Глава 5. Чернов Д.К., Беляев Н.Т. «О булатах»
Следующей волне интереса, возникшей на рубеже 19 и 20 веков, булат целиком и полностью обязан профессору Д. К. Чернову, объ- яснившего процесс термической обработки черных металлов, про- цесса кристаллизации и строения слитков, и его верному ученику Беляеву Н. Т. Курс лекций Чернова Д. К. «Сталелитейное дело», на- писанный красивейшим каллиграфическим почерком профессора, содержит и такие слова: «Повторяя на Обуховском заводе некоторые работы Аносова и основываясь на его указаниях, я также приготовил слиток булата; на выкованной полосе, после вытравки кислотою обнаружился красивый волнистый узор на темном фоне…» Фото- графия этой пластинки имеется в работе Н. Т. Беляева «О булатах». И далее он пишет: «Аносов доказал, что булат есть высший сорт стали и по своему составу приближается к соединению железа лишь с углеродом. Распадение же стали на два различных соединения при кристаллизации играет очень важную роль при назначении такой стали на клинки: при закалке более твердое вещество сильно зака- ливается, а другое вещество остается слабо закаленным. Но так как оба вещества в тонких слоях и фибрах тесно перевиты одно с другим, то получается материал, обладающий одновременно и большой твердостью, и большой вязкостью. Таким образом, оказывается, что булат несравненно выше лучших сортов стали…»
Далее я привожу ссылку Н. Т. Беляева на эту же работу, так как она более детальна: «Рассматривая под микроскопом отдельные кристал- лы, можно видеть, что они принадлежат к разрывным кристаллам с небольшим развитием ростков по направлению октаэдрических осей. Причем одна из них по направлению главного ростка кристалла всегда оказывается длиннее двух других. Вышеупомянутые оси бросаются остывающей массой по направлению кристаллографических осей. При этом главные оси обыкновенно идут нормально к поверхности охлаждения. От главных осей отбрасываются ветви первого порядка, от этих последних ветви второго порядка и т. д. Нарастающий металл придает всему скелету несколько слитные и округленные очертания. Кристаллы такого вида называются елочными (дендриты). При бла- гоприятных условиях они могут достигать значительной величины. (Чернов Д. К.)
«Если охлаждение идет быстро, или какая-либо иная причина ме- шает свободному и равномерному сжатию различных частей слитка при охлаждении, то система кристаллов, группирующихся около более сильных центров кристаллизации, могут обособиться друг от друга, сцепление между частицами в каждой группе будет больше, нежели между соседними частицами разных групп, которые поэтому будут разделяться по поверхности слабости. Такое явление называется «гра- нуляцией», и чем она более развита, тем хрупче сталь» (Беляев Н. Т.)
«Когда охлаждение идет медленно… кристаллы будут расти и бро- сать свои ветви. При этом одновременно будет происходить и рас- падение состава» (Беляев Н. Т.)
«Вещество более мягкое и менее углеродистое бросает оси, другое, более углеродистое, оставаясь в то время жидким еще, тотчас вслед за этим обволакивает ростки. То вещество, которое затвердевает поз- же, осаживаясь на образующихся ростках, еще не успевает отложиться в полном относительном количестве, как часть его, оставшаяся жид- кой, отгоняется вновь образующимися ростками все дальше и дальше от пунктов, где началась кристаллизация. Таким образом, в местах затвердевающих последними оказывается преобладающим или ис- ключительным более углеродистое соединение» (Чернов Д.К).
Исходя из выше сказанного, читатель, можно предположить, что в тиглях П. П. Аносова уже частично освободившаяся от горящих углей и поэтому охлаждающаяся подаваемым воздухом, кристаллиза- ция начиналась в верхней части расплава в первую очередь. А нижняя часть, еще подогреваемая оставшимися горящими углями застывала в последнюю очередь, и содержала гораздо больше цементита (угле- родистого соединения) чем верхняя, на что указывал Аносов П. П.: «… нижняя кромка всегда заключает более правильности в узорах, нежели верхняя».
Бурное развитие металлургии в конце 19 века, обусловленное новейшими исследованиями в металлографии, меняет и язык Черно- ва Д. К.: «По новейшим исследованиям углеродистая сталь представ- ляет сплав из двух главных компонентов: чистого железа и особого соединения железа с углеродом – карбида FeC. Последнее соединение может растворяться в железе в различных пропорциях и количество его, входящее в соединение с железом, обуславливает твердость спла- ва. Это соединение довольно постоянно при тепловой обработке. При температурах красного каления оно распадается на свои составные ча- сти, т. е. чистое железо и углерод, причем последний переходит как бы в раствор и получается однородный раствор этого углерода во всей массе железа. Если вслед за этим превращением непосредственно будет применено охлаждение до обыкновенной температуры, то об- ратного соединения углерода с соответствующим количеством железа, как было до нагрева, не последует, и охлажденная таким образом сталь является в закаленном состоянии.
Если охлаждение шло сравнительно медленно, то при переходе через температуру приблизительно 700оС опять наступает соединение углерода с соответствующим количеством железа, образующийся
таким образом его карбид Fe
C представляется как бы эмульсиро- ванным в остальной массе железа. В тех случаях, когда медленность охлаждения была достаточной для сближения образовавшихся частиц карбида в отдельные группы, эти последние настолько обособляются от остальной массы, что представляются на шлифе в виде отдельных пятен или линий…
Если в данном куске стали содержится углерода 0,89 % то во всех местах шлифа замечается одинаковое соотношение темных и светлых мест шлифа и таким образом по всей поверхности рисунок имеет оди- наковый характер. При таком составе стали (0,89 % С) вышеуказанное строение носит название «перлита», причем обе составные части перлита носят специальные названия, а именно: светлая часть (карбид Fe C) называется «цементитом», а матовая (железо обычно также с небольшим (около 0,1%С) содержанием углерода) «ферритом».
Если сталь будет взята в возможно более расплавленном состоя- нии, а медленность охлаждения ее из этого состояния будет доведена до нескольких десятков часов, то обособление карбида в отдельные группы может достигнуть таких размеров, что поверхность стали по- сле протравления представится глазам в виде чрезвычайного крупного красивого рисунка, какой мы видим в восточных клинках и называем булатным».
Читатель, эту выдержку из книги Чернова Д. К., приведенную Беляевым Н. Т. в своей работе «О булате», я выписал тоже неспроста, она нам понадобится в дальнейшем.
Беляев Н. Т., комментируя процесс плавки булата Аносова П. П. пишет: «Дают тиглю медленно остывать. Когда температура станет опускаться до температуры около 700 оС (красного каления), то начнет происходить соединение железа с углеродом в карбид. Произойдет нарушение однородности состава и в зависимости от количества углерода мы получим соединение перлита с ферритом или (перлита – прим. автора) с цементитом.
Предположение, однажды высказанное Черновым Д. В. и под- держанное Беляевым Н. Т., сутью которого является то, что клинок булата в незакаленном состоянии состоит из матрицы, состоящей из феррита и содержащей в себе скопления цементита, а в закаленном состоянии матрица состоит из троостита, в котором в свою очередь располагаются скопления цементита, может, и имела место быть, но ее Беляев Н. И., названный Л. Архангельским «вторым учеником профессора Чернова», спустя некоторое время раздует в непрекра- щающийся и поныне пожар мировой.
Беляев Н. Т., исследовавший клинок, в свое время изготовленный П. П. Аносовым и хранящийся в коллекции Чернова Д. К., пришел к выводу: матрица клинка состоит из троостита, имеющей в себе ско- пления точек цементита, которые видимы глазом как белые узоры.
Вот свидетельство Беляева Н. Т.: «В твердых булатах грунт бывает черный, что происходит по всей вероятности от выделения углерода в феррит» (Чернов).
И свидетельство того же Беляева Н. И.: «В объяснение этого про- тиворечия Н. Т. Беляев в № 6 журнала русского металлургического общества за тот же год (1910 г. – прим. авт.) стр. 1001, говорит: «Слова профессора Чернова относятся к клинкам эвтектоидного содержания и при этом не испытавших закалки. Приводимый же клинок относится к разряду надэвтектоидных и содержание углерода в нем, по аналогии
с анализированным мной булатным клинком того же рисунка, должно быть близко к 1,5 углерода. Таким образом, до тепловой обработки мы в этом клинке будем иметь доэвтектоидный цементит и перлит, после же закалки и отпуска цементит и тростит».
Что касается булатных узоров, то здесь Беляев Н. Т. разделяет мне- ние Аносова П. П.: «По мере возрастаний содержания углерода из- меняется и рисунок, от продольного, переходя через волнистый, до сетчатого и, наконец, коленчатого».
Выводы, по моему мнению, читатель, однозначны: профессор Чернов Д. К. и его ученик Беляев Н. Т. не только объяснили суть про- цессов, происходящих при кристаллизации или остывании булатного расплава, в результате которого булатный сплавок получает дендрит- ную структуру, состоящую из нитей перлита и скоплений цементита, заполняющих собой междендритное пространство, но и практически доказали, что клинки Аносова П. П. (или клинок), будучи закаленны- ми и отпущенными, имеют ту же самую внутреннюю структуру: перлит и цементит, или иными словами они были изготовлены из сплавков дендритного типа. И ни о каких недоплавившихся обсечках ни Беля- ев Н.Т. ни профессор Чернов Д. К. нигде и никогда не упоминают. И ни о каких-либо фарандах тоже.
 |
 |
 |