располагаются вперемежку, так что каждая в отдельности ясно видна по их двум оттенкам. Называется этот узор фиринд, и многие люди соперничают в том, чтобы обладать клинками с фириндом.»

Это описание примечательно тем, что ученый вполне ясно указывает на один из принципов образования некоторых булатных узоров, которые образуются из-за неполного расплавления и смешения железа и чугуна. (статья "РУССКИЙ БУЛАТ")

Слиток фиринда

В трактате Аль-Тарсуси, составленном для султана Саладдина, про тигельную узорчатую сталь говорится так: «Фулад - самое смертоносное, самое мощное, самое высокое из всех изделий. Составы его бывают чрезвычайно разнообразны, и обработка меняется от перемены состава».

Практик из Златоуста В.Ю. Герасимов после долгих споров с современными мастерами о том, какой состав был у «подлинных» булатов, объединил в одну таблицу доступные данные о проводимых учеными исследованиях исторического оружия 17-19-го веков. Некоторая часть интересных данных, полученная другими исследователями, но не опубликованная в научной печати, в таблицу не вошла, также нет данных и о составе более древних булатов, но на ее основе все же можно делать практические выводы. 

 

Так, из таблицы следует, что среднее содержание углерода в классических булатах составляет 1.5% при крайних значениях 0.9-1.97%С.При этом в булатах отмечено и повышенное содержание фосфора - в среднем по 0.12%. Если исключить из подсчета среднего содержания фосфора булаты с обычными низкими показателями (вероятно, изготовленные из иного сырья), то стандартным для древних булатных клинков будет показатель 0.15% фосфора. 

Очевидно, что в арабском, индийском и иранском методах производства отличались и сырье, и итоговые структуры получаемых слитков. Вид и величина узоров булата, полученного расковкой этих слитков,помимо их химсостава в немалой степени зависит от величины и формы кристаллов в слитке.

При очень медленном охлаждении зерна-кристаллы металла, т.н. «дендриты» (от греческого слова «дерево»), могут быть очень большими. Выросший в усадочной раковине стотонного слитка т.н. «кристалл Чернова» имел высоту около 30 сантиметров и весил несколько килограммов. Подобные тяжелые промышленные слитки остывают десятки часов, поэтому исследователь булата начала 20-го века Н.И. Беляев совершенно справедливо заметил, что если считать булатом медленно охлажденный «восточный» слиток, то с не меньшим правом булатом можно назвать обыкновенную промышленную болванку. 

В реальных слитках булата, вес которых редко превышал 2-3 кг, замедленная скорость охлаждения достигалась тем, что сталь после расплавления не выливали в изложницу, а оставляли остывать вместе с тиглем в печи. В этом случае тигель находился в толще раскаленного тлеющего угля, и расплав кристаллизовался замедленно. 

 

Кристалл Чернова

Помимо размеров, в зависимости от направления теплоотвода и скорости охлаждения стальные кристаллы могут иметь и разную форму - от округлой (равноосной), когда оси-ветви кристаллов-дендритов образуют как бы иглы стального противотанкового «ежа», до длинных и тонких столбчатых кристаллов, часто пронизывающих весь слиток насквозь, которые похожи на обрезки колючей проволоки. Понятно, что узоры клинков, откованных из слитков даже с одинаковым химсоставом, но с «зернистой» или «проволочной» структурой, будут сильно различаться друг от друга. В зависимости от режимов плавки и охлаждения, образующие узоркарбиды могут выделяться как по общей поверхности сравнительно небольших дендритов, образуя т.н. цементитную сетку, так и группироваться между ветвями более развитых кристаллов.

 

Верх и дно 2-х килограммового слитка с дендритной структурой

Структуры слитков металла, полученного при полном расплавлении шихты, в зависимости от исходных материалов и применённой технологии их плавки, могут быть очень разными. Мохаммад-Али-Заремшан, смотритель оружейных цехов в Исфагане в правление шаха Аббаса,в своем трактате «Поучения и наставления в ремесле» описывал качество получаемых слитков так:

«После выжигания крицы и остывания ее имеешь ты случай узнать, сколь верен был путь, избранный тобой в этом случае - верно ли подобрал ты состав и употребил время.

Если ядро подобно видом своим лежалому плоду или похоже на измытый дождями туф, имеет налет тубала (шлака) - зря провел ты часы в ожидании милости от Всевышнего. Труд твой был напрасен и пуст.

Если же ядро, тобой полученное, имеет вид речного камня, выглаженного текущей водой, и не побито ни шлаком, ни камнем, ни окалиной - вознеси хвалу Аллаху за научение и удачное завершение!»

Очевидно, что по внешнему виду ядра-слитка можно судить ополноте удаления из расплава шлака и газов, о достаточности времени протекания этих процессов и об общей пригодности слитка к последующей ковке.

«Затем разрубиядро от верха к низу через сердцевину ее, вычисти и выгладь, после чего опусти в травитель. Если увидишь ты, что зеркало (лицо) крицы покрыто мелкой сеткой или усыпано песком - не велики твои успехи, ибо наибольшее, что возможно - сделать из этой крицы «кум» или «акбар». Если же Повелитель благословит руку твою - то сможешь дерзнуть и создать огнем и молотом «мухаввас».

Структура слитка в виде мелкой карбидной сетки или россыпи песка (обособленных крупных карбидов) свидетельствует о практически равномерном распределении углерода в объеме металла. Если просто расковать, то получим невыразительный строчечный узор, и лишь тщательнойдальнейшей ковкой из таких слитков можно получить некую более сложную неоднородность. 

 

 Карбидная сетка в слитке  Россыпь карбидного "песка"

 

Узор булата низкого сорта элиф-стамбул

«Если же лицо крицы имеет в себе сплетение, подобное клубкам змейили же налету инея на песке - велик успех твой, ибо получил ты «мадж»". 

Более высокое по качеству строение слитка образовано мощными осями дендритов и выделений карбидов на них (иней на песке).

 

Иней на слитке

 

«Инистый» сросток дендритов. Из книги Н.И.Беляева

 

Дендритный узор афганского клинка

 

Узор современного булата Сергея Лунева

«Если же лицо крицы будет подобно яхонту или гагату, или же уподобится лепесткам чайной розы,то так на клинках, прозываемых «нилабанд» или «ахак»».

Переплетение кристаллов как в клубках змей, или дымчатые проявления неоднородности как в гагате (не путать с агатом), встречаются весьма редко, и я лично до сих пор не могу выявить закономерность в их образовании. Возможно, играет роль конвективное перемешивание расплава при его застывании, о чем в начале 20-го века писал проф. Виноградов:«Так как прекращение плавки происходит в момент, когда твердые массы только что растаяли и жидкость, безусловно, не однородна, то следуемое за этим понижение температуры содержимого тигля сказывается в кристаллизации прежде всего этих менее углеродистых, не успевших вполне раствориться потоков, вокруг которых, как центров кристаллизации, происходит при понижении температуры дальнейшая кристаллизация. 

Из проведенных опытов следует, что при условии прекращения плавки в тот момент, когда в жидкой, богатой углеродом массе еще присутствуют куски нераспустившегося бедного углеродом металла, при последующем замерзании жидкости как результат неоднородности жидкости получается неоднородный слиток, что и подтверждает верность моего взгляда о неоднородности жидкости как основе булатного узора».

Само же название сорта «ахак» обозначает пепельно-серый, с отливом в голубизну цвет металла, что может свидетельствовать о его особом химсоставе.

 

Итак, общий смысл ухищрений древних мастеров Востока понятен. Все методы получения слитков – арабский, индийский, иранский, представляют собой всего лишь тот или иной способ получения собственно качественной стали. Ни в одном описании не содержится каких-то необычных приемов, не поддающихся внятному объяснению с точки зрения современной металлургической науки - исключая, впрочем, некоторые нюансы технологий, по которым древние получали редкие и ценимые для них самих сорта булата, которые мы пока получаем лишь случайно. Если получаем вообще…

  

Узоры современных булатов из России и Бельгии. Редкие узоры…