Вторая попытка оружейника: средневековый меч

Кузнец-оружейник Василий Иванов, специализирующийся на традиционном японском оружии, по просьбе редакции «Популярной механики» взялся за проект исторической реконструкции европейского меча XIII века. Меч пришлось делать с нуля — начиная с выплавки стали из руды. Первая модель оказалась неудачной, и лишь вторая успешно прошла контрольные испытания.

Выковать настоящий меч XIII века из заготовки, работу над которой мы описали в статье «Железный век: Меч русского воина», оказалось не так уж и просто. Как и у средневековых кузнецов, оружие получилось у нас вовсе не с первой попытки.

Вторая попытка оружейника: средневековый меч

В февральском номере журнала «Популярная Механика» мы начали рассказ о нашем проекте исторической реконструкции средневекового меча под руководством известного кузнеца-оружейника Василия Иванова, руководителя мастерской традиционного японского оружия Ishimatsu. В первой статье мы описали, как получали нужные сорта стали из железной руды, и пообещали опубликовать продолжение в следующем номере. Однако нас поджидали технические трудности, которые задержали продолжение почти на два месяца. Впрочем, трудности эти тоже вполне исторически аутентичны — с ними встречались и средневековые кузнецы-оружейники.

Кузнец-оружейник Василий Иванов

От бруска к клинку

Итак, у нас есть стальной брусок, собранный из семи пакетов, — каждый из них имеет свою структуру и назначение в конструкции клинка. Первым делом нужно превратить этот брусок в собственно заготовку — проковать в стальную полосу заданных размеров с учетом запаса на проковку и оттяжку лезвия (для экономии времени мы немного отступили от исторической аутентичности, использовав для этой операции пневмомолот). На заключительной стадии этого этапа Василий, уже вручную, придает полосе первоначальную геометрию, формируя хвостовик, кончик и пятку клинка. С этого момента полоса по форме уже отдаленно напоминает будущий меч. После того как металл остыл, Василий еще раз внимательно осмотрел и измерил полученную заготовку, оставив небольшой запас металла на исправление будущих ошибок.

Для экономии времени нам пришлось несколько отступить от исторической аутентичности и заменить бригаду молотобойцев одним пневмомолотом.

Для экономии времени нам пришлось несколько отступить от исторической аутентичности и заменить бригаду молотобойцев одним пневмомолотом. С его помощью многопакетному бруску придается первоначальная форма — его проковывают в полосу, формируют хвостовик клинка.

Хотя пневмомолот позволяет экономить силы и время, некоторые операции можно сделать только вручную

Хотя пневмомолот позволяет экономить силы и время, некоторые операции можно сделать только вручную.

Следующая стадия — проковка долов. Долы — это продольные пазы, проходящие вдоль части длины клинка. Иногда их ошибочно называют «кровостоками», хотя на самом деле функция долов в конструкции клинка совершенно иная — они уменьшают массу клинка и играют роль ребер жесткости. Долы проковываются с помощью специального инструмента, называемого шпераком. Шперак представляет собой Т-образные щипцы с губками круглого сечения, заготовка зажимается между ними и проковывается, в результате с обеих сторон клинка появляются продольные пазы.

Для проковки долов используется специальный инструмент – шперак

Для проковки долов используется специальный инструмент — шперак. Это Т-образные щипцы с круглыми губками, между которыми зажимается будущий клинок.

При проковке шпераком пневмомолотом с обеих сторон клинка образуются полукруглые пазы – долы

При проковке шпераком пневмомолотом с обеих сторон клинка образуются полукруглые пазы — долы, которые затем шлифуются вручную с помощью мокрых абразивных камней. Долы часто ошибочно называют «кровостоками», но на самом деле они выполняют функцию ребер жесткости, а заодно позволяют уменьшить массу клинка.

И наконец, заготовка приобретает более-менее окончательный вид после оттяжки (формирования) лезвия. «Это довольно кропотливый процесс, — объясняет Василий. —  Если на предыдущих этапах можно использовать пневмомолот, то для оттяжки лезвия необходима высокая точность, которая достигается только ручной ковкой». На этой стадии окончательно задается геометрия будущего клинка, можно немного изменить расположение центра тяжести, варьируя толщину клинка у кончика или у основания. Толщина режущей кромки на этом этапе составляет 2–2,5 мм. Тоньше нельзя: можно перекалить сталь, да и запаса для каких-либо «маневров» не останется.

Но вот предварительные работы почти закончены. Василий еще раз проверяет соответствие размеров клинка нашему техзаданию, рихтует заготовку и переходит к следующему этапу — термообработке.

Термообработка

К закалке приступают не сразу. Сначала нужно избавиться от внутренних напряжений в материале, которые могли появиться во время ковки. Для этого клинок отжигают — нагревают до 950—970°С, а затем оставляют медленно остывать прямо в горне — этот процесс занимает 5–8 часов. Затем заготовку окончательно рихтуют, причем минимально, чтобы избежать переуплотнения материала в различных частях клинка.

Закалка — самая известная часть процесса термообработки. При закалке происходит быстрое охлаждение заготовки, углеродистая сталь становится прочной, твердой и упругой (снижается ее пластичность и вязкость).

Василий накладывает древесный уголь и разжигает горн, поясняя: «Древесный уголь горит более равномерно. К тому же он легче кокса, и поэтому вероятность повредить горячий пластичный клинок при разогреве меньше». Он нагревает клинок, стараясь добиться равномерного прогрева примерно до 890—900°С, затем вынимает заготовку из горна и опускает в ванну с солевым раствором на 7–8 секунд. Затем клинок нужно отпустить — снять внутренние напряжения, накопившиеся в металле во время закалки, сделать его менее хрупким и увеличить ударную вязкость: нагреть до невысокой (180—200°С) температуры и охладить до комнатной в воде (или воздухе — методики варьируются). Эту операцию производят обычно несколько раз (в нашем случае три) с перерывами в 15–20 минут. После этого клинок оставляют в покое на несколько дней, чтобы оставшиеся внутренние напряжения проявились и «устаканились».

Клинок желательно подвесить, а не просто положить на наковальню, иначе неравномерности в теплообмене могут нарушить геометрию, то есть клинок банально «поведет»,

— замечает Василий. Но даже в подвешенном состоянии по прошествии нескольких дней клинок, как правило, нуждается в небольшой щадящей холодной рихтовке.

Закалка – самая эффектная часть процесса термической обработки стальных сплавов

Закалка — самая эффектная часть процесса термической обработки стальных сплавов, включающего отжиг, собственно закалку и отпуск. Во время закалки разогретую заготовку из углеродистой стали опускают в ванну с водой, солевым раствором или маслом.

При быстром охлаждении в стали возникает мартенсит

При быстром охлаждении в стали возникает мартенсит — кристаллическая структура, благодаря которой металл становится прочным, твердым и упругим (хотя теряет пластичность и приобретает хрупкость). Образовавшиеся неравномерности внутренних напряжений частично снимаются при последующем отпуске — нагревании до невысокой температуры и охлаждении.

После термообработки — очередной контроль качества. Василий тщательно осматривает клинок на предмет «непроваров», трещин, проверяет его на изгиб и кручение, бьет клинком по доске плашмя и вновь осматривает. Затем он зажимает клинок двумя пальцами и бьет по нему металлической палочкой, внимательно прислушивается к звону и скептически качает головой: «Когда звук звонкий, колокольный, по мечу идет долгая вибрация — это говорит о прокованности меча, отсутствии внутренних микротрещин и достаточно высокой степени закалки. Если звук хриплый, тусклый и недолгий — значит, есть какие-то дефекты. Здесь что-то не так: звук мне не нравится». Но объективных признаков вроде бы нет, так что переходим к следующему этапу.

Механическая обработка

Этот довольно монотонный процесс занимает почти две недели. За это время оружейник с помощью мокрых абразивных камней из песчаника снимает лишний металл, шлифует долы, формирует и затачивает режущую кромку. Но вот, наконец, работа близится к концу, и Василий приступает к окончательной проверке — вновь осматривает клинок, разрубает несколько деревянных брусков, мягкий стальной уголок, несколько раз изгибает клинок: «Похоже, закалился неравномерно — при изгибе основание образует дугу, а кончик почти прямой», — и в этот самый момент зажатый в тиски клинок с неприятным хрустом трескается. Его конец по-прежнему зажат в тисках, а остаток — в руках у Василия, который пожимает плечами:

Я же говорил, что тут что-то не так! Вот поэтому мы при выплавке делали несколько заготовок. Ничего страшного — разберемся, почему это произошло, и попробуем еще раз.

Сломанный меч

Собственно, именно это и задержало выход данной статьи на два с лишним месяца — потребовалось разобраться в причинах произошедшего, провести несколько экспериментов, внести коррективы в процесс... и повторить весь путь от многопакетного бруска заново.

Почему же сломался наш первый меч? «Напомню, что мы использовали нестандартные стали, точный состав которых неизвестен, а значит, их характеристики сложно предсказать, — говорит Василий. — По-видимому, закалка была чрезмерно жесткой — слишком высокая температура и использование солевого раствора привели к образованию микротрещин в высокоуглеродистой стали. Это чувствовалось уже на этапе предварительной проверки после закалки — по звуку и гибкости, но окончательно подтвердилось только после мехобработки — стали видны микротрещины на поверхности».

Звонкий клинок

После ряда экспериментов процесс термообработки был модифицирован. Во-первых, мы решили немного изменить геометрию клинка, увеличив толщину кончика, чтобы закалка стала более равномерной. Во-вторых, уменьшили температуру нагрева до 830—850°С и саму закалку решили проводить не в солевой ванне, а в водно-масляной (слой масла толщиной 30 см поверх воды). После такой двухступенчатой (за счет масла, имеющего температуру кипения около 200°С) закалки, длящейся 7–8 секунд, клинок охлаждался в воздухе (на морозе в —5°С) до полного остывания (5 минут). Методика дальнейшей термообработки также была изменена: клинок отпускали для снятия внутренних напряжений в пять заходов, нагревая до температуры 280—320°С, а затем оставляя остывать в воздухе.

И вновь — перерыв в несколько дней, рихтовка, обдирка, шлифовка и заточка.

И вот, наконец, Василий вновь бьет металлической палочкой по клинку, прислушивается к долгому музыкальному звону, и на лице его появляется удовлетворенная улыбка: «Кажется, на этот раз все получилось!» Он зажимает клинок в тиски и тянет за хвостовик — клинок сгибается в почти идеальную дугу.

Последний, заключительный этап изготовления меча – это «одевание» клинка

Последний, заключительный этап изготовления меча — это «одевание» клинка. Перекрестие мы отлили из бронзы, а затем кузнечным способом сварили две бронзовые планки между собой, оставив в центре отверстие для хвостовика клинка.

Навершие («яблоко») тоже отлито из бронзы

Навершие («яблоко») тоже отлито из бронзы. Под замшу, которой обмотана деревянная рукоять мяча, вставлено металлическое кольцо — для лучшего удержания и контроля положения меча. Для придания исторически аутентичного вида мы прогрели бронзовые детали газовой горелкой, чтобы они покрылись патиной и не выглядели новыми.

Остаются только всякие мелочи — протравить рисунок, чтобы на поверхности клинка появился красивый узор, подогнать деревянные ножны, установить на меч рукоять, обтянутую замшей, бронзовые перекрестие и навершие (так называемое яблоко). Меч, почти в точности такой, каким могли биться русские воины XIII века, полностью готов — остается только испытать его. Но об этом — в одном из следующих номеров.

Дмитрий Мамонтов

Популярная механика

Комментарии

  1. Н.Кузьмина

    Спасибо большое за информативную статью. Читала с большим интересом, узнала много нюансов. Действительно прекрасная работа, мой респект всем принимавшим участие!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *