← Статьи

Легированный булат. Прошлое и будущее.

 

Н.И. Беляев в своей работе "О булате", вышедшей в 1911 году, писàл: "Если говорить о лучшем булате - булате будущего, то таковым следует признать легированный, т.к. только он может дать наиболее красивый узор, наибольшую упругость, твёрдость и ударную вязкость." Он, верно, расписывает достоинства легированного булата, но ошибается, отнеся его применение только к будущему. Которое, впрочем, для его утверждения уже наступило...

Но и оружейники древности с успехом применяли легирование для повышения свойств своих изделий - была найдена бронированная походная колесница Субде-багатура, которая была обшита листами железа с добавлением молибдена и вольфрама.

Узор современного булата с вольфрамом и молибденом.

Узоры современного булата с 1.5% хрома и 1.0% молибдена.

Нечасто, но встречаются и клинковые изделия, изготовленные из легированной стали, например, корейские и японские мечи из легированного молибденом манчжурского железа ман-тетсу. Известный коллекционер из США Кирилл Ривкин исследовал в лаборатории грузинскую саблю из своей коллекции и в ее булате было обнаружено 0.6% молибдена. Возможно, она была изготовлена с использованием руды Рачинского месторождения в верховьях реки Риони в Грузии.

Была версия, выдвинутая польским исследователем Пиасковским, что вблизи Дамаска когда-то была целая гора самородного железа, природнолегированного вольфрамом, причем легированного в немалых количествах - около 10%. Сирийские оружейники якобы просто откалывали куски от этой горы и ковали из них свое прославленное оружие, а к концу 18-го века эту гору полностью "съели".

Считаю возможным допустить в принципе, что вблизи Дамаска на самом деле могла существовать гора, но не из железа (это слишком), а из богатой природнолегированной руды. Переплавляя такую руду, кузнецы неизбежно должны были получить прочнейший булат того или иного типа.

В пользу этого предположения вроде бы свидетельствует и известная легенда о том, как Тимур (Тамерлан) в 1401 году захватил Дамаск и увёл всех оружейников в свою столицу Самарканд. Говорят, что даже под страхом смерти они отказались ковать булатное оружие и раскрыть секрет клинковой стали. Отказались или не смогли? Можно допустить, что делая попытки выплавить булат по отработанной наследственной технологии, но из местной руды, они не добились желаемых свойств металла.

Таким образом, можно было бы признать версию Пиасковского о дамасской "железной горе" интересной. Но делаем поправку на то, что других упоминаний о такой горе я не встречал у других авторов, будь то археологи, историки или металлурги, а геологи вообще говорят о полном отсутствии месторождений вольфрама в Сирии (хотя они есть в соседней Турции). Считаю правильным в данном случае применить философский принцип, известный как "бритва Оккама", по которому не следует создавать новые теории, если можно обойтись уже известными. Версию о вольфрамитовой горе Дамаска я отсекаю до появления новых данных.

Сказка ложь, но добрым молодцам намекает на правду. Известно городище Ахсикент в Ферганской долине, где вплоть до 12-го века выплавляли булатную сталь. Там раскопали целый овраг, доверху засыпанный остатками сталеплавильных тиглей и металлургическими шлаками. Известный металлург Ю.Г. Гуревич исследовал эти шлаки и обнаружил, что ферганские оружейники выплавляли сталь, легированную ванадием, причём содержание этого элемента в металле могло доходить почти до 2-х процентов! Ю.Г. Гуревич в электрической печи провёл несколько пробных плавок археологического сырья и исследовал полученные частицы металла. Все они содержали ванадий - до 1,7%.

Однако от запустения Ахсикента до времён правления Тимура прошло пару сотен лет, и оружейники Средней Азии могли утратить навыки булатного дела. Во всяком случае, могли забыться и места добычи легированной руды и важные детали способов производства легированных сортов булата. Раскопки цитадели Тимура в Самарканде, где работали оружейники, показали, что хотя они и владели булатной технологией, изготавливая из литого булата даже доспехи, но микроструктура этого металла, включающая мало-, средне-, и сверхвысокоуглеродистую составляющие, указывает скорее на двухфазную технологию производства.

Средней Азией и Манчжурией область применения легированного булата не ограничивается. На предполагаемой родине литого булата, в Индии, тоже длительное время могли использовать благотворное для булата свойства легирующих элементов. Например, кузнец Ахим Вирц из Германии получил в свое распоряжение подлинный индийский слиток и провел его хим.анализ. Древний трехсотлетний слиток помимо 1,88% углерода и 0,12% фосфора содержал и 0.03% ванадия. Действительно, на северо-востоке Индии есть железные руды из районов Сингхбума (штат Бихар) и Майурбхани (штат Орисса), которые содержат большое количество ванадия.

И мне из Индии доставили образец (якобы) подлинного вутца и в Новосибирском институте машиноведения к.т.н. Сергей Буров провел его химанализ. В отличие от результатов самого химанализа за точность древнего происхождения слитка поручиться не могу, хотя большая примесь фосфора характерна именно для булата.

C 1.24% Cr 1.32% Si 0.46% Mn 1.01% P 0.15% S 0.03%

Впрочем, недавно исследовательница древних технологий булата Рахиль Алипур (Rahil Alipour) вместе с коллегами опубликовала несколько статей о древнем булате, легированном одновременно фосфором и...хромом. До этого предполагалось (чему верил и я), что хромистую сталь начали производить лишь в начале 20-го века.

"Хромистая тигельная сталь была впервые сделана в Персии", Алипур и др., 2021. На русском языке и вкратце можно посмотреть тут: "Персидский булат из Чахака: сталь для меча, шамшира и кресала".

До этих исследований известный американский исследователь булата Вирховен в своей статье "The Key Role of Impurities in Ancient Damascus Steel Blades" высказывал мнение, что в Индии для выплавки булата использовали руды всего нескольких месторождений. Выплавляя из этих руд природнолегированное ванадием железо и булат, их вывозили в разные страны - например, в Иран. Напомню, что иранский шах Аббас говорил русскому послу, что "...булат хороший, красный, привозится к нам из Индийского государства". Даже в 19-м веке Кахрамон Элиаров сообщал русскому правительству, что "булат они выделывают из индийского железа, которое привозят к ним в плитах".

Вирховен попросил кузнеца Альфреда Пендрея проверить экспериментально его предположения, и они получили узорчатую сталь, легированную небольшим количеством ванадия.

Узор булата Верховена-Пендрея.

В том же 19-м веке в Иране предпочитали выплавлять булат также из индийского железа, при отсутствии которого использовали старое, хорошо проржавевшее местное сырье. Возможно, это объяснялось тем, что в отличие от иранского, индийское железо было чистым по сере и позволяло на месте выплавить узорчатую сталь высокого качества.

Штабс-капитан Масальский упоминает про использование при выплавке булата в Персии зеркального чугуна -и это особо интересно. Дело в том, что зеркальный чугун содержит очень много марганца, до 8%, и это не могло не сказаться на свойствах выплавляемого из него булата. Во-первых, марганец активно взаимодействует с серой иранского железа, очищая от нее расплав и образуя тугоплавкий шлак. Вероятно, это было главной причиной применения именно зеркального чугуна.

Во-вторых, остающийся после такой очистки марганец взаимодействует с углеродом, легируя металл. Учитывая, что высокомарганцевый чугун составлял одну треть от общей массы шихты, то марганца было в среднем порядка 2-3% от массы. Часть его выгорала и взаимодействовала с серой, но некоторое весьма значимое количество оставалось в металле. Возможно столько же, сколько в современной пружинной стали марок 65Г или 60С2А, т.е. несколько менее 1%.

Обратив на этот факт внимание, я решил повторить иранский процесс и сплавил наши российские гвозди с нашим же зеркальным чугуном в тех же пропорциях. И полученный слиток развалился на куски от первого удара. Результат заставил более внимательно перечитать справочники. Оказалось, что в старинном зеркальном чугуне редко было даже 8% марганца, а в современном его содержание доходит до 25%, в 4 раза больше. Соответственно, что и выплавленный мной металл представлял собой совсем не то, что выплавляли в Иране во времена Масальского. Пришлось внести коррективы и повторить эксперимент.

Памятуя о времени, проведенном мной в Монголии, я до сих пор с интересом слежу за этим регионом. Про кузнечное дело древней Монголии имеются столь же древние китайские сведения. Так, южносунский чиновник Ли Синь Чуань (1166-1243) сообщал, что в их (монголов) землях не добывалось железо и наконечники стрел они делали из кости, а панцири из кожи. Во времена же империи Ляо (киданей) был запрет на торговлю железом и лишь позже к ним поступали железные монеты, и они делали из них оружие и доспехи.

Писали китайцы и о том, что из-за небрежности властей железных монет к монголам поступало все больше и они вооружились. Вероятно, Чингиз-хан смог радикально изменить положение в производстве железа и стали, ведь на оружие для его армии одних китайских железных монет не хватило бы.

Неизвестно, в какое время это произошло, но монголы узнали и легированную оружейную сталь и называлась она "гинте-булат". "Гинт"
-- это вольфрам и его руда. Монголы вообще хорошо разбирались в разновидностях стали, называя ее болод (булат) и различая более 10 сортов. Например, миган болод (апельсиновый), гинте-болод (вольфрамовый), болбасун (сетчатый), алмаз болод и другие, значения названий которых выяснить не удалось - цои, ариа, сур, мисир, ганг, кюдер гара, джебердег-югеи. Сорт миган-болод вряд ли можно отнести к традиционному булату, потому что из этой сравнительно мягкой и прочной на разрыв стали изготавливали, например, цепи для боевых кистеней и наварной обух в саблях. Массивные шары этих кистеней выковывались из металла сортов цои или кюдер гара, а лезвия сабель из алмаз-болод.

Сетчатый булат в Европе считается индийским, монгольская же устная традиция приписывает ему происхождение из Непала. В героическом эпосе монголов об этом булате (болбасун болод) говорится, что:

Отковывал непальский мастер

Закалял халхасский мастер

Отделывал олетский мастер

Описано разделение труда, подобно как в дагестанских Амузги и Кубачах. Халхасский здесь - суть собственно монгольский, олеты или ойраты - это малый народ в составе монголов.

Монгольский профессор Еншобу Ринчен писал, что монголы умели изготавливать даже нержавеющую сталь и некоторые мастера применяли это умение еще в начале 20-го века. Нержавеющая сталь употреблялась, например, для наверший священных бунчуков, которые по древним шаманским традициям считались вечным обиталищем душ предков - "сульдэ". Современная, промышленная нержавеющая сталь содержит не менее 13% хрома, но в старинных изделиях точно засвидетельствованное применение значимого количества хрома (если не считать "моего" индийского слитка и публикаций Алипур ) мне известно только еще в одном случае - находке в Монголии клинка ножа и наконечника стрелы 11-13 века из легированного металла.

Их исследование в 2002 году при защите диссертации "Исследование структуры, свойств и методов термической обработки стальных изделий XI-XIII столетий, изготовленных в Монголии и Средней Азии" провела аспирантка из Монголии Пурэвжал Баясгалан.

Химсостав в процентах наконечника и клинка ножа:

C	Mn	W	Mo	V	P	S	Cu	Ni	Mo	V	Al	Si
1.83	3,69	2.07	0.96	0.37	0.117	0.178	0.35	0.82	0.96	0.37	0.6	0.84
2.74	3.01	1.27	0.98	0.41	0.118	0.421	0.33	0.84	0.98	0.41	0.4	0.47

Проще говоря, не вникая в цифры, там "много всего". Возможно, что металл для этих изделий изготавливали из смеси местных руд, например, из окрестностей Эрдене-тогул, Горы сокровищ, где найдены большие залежи медно-молибденовых руд и построен город Эрденет и комбинат для их переработки. Но отмечу, что монгольские варианты технологии производства литых сталей исследованы очень мало.

Интересно отметить и большую примесь алюминия, около полпроцента. в этих древних образцах. Английский физик Майкл Фарадей в 19 веке исследовал образцы, как написано, вутца, и нашел в нем большую примесь именно алюминия. На этом основании он даже провел несколько опытных плавок с алюминием.

Таким образом, в древности, вопреки распространённому сегодня мнению, по крайней мере иногда, применялось легирование клинковой стали присадками ванадия, молибдена, вольфрама и хрома.