Дамасская сталь с нуля. Часть II

Статей о дамасской стали написано множество, но, поскольку вы собираетесь ее делать, стоит повторить некоторые теоретические положения. Дамасская сталь состоит из чередующихся слоев высоко- и низкоуглеродистой стали. Важную роль играет среднее содержание углерода в дамаске. Его можно рассчитать следующим образом.

Предположим, вы сварили пакет из 30 граммов СтЗ и 70 граммов У8. Таким образом, в вашем дамаске 30% стали с 0.3% углерода и 70% стали с 0.8% углерода. Составив простую пропорцию, вычисляем, что (0.3×0.003+0.7×0.008) х 100 = 0.65. Следовательно, среднее содержание углерода в пакете равно 0.65%. Маловато. А еще надо учесть, что при первом нагреве пакета до сварочной температуры выгорает порядка 0.3% углерода, а при каждом последующем нагреве — еще около 0.03%. Значит, нужно использовать более высокоуглеродистые марки сталей, либо повышать относительное содержание У8 в пакете. По этой формуле вы можете подсчитать среднее количество углерода в пакете и, соответственно, выбрать подходящий закалочный режим.

Повысить содержание углерода может операция, называемая науглероживанием. Следует также помнить, что контрастный узор получается при использовании сталей, различие которых по углероду равно или превышает 0.4%. Протравка готового изделия производится в одном из вышеперечисленных реактивов. При этом изделие должно быть уже закалено (закалка повышает контрастность узора) и отполировано. Обезжиренное изделие целиком помещают в протравочный раствор, операцию продолжают до четкого и полного проявления узора.

Среднеуглеродистый дамаск

Главная сложность в получении дамасской стали — качественная сварка исходного пакета. Важно, чтобы он обладал достаточно большим количеством слоев (порядка 200 для начала будет достаточно) и отсутствием дефектов.

Основные дефекты при ковке дамаска — пережог и непровар.

Пережогом называется дефект, при котором участок заготовки нагревается выше 1200 градусов Цельсия значительное время (20-30 секунд). В результате, сталь вступает в непосредственную реакцию с кислородом воздуха — фактически происходит горение стали. Пережженный участок заготовки не подлежит дальнейшей обработке и обычно удаляется. Поскольку сварка дамаска происходит при температурах, близких к температуре пережога, этот дефект возникает часто и иногда может загубить всю работу.

Непровар — это дефект, при котором слои стали не свариваются между собой из-за неудаленной окалины, недостаточного сближения или недостаточной температуры сварки. На готовом изделии непровар выглядит как трещина среди дамасского узора. Поймать момент, когда сталь уже нагрета до сварочной температуры, но еще не загорелась, поможет только опыт. Приготовьтесь к тому, что прежде чем у вас получится, вы сожжете немало заготовок. Запомните: лучше непровар, чем пережог!

Непровар устраняется, хотя и сложно, а пережженную заготовку можно только выбросить. В дальнейшем, при описании процессов ковки, я буду часто определять температуру заготовки не в градусах, а путем указания на цвет нагретого металла. Надеюсь, это поможет свести количество непроваров и пережогов к минимуму.

По собственному опыту знаю — новичку хочется скорее получить заготовку, в которой много слоев. Протравить ее, и лично убедиться в наличии таинственного узора, характерного для дамаска.

Дамасская сталь Дамасская сталь Дамасская сталь
Дамасская сталь Дамасская сталь Дамасская сталь    
Дамасская сталь  Дамасская сталь

Вариации узора дамаска

Дамаск для начинающих

Вам потребуются 10 двусторонних ножовочных полотен по металлу. Они шире односторонних и удобнее в качестве сырья. Такие полотна изготовляются из стали У8. Постарайтесь при покупке выяснить, как сделаны полотна — целиком из инструментальной стали, или использовано твердое напыление на мягкую основу. Для наших целей годятся только первые. Кроме того, запаситесь достаточным количеством мягкой железной ленты для обивки деревянных ящиков. Также будут необходимы полосы любой стали, кроме нержавеющей. Желательна все же У8. Можно использовать старые напильники толщиной около 2 мм, длиной, равной половине длины ножовочного полотна и шириной, равной ширине железной ленты. Эти полосы вы будете ставить в пакет как внешние слои, чем предотвратите полное превращение в окалину более тонких внутренних. В качестве внешних слоев можно использовать и более мягкую сталь, например, СтЗ, но это понизит среднее содержание углерода в вашем Дамаске.

Электроточилом или шлифмашиной удалите зубья с ножовочных полотен. После этой операции они станут равны по ширине железной ленте. Каждое полотно необходимо разрезать на две равные части по длине. У вас получится 20 отрезков ножовочных полотен. Нарежьте ножницами по металлу 20 отрезков железной ленты. Наконец, желательно, используя аптечные весы, взвесить кусок железной ленты, кусок ножовочного полотна и пластину толстой стали. Знание веса потребуется вам при расчете состава полученной стали.

Теперь сделаем операцию, которая называется наборка пакета. Операция эта тщательная и долгая, поэтому выполнять ее лучше сидя. Положите на стол отрезок стали, толщиной 2 мм. Ее поверхность необязательно очищать от ржавчины, но, если это напильник, необходимо сточить его рабочую поверхность. Увлажните ее обычной водой и нанесите довольно толстый слой буры (порядка 2-3 мм). На слой буры кладется железная полоса, увлажняется, накладывается слой буры. На него — отрезок ножовочного плотна увлажняется, накладывается слой буры. Таким образом, слои железа, буры и стали чередуются, пока не будет использовано 5 отрезков ножовочного полотна. На верхний отрезок железной полосы положите отрезок толстой стали, такой же, как и в самое начало пакета. Теперь пакет очень аккуратно стяните струбцинами по краям и, стараясь, чтобы бура не высыпалась, проварить электросваркой его начало и конец. Затем, для снижения возможности расслаивания, проварите в нескольких местах по длине. При этом поперек боковой поверхности пакета можно наложить отрезки стальной проволоки или гвозди и проварить их. Это послужит дополнительной гарантией от расслаивания.

В процессе сварки необходимо подсыпать порошок буры в те места, откуда она просыпалась или вытекла при нагреве электросваркой. Заключительный этап создания пакета — приваривание ручки к одному из его концов. Это будет отрезок арматуры длиной около 20 см при использовании клещей, или 1 м. при работе без клещей. Старайтесь, чтобы место сварки ручки было максимально прочным. Если ручка отвалится при нагреве пакета в горне, достать его оттуда будет весьма проблематично. Когда вам это удастся, скорее всего, пакет уже будет непригоден из-за пережога. Желательно даже сточить до небольшой толщины один из концов прута, используемого в качестве ручки, и вклинить его между слоями пакета, после чего обварить. В качестве одного из слоев можно использовать прут, раскованный на пластину с одного конца. Его длинный остаток образует ручку. Этот вариант самый надежный. Как бы то ни было, вы должны получить 4 пакета одинаковой конструкции.

В качестве альтернативы электросварке можно использовать следующую технологию. Пакет сначала собирается без буры, после этого электродрелью сверлятся сквозные отверстия в начале и в конце пакета. Далее, по вышеописанной технологии, пакет собирается с бурой и стягивается болтами через просверленные отверстия. Такая техника в некоторых случаях более эффективна, поскольку обеспечивает надежное стягивание пакета. А с использованием электросварки, в раскаленном горне пакет может развалиться.

Некоторые авторы литературы по дамасской стали, советуют собирать пакет вообще без буры, которая играет роль флюса при сварке, а бурой посыпать уже прогретый в горне пакет. Я не рекомендовал бы так поступать начинающим. В середине пакета могут остаться места, до которых расплавленная бура не дотечет. В них образуются непровары. Набираясь опыта, вы достигнете той степени мастерства, когда сможете нафлюсовать и сварить пакет, собранный без буры, но на первых порах лучше подстраховаться. Кроме того, использование технологии с предварительной закладкой буры позволяет закладывать в пакет сталь с неочищенной поверхностью — со слоем ржавчины, окалины и т. д. А в последнем способе все слои стали необходимо тщательно очистить.

Итак, вы собрали четыре пакета. Осмотрите их внимательно — все щели между слоями должны быть плотно забиты бурой. Убедитесь, что длинные ручки приварены к пакетам максимально надежно. Разожгите горн. Когда пламя будет устойчивым и горн разгорится на полную мощность, аккуратно положите в массу горящих углей первый пакет. Очень важно, чтобы пакет нагревался равномерно. За ним нужно постоянно наблюдать, вращать вокруг продольной оси и перемещать, если нагрев будет неравномерным.

Помните, что заготовка, находящаяся в горне, по цвету кажется горячее, чем есть на самом деле.

Очень важно научиться ловить тот единственный момент, когда нужно вытаскивать и ковать заготовку. Обычно начало этого момента характеризуется появлением мелких искорок, наподобие бенгальского огня, которые исходят от поверхности заготовки. Будьте настороже — эти искорки свидетельствуют о приближении максимальной сварочной температуры и, начале горения металла. Дождитесь, пока искры полетят от всей площади заготовки, а не только от какого-то одного участка. В этот момент быстро достаньте заготовку (ее цвет должен быть от лимонно-желтого до белого, с обилием искр). Поместите ее на наковальню, и частыми ударами небольшой кувалды прокуйте от конца к началу и обратно. Переверните и прокуйте еще раз от конца к началу и обратно. Если все прошло удачно, сварка уже произошла. Для гарантии куйте заготовку равномерными плоскими ударами, пока она не достигнет красного цвета.

Кузнечная сварка возможна и при более низких температурах, например, при светло-оранжевом свечении металла, но риск холодного непровара при этом увеличивается.

Если форма заготовки после этой серии ковки получилась не идеально прямоугольной, нагрейте ее еще раз, просто до оранжевого цвета. Подправьте форму заготовки, чтобы она была как можно ближе к прямоугольной, а обе поверхности — максимально плоскими и ровными. Толщина заготовки после этой, первой сварки, должна быть около 4-5 мм. Таким способом прокуйте и сварите все четыре пакета. После этого, четыре полученных пластины можно снова собирать в пакет и проваривать, но я рекомендую остановиться, передохнуть и заодно исследовать качество произведенной сварки. Когда поковки остынут, сточите шлифмашиной или электроточилом небольшой слой металла с боковой плоскости пакета. Если вы увидите только блестящую поверхность монолитной стали, — сварка прошла удачно. Когда видны темные линии — границы между слоями, значит, был допущен непровар. При одном — двух небольших непроварах процесс можно продолжить. Скорее всего, расслоения не произойдет, и непровар будет ликвидирован при дальнейших сварках. Если же непровар большой, то пакет следует разогреть, непроваренное место покрыть слоем буры, продолжить нагревание до сварочной температуры, и проковать непроваренное место по всей ширине пластины еще раз.

И так, у вас в руках четыре пластины по 13 чередующихся слоев. Собрав их в пакет и проварив, получаем пластину в 52 слоя. В горячем состоянии разрубите ее зубилом вдоль на 2 или, если позволяет ширина, 3 части. Пока процесс рубки зубилом вас пугает, можно разрезать пластину тонким отрезным кругом, правда, при этом некоторое количество металла попадет в опилки. Собирая в пакет и сваривая полученные пластины, теоретически можно получить любое количество слоев. Но следует учитывать, что изначально в пакет были заложены довольно тонкие слои металла, поэтому при количестве слоев более 200 узор будет очень тонким и трудно различимым. Поэтому я рекомендую остановиться на 150-200 слоях. При окончательной сварке постарайтесь, чтобы пакет принял меньшую длину и ширину, но большую толщину, чем те, которые вы наметили для будущего изделия. Это необходимо для процесса окончательной формовки металла.

«Дикий дамаск» не имеет как-либо структурированного рисунка, что ничуть не ухудшает качество реза клинка. Клинок А. Белого

«Дикий дамаск» не имеет как-либо структурированного рисунка, что ничуть не ухудшает качество реза клинка. Клинок А. Белого

Итак, вы получили исходный кусок дамасской стали. В нем около 0.6% углерода — японцы считают такую сталь оптимальной. Это так называемый «дикий» Дамаск. При протравке изделия из него вы получите узор из почти параллельных линий разной толщины. Такой Дамаск еще называют «полосатым». Можно удовлетвориться им, или попытаться как-нибудь усложнить узор.

Вариант первый: «Павлиний глаз»

Это узор, на котором встречаются концентрические окружности, овалы или квадраты. Узор достигается следующим способом. Перед формовкой изделия из полученной пластины, на ее боковых поверхностях сверлом или точильным кругом, в нужных местах, прорезаются неглубокие (1-2 мм) углубления круглой или эллипсовидной формы. После этого разогретая пластина подвергается ковке, при которой ее поверхность снова становится плоской. При этом нижние слои выходят на поверхность и образуют концентрические фигуры. Применение этого способа дает довольно широкие возможности при формировании узора.

Штемпельный дамаск имеет характерный повторяющийся узор

«Штемпельный дамаск» имеет характерный повторяющийся узор, форма которого определяется примененным для его создания штампом. Название происходит не от «штамповки» в смысле поточного низкокачественного производства, как некоторые думают, а от «штампа» как кузнечного инструмента и приема. Клинок: М.Архангельская

«Турецкий» или «крученый» дамаск

Для его получения вы должны постараться, чтобы исходный материал — пакет с необходимым количеством слоев, принял форму прутка круглого или квадратного сечения. Для этого можно широкую толстую пластину разрубить или разрезать вдоль на полосы, ширина которых примерно равна толщине. Прутки разогреваются до светло-оранжевого цвета, после чего один конец зажимается в тиски, а другой, захватывается клещами с плоскими губками. Он закручивается вдоль продольной оси в несколько оборотов, но так, чтобы пруток не лопнул. Полученная заготовка спиральной формы проковывается в пластину, при температуре, близкой к сварочной, с флюсом, чтобы ликвидировать возможные расслоения. Изделие, сформированное из такой пластины, имеет сложный узор в форме концентрических четырехлучевых повторяющихся звезд.

При работе с дамаском существует огромное количество вариантов узоров. Пределов художественной фантазии тут нет. Поэтому не бойтесь экспериментировать и ищите новые формы узора и способы их получения. Эту тему мы еще затронем в разделе, посвященном мозаичному дамаску.

Крученый мозаичный или турецкий дамаск имеет характерный рисунок

«Крученый мозаичный или турецкий дамаск» имеет характерный рисунок, получаемый в результате многократного закручивания заготовки вокруг своей оси в процессе ковки. Клинок А. Белого

Сварной булат

Этот тип сварной стали характеризуется высоким содержанием углерода, что приближает такой дамаск по прочностным и режущим свойствам к литому булату. Такое содержание углерода достигается применением в кузнечной сварке чугунного порошка. Чугун содержит до 6% углерода. Удобно использовать чугун от батарей парового отопления, но качество его не высокое. В любом случае, вы должны знать состав используемого чугуна, по крайней мере, данные о содержании в нем углерода. Чугун обладает высокой хрупкостью, поэтому его довольно легко расколоть кувалдой на небольшие куски. Затем раздробите их на наковальне в порошок, частицы которого должны быть примерно с рисовое зерно. Дробить чугун нужно осторожно, чтобы частицы не разлетались в разные стороны. Для нужного количества сварного булата понадобится, несколько стаканов дробленого чугуна, так что запаситесь терпением. Кроме чугуна в состав такой стали входит СтЗ в виде водопроводных труб и сталь У8-У9 от напильников. Напильниковую сталь необходимо измельчить на куски величиной примерно с ноготь пальца. Она легко колется молотком.

По приведенной выше формуле, рассчитайте весовые части всех компонентов. Готовая сталь со всеми поправками на выгорание углерода должна содержать не более 1-1.2% углерода. Однородная сталь с таким составом очень хрупка, но за счет неоднородности композита создается возможность ее закалки на большую твердость.

Возьмите водопроводную трубу ½ или ¾ дюйма — это, как я уже говорил, сталь СтЗ. Вам понадобится несколько отрезков трубы длиной около 20 см. С помощью ерша из железной проволоки тщательно вычистите внутреннюю поверхность трубы от ржавчины. Заварите наглухо один конец каждого отрезка трубы. Перемешайте дробленый чугун и осколки стали У8 в той пропорции, по которой вы рассчитывали (при расчете не забудьте учесть вес трубы). Обычно У8 по весу требуется больше, чем чугуна. Теперь набейте полученной смесью отрезки трубы. Как можно тщательнее уплотняйте чугунно-стальную смесь с помощью подходящего по диаметру штыря. Набитая смесь трамбуется в трубе сильным постукиванием молотком по штырю, введенному в трубу наподобие поршня. Когда труба набита, заварите другой ее конец и приварите к нему рукоять. Можно использовать тот штырь, которым вы утрамбовывали смесь, оставив часть его в трубе и прочно приварив. Набив все отрезки труб, возьмите электродрель и просверлите в каждой трубе по 10-20 отверстий небольшого диаметра, равномерно расположив их по поверхности. Эти отверстия нужны для выхода оставшегося внутри воздуха и излишков расплавленного чугуна.

Разожгите горн и разогрейте отрезок трубы до максимальной температуры. В этом случае небольшой пережог поверхности трубы не страшен, поскольку стенки труб довольно толстые. Следите, чтобы нагрев был равномерным. Когда отрезок трубы станет белым, прокуйте его тяжелой кувалдой (желательна помощь молотобойца) несколько раз от конца к началу и обратно. Полученную пластину доведите до толщины 3-4 мм. По той же схеме откуйте и остальные отрезки труб. Полученной стали все еще очень много внутренних непроваров, пустот и состав ее весьма неоднороден. Поэтому вам придется еще многократно сваривать полученные пластины. Сначала сварите их вместе воедино.

Полученную пластину необходимо делить надвое попеременно вдоль и поперек и повторять сварку не менее 10 раз, чтобы сталь стала ровной по составу.

На этом этапе я советую понемногу начать овладевать одной техникой. Она позволит избежать процедуры разрезания пластины на части и сборки в пакет с использованием электросварки. Пластина надрубается зубилом по нужной линии на ½ толщины. Затем на ребре наковальни по линии надруба пластина сгибается на 90 градусов. На плоскости наковальни сгиб доводится до острого угла. После подогрева, согнутая пластина тщательно флюсуется бурой, особенно те поверхности, которые будут свариваться. После нанесения флюса поковка греется до сварочной температуры и проковывается. Фактически, пластина просто складывается пополам. Необходимо помнить, что она складывается попеременно — то вдоль, то поперек.

Дамасский клинок работы Леонида Архангельского. Фото arhangelskie.com

Дамасский клинок работы Леонида Архангельского. Фото arhangelskie.com

Предположим, было пять отрезков труб, которые вы отковали в пластины. Сварив их вместе, получили 5-и слойный пакет. После первого складывания пополам в нем будет 10 слоев, после 2-го — 20, после 3-го — 40, после 4-го — 80, после 5-го — уже 160! Таким образом, после рекомендуемых мною 10 сварок у вас будет несколько тысяч слоев. Из такого пакета уже можно формировать готовое изделие. Применять какие-либо ухищрения для усложнения узора на сварном булате я не рекомендую — он и так уже обладает собственным, неповторимым характерным хаотичным узором. Об особенностях закалки сварного булата и удивительной технологии, которая позволяет добиться образования микроскопических кристаллов алмаза в слоях такой стали, вы можете прочесть в статье В. Басова «Булат — линия жизни».

Мозаика

«Мозаичным дамаском» называется сталь, в которой участки с разным типом узора сварены воедино. Возможности для фантазии здесь безграничны. Я предлагаю изготовить дамаск, с узором «дым Саттон Ху», по названию ископаемого скандинавского меча.

Сварите пакет, состоящий из 7 слоев трех сталей — СтЗ (дает белый металлический цвет при травлении), У8 (черный цвет) и любой рессорной стали (серый цвет). Чередование может быть любым. Готовая пластина должна получится достаточно широкой и толстой, чтобы из нее можно было нарубить 8 прутков квадратного сечения толщиной и шириной примерно 7-8 мм. Возможно, придется изготовить несколько пластин. Длина прутков должна быть около 30 см. После этого наметьте на каждом из прутков участки по 4 см. Нагревая и зажимая прутки в тиски, по полученным меткам закрутите половину прутков в одном направлении (скажем, по часовой стрелке), а половину в другом. Скручивание будет происходить участками, так, чтобы закрученные участки чередовались с незакрученными. Старайтесь, чтобы скрученные и нескрученные участки на все прутках были в одних и тех же местах. После этого еще раз прокуйте каждый пруток, восстанавливая их квадратное сечение по всей длине.

Теперь возьмите четыре прутка — по два, закрученных в каждом направлении. Сложите их боковыми поверхностями на верстаке, следя при этом, чтобы слои металла в каждом прутке смотрели на вас. Скрученные участки будут соприкасаться и чередоваться. Пруток, скрученный по часовой стрелке рядом с прутком, скрученным против часовой стрелки, и так далее. У вас получится пакет, напоминающий сложенные пальцы руки. Наложите поперек пакета с каждой стороны несколько толстых гвоздей — их потом можно будет удалить — и проварите электросваркой, скрепляя пакет. Приварите также прут-рукоятку. Поскольку толщина пакета невелика, флюсовать можно непосредственно перед кузнечной сваркой.

Разогрейте пакет до алого цвета, густо посыпьте бурой с двух плоских сторон, и нагревайте дальше. Сварка производится при максимально возможной, но исключающей пережог, температуре, очень легкими (чтобы не допустить расслоения пакета в виде веера) ударами молотка. Они наносятся по боковой поверхности пакета, а не по широкой плоскости. Овладеть этим искусством, которое называется торцовой сваркой, нелегко. Сначала, имеет смысл, потренироваться на брусках стали квадратного сечения, дабы не испортить сложную слоеную сталь.

Мозаичный дамаск имеет повторяющийся по всей длине рисунок

«Мозаичный дамаск» имеет повторяющийся по всей длине рисунок, сложность которого определяется только мастерством и замыслом автора. Для такого дамаска пакет изначально собирается таким образом, чтобы после сварки был получен желаемый узор. Клинок С. Бобкова

В итоге у вас должны получиться две монолитные пластины. Каждая состоит из четырех, скрученных в противоположных направлениях участков брусков. Сама по себе такая сталь не очень прочна, поэтому ее следует наварить на основу. Основа может быть как дамасской, так и простой (в этом случае лучший вариант — пластина из отпущенной и прокованной рессоры). По размеру она должна совпадать с полученными мозаичными пластинами. Основа собирается в пакет с полученными пластинами и сваривается воедино. Получается готовый кусок стали, поверхности которого обладают красивейшим узором, похожим на дым от свечи.

Изделие из такого дамаска следует ковать очень аккуратно, стараясь добиться максимально приближенной формы именно путем ковки. При обточке шлифмашиной или на круге узор может испортиться.

Приступайте к шлифовальным работам только тогда, когда форма будущего изделия обозначена почти во всех деталях. Следите за равномерностью деформации металла при ковке, чтобы сердечник и внешние узорчатые пластины не сместились относительно друг друга.

Торцевой мозаичный дамаск является подвидом мозаичного дамаска

«Торцевой мозаичный дамаск» является подвидом мозаичного дамаска и отличается тем, что с торца готового блока срезаются пластины, которые либо навариваются на лезвие в виде обкладок, либо составляют середину клинка, к которой приваривают лезвие и обух. Клинок: М. Архангельская

Изготовление мозаичного, да и любого другого дамаска увлекательно. Ради удовольствия от неповторимой по красоте и свойствам стали стоит искать свои пути и не бояться еще и еще раз начинать сначала. Удачи вам в ваших начинаниях, и да поможет вам Велунд — древний покровитель скандинавских кузнецов!

Дмитрий Ипполитов

Фото Seven Knife Dwarfs
Дамаск: Achim Wirtz

Комментарии

  1. DinoZebrik

    Спасибо за статью, обязательно попробую изготовить, а то из обычной стали уже не хватает фантазии

  2. Артем

    Огромное спасибо за статью, очень подробно!!!

    • Сергей

      Огромное спасибо .

  3. Ян

    Спасибо за статью, надеюсь, что многих ошибок смогу избежать

  4. Илимыч

    Познавательно, хорошая , легкая подача, самоё-то для новичка.

Добавить комментарий

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