Пришельцы из прошлого

ПРОЛОГ

 

Грустно сознавать, что современная наука не вооружена еще настолько, чтобы ясно и определенно ответить на вопросы что такое булат с его непременным спутником - узором и чем, собственно, объясняются те высокие механические свойства, какими обладают изделия, изготовленные из булата.

Беляев Н И О булате — Журнал Русского металлургического общества, Спб, 1911

ВОЛШЕБНЫЕ РЕЛЬСЫ

В тот год весна выдалась поздняя, но дружная. Снега быстро стаяли даже на вершинах могучего Зигальга, возвышающегося над поросшими соснами и елями Уральскими горами.

Особенно быстро снег стаял на южных склонах гор, откуда берет свое начало небольшая, но бурная по весне речушка, которую башкиры за это назвали Катав — Быстрая река. Ее разлива можно было ожидать со дня на день, и башкиры, зимовавшие здесь, оставили зимовье и ушли в степь. Не думали они, что привычную стоянку — небольшую впадину, окруженную тесно столпившимися горами, где и ветер зимой не так дует, и дрова под боком, и корма лошадям много,— покидают навсегда.

Как раз на этом месте вскоре началось строительство плотины. На берегах реки стали ставить бревенчатые четырехстенные дома. По всему было видно, что устраивались надолго. А называли себя эти люди Ивановскими. Так весной 1754 года на западнык склонах Южного Урала, в долине реки Катав было основано одно из первых горнозаводских поселений — Катав-Ивановский завод. Строили завод сибирский купец Иван Борисович Твердышев и зять его Иван Семенович Мясников.

В 1756 году было закончено в основном строительство огромной по тем временам плотины — длиной 300и высотой 8 метров. Плотина имела три особых сооружения для пропуска воды. Перед ней сделали большую запруду, а за ней на берегу реки поставили две доменные печи и кричные горны. Воздушные машины (горновые меха) и кричные молоты приводились в действие водяными колесами. В начале 1757 года Катав-Ивановский «железовододействующий» завод производил уже чугун и кричное железо.

17 августа 1757 года Берг-коллегия слушала выписки по прошениям сибирского купца и медных заводов её держателя Ивана Твердышева и компанейщика его Ивана Мясникова о построении ими в Оренбургской губернии, внутри Башкирии — на речке Катав, железного завода и «того ради» приказала: «...как выше явствует что оным завододержателям Ивану Твердышеву и компанейщику его Ивану Мясникову на вышеописанном ими месте в Оренбургской губернии на реке Катав железовододействующий доменный и молотовый завод Берг-коллегией завести позволено...»

Хоть и назывался Катав-Ивановский завод «железовододействующим», но являлся он, по сути дела, заводом чугуноплавильным. Только одна пятая часть чугуна перерабатывалась на железо. Переработкой основного количества получаемого чугуна занялись вскоре построенные Юрюзанский и Минский, а затем и Усть-Катавские передельные заводы. В 60-е годы XVIII века в этом же районе строятся Симский и Белорецкий железоделательные заводы. Катав-Ивановск в короткий срок становится административным центром крупного по тем временам железоделательного округа. Две доменные печи, сооруженные при основании Катав-Ивановского завода, становятся одними из самых мощных на Урале и в России. Каждая из домен выплавляла свыше 100 тысяч пудов (1640 тонн) чугуна в год. Печи работали на богатых железом и очень чистых, содержащих мало вредных примесей, бакальских рудах и древесном угле. Катав-Ивановский чугун и получаемое из него сварочное железо стали вскоре широко известны.

На небольшом холме в центре Катав-Ивановска, откуда открываются живописные дали, еще и сегодня возвышается старинное здание церкви — памятника архитектуры XIX века.

Но замечателен этот храм не только своей архитектурой. Колоннада, поддерживающая арки трех его нефов, связана каркасом, сооруженным из восьми - десятиметровых стальных балок с поперечным сечением примерно 40 см². Балки кованые, некрашенные, покрытые тонкой пленкой окислов, имеющей коричневатый цвет. За 160 лет балки совершенно не изменились. Ни одна из них не просела, на поверхности балок не заметно и следов атмосферной коррозии... Когда при реконструкции церкви в 30-х годах нашего столетия одну из балок попытались снять, то оказалось, что она очень плохо поддается современному режущему и рубящему инструменту. По этой причине ее оставили в покое. С тех пор стальные балки Катав-Ивановской церкви начали сравнивать со златоустовским булатом.

По своим свойствам эти балки напоминали рельсы, по которым в былые времена вагонетками подавали шихту на колосники доменных печей. Металл этих рельсов тоже не поддавался никакому режущему инструменту, кроме абразивного круга...

В 1934 году с пуском Магнитогорского металлургического комбината Катав-Ивановские домны перестали работать. Они были демонтированы. Но старые подъездные пути кое-где остались. На месте железоделательного завода работал новый — литейно-механический...

 

Третий год шла Великая Отечественная война. День и ночь на заводе точили снаряды, столь необходимые для фронта, для победы. Не хватало инструмента. И тогда вспомнили о знаменитых катавских рельсах. Их с успехом использовали для изготовления режущего сталь инструмента. В чем же секрет Катав-Ивановской стали? Может быть, это и есть знаменитый булат?

И что такое, собственно, булат? Как делались легендарные узорчатые клинки из этой стали, обладающей уникальными свойствами?

Эта книга о булате и материалах, сменивших его в наши дни. О том, как постепенно раскрывались секреты производства узорчатой стали, как они используются в современной металлургии и материаловедении. Эта книга о том, как прошлое живет в настоящем и прокладывает дорогу будущему.

 

ГЛАВА ПЕРВАЯ

ПРИШЕЛЬЦЫ ИЗ ПРОШЛОГО

Всякая черта прошедшего времени, всякий отголосок для нас любопытны, поучительны и даже прекрасны.

В. Г. Белинский

«Белое железо» индийского царя Пора

Во второй половине I тысячелетия до нашей эры желе­зо знали уже многие страны и народы. Из него изго­товляли плуг и топор, кинжал и меч. Оружейники ста­рались сделать кинжалы, мечи прочными и упругими, твердыми и острыми. В древности это лучше всего удавалось мастерам Индии.

В конце IV века до нашей эры Александр Македон­ский во главе большого войска отправился завоевывать Индию. Через Месопотамию (Ирак) и территорию со­временного Афганистана он проник в северо-западную часть «Страны чудес». Там на реке Гидаспу, северном притоке Инда, его поджидал со своим войском индий­ский царь Пор. Разыгралась кровопролитная битва, в которой индийские войска были полностью разгромлены.

Царь Пор сражался как отважный воин, он был ра­нен в правое, не закрытое панцирем плечо и попал в плен. К изумлению македонцев, огромный панцирь, за­щищавший тело царя, совершенно не был поврежден стрелами и дротиками, на нем не было обнаружено ни царапин, ни вмятин. Он был сделан из необыкновенного по крепости и твердости железа. Из подобного железа были изготовлены и широкие индийские мечи, длиной «не меньше трех локтей», которые в битве воины подни­мали для удара двумя руками. Эти мечи легко рассека­ли пополам македонское железо. По свидетельству историков, древнее европейское железное оружие было настолько мягкое, что после двух-трех ударов уже гнулось, и воины вынуждены были отходить, чтобы выпрямить клинок. Естественно, что индийские мечи для македонцев казались чудом...

Но еще больше досаждало им неведомое, страшное оружие, которое индийцы называли «чакра». Оно представляло собой тяжелое плоское стальное кольцо, похожее на бублик с плоской внешней кромкой. Кромка эта заточена до остроты лезвия бритвы. Индийский воин раскручивал чакру на двух пальцах и швырял во врага. Вращаясь со страшной скоростью в горизонтальной плоскости на уровне шеи, чакра срезала головы македонцев, как коса головки цветов. Так европейцы впервые встретились с необыкновенной индийской сталью, которая впоследствии стала широко известна в странах Ближнего Востока и Европы.

Задолго до описанного события с Гималайских гор в Пенджаб (древнейшее княжество в Индии) спустилась каста кузнецов, хорошо знающих железное дело и умеющих изготовлять железное оружие с необычайными для того времени свойствами. Из Пенджаба индийское железо и способы его обработки распространились в Сиам и Японию.

Аристотель упоминает индийскую сталь, называя ее «феррум-кандидум» («белое железо»). «Белое железо» очень высоко ценилось и продавалось в виде небольших круглых лепешек, разрезанных пополам. Такие половинки позже начали называть «вутцами». Вутцы хорошо ковались, обрабатывались, полировались. Из одного вутца получался один меч или кинжал.

Древние мастера тщательно скрывали секрет изготовления необыкновенного металла, передавая его своим сыновьям лишь на смертном одре. В древнеиндийских эпосах «Махабхарата» и «Рамаяна» упоминаются тяжелые железные мечи, но об их внешнем виде и свойствах ничего не сказано. Фирдоуси, Низами и Шота Руставели часто рассказывают об оружии своих героев, но ни словом не упоминают о том, где и как оно сделано.

В VII—XII веках ковались самые лучшие клинки. Но вместо способов их производства древние манускрипты оставили нам лишь рассказы об обрядах, которые обязательно предшествовали работе мастеров. Искусство оружейника, замечал известный специалист по истории оружия В. В. Арент, в древности считалось унаследованным от богов и героев. Без помощи богов мастер меча работать не мог. Он готовился к работе, как к подвигу. Только полная чистота души и тела могла обеспечить выделку идеального клинка. Молитва, абсолютное воздержание от горячительных напитков, мяса и рыбы, отдаление от жены, которой вообще было запрещено переступать порог кузницы, многократные омовения - вот не полный перечень правил, которым должен был следовать оружейник. Мастер работал в парадной одежде. Над наковальней были укреплены изображения божеств, благословляющих место высокого служения.

Кузнец начинает работу, и пять мистических элементов приходят в таинственное взаимодействие: пламя, металл, вода, дерево (уголь) и земля (глина). Месяцами, а иногда и годами длилась работа над одним клинком. Малейшее отступление от предписаний — и клинок погиб, весь этот адский труд шел прахом.

Многие народы в древности обожествляли свое оружие. В IV веке до нашей эры скифы, например, поклонялись мечу, приносили ему жертвы. У германцев было в обычае давать имя прославленному клинку. Мусульмане входили в кузницу, как в мечеть — обязательно с левой ноги.

В пантеоне абхазских языческих богов вслед за высшим богом Анувалу почитался покровитель кузнечного ремесла Шашвы. Даже после того как абхазцы стали православными христианами или мусульманами, культ Шашвы оставался в силе. Кузница считалась святилищем, а наковальня — алтарем. Если на народной сходке кого-либо подозревали в нечестном поступке, то его приводили в кузницу, где он при всех давал клятву чести. Подозреваемый брал молот, бил им по наковальне и говорил: «Клянусь этой святыней, если я виновен и, несмотря на это, произнес ложную клятву, пусть Шашвы разобьет молотом мою голову на десять частей». Кузнец у абхазцев становился жрецом Шашвы.

У других народов таинственная власть кузнеца над металлом считалась колдовством. В некоторых языках работа кузнеца называется тем же словом, что и чары. А кто-то был уверен, что здесь не обходится без нечистой силы: «Умудряет бог слепца, а черт—кузнеца».

Меч — основное оружие ближнего боя, которое употреблялось в древности и в средние века. Он состоял из клинка, имеющего одно или два лезвия, и рукоять. Рукоять почти всегда отделялась от клинка перекрестьем и оканчивалась навершием. Обычная длина меча 80—100 см, ширина клинка у перекрестья 5—6 см, а толщина около 4 мм. Весил меч 1,2—1,8 кг. Более древние мечи имели ровный широкий клинок, закругленный к концу, и являлись только рубящим оружием. Мечи Х—XII веков с заостренными концами и слегка сужающимися книзу клинками имели значение не только рубящего, но и колющего оружия, поэтому вдоль полотна на обеих поверхностях клинка делались долы (желобки). Они уменьшали вес меча и придавали сечению клинка форму, способствующую проникновению лезвия в тело. Дол занимал от одной третьей до одной второй ширины клинка.

Упоминание о мече как о колющем и рубящем оружии часто встречается в древней литературе. Так, Фир­доуси в «Шах-Наме», рассказывая о пятом подвиге Исфандиара, пишет:

И грудь Симурга те мечи пронзили,

И крови бурные ключи забили.

В более позднее время в связи с ростом конного войска меч вытесняется палашом и саблей. Палаш - тип холодного оружия, наиболее близкий к мечу. Клинки палашей сначала делались также широкими, обоюдоострыми, а позднее - однолезвийными, с обухом. Хорошо сохранился палаш князя Михаила Васильевича Скопина-Шуйского (конец XVI —начало XVII века), который относят к самым ранним. Клинок палаша прямой, обоюдоострый, гладкий. Рукоять наклонная, крестовина с опущенными к лезвиям концами имеет еще перекрестье.

Сабля являлась самым распространенным видом рубящего и колющего холодного оружия. На Руси сабля стала известна гораздо раньше, чем ее узнала Западная Европа, где до XV века включительно главным холодным оружием оставался меч. Сабля имела преимущество перед мечом в том, что ее клинок изогнутой формы обеспечивал большую площадь поражения.

Клинки мечей и сабель делались из железа или стали. Перекрестье, навершия и рукояти украшались бронзой, серебром, золотом и драгоценными камнями. Но не в украшениях была главная ценность оружия, а в качестве железа, из которого оно было сделано. Как следует из одного документа VI века, король остготов Теодорих Великий, благодаря вождя гварнеров Тразамунда за присланные мечи, утверждал, что «мечи эти разрубают даже доспехи и более дороги качеством железа, чем ценностью золота». Недаром древняя русская поговорка гласит: «При рати железо дороже золота».

В начале второго тысячелетия в Индии побывал выдающийся ученый Хорезма Аль-Бируни (973—1048). Производством лучших сортов вутца славился в то время город Герат, расположенный на северо-западе нынешнего Афганистана. Аль-Бируни был удивлен чрезвычайно высокой стоимостью мечей из индийской стали. Если на таком мече были изображены животные или деревья, то стоимость меча была равна стоимости хорошего слона; если же на нем был изображен человек, то стоимость меча была еще выше. За такой меч давали табуны лошадей, горсть золота и даже «полцарства», и древние считали, что меч этого стоит.

В более поздние времена оружие из индийской стали тоже стоило очень дорого. Известно, например, что эмир Синдского княжества в Индии владел индийской саблей, которую он отказался продать за 900 фунтов стерлингов, что соответствует примерно 9000 рублей золотом.

«Никогда не будет народа, который лучше разбирался бы в отдельных видах мечей и в их названиях, чем жители Индии!»—писал Аль-Бируни. Он также поведал, что клинки в Индии делались разных цветов. Мечи, например, изготовлялись зелеными, синими, могли они и иметь узор, напоминающий рисунок на ткани. Индийская сталь отличалась узорами, которые хорошо были видны на клинке.

А свойствами клинки обладали действительно удивительными. Будучи твердыми и прочными, они одновременно обладали большой упругостью и вязкостью. Клинки перерубали железные гвозди и в то же время свободно сгибались в дугу. Нет ничего удивительного в том, что индийскиемечи крошили европейские, которые в древности часто делались из недостаточно упругих и мягких низкоуглеродистых сортов стали.

Лезвие индийского клинка после заточки приобретало необыкновенно высокие режущие способности. Хороший клинок легко перерезал в воздухе газовый платок, в то время как даже современные клинки из самой лучшей стали могут перерезать только плотные виды шелковых тканей. Правда, и обычный стальной клинок можно закалить до твердости вутца, но он будет хрупким,какстекло, и разлетится на куски при первом же ударе. Поэтому позднее, когда европейские сабли начали изготовлять из прочных и твердых сортов углеродистых сталей, они ломались при ударе индийского оружия.

Длительное время не было холодного оружия, которое могло бы конкурировать с индийским вутцом. Недаром долго бытовала поговорка: «В Индию с железом», подобно тому, как позднее говорили: «В Тулу со своим самоваром».

Узорчатая сталь

После похода Александра Македонского индийские способы производства вутца — а в древности «Индией» в Европе называли все азиатские страны за Гималаями— распространяются в Сирию, Аравию и другие области Средней Азии. Крупнейшим центром производства индийской стали и оружия из нее становится город Дамаск (Сирия), куда македонцы вывозили всех мастеров, которых только могли найти в странах Востока. Из Дамаска через Персию (Иран) вутцы доставлялись в Европу.

В Иране железо знали давно и называли его «пулад». В Индии железный век начался только на рубеже VIII и VII веков до нашей эры; между тем на Переднем Востоке и в Закавказье переход к массовому железному производству произошел на 400—500 лет раньше. Одни из железоделательных центров здесь охватывал части современных Турции, Армении, Грузии и Ирана. В XII—XI веках до нашей эры в этом районе находилась древняя страна Пулуади. По мнению академикаАН Грузинской ССР Г. А. Меликишвили, с нею связаны названия стали в ряде восточных языков. Отсюда и вто­рое название индийского вутца — «пулад». От этого слова исходит русское слово «булат», которое и закрепилось за индийской сталью. Мечи, кинжалы, сабли и ножи из нее часто называли «булатами».

Булат различали с давних пор по ряду внешних признаков. При оценке качества булатного оружия большую роль играл рисунок на клинке. В узоре имели значение форма, величина и цвет основного металла (фона).

По форме узор подразделяли на полосатый, струйчатый, волнистый, сетчатый и коленчатый. Полосатый узор состоял из прямых линий, почти параллельных между собой. Булат с таким узором ценился менее всего. Когда между прямыми линиями попадались изогнутые, узор называли струйчатым — это был признак более высокого качества булата. Изогнутые линии составляли основу узора волнистого булата. А если прямые линии были очень короткими, а изогнутые сплетались в пряди, которые располагались между прямыми, булат называли сетчатым. Волнистые и сетчатые узоры гарантировали булату высокое качество. Но еще выше ценился коленчатый булат. Узор на таком клинке располагался во всю его ширину также прядями, но в виде поперечных поясков, непрерывно повторяющихся по всей длине клинка,

По величине узор делили на три вида: крупный, средний и мелкий. Крупный узор достигал 10—12 мм, величину его сравнивали с нотными знаками. Он был признаком булата высшего качества. Средним называли узор, соответствующий буквам в рукописи того времени (4— 6 мм). Если узор был совсем мелким (1—2 мм), но все же заметен невооруженным глазом, то это указывало на то, что сталь булатная, но качество ее невысокое.

Узор всегда был светлее фона, или грунта, как тогда его называли. По грунту различали три рода булатов: серые, бурые и черные. Сам узор мог быть белым или светло-серым, блестящим или матовым. Чем темнее грунт и чем выпуклее и белее на нем узор, тем больше ценился булат. Знатоки еще отличали булаты по отливу грунта при отражении клинком падающих на него лучей света. Одни булаты совсем не имели отлива, другие отливали красноватым или золотистым цветом.

В древности каждый мастер, умеющий делать булат, приготовлял его по способу, только одному ему известному. Поэтому булаты, изготовленные в разных странах, имели и различные свойства. Поскольку булаты обычно получали название по местности, где они были изготовлены, мы сегодня можем определить, где именно умели делать узорчатую сталь. Например, сирийские булаты нейрис и шам (Шам - турецкое название Сирии) имели мелкий полосатый более или менее прямолинейный узор, серый или бурый грунт. Они считались булатами низкого качества. К этой категории булатов относят также баяз (египетский) и белый (турецкий), хотя узор у некоторых из них мог быть струйчатым.

Булаты со средним и крупным волнистым узором, в котором преобладали кривые линии с бурым и черным грунтом, относят к булатам среднего качества. К этой категории булатов принадлежат, например, индийские булаты гынды и кум-гынды (буквально - волнистый и волнистый - индийский).

Высшие сорта персидского и индийского булата характеризовались крупным сложным рисунком, состоящим из повторяющихся групп гроздевидных фигур, принимающих разнообразные формы: клубков, мотков и прядей, формирующих сетчатые и коленчатые узоры, четко выступающие на темном грунте с золотистым отливом. К ним относились табан (буквально - блестящий), кара-табан (черный блестящий), хоросан и кара-хоросан (Хоросан - провинция в Персии). Самый лучший булат кара-табан был известен также под названием «Кирк нардубан» - «Сорок ступеней». Вдоль его клинка длиной около метра с темно-бурым или черным грунтом с золотистым отливом размещался белый коленчатый узор, состоящий примерно из 40 фрагментов — колец с поперечными прядями.

Отличали булаты и по звону. Хороший булатный клинок от легкого удара должен был издавать чистый и долгий звук. Чем выше и чище звон, тем булат лучше. В древние времена по звону покупатели могли отличить настоящий булат от подделок, которые часто неплохо имитировали внешние признаки (узор) клинка.

Испытывали булатный клинок и на упругость:егоклали на голову, после чего оба конца притягивали к ушам и отпускали. Если остаточной деформации не обнаруживалось, качество клинка считалось хорошим.

Таким образом, оценка качества булатных клинков представляла собой некий ритуал: сначала подолгу изучали узор, затем, щелкнув по клинку, слушали звук, после этого проверяли его упругость и лишь в последнюю очередь, если клинок заточен, пробовали, как он рассекает тончайшую ткань. Последнее испытание состояло в том, что клинок ставили под углом и накидывали на него кусок тонкой ткани. Ткань, соскальзывая по лезвию клинка, должна была разрезаться пополам.

Считалось, что лучший булатный клинок должен обладать следующими качествами: узор его должен быть крупный сетчатый или коленчатый, белый, отчетливо выделяющийся на черном (темном) фоне, с золотистым отливом; клинок должен был издавать чистый и долгий звук; гнуться в дугу и распрямляться после этого в струнку; рубить гвозди и перерезать тонкие сорта ткани.

Основное назначение булата — изготовление клинков. Главное достоинство клинка — острота его лезвия. Лезвие булатного клинка можно было заточить до почти неправдоподобной остроты и сохранить эту остроту надолго. У клинков из обычной углеродистой стали заостренное лезвие выкрашивается уже при заточке — как бритву, его заточить нельзя. «Бритва остра, да мечу не сестра»,— гласит русская поговорка. А вот булатному клинку бритва как раз была «сестра»: его затачивали до острия бритвы, и он сохранял свои режущие свойства после того, как побывал в деле. Такое возможно лишь тогда, когда сталь обладает одновременно высокой твердостью, вязкостью и упругостью — в этом случае лезвие клинка способно самозатачиваться. В средние века всякий клинок, обладающий более или менее высокими режущими свойствами, называли булатом.

В XII веке изготовление оружия в техническом и орнаментальном отношении достигло высшей степени совершенства. Индийское оружие — мечи и кинжалы представляли собой узорчатые клинки, очень тонко полированные и украшенные орнаментами из драгоценных кам­ней. Широко известны в это время арабские мастера, ко­торые кочевали со своими племенами и занимались из­готовлением мечей и кольчатых панцирей, отличающихся прекрасными филигранными украшениями. Персидское, йеменское и грузинское оружие отличалось особыми ри­сунками, насечкой, эмалированием и резьбой.

Сохранились рассказы о том, что в конце XVI века падишахом Индии из династии Великих Моголов Акбаром был устроен арсенал, достаточный для вооруже­ния целой армии. И в этом арсенале наряду с индий­скими и дамасскими булатами очень дорого ценился японский булат, изготовленный не ранее чем в XI веке. Японский булат обладал каким-то необыкновенным ка­чеством железа, которое после целого ряда проковок приобретало высокую твердость, прочность и вязкость. Мечи и сабли, приготовленные из этого железа, отлича­лись также необыкновенной остротой.

В литературе часто не делают различия между ин­дийским булатом (вутцом), дамасской сталью и япон­ским булатом. Между тем каждый из трех методов из­готовления придавал металлу особые свойства. Чтобы правильно оценить качество булата, необходимо разоб­раться в его разновидностях с точки зрения современной науки.