Валерий Хорев - Оружие из Дамаска и булата

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!

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).