Булат — это тип стального сплава, известный в России со времен Средневековья; он регулярно упоминался в русских легендах как материал для холодного оружия. Название булат — это русская транслитерация персидского слова fulad , означающего сталь. Этот тип стали использовался армиями кочевых народов. Булатная сталь была основным типом стали, используемой для мечей в армиях Чингисхана . Булатная сталь, как правило, считается русским названием вутц-стали , способ производства которой был утерян на протяжении столетий, а булатная сталь, используемая сегодня, использует более недавно разработанную технологию.
Секрет изготовления булата был утерян к началу XIX века. Известно, что процесс включал погружение готового оружия в чан со специальной жидкостью, в состав которой входил экстракт стальника колючего (название растения на русском языке — стальник — отражает его историческую роль), затем ношение меча в воздухе во время скачки на лошади, позволяя ему высохнуть и затвердеть против ветра. [1]
В конце концов, в 1838 году Павлу Аносову удалось воспроизвести качества этого металла, когда он завершил десятилетнее изучение природы мечей из дамасской стали . [2]
Аносов поступил в Санкт-Петербургское горное кадетское училище в 1810 году, где в витрине хранилась дамасская сабля. Он был очарован саблей и был полон историй о том, как они рубили своих европейских собратьев. В ноябре 1817 года он был направлен на заводы Златоустовского горнозаводского округа на Южном Урале , где вскоре был произведен в инспекторы «отдела украшения оружия».
Здесь он снова столкнулся с дамасской сталью европейского происхождения (которая на самом деле была сталью, сваренной по образцу , и совсем не похожей [3] [4] [5] ), но быстро обнаружил, что эта сталь значительно уступает оригинальной, выкованной на Ближнем Востоке из индийской вутц-стали. Аносов работал с различными методами закалки и решил попытаться скопировать дамасскую сталь с помощью закалки . В конце концов он разработал методологию, которая значительно увеличила твердость его сталей. [ необходимо разъяснение ]
Булат стал популярен в производстве пушек , пока бессемеровский процесс не позволил производить сталь такого же качества за гораздо меньшие деньги.
Углеродистая сталь состоит из двух компонентов: чистого железа в форме феррита и цементита или карбида железа, соединения железа и углерода . Цементит очень твердый и хрупкий; его твердость составляет около 640 по Бринеллю , тогда как феррит составляет всего 200. Количество углерода и режим охлаждения определяют кристаллический и химический состав конечной стали. В булата медленный процесс охлаждения позволил цементиту осаждаться в виде микрочастиц между кристаллами феррита и располагаться в случайных узорах. [ необходима цитата ] Цвет карбида темный, а сталь — серый. Эта смесь приводит к знаменитому узору дамасской стали .
Цементит по сути является керамикой, что объясняет остроту дамасской (и булатной) стали. Цементит нестабилен и распадается между 600 и 1100 °C на феррит и углерод, поэтому обработка горячего металла должна производиться очень осторожно.