Секрет изготовления булатной стали

Материал клинка — закаленная сталь — обладает тем свойством, что твердость и упругость ее в известных пределах находится в обратной зависимости. Твердость лезвия должна быть достаточно большой, чтобы нож не скоро затупился, но и не чрезмерной, иначе выкрошится режущая кромка или сломается лезвие.

Давно замечено, что стойкость (износоустойчивость) лезвия не всегда зависит от твердости клинка. Нередки случаи, когда мягкий клинок тупился в работе меньше, чем более твердый. На Златоустовском заводе известный металлург Аносов, пытаясь восстановить секреты технологии изготовления булатной стали, определял износоустойчивость лезвия путем разрезания рулонов войлока. В ходе работ выяснилось, что образцы лезвий, взятые из одного куска стали и прошедшие одинаковую термообработку, имеют различные характеристики.

В древности оптимальное сочетание этих свойств обеспечивал булат — материал, который привозили из Индии. В страны ближнего Востока он поступал в виде слитков и затем в процессе ковки и закалки особыми методами приобретал уникальные свойства, сочетая высокую твердость и большую упругость по сравнению с не обладавшими подобными качествами, в нашем понимании, рядовыми клинками. Однако и булаты тоже бывали разными. В конце прошлого века, когда в очередной раз вспыхнул интерес к технологии изготовления булата, в России была создана комиссия, которая взяла на учет все имевшиеся в стране образцы булатного оружия. Так, из собранных приблизительно 4000 клинков половина оказалась подделкой, а среди остальных лишь один процент обладал выдающимися свойствами.

Дамаск — материал (сталь, как бы армированная более упругими волокнами), получаемый в результате проковки мало– и высокоуглеродистых полос в один монолит по особой технологии. Дамаск и булат часто путают, поскольку на обоих материалах при протравливании проступает рисунок, демонстрирующий структуру металла. И все же это различные по процентному содержанию углерода материалы.

По содержанию углерода (в особой кристаллической форме) булат занимает промежуточное положение между высокоуглеродистой сталью и чугуном, а в дамаске его содержание такое же, как и в углеродистой стали. Низкоуглеродистые дамаски шли на изготовление стволов охотничьих ружей, которые, за некоторым исключением, стоили значительно дороже стальных, так как изготовление дамаска представляет собой более трудоемкий процесс.

Сейчас производство клинков переживает очередной бум возрождения традиций изготовления узорчатой стали. Большинство солидных зарубежных фирм, да и многие частные производители как в России, так и в дальнем зарубежье, восстановили производство дамасковых клинков, насколько я понимаю, используя в основном декоративные свойства материала. Уже созданы новые, неизвестные ранее сочетания материалов в дамаске, например нержавеющий дамаск. Время от времени в печати появляются сообщения о том, что различными способами удалось получить и булатную сталь, но ее промышленное производство налажено только на украинском НПО «Булат» (Зброя та Полювання, 1999). Причем булатные ножи, которые используют, например, при изготовлении фанеры, резке бумаги, приготовлении щепы для бумажного производства и производства ДСП имеют стойкость на порядок выше, чем аналогичные ножи из лучшей шведской стали.

После правильной проковки, закалки, шлифовки и травления на булатном клинке проступает характерный не повторяющийся узор (в дамасках узор состоит из повторяющихся элементов). Даже при твердости HRC 36–40 такой клинок невозможно пилить надфилем, который хорошо царапает сталь, закаленную до HRC 54–56. Недостатком булата считается его предрасположенность к оржавлению. Есть сведения, что уже получен нержавеющий булат, однако булат ли это?

В свое время в России были и другие отличные клинковые стали. Например, большой известностью пользовались в Российской империи кинжалы и ножи Егора Самсонова из Тулы. Многие из его изделий включены во все дореволюционные каталоги охотничьих магазинов. Всю технологическую цепочку, начиная от выплавки стали и до термообработки, а также отделки ножей, он производил на дому. Умер Самсонов уже во времена советской власти, не оставив учеников и никому не передав секреты своего мастерства. Говорят, когда он уже был немощен, то обратился к властям с просьбой помочь в ремонте дома, так как у него не было ни сил, ни средств, а за это он обещал рассказать о всех тонкостях выделки своей стали. Но советские органы не откликнулись на предложения умирающего и способ изготовления такой стали был утерян.

В 50–60-х годах на московском заводе «Серп и молот» предпринимались попытки восстановить технологию изготовления самсоновских ножей, однако они закончились безрезультатно.

В наше время в ножевом производстве применяют более ста сортов стали. Среди них есть материалы, обладающие уникальными свойствами, хотя они и довольно дороги. Так, подразделения морских диверсантов США — «Тюлени» вооружены боевыми ножами, которые могут резать стальную сетку, при этом абсолютно не повреждая лезвие. Из керамического материала — диоксида циркония (циркона) делают клинки, а в качестве покрытия стального лезвия используют нитрид титана (золотистого цвета), карбонитрид титана (черного цвета) или их чередование. Иногда лезвия также покрывают алмазо-углердной пленкой. Эти покрытия делают поверхность лезвия чрезвычайно твердой, но все же это, так сказать, экзотика. В основном же современные ножи изготавливают из нержавеющих или — на любителя — углеродистых и легированных сталей.

Клинок дамасского ножа в зависимости от его выделки раз в пять, а порою и в десять, дороже обычного.

Излюбленные марки сталей, используемые зарубежными изготовителями, — 440С, АТС34, 154СМ (по некоторым данным, стали АТС34 и 154СМ различаются содержанием неосновных легирующих элементов — марганца и кремния). Литая сталь D2 появилась лет десять тому назад. Она обладает уникальной микроструктурой (при специальной термообработке), позволяющей выполнить заточку с малым углом при HRC 58–60. Cталь CPMT440V, по составу близкую к булату, получают методом порошковой металлургии . Фирмы гарантируют твердость, но это все же не означает, что лезвия, изготовленные из такой стали, лишены недостатков.

Мой коллега привез из США нож, выпущенный одной из старейших фирм в мире — фирмой Buck. Удостоверяющий качество сертификат гарантировал твердость HRC 60. И действительно, испытав лезвие из стали 450С на приборе Роквелла, мы в этом сами убедились. Нож был заточен до бритвенной остроты (хотя и до этого был достаточно острый) вручную с применением специальной жидкости (чтобы, не дай Боже, не отпустить кромку) при помощи приспособления типа «Лански». Однако на первой же охоте кромка благополучно замялась на обычном еловом сучке.

Более дешевые ножи зарубежные фирмы делают из сталей попроще, на которых стоят обычные клейма 420, 440, 440А или просто указывающие на то, что это нержавейка — INOX, ROSTFREI, SINOXID. Закалены они до HRC 50–54, и по износоустойчивости не лучше обыкновенных столовых ножей, поэтому затачивать кромку под острым углом совсем не обязательно. Как-то мне попался нож производства ГДР, я до сих пор так и не выяснил, из какого материала он был изготовлен. Так вот, при его заточке на круге практически не было искр, только редкие красноватые жидкие ниточки. Заточить его я так и смог, заусенец никак не обламывался, хотя лезвие было весьма твердое.

Среди «советских» сталей взамен прежних, пользующихся особой популярностью у кустарей и производителей ширпотреба углеродистых и легированных сталей типа У7–У8, 65Г, 60С2, ШХ15, 9ХФ, Х6ВФ и т.д. Сейчас довольно распространенной является «нержавеющая» сталь типа 40Х13, 40Х13НВ. Эти конструкционные стали теперь не менее «любимы» в среде умельцев, сотни которых работают на каждом ПТО или заводе-гиганте.

Некоторые термисты-виртуозы в закалке такой стали добились действительно хороших результатов, достигая твердости HRC 56–58 при удовлетворительной упругости. Из аналогичной стали делают и столовые приборы. Изучив данные таблицы, увидим, что ее ближайшим аналогом является сталь 420 (разве что содержание марганца несколько выше). Несмотря на то, что эта сталь называется нержавеющей, в действительности она подвержена коррозии, особенно в агрессивной среде или при низком качестве полировки.

Состав некоторых зарубежных сталей, используемых для изготовления клинков ножей (по материалам зарубежных периодических изданий)

Меньше подвержена коррозии сталь 95Х18, которая содержит 18 % хрома и по составу почти «дотягивает» до 440С (ближе к 440В). Это действительно замечательная сталь и, естественно, более дорогая. Однако добиться получения таких свойств возможно лишь при тщательном соблюдении технологии ковки и термообработки. Сегодня только солидные, хорошо зарекомендовавшие себя фирмы могут обеспечить такие условия термообработки — нагрев в вакуумных печах с высокоточной регулировкой температуры, многочасовый отпуск, криогенную обработку (выдержку при низких температурах для получения особо мелкого зерна). А вот кустари, не соблюдая всех тонкостей техпроцесса, не смогут получить хороших результатов и окажется, что качество ножа из 95Х18 ничуть не лучше, чем сделанного из стали 40Х13 и закаленного мастером-виртуозом. Из этой стали делают некоторую ответственную продукцию заводы России. Упоминается также «диверсионная сталь», из которой, возможно, делали «ножи разведчиков» Советской армии. Мне доводилось видеть подобный нож. Его рукоятка была буквально измочалена от промахов при метании в цель, а лезвие слегка затуплено на острие, да и то лишь потому, что, как говорил хозяин ножа, при промахе он постоянно попадал в бетонный забор. Сталь 65Х13 (аналог шведской 13С26) при хорошей закалке — один из наиболее приемлемых для охотничьего ножа материалов, так как при твердости HRC 54–56 она достаточно упруга и износостойка.

Иногда местные умельцы делают неплохие лезвия даже из простой малоуглеродистой стали, посыпая во время ковки полосу чугунной крошкой. Металлическую полосу проковывают, многократно складывая ее. Углерод, содержащийся в чугуне, диффундируя в соседние участки, превращает их в сталь. Получается что-то наподобие дамаска. Естественно, хорошее лезвие можно получить, лишь имея большой опыт работы и «чутье» металла.

При массовом производстве полосы ножа (лезвия) изготавливают методом горячей штамповки, при кустарном — вырезкой из листового материала или ковкой из прута. Говорят, что кованый клинок крепче, — может быть, но на этапах последующей обработки происходит перекристаллизация детали, и эта дополнительная крепость во многом теряется, в отличии от клепки (оттяжки) в закаленном состоянии, например косы, лопаты, где такая нагартовка значительно улучшает свойства материала. При кустарном производстве заготовку из 95Х18 легко испортить при несоблюдении теплового режима ковки. После термообработки клинка следует окончательная шлифовка, отделка и заточка режущей кромки. Обычно угол схождения фасок на полосе клинка, которые образуют лезвие, меньше угла заточки режущей кромки — так проще обеспечить быструю ее заточку и правку, особенно удобно затачивать лезвие с вогнутым в поперечном сечении профилем. Угол заточки для разного рода работ делают различным. Например, 8–12° — для бритв, 10–15° — для скиннера, 12–20° — для охотничьего разделочного ножа, 20–30° — для работ по дереву (стамеска, топор), 30–45° — для рубки сырых костей, 40–60° — в саблях.

Рубить гвозди, протыкать бочки для бензина (как в рекламных целях делают некоторые фирмы) и даже вскрывать консервные банки без ущерба для лезвия можно только при угле заточки, который соответствует данной «работе» — 55–65°. При рубке лезвий друг о друга победа достанется не тому ножу, который изготовлен из более качественной стали, а тому, у которого больше угол заточки. Достаточно длинное лезвие может иметь несколько участков с различными углами заточки режущей кромки по длине.

Фальшлезвие, в отличии от боевых ножей, не должно быть остро заточено, так как при вскрытии брюшины это только мешает, однако его можно использоваться при рубке, освобождая от этой работы тонкое основное лезвие.

Около пяты часто делают большой угол заточки для выполнения тяжелых работ, или применяют для этого участок с так называемой серрейторной заточкой — волнистой пилообразной заточкой, состоящей из одинаковых или чередующихся более и менее глубоких канавок, которые идут поперек режущей кромки. Вариантов такой заточки множество, к тому же лезвие с такой заточкой весьма эффективно при работе с твердыми частями мышечной ткани, хрящей, сухожилий, веревок (стропорезы парашютистов). Старые финские ножи и ножи, лезвия которых постепенно утоньшаются к острию, имеют переменный угол заточки (плоскость заточки скручена пропеллером с каждой стороны). Некоторые северные народы России традиционно пользуются ножами с односторонней заточкой.

Для отделки современных клинков фирмы-изготовители применяют метод электрополирования и вошедшую в моду тонкую шлифовку металла.

В целях маскировки боевые ножи зачастую тонируют. Охотничий же нож достаточно лишь хорошо отполировать для повышения антикоррозионных свойств металла и меньшего засаливания клинка при разделке трофея.

Таблица составов ножевых сталей

Источник: Митин С. Что это за сталь? Несколько советов по выбору ножа. ProРез (№4 2008).