На заре цивилизации

Итак, чем больше углерода, тем сталь делается более крепкой — это хорошо! И менее пластичной — это плохо! Вспомните фильм «Три мушкетера». Перед тем как драться на дуэли, д'Артаньян и его лихие друзья сгибали шпаги в полукруг, пробуя их упругость. Шпагу из высокоуглеродистой стали, как мы уже говорили, так не согнешь — лопнет. Но шпага должна быть и крепкой, иначе что же это за оружие! Как совместить эти противоречивые требования — крепость и пластичность? Это задача, которую металлургия решает все восемь тысяч лет своего существования. И вплоть до середины нашего столетия решала только одним способом — подбором точного количества углерода. Его должно быть столько, чтобы сталь получалась и достаточно прочной, и достаточно пластичной.

Ну, а если углерода в сплаве больше двух процентов, что тогда? Тогда мы получим очень прочный, очень твердый и очень хрупкий металл. Настолько хрупкий, что его легко можно разбить молотком. Это — чугун. Видите, как велика роль углерода и в настолько точных пропорциях его необходимо вводить в металл!

Таким образом, насыпая в расплавленное железо графитовый порошок, мастер получал сталь. Причем поскольку каждый придерживался своих пропорций, то и булат у каждого получался свой, не похожий на другие. У одних покрепче, у других послабее, зато пластичнее. Но каждый ремесленник в конце концов находил ту необходимую пропорцию, при которой кромка лезвия не крошилась при самой тонкой заточке.

Ну, а травы и цветы, так, казалось бы, несовместимые с тяжелым и трудным процессом получения металла — какую они сыграли роль? Огромную. Дело в том, что в растениях содержатся многие неорганические вещества. Например, в яблоках есть железо. В некоторых других растениях содержатся марганец, молибден, ванадий. А они придают стали совершенно особые свойства. С этими свойствами мы еще познакомимся, а пока скажем, что сталь становится еще более крепкой и одновременно более пластичной. Сейчас мы вводим эти вещества в сталь в чистом виде. Они называются легирующими добавками, а сталь — легированной сталью.

Может возникнуть вопрос: каким образом эти легирующие добавки из растений могут влиять на свойства металла, если в растениях их содержатся сотые, а то и тысячные доли миллиграмма? А ведь вплоть до середины нашего столетия легирующие добавки вводились в металл в больших количествах. Считалось, что чем их больше, тем металл лучше. И только лет двадцать — двадцать пять назад ученые установили, что вовсе не обязательно вводить легирующие добавки в металл десятками килограммов. Можно создать такие условия, когда достаточно крошечных количеств добавок, чтобы сталь приобрела нужные свойства. Это называется микролегированием,и оно получает все большее и большее применение. Так вот, древние мастера применяли именно микролегирование. В этом случае, как это бывает часто, практика на тысячелетия опередила науку.

...Последняя травинка сгорала в раскаленном добела вареве, и мастер покидал душное помещение. Главное сделано. Теперь подмастерья смогут изготовить из булата клинки, шлемы, кольчуги.

Звонко бьют молоты, и вот уже на наковальне ярко рдеет раскаленный докрасна готовый клинок. Мастер бросает взгляд на одного из подмастерьев, и тот опрометью бежит к коновязи, на ходу надевая на правую руку толстую кожаную рукавицу.

По вечерней пустыне мчится конь. Всадник, высоко подняв руку, крепко сжимает в ней медленно остывающий на ветру только что откованный меч. Так в Дамаске производилась важнейшая технологическая операция — закалка стали.

Закалку открыли еще в Древнем Египте. Желая побыстрее охладить только что откованное изделие, его погружали в холодную воду. И заметили, что после этого металл становился гораздо крепче. Из Египта закалка распространилась по всему миру. В «Одиссее» Гомера есть такие строчки: «... Как погружает кузнец раскаленный топор иль секиру в воду холодную, и зашипит с клокотаньем железо, крепче железо бывает, в огне и воде закаляясь...» Конечно, в те времена не могло быть и речи о научном объяснении протекающего при закалке процесса. Считалось, что закалка зависит не от свойств металла, а только от «волшебных» качеств тех жидкостей, в которые его погружали. И эта ошибочная точка зрения породила множество фантастических представлений и религиозных мифов. Многие мастера, не умеющие варить хорошую сталь, пытались улучшить ее закалкой, употребляя для этого самые разнообразные составы и рецепты, порой просто страшные. Так, в рукописи одного из храмов в Балгале (Малая Азия, около 900 лет до нашего летосчисления) рекомендуется такой рецепт закалки кинжала: «Нагреть до тех пор, пока он не засветится, как восходящее в пустыне солнце, затем охладить его до цвета царского пурпура, погружая в тело мускулистого раба... Сила раба, перейдя в кинжал, и придаст металлу твердость».