Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 4 2019 114 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ уже не производят. Ножевые клинки современ- ной выделки изготавливаются только кустарным способом в небольших штучных количествах. Это связано с конструктивной особенностью из- делий из булатной стали, которая основана на слоистой неоднородности структуры. В современной инструментальной промыш- ленности резкая карбидная неоднородность считается браком. Равномерное распределение твердости по всей рабочей поверхности инстру- ментальной поковки является основным тре- бованием при изготовлении полуфабрикатов в виде калиброванных кругов и шестигранников. То, что считается браком в углеродистых инстру- ментальных сталях, может являться преимуще- ством в клинковых изделиях из булатной стали. По мнению коллекционеров холодного ору- жия, большинство булатных клинков наряду с красивым крупным узором обладают высокой твердостью, надежностью и режущей способно- стью. Несмотря на все достижения металлургии за последние 100 лет, существует устойчивое мнение, что клинки из современной углероди- стой инструментальной стали имеют более низ- кие свойства, чем клинки из булатной стали. Целью данной работы являлось определение механических свойств булатной стали, а также установление основных недостатков и преиму- ществ клиночных изделий древности по срав- нению с современными высокоуглеродистыми инструментальными сталями. Научных работ по определению механиче- ских свойств булатных сталей очень мало. Как правило, это связано с тем, что большинство ка- чественных клинков из булатной стали хранятся в государственных музеях или в частных кол- лекциях. Таким образом, необходимое количе- ство образцов для исследований механических свойств методами разрушающего контроля всег- да было недостаточно. Однако некоторые свиде- тельства, хотя и косвенные, можно обнаружить в научной литературе прошлых лет. Так, еще в XI веке Хорезмский ученый Аль- Бируни (1040) [1] обратил внимание на то, что клинки из индо-персидской узорчатой стали ломаются при ударе на холоде. Низкий уровень хладноломкости подтвердил в своей работе про- фессор Гаев (1956) [2], исследовавший сабель- ный клинок XVIII века из собрания Государ- ственного Эрмитажа. Боевой булатный клинок, содержащий 1,97 % углерода и 0,136 % фосфора, от удара был сломан у эфеса и наварен железом. Сегодня известно, что характерной особенно- стью именно фосфористых высокоуглеродистых сталей является снижение ударной прочности при отрицательных температурах. Одним из первых, кто провел статические ис- пытания на изгиб булатных сталей (в Европе и в США булатную сталь принято называть genu- ine Damascus steel), был австрийский металлург Zschokke (1924) [3]. Исследованные им образцы по содержанию углерода (1,342…1,874 %) яв- ляются заэвтектоидными сталями с повышен- ным содержанием фосфора 0,086…0,172 %, все остальные элементы не превышали сотых долей процентов. Полученные результаты статических испытаний привели его к парадоксальному вы- воду. По статическим свойствам на изгиб ста- ринные булатные клинки значительно уступали промышленным клинковым сталям, изготов- ленным в Золингене. По его мнению, огромное влияние на понижение механических свойств старинных булатных сталей оказал фосфор, в значительном количестве присутствующий во всех исследуемых образцах. Подтвердил выводы о вредном влиянии примеси фосфора на меха- нические свойства булатной стали итальянский профессор Carlo Panseri (1965) [4], исследовав- ший два образца из персидской булатной стали, содержащей 1,42 и 1,62 % углерода и 0,035 и 0,087 % фосфора соответственно. Изучая проблемы сверхпластичности вы- сокоуглеродистых материалов, американские ученые Sherby, Wadsworth и Talef (1979–2001) [5–9] заинтересовались проблемой легендарной упругости и вязкости булатной стали с содер- жанием углерода от 1,3 до 2,3 %. В результате многолетних исследований они разработали в 1975 году в лаборатории Стэндфордского уни- верситета новый класс материалов UHC steels , обладающих высокой статической прочностью около 1200 МПа и пластичностью  25 % при комнатной температуре. По химическому соста- ву UHC steels содержали от 1,1 до 2,1 % углеро- да с добавлением примеси хрома не менее 1,5 % ( UHCS-1,5%Cr ). Для усиления пластических свойств добавляли от 1,5 до 7,5 % алюминия ( UHCS-1,5%Cr-1,5%Al ), а для получения графи- тизируемых сталей добавляли до 10 % кремния ( UHCS-10%Si ). Однако сегодня мы знаем, что