«Настоящая дамасская сталь»: история, металлургия, производство

Это будет довольно длинное и подробное видео о гиперэвтектоидной тигельной стали, исторической стали, известной под многими названиями: Пулад (персидский), Вутц (индийский), Фулад (арабский) и Булат (русский) и многими другими. Сегодня мы рассмотрим её историю, металлургию и производство. В основном, информация основана на превосходных научных работах Энн Фейербах и металлургических экспериментах Джона Верховена. Исторически (до XVIII века) «дамасская сталь» также обозначала тигельную сталь, которая производилась по всей Юго-Восточной и Центральной Азии и на Ближнем Востоке. Чтобы различать две формы «дамасской стали», я буду использовать номенклатуру узорчатой ​​стали и стали вутц. Также известная как пулад, фулад или булат, вутц — это древняя тигельная сталь, которая производилась ещё в I веке нашей эры. Характерной чертой вутцовой стали является высокое содержание углерода, обычно от 1 до 2 процентов, и низкое содержание шлака. Металлургическая идентификация вутцовой стали проблематична, поскольку ни один единый критерий не позволяет отличить тигельную сталь от обезуглероженного кованого железа. Для того чтобы с уверенностью сказать, является ли меч тигельной сталью или нет, клинок необходимо отполировать, затем протравить ниталом и исследовать с помощью микроскопии с малым увеличением. Наличие сфероидизированного цементита считается свидетельством тигельного производства стали. По словам Анн Фейербах, вутц может существовать в двух различных формах: мягкий вутц с содержанием углерода менее 0,8% и твердый вутц с содержанием углерода более 0,8%. Подавляющее большинство образцов вутцовой стали с рисунком и исторических образцов вутцовой стали — это твердый вутц, тогда как большинство образцов тигельной стали, не дающих рисунка, — это мягкий вутц. Названия «Пулад» и «Фулад» происходят от слов «очищенный», и, что вполне логично, вутц обычно содержит меньше шлака, чем другие стали, такие как блочный чугун или обезуглероженное кованое железо. Однако, если вутц изготавливался с использованием одного из этих материалов в качестве источника железа, это может привести к попаданию шлака в конечный продукт. В большинстве случаев глиняный тигель заполнялся шихтой. Эта шихта содержала железо, часто смесь «мягкого и твердого железа», которое Аль-Кинди называл «мужским и женским железом», а также растительные материалы, такие как рисовая шелуха, кожура граната, древесная щепа, листья или виноград. Эти материалы служили двум целям: во-первых, обеспечивали сталь углеродом, без которого она не плавилась и не давала пригодной для использования стали, и, во-вторых, выделяли газы при пиролизе, защищая сталь от атмосферы печи. В некоторых процессах, таких как декканский процесс, используемый в Хайдарабаде, в качестве защитного флюса использовалось стекло. Тигель нагревали от 6 часов (как в южноиндийском процессе) до двух дней (как в деканском процессе) или до 6 дней (как в исфаханском процессе). Полученную вутцовую пуговицу или яйцо полировали, чтобы проверить качество вутца. В исфаханском процессе слитки вутца после обжига извлекали из тиглей и помещали в отапливаемую комнату или отсек на два дня для закалки и снятия напряжений перед ковкой. Исфаханский вутц особенно известен, как и хорасанская сталь. Самый известный персидский мечник, Ассад Аллах, был родом из Исфахана во времена правления шаха Аббаса. Существует интересная легенда о том, как он достиг такого положения. Согласно этой легенде, шах Аббас устроил соревнование с целью найти нового шамшираза, или мечника, для своего двора. Чтобы выявить лучших из лучших, он предложил приз кузнецу, который сможет разрубить железный шлем, подаренный ему османским султаном, не повредив при этом его меч. Все потерпели неудачу, кроме одного. Ассад Аллах, чье имя буквально переводится как «Лев Божий», подошел к шлему, взмахнул мечом и расколол его надвое, не затупив лезвия. Секрет производства вутцевой стали был утерян на долгое время, поскольку запасы руды иссякли около 1750 года, и производство вутца прекратилось. Тигельная сталь все еще производилась, но ей не хватало характерных узоров, которые служили гарантией качества. Лишь недавно, благодаря совместным усилиям Джона Верховена и покойного Аль Пендрея, было обнаружено, что за образование узоров вутцевой стали отвечают следовые количества элементов, образующих карбиды. В частности, они обнаружили, что ванадий является важным легирующим элементом в образовании узоров. Недавно Верховен вернулся к этой теме в статье 2018 года под названием «Дамасская сталь: переосмысление», в которой экспериментальные данные подтвердили его утверждение о том, что внутренние полосчатые микроструктуры образуются в результате микросегрегации ванадия между дендритными и междендритными областями слитка во время затвердевания. Таким образом, ванадий выступает в качестве точки зарождения для образования сфероидов цементита, что приводит к линейно ориентированным полосам цементита после ковки.