Загадка булатного узора - Юрий Гуревич

Секрет, окруженный непроницаемым покровом тайны

В начале XIX века проблема получения сталей с высокими механическими свойствами становится первостепенной Пудлинговая сталь вследствие низкой прочности не обеспечила надлежащей работы токарных, фрезерных и других станков, что сильно тормозило развитие металлообрабатывающей промышленности. В связи с этим растет интерес к булату, и многие ученые и специалисты ищут способы его производства.

В химико-металлургической литературе начинают появляться исследования, касающиеся вопросов изготовления и свойств стали, ее природы и составных частей» Во второй половине XVIII века Г. О. Бергман открывает присутствие в стали углерода, а К. Б. Карстен (первая половина XIX века) устанавливает, что углерод может существовать в этих сплавах как в виде химического соединения — карбида железа, так и в свободном состоянии — в виде графита. Теперь все знают, что железо, сталь и чугун различаются между собой содержанием углерода и формой его существования.

Однако сущности процесса перехода сплава железо-углерод из одного состояния в другое металлурги еще не понимают. Еще не раскрыта также роль окиси углерода и углекислоты в процессе восстановления железной руды, хотя в 1802 году А. Круйкштейн показывает, что известный ранее тяжелый горючий газ есть окись углерода. В 1806 году Жозеф Луи Пруст открывает закон постоянства состава вещества и устанавливает, что существуют два различных окисла железа: с содержанием кислорода 27 и 48 %.

Между тем ученые и металлурги Западной Европы пытаются разгадать тайну булатных узоров. Одним из первых по поручению Лондонского Королевского общества пытается решить эту задачу известный английский физик XIX века Майкл Фарадей. Будучи сыном кузнеца, Фарадей с детства был знаком с изготовлением стальных и железных изделий, он также неплохо знает методы химического анализа металлов. Из Бомбея привозят индийскую сталь (вутц), и Фарадей находит в ней… алюминий. «Следовательно, — решает Фарадей, — узор булата является результатом примеси к сплаву алюминия!» Для подтверждения этой мысли он приготовил несколько сплавов чугуна с алюминием. Чугун дробился, растирался в порошок, смешивался с чистым алюминием и сплавлялся в закрытом тигле. Полученный сплав содержал 6,4 % алюминия и внешним видом был похож на вутц.

В дальнейшем Фарадей исследует сплавы стали с серебром, платиной и другими элементами и подтверждает способность таких сплавов давать «струистую» структуру, якобы обеспечивающую высокие свойства.

Изделия из фарадеевского «булата» не сохранились, Известно только, что из этой стали была изготовлена партия бритв, которые Фарадей любил раздавать друзьям. В то же время попытка одной из фирм использовать сплавы Фарадея для промышленных целей не увенчалась успехом, поэтому его предположение о природе булатного узора нельзя считать подтвердившимся. Все же Западная Европа, кроме всего, обязана ему и тем, что он в первой четверти XIX века пытался установить разницу между естественным литым булатом и искусственным, сварочным (дамасской сталью).

Теперь хорошо известно, что алюминий встречается в природе только в виде окислов и солей, из которых он очень трудно восстанавливается. Электролитический способ получения алюминия был открыт Чарльсом Холлом в 1886 году. В 1825 году, в то время, когда Фарадей делал свои эксперименты, алюминий стоил в 1500 раз дороже железа и гораздо дороже платины. Повторить опыты Фарадея было не так-то просто, и поэтому они произвели большое впечатление на металлургов и химиков.

Директор Парижского монетного двора Г. Бреан поддерживает мнение Фарадея о том, что булат — сплав железа с какими-то металлическими примесями, подобно тому как бронза — сплав меди с оловом. Он изготовляет сплавы с различными металлами. Его клинок из сплава высокоуглеродистой стали и платины (0,5 %) даже демонстрировался на Парижской промышленной выставке. Кроме узора, никаких других свойств булата Бреану подтвердить не удалось. А сравнивать было с чем. Наполеон во время египетского похода захватил в качестве трофея булатные клинки, поражающие необыкновенной прочностью, упругостью и красотой узоров.

Позднее, после многочисленных опытов. Бреан приходит к выводу, что булат — литая углеродистая сталь, в которой «при надлежащем ходе охлаждения происходит кристаллизация двух определенных соединений — углерода и железа», причем углерод находится в избытке. Это представление о существовании особого вида соединения углерода с железом в булатных сталях находит себе сторонников. Появляются работы, в которых утверждается, что секрет индийского вутца заключается в том, что в жидкую сталь добавляют ветки и листья кустарников и деревьев особых пород, способствующих образованию необычного соединения углерода и железа.

Однако на основании опубликованых докладов М. Мериме и М. Г. Милле можно заключить, что и после приведенных работ многие западные металлурги продолжали отождествлять сварочный булат с индийским вутцем. Так, Мериме, описывая способ изготовления булата путем сварки железных полос с цементацией их хлопком, приводит свидетельства миссионера из Индии о том, что там при изготовлении клинков также применяют остатки хлопка. Этой ссылкой он пытается доказать, что секрет булата им раскрыт. К аналогичным приемам прибегает и Милле, который, получив сварочный булат при помощи особых способов цементации железа, отождествляет его с индийским вутцем.

Шведский металлург Ринман вообще отрицал возможность появления узоров на литой стали. Он считал, что узоры булата могут быть только результатом сваривания стали и железа разной твердости, а различие в узорах зависит от способов сваривания. В то же время многие западноевропейские металлурги продолжают утверждать, что булат — сплав железа с другими элементами. Г. Бертье, Фабр дю Фор и другие получают узорчатую поверхность стальных изделий, сделанных из сплавов железа с серебром, платиной, хромом, и берут на этот способ патенты. Патенты выданы, а заключение печальное: «Фабрикация булатных клинков является секретом, окруженным непроницаемым покровом тайны восточных мастеров. Европейцы тщетно старались в течение долгого времени открыть этот секрет», — подводит итог западноевропейским работам по булату в первой четверти XIX века французский металлург Г. Турай.

Так же, как и в Западной Европе, в России начала XIX века шли поиски секрета приготовления булатной стали. Только что закончившаяся война с Наполеоном показала: к этому времени русская армия, считавшаяся одной из сильнейших в мире, не имела на вооружении хороших клинков. Военное министерство энергично ищет хороший металл для производства холодного оружия.

Начало поисков нельзя назвать удачным. Штаб корпуса горных инженеров дает задание Златоустовскому заводу проверить методы изготовления булатной стали западных металлургов Бреана и Фабр дю Фора, патенты которых были куплены русским правительством. Опыты, естественно, показывают, что стали с необходимыми свойствами этими методами получить нельзя!

В 1826 году Г. И. Реваз, дворянин грузинского происхождения, коллежский регистратор мастерской оружейной палаты, в специальном прошении правительству изъявляет готовность открыть известный ему секрет «составления булата и литой стали и научить сему мастеров». Опыты начинаются в 1827 году на Тульском оружейном заводе. Приготовленные Ревазом образцы стали и сабельные клинки оказались очень высокого качества. Они были освидетельствованы в Тульском правлении и получили следующую оценку: «Клинки Реваза сделаны подобно настоящему восточному булату, известному под названием вутц, и сохраняют дамаскировку или узорчатую поверхность даже после новой переплавки. Резкой чистоты звук, издаваемый сими последними, совершенно сходствует со звуком, издаваемым при ударения восточными клинками…»

Когда же Реваз описал свой способ получения литого булата из «шинного железа, чугуна, руды и мела», опытные металлурги обнаружили, что этот «способ противоречит здравым понятиям первоначальных правил химии». Было установлено, что «в его руках было некоторое количество знаменитого индийского вутца, из которого он и приготовил свои изделия, выдавши его за металл собственного производства».

В начале XIX века в России идут также упорные поиски способов производства литой стали. Такую сталь уже научились получать в Англии и других странах Западной Европы. Тигельная литая сталь обладала механическими свойствами намного выше цементованной, и поэтому ее стали называть «булатной», или «дамасской» сталью. Первые сообщения о получении литой стали носили явно рекламный характер. Так, например, в декабре 1820 года Департамент горных и соляных дел получил сообщение с Баташевского (ныне Выксунского) завода» в котором утверждалось, что там делают «самой булат или подражание дамаскинской стали». Встречались подобные сообщения и в газете «Северная пчела»: «Клинки Завьялова гнутся как китовый ус, упруги, крепости необыкновенной, берут все, даже, подобно дамасская, самое железо». Таким образом, появляющиеся образцы обычной литой тигельной стали первое время ошибочно связывали с производством булата.