Интеллектуальные развлечения. Интересные иллюзии, логические игры и загадки.

Валерий Николаевич Хорев
Оружие из Дамаска и булата

«Оружие из Дамаска и булата»: Феникс; Ростов на Дону; 2004
ISBN 5-222-04647-8 ББК 68.8
Аннотация

Книга в популярной форме дает полное представление об исторических, художественных и технических аспектах одного из интереснейших направлений оружейного искусства - выделке булатной и дамасской стали, в том числе ствольного Дамаска, японского Дамаска, а также индийского сварочного железа и малайских крисов. Издание рассчитано на широкий круг читателей, включая оружейников, реставраторов и работников музеев.

Валерий Николаевич Хорев

Оружие из Дамаска и булата

Зажигай факел, Зернебок воет!
Точите булат, сыны Дракона!
Зажигай факел, дочь Хенгиста!
Вальтер Скотт. «Айвенго»

Хотя сегодня трудно найти образованного человека, ни разу в жизни не слыхавшего о дамасской стали или (реже) о булате, мало кто способен вразумительно ответить на вопрос, что же на самом деле представляет собой легендарный металл. В лучшем случае припомнят читанную когда-то легенду о разрезании шелковых платков, подброшенных в воздух, о стальных мечах и саблях, разрубленных пополам волшебным клинком голубого цвета, и тому подобные экзотические эпизоды, большая часть из которых, стоит заметить, вполне соответствуют действительности. И платки, и подушки, и вражеское оружие, и толстые бычьи шеи по силам настоящему булату, секрет которого, как принято было полагать, утерян навсегда.
На самом деле утерян не секрет, а полнота традиции, которая зародилась и процветала много веков в благословенной Индии. Однако уже с XVII столетия начинается тихий необратимый упадок в данной сфере деятельности. Это тем более странно, что предстоящие века явили собой подлинный рай для кузнецов и оружейников, поскольку, увы, всякий миг земля и небо оглашались веселым звоном сабель, а искусство фехтования ценилось едва ли не выше прочих. Но так или иначе, обыкновенная сталь постепенно вытеснила булатную, и к XX столетию узорчатые клинки сделались предметами роскоши, драгоценными подарками и музейными экспонатами.
Однако история преподнесла сюрприз, и сегодня, в начале XXI века, словно бы ниоткуда возник подлинный бум вокруг забытых приемов выделки холодного оружия, а целая армия талантливых мастеров по всему свету с легкостью освоила методы получения сварочных дамасков, благо современная оснастка значительно упрощает трудоемкие операции. Немедленно родилась проблема идентификации и распознавания истинных достоинств клинков, за которые авторы хотят получать никак не менее половины царства, именуя действительно красивые вещицы «булатными». Чтобы не попасть в западню экзотических миражей, будет полезно прочесть эту книгу, где подробно, доступным языком рассказывается суть вопроса и элементы технологии, а также дается расшифровка многих запутанных терминов, обозначающих порой то одни и те же, то диаметрально противоположные понятия и явления. Особенно скрупулезно описан феномен легендарного японского Дамаска. Несомненно, все, посвящающие досуг восточным единоборствам, где постоянно используется классический длинный самурайский меч, просто обязаны четко представлять себе, что же такое они держат в руках.
Разумеется, тема булатов и дамасков звучит во многих исследованиях, посвященных истории вооружений, но это всегда краткие, отрывочные сведения в общем русле повествования. Специальные же публикации, имевшие место уже с конца XIX века, являются именно специальными, а потому неудобочитаемыми и сухими. Поэтому я задался целью собрать воедино то, до чего сумел дотянуться (а это было непросто), и поднести предполагаемому читателю в обобщенной форме, без лишнего наукоподобия, зато с живыми примерами из наших дней. Можно назвать это обзором, экскурсией - как хотите, мне остается лишь надеяться, что она получилась вполне качественной и увлекательной.
P.S. Неумолимое время стремительно наступает на пятки - пока книга готовилась к печати, в специализированных журналах («Мир металла», «Прорез», «Калашников», «Оружие» и т.д) появился целый ряд превосходных публикаций, посвященных теме классического литого булата и сварочных дамасков. Их авторы, соединяя теоретические познания с личным практическим опытом выделки холодного оружия, весьма подробно рассказывают об истории и технологии узорного металла, и я нисколько не претендую на лавры носителя исключительной информации. С самого начала основная идея работы была в создании не углубленного в тонкости, а возможно более широкого обзора. Именно поэтому я счел необходимым коснуться всего, имеющего отношение к булатам и дамаскам, включая японскую традицию и крисы. Основное же «поле битвы» оставляю упомянутым корифеям наковальни.

Глава 1

История вопроса

Булатной сабли острый клинок
Заброшен был в железный хлам;
С ним вместе вынесен на рынок,
И мужику задаром продан там.
И. А Крылов. «Булат»

Право, милейший Иван Андреевич дал волю фантазии - булатные клинки во все времена ценились на вес золота и уж никак не могли оказаться в груде железного хлама. Тем не менее, в строках великого баснописца есть известная доля печальной правды - хотя сегодня никто не продает на рынке булат ни задаром, ни за большие деньги, это лишь потому, что использование замечательного материала, пригодного отнюдь не только для выделки оружия, успешно и быстро сошло на ноль. Если еще в первые годы двадцатого столетия мало кого можно было изумить булатной саблей или кинжалом, то уже через пятьдесят лет подобные изделия становятся настоящими раритетами. Дело здесь не только в том, что навсегда канули в прошлое лихие рейды конницы вместе со звоном клинков и разбойным свистом - просто за все время существования булатной стали ее единственной родиной и источником распространения по свету оставалась Индия, несмотря на усердные попытки создания чего-нибудь похожего в других странах. Даже триумфальные успехи Павла Петровича Аносова, поставившего выпуск классического булата едва ли не на поток, не породили совершенно никакого отзвука, постепенно угаснув без следа.
Это необъяснимо и странно, поскольку земная цивилизация суть дитя огня и металла, поэтому триумфальное шествие чудесного материала выглядело бы логичным и закономерным. Увы - ничего подобного не произошло, и современный мир уныло использует самые обыкновенные стали. Это, разумеется, никак не относится к великому множеству конструкционных, нержавеющих, жаропрочных и химически стойких марок, но, по крайней мере, мы сегодня могли бы реально иметь неизносимый, незатупляемый режущий инструмент взамен убожества, что наполняет верстаки многомиллионной армии плотников, столяров, слесарей, граверов, занятых обработкой дерева, камня, металла и т. п.
Строго говоря, мы не можем однозначно ответить на вопрос, каким образом наши далекие предки умудрились довольно быстро перескочить из мира камня, меди и бронзы к отнюдь не примитивной технологии получения и обработки железа. Весьма сомнительно, что данный переход явился следствием эмпирического опыта, сотен лет проб и ошибок в интуитивных экспериментах со случайно найденной рудой или даже метеоритным металлом. Существует солидно обоснованная точка зрения, гласящая, что досточтимые пращуры воспользовались готовыми к употреблению осколками неких гипотетических знаний, накопленных пресловутыми погибшими цивилизациями. Доводы и аргументы как одной, так и противоположной сторон представляются вполне убедительными, но все же теория естественного «ползучего» прогресса выглядит какой-то скучной и обыденной. Как сказал персонаж одного кинофильма: «Романтизму нету!». В конце концов, тайна знаменитой делийской колонны из химически чистого железа так и осталась тайной. Для тех, кто волшебным образом удосужился ничего не слышать об этом удивительном феномене, или слышал краем уха, поясню вопрос подробнее.
Хотя железо использовалось индусами уже за пятнадцать веков до нашей эры, это никак не объясняет факт, что 2800 лет назад близ Дели была воздвигнута колонна высотою семь метров. Разумеется, ее геометрия и размеры не представляют особого интереса, но то, что в жарком и влажном климате этот железный столб до сих пор не проявил и малейшей склонности к ржавлению, веками повергало публику в священный трепе!. С появлением химических методов анализа слегка шокированные ученые установили, что занимательная штуковина имеет следующий состав (по данным проф. Грум-Гржимайло):
железо…99.720%
углерод…0.080%
фосфор…0014%
кремнии…0,046%
сера…0,006%
медь…0,035%
Таким образом, сей артефакт состоит практически из одного железа, для получения которого в современных условиях требуется специфическое оборудование и впечатляющие энергоресурсы. Остается непонятным, каким образом такое диво могло произойти в заповедные годы. Однако разгадкой древних ребусов пускай занимаются историки и уфологи, нас же в данном случае интересует то, что три тысячелетия назад словно бы на пустом месте возникла высочайшая культура получения и обработки железа, причем в весьма совершенных формах. Попросту говоря, с первых же шагов новоявленные технологии вложили в человеческую ладонь крепкую сталь, годную и для мирного труда, и для битвы.
Разумеется, исторические границы процессов в значительной степени размыты, а сами пласты надвинуты один на другой. В обычной жизни это проявлялось тем, что достаточно продолжительный период времени железные, стальные и бронзовые орудия войны и труда сосуществовали параллельно. Как ни крути, юной традиции пришлось вытеснять бронзу в фазе ее наивысшего расцвета, со всем багажом накопленной информации и многочисленных ноу-хау. Тем не менее, заложенный в сплаве «железо-углерод» потенциал однозначно перекрывал лучшее, что могла дать бронза, поэтому исход борьбы был предрешен. Помимо железа, древние индусы запросто обходились с чугуном - известны литые гробы, изготовленные 3300 лет назад.
Арабский географ XII столетия Абу-Абдалла-Мохам-мед-Эль-Эдризи говорит, что в его время индусы славились производством железа, индийской стали и наилучших, известных во всем мире мечей. До средних веков включительно эту сталь в громадных количествах вывозили в Сирию и Египет. У древних римлян во времена Плиния пользовалось особой известностью «железо сэреров» (восточно-азиатский народ). В арабской рукописи XIII века, находящейся в Лейденской библиотеке, шестая глава девятой книги трактует о происхождении и изготовлении клинков холодного оружия, бывшего тогда в употреблении у арабов. Там указано, что большая часть клинков отковывалась из стали, доставляемой с Цейлона и из стран, лежащих по ту сторону Окуса. Сведения эти дал Якуб-ибн-Исхак ал-Кинди.
В «Статейном списке» русского посланника в Персии князя Звенигородского (рукопись 1601 года) помещены следующие слова персидского шаха Аббаса: «А говорил шах: шеломы и зерцала делают в нашем государстве (т.е. в Персии), а булат хороший, красный, приходит из индийского государства».
Поставлялся булат маленькими слитками, «хлебцами», которые уже на месте разогревались, надрубались до центра, разворачивались и оттягивались в полосу. Степень нагрева составляла хотя и невеликий, но коварный секрет, сущность которого мы рассмотрим в следующей главе.
Теперь пришло время определиться с терминологией. Вероятно, на свете отыщется не так уж много людей (если не брать в расчет африканские и австралийские племена, полинезийцев и т.д), которые хотя бы раз в жизни не слыхали о «дамасской стали». Именно здесь берет свое начало восхитительная путаница, заставляющая валить в одну кучу порой совершенно несовместимые понятия и предметы.
Итак - славный и древний город Дамаск не имеет к производству одноименной стали никакого отношения, а звучное имя пошло от того, что именно там издавна наловчились выделывать из индийского металла превосходные клинки. Крестоносцы также познакомились с ними отнюдь не на берегах Ганга, поэтому, с их легкой, хотя и закованной в латную перчатку, руки, экзотический материал начали называть «дамасской сталью». Такая постановка вопроса нисколько не умаляет заслуги целых поколений сирийских и персидских мастеров, потому что недостаточно получить в руки бесценный слиток - его нужно умело отковать, закалить, отшлифовать и заточить готовое изделие, а за каждым из этих процессов стоят сотни маленьких, но принципиально важных секретов и специальных навыков. Недаром пропали втуне попытки европейских кузнецов сотворить хоть что-нибудь удобоваримое из того же самого индийского булата, хотя сил и старания было затрачено немерено (подробнее о бесславной эпопее речь пойдет ниже). Так что же считать чем? Если попытаться более или менее отчетливо сформулировать предмет разговора, то получится следующее:
Булат - это сталь с аномально высоким (порядка 2% и более) содержанием углерода, обладающая комплексом несовместимых в обычном металле свойств, а именно - максимально возможной твердостью и плотностью в сочетании со столь же высокой пластичностью.
В обычной жизни, так сказать, наощупь, это проявляется в том, что булатный клинок невозможно сломать. Пружиня и сопротивляясь изгибу, как всякая хорошо закаленная рессора, после достижения критического предела он не треснет пополам, а согнется, приняв остаточную деформацию. Однако, будучи выправлен каким угодно способом, ваш славный кинжал или сабля ничем не напомнят об инциденте, оставаясь такими же упругими и надежными.
Получают натуральный булат путем плавки, когда из печи выходит небольшой готовый слиток, изначально несущий в себе волшебную внутреннюю структуру. Всякий булат, если только его поверхность отшлифована и протравлена каким-то одним из способов, являет миру характерный узор, своеобразную визитную карточку, позволяющую опытному глазу тотчас определить и сорт, и качество, и место рождения. Собственно говоря, этот узор является лишь вторичным проявлением, почти никак не связанным с теми феноменальными кондициями, каких ждут от булата. Хуже того - с точки зрения современной металлургии, именно мелкозернистые, то есть лишенные знаменитого узора, сорта будут самыми лучшими. Но именно он, узор, зримый и очевидный, есть корень существующей ныне путаницы, поскольку может быть получен различными методами, никак не связанными с выплавкой настоящего булата.
Дамасская сталь - это любая сталь, имеющая поверхностный узор как следствие особой (волокнистой или слоистой) внутренней структуры. При этом наличие каких-то чрезвычайных механических свойств вовсе не предполагается, хотя ожидания часто оправдываются. Настоящий классический булат можно по праву назвать «дамасской сталью», но никак не наоборот. Далеко не каждая такая сталь является булатом.
Получают искусственный булат, сваривая ударами молота (или прокатывая) многослойный пакет, оттягивая, сгибая и снова проковывая множество раз, отчего его называют также «сварочным». При этом изделие приобретает плотную структуру, состоящую из множества слоев. Лучшие, действительно мастерские, поковки такого рода почти не уступают натуральному литому булату и могут с гордостью нести овеянное славой имя. Но «от гения до бездаря всего лишь только шаг» - неисчислимо большая плеяда узорчатых клинков не возносятся выше простой качественной стали, превосходя ее исключительно красотой.
Дамаск - собственно поверхностный узор, независимо от способа, каким был получен. Издавна существуют химические и механические методы наведения дамаска на поверхность даже самой обычной железки, в глаза не видевшей кузнечного горна. В таком случае речь
идет о подделках.
Имея в виду вышесказанное, впредь, чтобы избежать надоевшей путаницы, мы будем именовать «булатом» только настоящий литой металл, «Дамаском» же - любую сварочную сталь, как и узор на ее поверхности. Следует также отчетливо понимать, что, с химической точки зрения, самый первоклассный булат не отличается от ординарного гвоздя, как бриллиант не отличается от угля или графита. Их различие пролегает на физическом уровне, а как именно, будет рассказано ниже.
Производство классического литого булата в Индии пошло на убыль уже с XVII века и на сегодняшний день практически умерло, хотя еще в 1830 г. знаменитый тифлисский оружейник Кахраман Элиаров (Элиазаров) пользовался для изготовления булатных клинков «индийским железом» (В. Ф. Железнов). Сварочный же Дамаск, напротив, претерпев в XX веке мрачный период забвения, переживает сегодня подлинный бум.
Оснастившись мощным современным кузнечно-прессовым оборудованием, заполучив вакуумные печи, горны с равномерным вентиляторным дутьем, химически чистые материалы и прочие игрушки, энтузиасты по всему миру принялись с легкостью выдавать нагора дамасковые ножи и кинжалы, не стесняясь притом назначать за них баснословные суммы в разных денежных единицах, не вполне, мягко говоря, соответствующие количеству затраченного труда и качеству продукции. Такие клинки решительно по всем своим характеристикам идут нога в ногу с простыми, изготовленными из «черной» (углеродистой) или легированной стали, а платить десятикратную цену за прихотливый поверхностный узор, сулящий несуществующие легендарные свойства, согласитесь, странно. Но ведь платят!
Наша загадочная Россия сполна оправдала пословицу насчет медленного запрягания и быстрой езды - сегодня на заводе «Серп и молот» в промышленных масштабах катают дамасковый лист неслыханной ранее ширины (до 800 мм) с тем, чтобы без хлопот вырубать любые нужные заготовки. Объем производства - до шестидесяти тонн в сутки (по данным печати). Качество же и разнообразие авторских дамасков, изготовленных вручную множеством отдельно взятых мастеров, не поддается воображению. Воистину, золотой век Дамаска настал!
Существует также еще одна область применения слоистого металла, возрождение которой маячит в обозримом будущем. Речь идет о ствольных да масках. Придя на смену примитивным железным стволам с продольным или спиральным швом, хитроумный материал безраздельно царил в мире огнестрельного оружия на протяжении почти двух веков, восемнадцатого и девятнадцатого, ввиду несравненной вязкости и прочности на разрыв. Эти качества позволяли изготавливать из крученого Дамаска стволы замечательной легкости и красоты. Особенную популярность имело охотничье оружие, исполненное по такой технологии.
Собственно говоря, современной промышленности не составляет никакого труда восстановить выпуск неласковых стволов ружей и винтовок. Пусть специальные стали выдерживают сумасшедшие давления бездымных потрохов - но ведь возродилась мода на охоту с луками и арбалетами, а в целом ряде стран многие завзятые охотники предпочитают брать в поле не презренный полуавтомат с магазином на десять патронов, а старую добрую «шомполу». Секрет прост - охота с автоматом есть вульгарное убийство, а с однозарядным ружьем - высокое искусство.
Также успешны попытки воссоздания на современной базе настоящего литого булата. Начало этому положили американцы, о чьих успехах на тернистом поприще будет рассказано в отдельной главе. Следует заметить, однако, что даже сам Павел Аносов сталкивался с подчас непреодолимыми препятствиями буквально мистического порядка, когда в русле отлаженного процесса удача и невезение чередовались самым случайным образом, никак не укладываясь в рамки инженерного понимания. Может быть, не зря японские мастера трое суток постятся и молятся перед тем, как приступить к ковке очередного меча?
С другой стороны, при наличии обильного финансирования и четко поставленной задачи высокотехнологичная промышленность без особых судорог способна поставить выплавку классического булата на конвейер - было бы желание. Но желания ни в одной стране до сих пор не возникло. Секрет прост: лучшие марки легированных сталей нисколько не уступают (ну, почти не уступают) булату, а технология их получения и последующей обработки несравненно проще. Поверхностный же узор для всего остального, кроме холодного оружия, не имеет никакой ценности. Поэтому, вероятно, изготовление булатных клинков еще какое-то время останется увлечением и радужной мечтой немногих энтузиастов молотка и наковальни.
Наверняка сверхвязкость булата должна интересовать военных. Так, недавно появилась информация (не берусь судить о достоверности), что известный В.И. Басов на одном из заводов сварил в индукционной печи около 400 кг отменного булата, который затем был прокатан в лист толщиной 2,5 мм. Образцы чудесного материала якобы «держат» прямые попадания из КПВ. Поясняю: данная аббревиатура означает крупнокалиберный пулемет Владимирова под 14,5 мм патрон, тот самый, что использовался в противотанковых ружьях, с начальной скоростью пули свыше 900 м/с. Впечатляет! Это могло бы стать революцией в производстве броневой защиты.
Следует, однако, оговориться: нужно понимать разницу между поточным производством и блестящими опытами отдельных специалистов, над которыми не висит проблема стопроцентной повторяемости результатов и стабильности продукта. Именно благодаря непредсказуемости изготовление литых булатов было и остается высоким искусством, зависящим от не предусмотренных ГОСТами интуиции, таланта и элементарного везения. О мистике и духовности умолчим.

Глава 2

Классический булат

И, задрожав, булат холодный
Вонзился в дерзостный язык!
А. С. Пушкин

Если принять во внимание эпоху, в которой происходит действие сказки «Руслан и Людмила», то можно определенно утверждать, что доблестный витязь пронзил дерзкий язык не каким-нибудь, а самым настоящим классическим булатом. Однако прежде чем пускаться в объяснения сущности чудесного материала, требуется определиться с пониманием действительно серьезной, вековечной проблемы, во все эпохи маячившей серой тенью за спиной любого оружейника. Это проблема необходимости совмещения в готовом клинке двух взаимоисключающих параметров - твердости и пластичности.
Обыкновенная сырая сталь в первозданном виде состоит из атомов железа с той или иной добавкой углерода. Чем больше последнего, тем до более высоких степеней твердости возможно закалить образец. Примечательно, что после указанной процедуры химический состав стали совершенно не изменяется. Тогда возникает резонный вопрос - почему каленый металл становится твердым? Ответ дает уже не химия, а физика: в процессе термической обработки меняется кристаллическая структура стали, в недрах которой атомы железа и углерода перестраиваются иным образом, порождая и новые механические свойства.
Атомы чистого железа расположены строго определенным порядком, образуя структуру феррита. Если посмотреть в некий волшебный микроскоп, то мы увидим, что феррит имеет симметричную, объемно-центрированную кубическую решетку, где вовсе нет свободных мест для размещения атомов углерода, а в микроскопе обыкновенном поверхность такого железа выглядит белой пустыней.
Но если сталь является сплавом железа с углеродом, то позвольте спросить - где этот самый углерод находит себе пристанище, коль скоро в кристаллической структуре железа места для него не предусмотрено? Секрет в том, что углерод и не пытается внедряться в плотно сбитые кубы атомов железа, а образует более или менее развитые прослойки, состоящие из карбида железа, именуемого цементитом (Fe3C). В результате мы получаем своеобразную мешанину из феррита и цементита, называемую перлитом. Шлифованный и протравленный срез такого образца имеет красивый перламутровый блеск, отсюда и термин. В сыром, не закаленном виде сталь обладает либо перлитной, либо комбинированной ферритно-перлитной зернистой структурой.

При нагревании происходит перегруппировка атомов, в результате чего при температурах свыше 727 °С наш образец приобретает уже иную кристаллическую структуру, именуемую аустенитом. Она представляет собой кубическую решетку с атомами железа в центре каждой грани, при этом атомы углерода (показан темным) могут свободно внедряться между атомами железа.

Проще сказать, здесь углерод как бы растворяется в железе, но это твердый раствор. Механические свойства аустенита весьма заманчивы - он обладает высокой прочностью в сочетании с пластичностью. Увы - чудесная структура нестабильна, и живет лишь в узком диапазоне высоких температур. Если позволить детали медленно остыть, то аустенит вновь превратится в перлит, что широко используется на практике, когда готовые изделия подвергают процедуре отжига. При этом выравнивается кристаллическая структура и снимается внутреннее напряжение.
Однако, обеспечив стремительную потерю тепла порядка 300 °С/сек (например, путем погружения раскаленной детали в какую-нибудь жидкость), мы лишим капризный аустенит возможности обратного перевоплощения, и он от злости закостенеет, сделавшись твердым и хрупким мартенситом. Микрошлиф данной структуры имеет типичное игольчатое строение.

В этом суть закалки - охладить сталь с такой скоростью, чтобы аустенит не вернулся в исходное состояние перлита. Чем ниже скорость охлаждения, тем больший процент аустенита будет потерян. Соотношение «перлит- мартенсит» и определяет конечные механические свойства после термообработки. Если деталь, изготовленную из качественной углеродистой стали (например, У10), разогреть до температуры свыше 800 °С, а затем резко погрузить в холодную воду, то мы получим почти чистую мартенситную структуру. В таких случаях говорят, что сталь закалена «насухо». Так калят напильники, и каждому известна их твердость и хрупкость. Разумеется, обладающий такими качествами клинок будет звонким и крепким, но разлетится от первого же удара или с легким щелчком треснет пополам при малейшем изгибе.
Все попытки придать ему хоть сколько-нибудь пластичности будут иметь успех исключительно за счет пропорциональной потери твердости. Добавки некоторых элементов (например, марганца) в совокупности с нагревом до температур выше 1000°С и последующим форсированным охлаждением в ледяной воде позволяют частично стабилизировать структуру аустенита. Такие стали обладают удивительной прочностью, стойкостью к истиранию и ударным нагрузкам. Из них, например, делают элементы гусениц танков. Популярная в среде отечественных оружейников рессорная сталь 65Г как раз является марганцевой, однако ее закалочная твердость не превышает значения 50-55 HRC (если не поступаться вязкостью).
Таким образом, поколение за поколением оружейники играли и играют на тонкой грани компромисса между одной и другой крайностями. Конечно, есть целые этнические группы (народности севера, африканские масаи), традиционно и с успехом пользующиеся практически сырым железом, которое не ломается, легко выправляется буквально на колене и затачивается о любой встречный камень. Но абсолютное большинство мастеров пускались на самые изощренные хитрости в стремлении обеспечить своему детищу твердость и вязкость одновременно. Теперь эта каверзная задача довольно успешно решается во множестве марок легированных сталей. Для тех, кому иностранное слово показалось ругательством, поясню - ряд химических элементов (никель, вольфрам, молибден, марганец, медь, титан и др.) обладают способностью резко и целенаправленно менять свойства стали, улучшая ее характеристики. При этом в количественном отношении такие присадки, именуемые легирующими, выражаются порой сотыми долями процента, и их вовсе не следует забрасывать в плавильную печь кубометрами. Но благодаря им все мы сегодня знакомы с нержавеющими, жаропрочными, жаростойкими, химически пассивными и другими удивительными марками стали.
Применительно к холодному оружию представляет интерес то, что легирующие добавки измельчают и уплотняют структуру металла, обеспечивая стойкость к ударам и общую вязкость без заметных потерь твердости. Именно незримому содержанию в местных рудах едва ощутимых количеств молибдена, хрома и вольфрама обязаны своими легендарными качествами пресловутые японские мечи, а также сабли и шашки, которые делались в некоторых районах Северного Кавказа. Тем удивительнее феномен классического булата, в котором кажущаяся не разрешимой задача не только решена в незапамятные времена, но закрыта целиком и полностью, окончательно, потому что лучшие сорта булата давали максимально возможную для стали твердость при сохранении столь же максимальной пластичности. Илимов, проводивший доскональное исследование этого вопроса по поручению академика Гесса в сороковые года XIX века, писал следующее: «Отполированный и закаленный конец полоски крошил лучшие английские зубила, тогда как отпущенный легко принимал впечатления (то есть оттиски. Прим. автора) и отсекался чисто и ровно. Полоска была с одного конца закалена, а с другого отпущена; она сгибалась без малейшего повреждения, издавала чистый и высокий звон». (Илимов, 1841 г).
В 1868 году один из столпов отечественной металлургии, профессор Д. К. Чернов, заявил, что «лучшей сталью, которая когда-либо изготавливалась в любой из стран, неоспоримо, был булат». Данные, полученные современными американскими учеными, однозначно подтвердили, что по сочетанию вязкости и прочности рядом с булатом не может быть поставлена почти ни одна из нынешних сталей, включая высоколегированные.
Ниже представлена диаграмма, построенная на основании этих исследований, где в качестве образца использовалась сверхвысокоуглеродистая сталь, сваренная и обработанная традиционным методом, за исключением того, что ее не ковали молотом, а вальцевали с многократным обжатием по толщине, превратив в итоге в самый настоящий булат. Прочность на растяжение определяется как максимальное растягивающее усилие, которое образец способен выдержать до момента своего разрыва. При этом степень удлинения образца служит мерой пластичности. Мы видим, что булатная сталь (а) оказалась, при той же пластичности, намного прочнее, чем обыкновенная углеродистая (в), легированная (с) и даже некоторые сорта специальных (d) сталей.
Здесь вполне уместно еще раз повторить данную в предисловии формулировку, гласящую, что:
Булат - это полученная особым способом сверх высокоуглеродистая (до 2% и выше) сталь, приобретающая после специальной механической и термической об работки комплекс свойств, сочетающих высочайшую твердость, прочность и упругость со столь же высочайшей пластичностью.
Павел Петрович Аносов (1797-1851) сумел в начале XIX века воссоздать технологию литого булата по традиционным рецептам, опытным путем решив вопрос получения различных его сортов и рисунка, ничем не уступавших индийским. Говоря о качестве изделий, Аносов писал: «Клинок не может быть при изгибе ни сломан, ни согнут до такой степени, чтобы потерять упругость. При обыкновенном изгибании он выпрямляется и сохраняет прежний вид; при усиленном сгибании, например, под прямым углом - не ломается и, будучи выпрямлен, не теряет прежней упругости. При этом… булатный клинок тверже всякого другого, приготовленного из стали».
Кстати, именно благодаря несравненной упругости булатных полос из них изготавливали самые мощные и дальнобойные луки, а также дуги для арбалетов. Более всего преуспели в этом турки и персы, и их булатные луки можно с полным основанием считать совершеннейшими в мире. Достаточно сказать, что подобный агрегат пускал стрелы на расстояние до километра, а на 300 шагах стрела пробивала насквозь дубовую доску толщиной 5 см. Если уважаемый читатель раскрыл рот от удивления, это вполне простительно, потому что в такое трудно поверить. Но факт остается фактом, зафиксированным в соответствующих документах прошлого. Вообще, с высоты теперешних успехов на ниве огнестрельного оружия мы как-то незаметно привыкли снисходительно относиться к доброму старому луку, считая его игрушкой древних. Тем любопытнее кажутся страшноватые данные, встречаемые нами на пожелтевших страницах истории:
* древнегреческая стрельба из луков производилась на дистанциях 500-520 м.
* английский король Генрих VIII попадал в яблоко мишени на 312 шагах, а самая дальняя стрельба у англичан велась на дистанцию до 600 ярдов (785 шагов).
* турецкий султан Махмуд-Хан в 1828 г. стрелял на 1215 шагов (870 м.), а султан Мурат-Гази IV - на 878,5 м. В память подобной дальней стрельбы близ Стамбула установлена колонна Ахмедана.
Аналогичных увлекательных эпизодов можно было бы привести еще великое множество, но суть и так понятна - по многим показателям, исключая скорострельность, многозарядность и простоту обращения, лук превосходит большинство образцов современного легкого стрелкового вооружения, а уж для всевозможных тайных и тихих операций лучшего не пожелаешь. Недаром разнообразные «отряды дельта» так возлюбили забытые арбалеты. Излишне уточнять, что в наши дни их дуги не делают из рога и тиса, а применяют наилучшие рессорные стали и пластик. Кроме того, все подобные устройства исполняются разборными и компактными, хотя идея не нова - в прежние времена булатные луки делались разборными, когда рога вставлялись или ввинчивались в рукоятку. Классический деревянный или комбинированный лук не мог иметь такое строение, поскольку вместе с цельностью конструкции потерялась бы мощь. Вот эскиз персидского булатного разборного лука, состоящего из трех частей:
Помимо чисто силовых кондиций, булатные луки обладают весьма ценным качеством - они не нуждаются в сбрасывании тетивы сразу же после стрельб, потому что упругий металл практически не теряет потенциала, пребывая в напряженном состоянии, и не ослабевает с течением времени, что неизбежно происходит с традиционными дугами из дерева и кости. Также он не боится сырости, жара близкого огня, удара клинком противника и так далее. Разумеется, не следует неделями и месяцами держать стальную пружину согнутой, поскольку всякий металл неизбежно «устает*, да и тетива, будь она хоть из стального же троса, имеет конечный предел жизни. Но, по крайней мере, все эти нормативы намного перекрывают соответствующие показатели классического лука. Только одно-единственное преимущество последнего остается недосягаемым - его легкость. Железка есть железка, и коль скоро вы хотите пускать каленые стрелы за горизонт, смиритесь с необходимостью таскать на себе несколько килограммов тяжкой стали.
Но давайте, наконец, заглянем в нутро нашему герою, и разберемся в тех физических и прочих процессах, которые творят из простого железа и горсти древесного угля маленькое чудо, именуемое булатом.

Технология литого булата

Как уже отмечалось, булатная сталь характеризуется чрезмерно высоким содержанием углерода. Обыкновенные оружейные, инструментальные и иные стали имеют этот важнейший показатель на уровне 0,3-1,5%. За нижним пределом располагаются марки, необоснованно называемые в повседневном быту простым железом. Закалить их невозможно. Верхний предел ограничен диаметрально противоположным качеством - излишней хрупкостью. Введение легирующих добавок в значительной мере снимает эту проблему, и как раз поэтому лучшие марки хромистых, молибденовых и тому подобных сталей вплотную приближаются к булатам.
Анализ показал, что индийский булат содержит до 2,1% углерода, оставаясь притом отменно вязким, что вступает в противоречие с обычной закономерностью. Разгадать секрет пытались многие видные ученые, в том числе Майкл Фарадей, сам сын кузнеца. В 1819 году, еще до изобретения им электродвигателя и генератора, он изучал образцы булатной стали и пришел к выводу, что ее свойства обусловлены наличием небольшого количества кремния и алюминия. Несмотря на то, что вывод был ошибочным, статья Фарадея вдохновила Ж. Р. Бреана, пробирного инспектора Парижского монетного двора, провести цикл экспериментов, в ходе которых он вводил в сталь малые дозы различных элементов.
Как мы видим, все усилия прилагались в русле, так сказать, рецептурном, что являлось заблуждением, поскольку (теперь это известно точно) булат есть чистый сплав железа с углеродом и ничем более. Но именно Бреан в 1821 году первым высказал догадку, что необычными свойствами булат обязан высочайшему содержанию углерода. Он установил, что структура булата имеет светлые участки «науглероженной стали» на темном фоне, который он назвал просто «сталью». Удивительно, но Бреану удалось изготовить клинки с узором как у дамасской стали, однако до конца дней он так и не дал объяснения своему способу. Более того - он не смог понять важности последовательных операций в используемом им процессе. Только на исходе XIX века, когда были изучены фазовые превращения, происходящие в стали, и установлена их зависимость от температуры и содержания углерода, были заложены предпосылки для полного научного объяснения структуры булата. Но и теперь, когда фазовая диаграмма железо/углерод прекрасно отработана, процесс изготовления дамасской стали считается открытием, и может быть запатентован.
Если прежние энтузиасты этого феномена действовали вслепую, пытаясь интуитивным путем воссоздать капризную технологию, то современные американские исследователи подошли к вопросу основательно, во всеоружии научной аппаратуры и специальных знаний. Д. Уодсворт и О. Шерби (на деле являющийся нашим соотечественником по фамилии Щербина) заинтересовались получением классического булата, изучая новейшие сверхвысокоуглеродистые стали. Такие марки редко находят применение, так как считаются излишне хрупкими. Однако высокая вязкость дамасской стали является неоспоримым фактом. Предположив, что изначальную хрупкость можно убрать соответствующей механической обработкой, хитрые американцы в лаборатории Стэнфордского университета смогли получить образцы, совместившие твердость с вязкостью при комнатной температуре. Удалось также воспроизвести узор Дамаска. Что касается самих операций, то они совершенно аналогичны тем, что применялись в кузницах Востока.
Хотя самое раннее описание булатных клинков относится к 540 году, использовались они гораздо раньше, еще во времена Александра Македонского. Индия активно торговала дорогим сырьем, поставляя мастерам маленькие, размером с хоккейную шайбу, слитки («хлебцы») - так называемый «вуц». Географическое распространение булата в основном совпадает с путями распространения мусульманской религии. В древней Руси булат именовали словом «хоролуг»или «харалуг» (см. далее). С конца XV века в обиход вошло слово «булат» (персидское «пулад»). Например, такое наименование мы находим в грамоте князей Ивана Борисовича и Федора Борисовича Высоцких за 1504 год, где упоминается «сабля булатная гирейская».
Приготовлялся булат из двух компонентов - сырого железа и древесного угля в качестве поставщика углерода (гораздо лучше для этого подходит чистый графит, каковым пользовался в своих опытах П. П. Аносов). Однако сначала нужно было иметь это самое железо. Его получали обычным способом восстановления из железной руды посредством удаления кислорода в результате реакции все с тем же древесным углем. Руда и уголь перемешивались, и в толще этого слоя происходило горение. Дутье обеспечивалось с помощью кузнечных мехов, что поднимало температуру выше 1200 °С. В зависимости от количества угля конечным продуктом становилось либо губчатое железо, либо чугун с содержанием углерода свыше 4%. Соответственно, индусы получали вуц, или добавляя углерод к железу, или отнимая его излишек у чугуна. Второй способ невразумителен, тогда как первый вполне поддается научному обоснованию.
До того как загружать компоненты в тигель, губчатое железо проковывалось молотом. Этим добивались уплотнения металла и некоторой его очистки, так как удары молота «выколачивают» примеси, оставляя вполне добротный Fe.
Именно поэтому данный ингредиент называют также «сварочным железом». Маленький (диаметром 8 и высотою 15 см) тигель из огнеупорного материала должен был обеспечить полную изоляцию содержимого от внешнего атмосферного воздуха, несущего гибельный кислород. Герметизация достигалась путем плотной посадки крышки и последующей обмазки глиной. При температуре 1200 °С железо еще остается в твердом состоянии, но его кристаллы уже приобретают гранецентрированную кубическую форму. Атомы углерода свободно диффундируют в железо, образуя аустенит. Добавка углерода снижает температуру плавления. Поэтому, как только его концентрация в поверхностном слое кусков железа достигает 2%, они покрываются тонкой пленкой жидкого белого чугуна. Появление расплава определялось по характерному хлюпающему звуку при встряхивании тигля. Это говорило о том, что значительное количество углерода уже успело раствориться.
После этого тигель очень медленно охлаждали. Слово «очень» не вполне точно передает черепаший темп данного процесса, так как охлаждение длилось несколько дней. Такие скорости обеспечивали равномерность распределения углерода в стали, с концентрацией порядка 1,5-2%. Когда температура опускалась ниже 1000 °С, часть углерода выпадала из расплава, образуя сетку цементита Fe3C вокруг зерен аустенита. Поскольку при медленном охлаждении аустенитные зерна вырастают до изрядных размеров, сетка получается довольно, крупноячеистой. Именно она создает пресловутый узор на поверхности клинков (здесь кроется парадокс: современные теория и практика свидетельствуют, что рост кристаллов приводит к резкому снижению механических характеристик, поэтому одной из приоритетных задач термообработки является измельчение структуры).
Вот схематичное изображение процесса, результатом которого становился небольшой слиток истинного булата:
Основой для понимания происходящего служит стандартная фазовая диаграмма состояний сплава «железо/ углерод» в зависимости от температуры и количественного соотношения компонентов:
* при нагреве в тигле сварочное железо переходит в гранецентрированный аустенит (1);
* углерод начинает растворяться в поверхностных слоях железа, и, как только его содержание достигнет 2%,
на поверхности зерен появляется пленка жидкого белого чугуна (2);
* в процессе медленного охлаждения углерод диффундирует в толщу железа, образуя сталь с содержанием 1,5-2 % (3);
* по мере падения температуры углерод высаживается по границам зерен аустенита в виде цементитной сетки (4).
Белые линии дамасского узора являются следами этой сетки;
* при температуре ниже 727°С происходит превращение аустенита в феррит с образованием чередующихся слоев цементита и феррита (5).
Клинок закаливали путем нагрева несколько выше этой температуры и быстрого охлаждения, при котором аустенит превращается в твердый мартенсит.
Таким образом, закаленный булат представляет собой композицию из чрезвычайно прочного мартенсита и предельно твердого и хрупкого цементита. Но - непрерывность цементитной сетки создает благоприятные маршруты для разбегания трещин, порождая в итоге зловредную хрупкость. Если же ковкой или вальцовкой разбить сетку на отдельные фрагменты, мы получим прекрасный материал, армированный включениями сверхтвердого цементита. Анализ сохранившихся дамасских клинков показывает, что они подвергались интенсивной ковке, при которой исходная толщина уменьшалась в 3-8 раз.
Проблема в том, что булатную заготовку нельзя нагревать свыше 850 °С, так как при этом начинается вторичное растворение цементита в аустените, а сам металл становится, как ни странно, хрупким, пребывая в раскаленном состоянии. В этом причина фатальных неудач европейских мастеров, пытавшихся работать с булатом - они по привычке нагревали бесценный слиток добела, и происходило то, о чем писал Бреан: «При белом калении дамасская сталь крошится, как стекло». На самом же деле, максимум пластичности булата приходится на диапазон температур 650-850 °С. Так выглядит лишь один из хитроумных секретов, присущих технологии булата, причем далеко не самый таинственный. Реально существует множество подобных «заморочек», которые нужно просто знать, и которые почти не поддаются интуитивному постижению, иначе дамасскую сталь давным-давно получали бы во всем мире тоннами. Пускай древняя плавильня и кузница выглядели убого, а инструменты были самыми примитивными - этого хватало, поскольку главным оставался багаж бесценной информации, передаваемой из рук в руки.
Тем не менее, американским ученым удалось воссоздать технологическую цепочку, используя в качестве опытного образца современные марки сверхвысокоуглеродистой стали. Эксперименты показали, что при температуре 850 °С слитки с содержанием углерода до 1,9% проявляют чрезвычайную пластичность, легко выдерживая деформации обжатия в вальцах. Ниже - микрофотография структуры металла до (слева) и после (справа) прокатки. Структура показана с увеличением в 130 раз (вверху) и в 6 раз (внизу). До прокатки сетка цементита была непрерывной, с одинаковыми размерами ячеек. После обработки сетка разрушилась на отдельные фрагменты и заметно вытянулась в направлении вальцовки. Результат - металл, как и следовало ожидать, приобрел замечательную пластичность.

Здесь необходимо оговориться и подчеркнуть принципиальный момент - литой булат априори обладает внутренним строением, дающим впоследствии пресловутый поверхностный узор, тогда как искусственный сварочный Дамаск обретает узор за счет наслоений.
Издревле знатоки и ценители определяли качество булатных клинков по величине, форме и цвету рисунка. Размер его может быть крупным (достигающим толщины нотных значков), средним (не толще обыкновенного письменного почерка) или едва заметным. По цвету грунта различали три сорта булата - серый, бурый и черный. Чем грунт темнее, а узор контрастнее, тем выше ценился булат. Черный грунт бывает в твердых булатах с особо высоким содержанием углерода. Кроме того, различали еще отливы, красные и золотистые, которые клинок давал (или не давал) в косых лучах света. Более всего ценился крупный, золотистый узор по черному или красноватому фону. Впрочем, цветовая гамма в значительной мере обусловливалась способом вытравки и рецептурой растворов, о чем речь пойдет ниже.
Согласно классификации П. П. Аносова, главнейшие сорта булата таковы:
Полосатый …Шам и Эски-Шам;
Струистый …Шам;
Волнистый …Куш-Гынды, Кирк-Нардубан, Сари-Гынды, Кара-Табан;
Сетчатый …Табан, Хороссан, Кара-Хороссан, Нердебан, Кермани, Деши;
Коленчатый …Эркек-Табан, Лагори-Хороссан, Баяц-Хороссан, Лагори-Нейрис;
Хороссан» - название персидской провинции, «Табан» означает сетчатый булат, «Шам» - турецкое название Сирии, «Куш-Гынды» - «индийская волна», и так далее.
Вот два примера поверхности истинного булата:

Полосатый рисунок состоит из прямых линий, почти параллельных между собой. Это низший сорт.
Струйчатый рисунок имеет криволинейные включения между параллельными линиями. Это средний сорт. Если кривых линий больше, чем прямых, говорят о волнистом булате. Если кривые линии простираются по всем направлениям, а прямолинейные участки совсем коротки - это сетчатый рисунок. И, наконец, рисунок, проходящий по всей ширине клинка и повторяющийся по его длине, именуется коленчатым. Сетчатый и коленчатый - наилучшие сорта. Ритмичный повтор узора образует пресловутую «лестницу Магомета», своеобразный «знак качества» изделия.
Эта устоявшаяся система оценки булатных полос просуществовала века, загадав нам еще одну загадку из множества других, присущих таинственному материалу.
Дело в том, что, согласно современным теоретическим представлениям в металловедении, наиболее прочными и вязкими сталями являются те, что имеют меньшие размеры зерна. Отсюда следует парадоксальный вывод - наилучшими булатными клинками должны быть те, которые вовсе не дают «дамасского» рисунка, хотя традиционно такой узор как раз и служил мерилом качества, косвенным признаком высокого содержания углерода и умелой ковки. А хорошая ковка, как мы теперь знаем, является залогом хорошей вязкости. Однако заметный глазу узор получается только в том случае, если частицы цементита достаточно велики и распределены неравномерно в толще металла, тогда как именно от клинков с микроструктурой, не дающей видимого узора, и следовало бы ждать неких выдающихся кондиций.
Для проверки своих идей американцы пытались воспроизвести дамаск в лабораторных условиях. Небольшую стальную отливку с содержанием углерода 1,7% нагревали до светло-желтого свечения (1150 °С) и выдерживали при такой температуре 15 часов. За это время избыточный углерод растворялся в железе, образуя крупноячеистую структуру аустенита. Затем слиток охлаждался со скоростью примерно 10°С в час. При таком постепенном охлаждении образовывалась непрерывная грубая сетка цементита по границам аустенитных зерен. Слиток вторично нагревали до 800°С и раскатывали с восьмикратным обжатием по толщине. В результате этой операции, имитирующей ковку молотом, зерна вытягивались в направлении прокатки, и карбидная сетка разрушалась. Травление поверхности кислотой, разъедающей только железную основу и не действующей на карбиды, выявляло дамасский узор, видимый невооруженным глазом.

Легко заметить идентичность картинок, говорящую о сходстве процессов обработки. Цементитная сетка сжата примерно одинаково, расстояние между слоями составляет около 100 мкм, но прокатанная сталь имеет не такой сложный узор, как кованная:

Предположение, что мелкокристаллические, не дающие рисунка булаты могут иметь более высокие механические характеристики, также полностью оправдалось.
Описанный выше способ получения настоящей булатной стали, вероятно, является лишь одним из многих, которыми могли пользоваться древние мастера. Скорее всего, существовало несколько конкретных вариаций общего принципа, дающих схожие результаты. Можно даже полагать, что на Среднем Востоке умели получать и сверхвысокоуглеродистую сталь, не имевшую дамасского узора. Ученые добились этого путем прокатки стального слитка, нагретого до 1100°С. Во время прокатки слиток постепенно охлаждался с переходом через фазу «аустенит/цементит». Давление вальцов вызывало измельчение аустенитных зерен и выделение цементита в виде мелких, равномерно распределенных частиц, а не грубой сетки. Обработанный металл не имел поверхностного узора.
Полученные таким образом сверхвысокоуглеродистые стали без рисунка имеют при комнатной температуре более высокие показатели прочности и вязкости, чем большинство из применяемых в машиностроении. При температурах же порядка 600-800°С они сверхпластичны, то есть ведут себя подобно аморфным материалам, например, расплавленному стеклу. Это позволяет формовать из них детали сложных очертаний, такие, как шестерни, при м&heip;