Александр Марьянко ДАМАССКАЯ СТАЛЬ

Взято у Ильи Куликова

Ни один материал в истории, может только за исключением булата, не был окутан таким флером романтики и мифов, как дамасская сталь. Оружие из него ковали полулегендарные народы, им повергались тираны, драконы и мифические чудовища. Клинки из него рубили доспехи, вековые дубы и даже камни. Что тут правда, а что преувеличение? Попытаемся найти ответ на этот вопрос.

Немного истории

Дамасская сталь появилась в начале железного века. Стоит указать, что никакой исключительности в распространении дамасской стали не отмечено. Было замечено, что путем сварки и складывания науглероженных слоев железа можно получить сталь, которая воспринимает закалку и служит сырьем для изготовления великолепных инструментов и оружия. Почти все мировые культуры использовали дамасскую сталь. Технологией ее изготовления владели кельтские и саксонские племена. Мечи викингов демонстрируют сложную структуру узора. Одна из высших форм такой стали производилась в Японии. Японцы в ходе процесса именуемого tamahagane производили мечи исключительной красоты и качества. Дамасские клинки из Средней Азии общеизвестны, они производились и на Балканах, и на Кавказе. Их делали во Франции, России и Турции. В Германии во время Второй Мировой войны большое количество клинков из Дамаска было произведено для нужд военных. Этой технологией владели и продолжают владеть мастера Малазийского архипелага «эмпу»: крисы с особым слоистым рисунком клинка до сих пор производятся по древним технологиям. В Средней Азии изготовление ножей из Дамаска не прерывалось даже в годы Советской Власти. Но, тем не менее, возвращение моды на нее произошло только в 70-х годах. Bill Moran представил первый нож из Дамаска миру коллекционе­ров на шоу Ассоциации Ножовщиков (Knifemakers Guild show) в 1973 г. Другие тоже работали с этим «новым» материалом - Robbin Hudson, Jim Wallace и Robert Griffith. В это же время Daryl Meier, возглавлявший исследовательскую команду «Damascus research team», начал длительное изучение загадок этого процесса. В России с этим материалом работали такие мастера, как В.И. Басов и Л.Б.Архангельский. Расхожее мнение гласит, что древние клинки обладали великолепными и непревзойденными свойствами, до которых никогда не могло подняться ни средневековое, ни, тем более, современное холодное оружие. Секреты его производства утрачены в связи с утерей мастерства, захлестнувшим мир валом недорогого ширпотреба и исчезновением древней военно-аристократической культуры.

На самом деле современные технологии способны обеспечить человечество такими материалами, какие и не снились мастерам древности. Причем это никоим образом не умаляет их таланта и мастерства: даже из современных качественных материалов, имея на вооружении мощь современной науки и сложное технологическое оборудование, произвести хороший клинок весьма не просто, а что уж говорить о наших предках, которые на посредственном сырье, обладая минимальными инструментами, производили впечатляющее по качеству оружие исключительно благодаря своему уму, интуиции и смекалке. Наметившийся в конце XX века ренессанс в изготовлении Дамаска вызвал к жизни и огромное количество спекуляций на этой ниве. Как ни странно это звучит, по настоящему качественный рабочий Дамаск, в отличие от декоративного, производят единицы. Главной причиной этого видится малая информированность и коммерческая раскрученность данного направления: спрос рождает предложение, и на рынке появляется все больше и больше изделий из материала, отнести который к дамаску можно только по внешнему виду. Недостаток информации обусловил ряд заблуждений, господствующих в массовом сознании. В качестве главной характеристики дамасской стали, определяющей ее достоинства, обычно называют чередование слоев с высоким содержанием углерода, придающим клинку остроту, и низким, придающим ему прочность. На самом деле, в ходе кузнечной сварки слоев стали с разным содержанием углерода, имеет место его диффузия (т.е. перемещение из областей с высоким содержанием в область с низким). Это ухудшает режущие свойства высокоуглеродистых составляющих пакета за счет обеднения по углероду, а по некоторым данным (С.А. Федосов "Ме­ханические свойства сварочной да­масской стали современной выдел-ки";Ргос. of Int.Conf. "Techno-logy 99",STU Bratislava, 8-9 Sept.1999, V.I, pp.50-52) из-за обилия сварочных швов даже могут снижаться и прочностные свойства клинка. Кроме того, выгорание углерода при многократной кузнечной сварке может уменьшать его содержание на 0.3 -0.4%. Дабы компенсировать такие значительные потери, многие мастера идут на более жесткие режимы закалки. Другой способ - брать для пакетов только такие составляющие, каждая из которых сама по себе способна обеспечить хорошие режущие и прочностные свойства клинку.

Энтузиасты дамасской стали указывают на то что в итоге кузнечной сварки образуется качественно иная структуру металла, состоящая из переплетенных железных и стальных слоев или волокон. Выбор оптимального соотношение железа и стали или сталей разных марок, температурного режима, а также характер сочетания слоев в полученном композите могут обеспечить такое сочетание прочности клинка и стойкости режущей кромки, которое практически недостижимо на обычных сталях. Однако, одновременно, они признают и тот факт, что создание такого композита требует от изготовителя величайшего мастерства и многолетнего опыта. Популярное заблуждение гласит, что для пакета древние мастера брали очень дорогие и секретные марки стали, которые и образовывали редкие по красоте узоры. Но известны клинки уже XIX века из Германии и Франции, на которых легко читаются даже внедренные в узор буквы и цифры. Современным мастерам, владеющих технологией кузнечной сварки, создать подобные узоры тоже не представляет особых затруднений. Красота дамасских сталей в своей основе имеет различие цветов слоев с разным составом. Для ярких линий у стали должен быть высокий уровень хрома или никеля. Для темных линий могут применяться простые углеродистые или даже низкоугле­родистые стали. Если они особенно тонкие, то можно добавить серые то­на путем варьирования состава вы­сокоуглеродистых сталей в пакете. Самой распространенной и простой является сварка сложенных стопкой пластин, образующих пакет. Пакет нагревают в горне и посыпают тем или иным флюсом, который сплав­ляется с образовавшейся на поверх­ности пластин окалиной и очищает от нее свариваемые поверхности. Растворяя окалину, флюс одновре­менно образует жидкий шлак, пре­дохраняющий поверхность металла от дальнейшего окисления. Покры­тый жидким шлаком пакет разогре­вают до белого каления и проковы­вают. Сначала выжимают жидкий шлак, а затем сильными ударами производят собственно сварку. Пос­ле первой сварки пакета его раско­вывают на полосу и разрубают на не­сколько частей, которые снова скла­дывают стопкой и производят вто­рую сварку. Эти действия повторяют до тех пор, пока не наберут желае­мое количество слоев железа и стали в изделии. Больше всего ошибок с именно оп­ределением количества операций при создании пакета: количество сварок соотносится к количеству слоев не прямо пропорционально, а в геометрической прогрессии. На­пример, начав со сваренной из 4 слоев заготовки, первое сворачивание и сварка даст 8 слоев, вторая -16, третья - 32, 4 - 64, пятая - 128, шестая - 256, а седьмая - 512. С дру­гой стороны, есть объективные физические законы, которые не дают создавать пакеты с количеством сло­ев более 40- 50 тысяч. Howard dark произвел ряд экспериментов и выяс­нил, что при многократном сворачивании углерод имеет тенденцию к выравниванию своей концентрации по всему объему пакета вследствие диффузии, в конечном итоге фор­мируя квазигомогенную заготовку. Господствует мнение, что качество дамасской стали прямо пропорцио­нально количеству слоев (и, соответ­ственно, числу сворачиваний и сва­рок). Это справедливо для популяр­ного в XIX веке и ранее процесса ра­финирования стали, который имел целью получение однородной структуры, но при изготовлении Дамаска из современных, достаточно качест­венных исходных материалов, это подчас просто потеря времени и сил. Да и с увеличением количества сло­ев возрастает риск появления брака. Иногда для изготовления качествен­ного прочного пакета достаточно всего нескольких операций по скла­дыванию и сварке. Таким образом, даже диффузия углерода становится на службу мастеру, помогая избе­жать наличия крупных низкоуглеро­дистых областей на режущих кром­ках. Оптимальным для дальнейшего развития узора считаются пакеты с 300 - 500 слоями. Взяв пакете коли­чеством слоев, близким к 1000 вы рискуете получить черезчур тонкий узор; а взяв пакет с количеством сло­ев менее 300 наоборот - слишком толстый и широкий. Конечно, из это­го правила есть и исключения, но в конечном итоге все зависит от ква­лификации кузнеца. Когда пакет сформирован, можно создать не­сколько основных типов узоров.

Традиционный дамаск

Наиболее полная и развернутая ха­рактеристика типов традиционного Дамаска дана Л.Б.Архангельским в статье "О булатах и булатных клин­ках" (журнал Ме­таллург #8, 1999). "В коллекцион­ных образцах оружия нередок так называемый "дикий" узор дамаска, образую­щийся в резуль­тате случайного перемешивания металла в ре­зультате ручной ковки... Однако многие мастера предпочитают ковать клинки из "штемпельного" Дамаска с его ре­гулярным узо­ром. "Штемпель­ным" узор назва­ли в Германии по способу его об­разования путем набивки специ­альным штампом строго упорядоченного рельефа на заготовку клинка, после сошлифовки которого слои искажаются в за­данном порядке. Видов этих узоров немного и большинство из них были . известны еще в прошлом веке. К ним относятся ступенчатый, волнистый, ромбический (сетчатый) и кольча­тый.

Ступенчатый узор характеризуется относительно узкими прядями линий, расположенными поперек клинка. В зависимости от размеров рельефа, тщательности отковки и шлифовки клинка узор может представлять собой либо концентрические овалы, либо разомкнутые, волнистые фигуры, напоминающие ряд сосулек или сталактитов, свисающих с обуха клинка. Распространенным видом "штем­пельного" узора является ромбиче­ский, имеющий две разновидности. Одну из них получают, насекая по­верхность заготовки зубилом крест на крест, отчего узор имеет вид сплетенной из нитей сетки; набро­шенной на клинок из "дикого" Дама­ска. Соответственно, и узор называ­ется "сетчатым". Второй разновидно­стью является узор, который в Гер­мании называют "мелкие розы". Он имеет вид четких концентрических ромбов и набивается имеющим пи­рамидальные выступы штампом, по­хожим на кулинарный молоток для отбивания мяса.

Третий, кольчатый вид "штемпель­ного" узора в США называют "павли­ний глаз", поскольку на клинке в четком порядке расположены мно­гочисленные концентрические окружности. Некоторые современные мастера по разметке засверливают непосредственно саму заготовку клинка, другие делают то же самое со штампом, которым и набивают этот узор, когда потребуется. Похо­жий до неразличимости узор полу­чается, если на заготовке клинка нарезать, а не насечь, сетчатообразный рельеф с высокими квадратными выступами. При расковке эти квадраты вдавливаются и расплываются, образуя регулярный кольча­тый узор. Многие мастера в совершенстве овла­дели и методами изготовления раз­личных разновидностей столь краси­вого металла, как "турецкий" дамаск. Отличительной особенностью разно­видностей "турецкого" или "харалужного" Дамаска являлось то, что клинки отковывались из предварительно туго закрученных прутков неоднородного металла. Узоры при этом получались крайне разнообразными и причудли­выми, но технологические приемы их получения можно систематизировать и сгруппировать по мере усложнения изготовление клинка: из одного слои­стого закрученного прутка; из одного ряда прутков, закрученных в разные стороны; из таких же прутков, но рас­положенных в два ряда таким обра­зом, что разные его части откованы с использованием крученого Дамаска разного вида.

Мозаика

Особую популярность приобрел в последние годы мозаичный дамаск.

Steve Schwarzer, Pierre Reverde, Daryl Meier и Hank Knickmeyer осуществи­ли этот технологический прорыв и узоры на их сталях необычны, упоря­дочены и красивы.

Особенностью и отличием мозаич­ного Дамаска от полученного кузнеч­ной сваркой является то, что узор проектируется заранее и создается путем размещения контрастных ме­таллов различного размера и про­филя внутри заготовки. Когда части сковываются вместе внутри заготов­ки, формируется сложносоставной пакет. Аналогичным образом фор­мируются и мозаичные полотна контрастные части композиции, при­ходя в соприкосновение, формиру­ют определенный узор. Метод, который использует Hank Knickmeyer, предусматривает разме­щение металлических брусков и ци­линдров внутри стальной трубы. Он выкладывает основные элементы оп­ределенным образом для создания узора и заполняет оставшиеся про­межутки заполнителем (филером). Труба спринцуется маслом, после чего наглухо заваривается. В ходе нагревания трубы масло воспламе­няется, химически связав оставший­ся внутри кислород и сформировав внутри трубы нейтральную среду, оптимальную для образования без­дефектной цельнометаллической за­готовки. Он нагревает всю трубу в га­зовом горне и по достижению темпе­ратуры сварки в один цикл проковы­вает ее на кузнечном гидравличе­ском прессе. Возможность создания нейтральной атмосферы является критической для создания качест­венного сварного массива с такой значительной площадью сварных швов. В этой методике есть один не­достаток, - если сварку не удалось завершить в ходе единого цикла, то второй цикл уже невозможен т.к. в сформировавшиеся в ходе дефор­мации трубы микропоры, через ко­торые выходит масло, начнется под­сос воздуха, который окислит все еще не проварившиеся поверхности.

Развитием этого направления явля­ется метод предложенный Steve Schwarzer и позволяющий получать качественный провар пакета. Он за­ключается в том, что сварочный кон­тейнер имеет полую трубчатую руко­ять на холодном ее конце. Контей­нер вакуумируется и заполняется азотом или инертным газом. Процедура заполнения производится не­сколько раз перед сваркой для пол­ного удаления кислорода из внут­ренних полостей. Используя такой метод возможно сварить даже те ме­таллы, который не поддаются сварке на открытом огне.Steve Schwarzer и Pierre Reverde явля­ются разработчиками особой мето­дики, которая требует современных инструментов для создания сложных мозаичных узоров. С помощью элек­тродугового резака рисунок проре­зается сквозь стальной блок, после чего из другого блока вырезается фасонный вкладыш для заполнения вырезанной полости. Далее они сва­риваются диффузионной сваркой в единый элемент. Некоторые удиви­тельные детали, невозможные ра­нее, могут быть получены в такой технике «глубокой инкрустации».Barry Gallagher, Shane Taylor и Rick Dunkerly путем комбинирования разных техник создали совершенно новую категорию мозаичного Дама­ска с использованием сложения па­кета и его сварки с применением фасонных штампов. Прообразом послужил оригинальный узор соз­данный Darrel Meier под названием «Коленкор». Совместными усилия­ми они создали новую технику узо­ра по стали.

Современный промышленный дамаск

Промышленное производство да­масских сталей, в основном, базиру­ется на тех же принципах, что и ав­торского Дамаска. Некоторые счита­ют его безличным и однообразным, но высокий спрос на полуфабрикаты при низком уровне предложений со стороны индивидуалов стимулиро­вал развитие этой отрасли промыш­ленности. Современный рынок про­мышленного Дамаска крайне неод­нороден - от малосерийных образ­цов из мастерских известных масте­ров (как, например, используемых на малосерийных проектах компа­нии Cold Steel) до массового производства промышленных предпри­ятий, берущих на работу популярных изготовителей авторского Дамаска. Тем не менее мощное технологиче­ское оборудование(промышленные кузнечные прессы, вакуумные про­катные станы, электродуговые печи с контролируемой атмосферой, газостаты и т.п.) позволяют создавать не только достаточно качественные сварные пакеты для трехслойных клинков как у Helle и Frosts а также San-Mai у Cold Steel, но и неплохой серийный Дамаск.

Применение вакуумных технологий помогло решить проблему ограни­ченности исходных материалов для производства дамасской стали. Пос­кольку окисления предварительно зачищенных поверхностей при на­греве в вакууме не происходит, то становится возможной сварка высо­колегированных, в том числе нержа­веющих, сталей без флюса. Соединяемые отшлифованные пла­стины свариваются методом диффу­зионной сварки в вакуумной камере под прессом. Сваренный таким об­разом пакет расковывается на пла­стины, которые снова шлифуются, свариваются итак до тех пор, пока не получится нужное количество слоев. Этим методом можно изготавливать Дамаск из нержавеющих, быстроре­жущих и иных легированных сталей. Высокопроизводительным методом сварки высоколегированных сталей является прокатка пакета шлифован­ных или очищенных другим методом пластин на вакуумном прокатном стане. Для сварки металлических волокон и гранул применяют технологии, ис­пользуемые в порошковой металлургии. В наполненную инертным газом камеру газостата помещают вакуумированную и герметическую капсулу, наполненную проволокой, металли­ческим порошком или смесью того и другого. Затем нагревают капсулу до 1200-1400°С и заполняют камеру га­зом до тех пор, пока давление в ней не достигнет примерно 1500 атм. После завершения процесса спека­ния композитного материала под да­влением, спекшуюся с композитом оболочку удаляют механическим пу­тем и очищенный композит проковы­вают или прокатывают. Этим высоко­производительным методом можно получить практически любую из из­вестных структур Дамаска. Одним из наиболее известных круп­ных производителей дамасской ста­ли несомненно является шведская компания DAMASTEEL АВ, образо­ванная в августе 1995. Ее специали­зация - изготовление современны­ми методами заготовок из дамас­ской стали для нужд серийных про­изводителей и индивидуалов. Время зарождения этого производителя ноябрь 1992 г., когда сотрудничество между производителем порошковых сталей Soderfors Powder АВ и индивидуалом - кузнецом Каем Эмбертсе--ном из шведского города Эдсбина оформилось в отдельный проект. Успешный метод по созданию да­масской стали на основе достижений порошковой металлургии был раз­работан в течение 1993 г., а в 1996 был получен патент на изготовление заготовок из порошкового Дамаска. DAMASTEEL АВ производит мето­дом порошковой металлургии два типа полуфабрикатов - прутки со слоистым концентрическим рисун­ком, напоминающим в разрезе го­дичные кольца деревьев, и много­слойный пакет с параллельными слоями. В дальнейшем полуфабри­каты могут использоваться для соз­дания более сложных узоров в про­цессе ковки. При этом развитие узо­ра из заготовок с «древесной» стру­ктурой происходит за счет фрезеро­вания или штамповки, а плоскосло­истой - как для фрезерования и штамповки, так и для кручения. В ходе ковки узор может быть услож­нен и улучшен. Дальнейшее развитие узора может производиться уже самим покупате­лем на основе собственных промыш­ленных мощностей, хотя на конеч­ную закалку рабочий Дамаск пред­почитают возвращать производителю. Промышленный Дамаск охотно приобретают не только крупные се­рийные производители, такие как Bear MGC, Heinr. Boeker Baumwerk GmbH и М|'е1одля использования на эксклюзивных моделях, но и такие мастера как Michael Walker, Barry СаПадпеги многие другие. Приведенные примеры далеко не полностью исчерпывают достижения исследователей узорчатых металлов в применении новейших техноло­гий. Эти технологии дают возмож­ность использовать при изготовле­нии Дамаска любые высокопрочные легированные стали, что резко повы­шает функциональные свойства из­готовленного из него клинка.

Заключение

Так что можно порекомендовать че­ловеку, который хочет приобрести клинок из Дамаска? Во-первых, риск брака на Дамаске намного выше, чем на клинке из обыкновенной стали. Это происходит по причине сложно­сти и длительности процесса его из­готовления. Недокал и перекал, не­провар и обезуглероживание, ошиб­ки при сборке исходного пакета вот далеко не полный перечень про­блем, которые могут полностью пе­речеркнуть результат длительных трудов. Да и что греха таить - подчас даже опытные мастера дают себе по­блажку и собирают пакет с упором на его внешнюю красоту, но не на ра­бочие свойства. В результате клиен­ты мучаются с клинком со средним значением углерода не выше 0.3 -0.4% или даже вообще с незакален­ным пакетом. Есть марки сталей, столь сложные в обработке, что малоопытные масте­ра их избегают. Теперь представьте, что в вашем пакете несколько таких сталей. Каждая имеет свои собствен­ные температуры сварки и закалки. Комбинации из трех и более сталей налагают еще более жесткие требо­вания на их термообработку - под­час при неверно выбранном режи­ме, под действием внутренних на­пряжений, вызванных неоднородно­стью структуры, клинок деформиру­ется или лопается, иногда сразу, а иногда - при первом же легком уда­ре. Иногда наоборот - режущая кромка сминается при первом же контакте с чем-то более твердым, чем масло. Таким образом, попытка связать несколько металлов в еди­ном пакете сродни задаче «запрячь в телегу коня и трепетную лань». Перед приобретением авторского дамаска попытайтесь понять точку зре­ния самого мастера на свой продукт. Два крайних случая: мастер, который дрожит над каждым кусочком своего материала, как скупой рыцарь, и мас­тер, который безжалостно отправляет «не показавшийся» ему кусок в боль­шое ведро, уже набитое битком не­удачными продуктами поиска. Всегда выбирайте второго - первый просто не производит Дамаска в достаточном количестве, вот и дрожит над каж­дым, даже в высшей степени проб­лемным, куском, в то время как вто­рой предъявляет к своей работе са­мые жесткие стандарты, постоянно со­вершенствуя и развивая свою технику. Спросите мастера, из чего он кует клинки. Если прозвучит фраза о старых напильниках, стальных тросах, цепях, рессорах и пружинах, то изде­лий этого мастера стоит избегать. Изготовление современного Дамаска базируется на определенных марках сталей с определенным процентным составом, и помимо индивидуально­го мастерства, опыта и интуиции от­талкивается еще и от теоретического металловедения. Особо стоит избе­гать тех, кто переводит разговор о своем материале на историко-мифологические темы или начинает беспардонно нахваливать самого себя. "Правда о Дамаске заключается в том, что у знающего и опытного мастера он может получиться совсем не хуже по свойствам, чем клинок из любой со­ставляющей пакета, но ожидать каких то магических сверхсвойств не стоит. Более того, - если мастер не слишком опытен, попытка сварить стали с вы­сокой прочностью и хорошей стойкостью режущей кромки, может закон­читься непрочным клинком с недолго­вечным лезвием. Главная ценность Дамаска в его удивительной, гипнотической красоте застывшего в металле пламени. В удивительных изгибах и завитках угадывается летний лес и зимняя пустыня, водная гладь и штор­мовые валы. Именно это вдохновляло создателей мифов и легенд и звало воина на битву. Именно это придает дамасскому клинку непередаваемую, вневременную красоту, в которой осталась частичка души сделавшего его мастера. Именно в этом его магия, завитках угадывается летний лес и зимняя пустыня, водная гладь и штормовые валы. Именно это вдохновляло создателей мифов и легенд и звало воина на битву. Именно это придает дамасскому клинку непередаваемую, вневременную красоту, в которой осталась частичка души сделавшего его мастера. Именно в этом его магия.
 

Взято у Ильи Куликова