Современная дамасская сталь.

Александр Марьянко

Ни один материал в истории, может только за исключением булата, не был окутан таким флером романтики и мифов, как дамасская сталь. Оружие из него ковали полулегендарные народы, им повергались тираны, драконы и мифические чудовища. Клинки из него рубили доспехи, вековые дубы и даже камни.

Что тут правда, а что преувеличение? Попытаемся найти ответ на этот вопрос.

Дамасская сталь появилась в начале железного века. Стоит указать, что никакой исключительности в распространении дамасской стали не отмечено. Было замечено, что путем сварки и складывания науглероженных слоев железа можно получить сталь, которая воспринимает закалку и служит сырьем для изготовления великолепных инструментов и оружия. Почти все мировые культуры использовали дамасскую сталь. Технологией ее изготовления владели кельтские и саксонские племена. Мечи викингов демонстрируют сложную структуру узора. Одна из высших форм такой стали производилась в Японии. Японцы в ходе процесса именуемого tamahagane производили мечи исключительной красоты и качества. Дамасские клинки из Средней Азии общеизвестны, они производились и на Балканах, и на Кавказе. Их делали во Франции, Германии и России. Этой технологией владели и продолжают владеть мастера Малазийского архипелага «эмпу»: крисы с особым слоистым рисунком клинка производятся до сих пор по древним технологиям. В Средней Азии изготовление ножей из дамаска не прерывалось даже в годы Советской Власти.

В Германии во время Второй Мировой войны большое количество клинков из дамаска было произведено для нужд военных, но возвращение моды на нее произошло только в 70-х годах. Bill Moran представил первый нож из дамаска миру коллекционеров на шоу Ассоциации Ножевщиков (Knifemakers Guild show) в 1973 г. Другие тоже работали с этим «новым» материалом — Bill Moran, Robbin Hudson, Jim Wallace и Robert Griffith. В это же время Daryl Meier, возглавлявший ислледовательскую команду «Damascus research team», начал длительное изучение загадок этого процесса. В России с этим материалом работали такие мастера, как В.И. Басов и Л.Б.Архангельский.

Расхожее мнение гласит, что древние клинки обладали великолепными и непревзойденными свойствами, до которых никогда не могло подняться ни средневековое, ни, тем более, современное холодное оружие. Секреты его производства утрачены в связи с утерей мастерства, захлестнувшим мир валом недорогого ширпотреба и исчезновением древней военно-аристократической культуры.

На самом деле современные технологии способны обеспечить человечество такими материалами, какие и не снились мастерам древности. Причем это никоим образом не умаляет их таланта и мастерства: даже из современных качественных материалов, имея на вооружении мощь современной науки, произвести хороший клинок весьма не просто, а что уж говорить о наших предках, которые на посредственном сырье, обладая минимальными инструментами, производили впечатляющее по качеству оружие исключительно благодаря своему уму, интуиции и смекалке.

Наметившийся в конце ХХ века ренессанс в изготовлении дамаска вызвал к жизни и огромное количество спекуляций на этой ниве. Как ни странно это звучит, по настоящему качественный рабочий дамаск, в отличие от декоративного, производят единицы. Главной причиной этого видится малая информированность и коммерческая раскрученность данного направления: спрос рождает предложение, и на рынке появляется все больше и больше изделий из материала, отнести который к дамаску можно только по внешнему виду. Недостаток информации обусловил ряд заблуждений, господствующих в массовом сознании.

В качестве главной характеристики дамасской стали, определяющей ее достоинства, обычно называют чередование слоев с высоким содержанием углерода, придающим клинку остроту, и низким, придающим ему прочность. На самом деле, в ходе кузнечной сварки слоев стали с разным содержанием углерода, имеет место его диффузия (т.е. перемещение из областей с высоким содержанием в область с низким). Это ухудшает режущие свойства высокоуглеродистых составляющих пакета за счет обеднения по углероду, а по некоторым данным (С.А. Федосов «Механические свойства сварочной дамасской стали современной выделки»)
из-за обилия сварочных швов даже могут ухудшаться прочностные свойства клинка. Кроме того, выгорание углерода при многократной кузнечной сварке может снижать его содержание на 0.3 – 0.4%. Дабы компенсировать такие значительные потери, многие мастера идут на более жесткие режимы закалки. Другой совет – брать для пакетов только такие составляющие, каждая из которых сама по себе способна обеспечить хорошие режущие и прочностные свойства клинку, либо восстанавливать потерю углерода при сварке путем флюсования дробленым чугуном.

Другое популярное заблуждение гласит, что для пакета древние мастера брали очень дорогие и секретные марки стали, которые и образовывали редкие по красоте узоры. Но известны клинки уже XIX века из Германии и Франции, на которых легко читаются даже внедренные в узор буквы и цифры. Современным мастерам, владеющих технологией кузнечной сварки, создать подобные узоры тоже не представляет особых затруднений.

Больше всего ошибок с определением количества операций при создании пакета: количество сварок соотносится к количеству слоев не прямо пропорционально, а в геометрической прогрессии. Например, начав со сваренной из 4 слоев заготовки, первое сворачивание и сварка даст 8 слоев, вторая – 16, третья – 32, 4 – 64, пятая – 128, шестая – 256, а седьмая — 512. С другой стороны, есть объективные физические законы, которые не дают создавать пакеты с количеством слоев более 40- 50 тысяч. Howard Clark произвел ряд экспериментов и выяснил, что при многократном сворачивании углерод имеет тенденцию к выравниванию своей концентрации по всему объему пакета вследствие диффузии, в конечном итоге формируя квазигомогенную заготовку. Оптимальным для дальнейшего развития узора являются пакеты с 300 – 500 слоями. Взяв пакет с количеством слоев, близким к 1000 вы рискуете получить чересчур тонкий узор; а взяв пакет с количеством слоев менее 300 наоборот – слишком толстый и широкий. Конечно, из этого правила есть и исключения, но вообще-то это дело вкуса. Когда пакет сформирован, можно создать несколько основных типов узоров.

Господствует мнение, что качество дамасской стали прямо пропорционально количеству слоев (и, соответственно, числу сворачиваний и сварок). Это справедливо для популярного в XIX веке и ранее процесса рафинирования стали, который имел целью получение однородной структуры, но при изготовлении дамаска из современных, достаточно качественных исходных материалов, это подчас просто потеря времени и сил. Да и с увеличением количества слоев возрастает риск появления брака. Иногда для изготовления качественного прочного пакета достаточно всего нескольких операций по складыванию и сварке. Таким образом, даже диффузия углерода становится на службу мастеру, помогая избежать наличия крупных низкоуглеродистых областей на режущих кромках.

Так что можно порекомендовать человеку, который хочет приобрести клинок из дамаска? Во-первых, риск брака на дамаске намного выше, чем на клинке из обыкновенной стали. Это происходит по причине сложности и длительности процесса его изготовления. Недокал и перекал, непровар и обезуглероживание, ошибки при сборке исходного пакета – вот далеко не полный перечень проблем, которые могут полностью перечеркнуть результат длительных трудов. Да и что греха таить – подчас даже опытные мастера дают себе поблажку и собирают пакет с упором на его внешнюю красоту, но не на рабочие свойства. В результате клиенты мучаются с клинком со средним значением углерода не выше 0.3 – 0.4% или даже вообще с незакаленным пакетом.

Есть марки сталей, столь сложные в обработке, что малоопытные мастера их избегают. Теперь представьте, что в вашем пакете несколько таких сталей. Каждая имеет свои собственные температуры сварки и закалки. Комбинации из трех и более сталей налагают еще более жесткие требования на их термообработку – подчас при неверно выбранном режиме, под действием внутренних напряжений, вызванных неоднородностью структуры, клинок деформируется или лопается, иногда сразу, а иногда – при первом же легком ударе. Иногда наоборот – режущая кромка сминается при первом же контакте с чем-то более твердым, чем масло. Таким образом, попытка связать несколько металлов в едином пакете сродни задаче «запрячь в телегу коня и трепетную лань».

Перед приобретением авторского дамаска попытайтесь понять точку зрения самого мастера на свой продукт. Два крайних случая: мастер, который дрожит над каждым кусочком своего материала, как скупой рыцарь, и мастер, который безжалостно отправляет «не показавшийся» ему кусок в большое ведро, уже набитое битком неудачными продуктами поиска. Всегда выбирайте второго – первый просто не производит дамаска в достаточном количестве, вот и дрожит над каждым, даже в высшей степени проблемным, куском, в то время как второй предъявляет к своей работе самые жесткие стандарты, постоянно совершенствуя и развивая свою технику.

Спросите мастера, из чего он кует клинки. Если прозвучит фраза о старых напильниках, стальных тросах, цепях, рессорах и пружинах, то изделий этого мастера стоит избегать. Изготовление современного дамаска базируется на определенных марках сталей с определенным процентным составом, и помимо индивидуального мастерства, опыта и интуиции отталкивается еще и от теоретического металловедения. Особо стоит избегать тех, кто переводит разговор о своем материале на историко-мифологические темы или начинает беспардонно нахваливать самого себя.

Правда о дамаске заключается в том, что у знающего и опытного мастера он может получиться совсем не хуже по свойствам, чем клинок из любой составляющей пакета, но ожидать каких то магических сверхсвойств не стоит. Более того, – если мастер не слишком опытен, попытка сварить стали с высокой прочностью и хорошей стойкостью режущей кромки, может закончиться непрочным клинком с недолговечным лезвием. Главная ценность дамаска в его удивительной, гипнотической красоте застывшего в металле пламени. В удивительных изгибах и завитках угадывается летний лес и зимняя пустыня, водная гладь и штормовые валы. Именно это вдохновляло создателей мифов и легенд и звало воина на битву. Именно это придает дамасскому клинку непередаваемую, вневременную красоту, в которой осталась частичка души сделавшего его мастера. Именно в этом его магия.

Поговорим о технологиях.

Кузнечная сварка.

Кузнечная сварка является ключевой операцией в создании дамасской стали. Этот процесс требует температуры и давления для создание прочного сварного соединения. Существующий наиболее популярный метод изготовления дамасской стали заключается в компоновке из контрастных слоев стали пакета, его нагрева и непосредственной сварки составляющих при определенной температуре.

Сварку можно производить при темно-красном цвете заготовки. При этом необходимо чтобы сопрягаемые поверхности составляющих пакета были очищены от оксидных пленок и шлаков. Отлично отполированные и плотно подогнанные бруски металла «прилипают» друг другу (как в случае с калибрами) и в идеальных условиях могут быть скованы и без нагрева. При нагреве металла электроны внешних атомных слоев поверхности переходят в возбужденное состояние, приобретают подвижность и при правильно выбранной температуре и давлении приобретают возможность мигрировать в прилегающие поверхности соседних сопряженных металлов, формируя прочный сварочный шов.

Проиллюстрировать это можно так. Набранный блок из восьми слоев металла с различным уровнем содержания углерода в них по завершению сварки изгибается. Если сварка произведена с надлежащим качеством, между слоями не происходит растрескивания и расслаивания – весь пакет ведет себя как цельный брус стали.

Рассмотрим вкратце процесс кузнечной сварки. Вообще этих процессов столько же, сколько и мастеров, но указанный метод является рабочим и любопытным для начинающих.

Подготовка пакета.

Лучше варить бруски большой толщины. Причиной этого является то, что они способны остывать довольно долго, что уменьшает риск холодного непровара. Кроме того, тонкие пластины имеют тенденцию к изменению формы (короблению), что ведет к образованию газовых карманов, которые выглядят на поверхности пакета как пузыри. Заготовка состоит из пяти брусков стали 85 (аналог американской 1085), проложенных четырьмя заготовками из 5ХНМ (L-6), каждая из которых имеет размер 6х40×100 мм. Заготовки вырезаются и складываются друг на друга. После этого электродуговой сваркой провариваются оба узких края пакета. Полученный пакет приваривается тем же способом рукояти. Если используется вертикальная пропановая горелка, на рукоять можно поставить два прутка низкоуглеродистой стали с размерами 12x40x250 мм; – это достаточно для того, чтобы не нагреваться чрезмерно и не быть неудобным при работе с пакетом. Рукоять обязательно приваривается к узкой части уже предварительно закрепленного сваркой пакета. Это позволяет избегать неудобств, связанных с изменением положения пакета на ручке при ее поковке.

Выбор температуры.

Обычно рекомендуют горячую ковку, когда горн работает в температурном режиме около 1600 — 1700 °С. При такой температуре внутренняя часть горна становится почти белой и на нее нельзя смотреть без темных очков. Есть много мнений на счет того, какие цветные линзы являются оптимальными для того, чтобы оценивать температуру внутри. Недурны темно-зеленые стекла, используемые при сварке газовой ацетиленовой горелкой. Раскаленный горн производит как ультрафиолетовое, так и инфракрасное излучение – это необходимо иметь в виду. Опытные мастера способны «на глаз» определить температуру с ошибкой не более 10 — 20 С, для чего при ответственных операциях даже затемняют помещение.

Пламя должно быть отрегулировано таким образом, чтобы факел был насыщенным. Факел должен незначительно вырываться из двери горна при правильной регулировке. Другой путь регулирования – поместить на стенку напротив горелки небольшой кусок керамической ваты. При достижении оптимума в температуре вата начинает ярко светиться, тогда как если температура выше или ниже оптимума ее цвет блекнет. Таким образом, добейтесь свечения керамической ваты, после чего добавьте немного газа для того, чтобы насытить факел. Кроме того, правильно разогретый горн звучит особым образом, что может помочь вам по памяти настраивать температуру «на звук».

Флюс.

После того, как горн прогрелся, поместите в него пакет и прогрейте его. Как только заготовка начинает менять цвет, извлеките ее и посыпьте флюсом. Наиболее распространенный флюс – бура, хотя мастера старой отечественной закалки предпочитают песок. Целью флюсования является разжижение флюса при рабочей температуре и создания оболочки для защиты поверхности заготовки от окисления. Кроме того, эта процедура уменьшает температуру плавления и позволяет флюсу адсорбировать в себя шлаки. Если использовать повышенную температуру в горне, то можно столкнулся с проблемой выгорания никеля и образованием оксида никеля. Бор недостаточно агрессивен для растворения оксидов никеля и поверхность заготовки, покрытой флюсом, становится загустевшей вместо жидкой. Для борьбы с этим за рубежом используют смесь безводного бора и Fluorspar. Это керамическая глазурь – кальцевый компаунд, используемый в небольших количествах как флюс при глазировке; при нагревании образует фтористый газ, который при попадании на кожу может вызывать пузыри и имеющий ядовитые испарения. Fluorspar очень агрессивный флюс, небольшое количество которого способно разжижить поверхность поковки. Al Pendray рассказывал историю о том, что когда он использовал Fluorspar в одной из своих смесей для изготовления вутца, тот разрушил тигель из карбида кремния. Добавьте пару ложек в банки, в которых храните флюс, и хорошо перемешайте. Кроме того, он способствует насыщению углеродом декарбюризированных сварочных швов между слоями.

Во избежание изгиба составляющих при формировании пакета из тонких пластин и для предотвращения образования газовых карманов рекомендуется по краям заготовки поместить пару пластин большей толщины. Для предотвращения их сваривания с пакетом поместите между ними кусочки нержавеющей фольги. Нержавейка окислится и воспрепятствует свариванию обкладок. Вообще она может быть использована повсеместно, где сваривание слоев по каким-либо причинам нежелательно. После предварительной сварки просто срежьте обкладки и продолжайте работу с пакетом.

Температура сварки.

Заготовка вновь помещается в горн и доводится до температуры сварки. Оценка достижения заготовкой температуры сварки производится визуально. В насыщенном факеле заготовку полагается выдержать некоторое время для прогрева внутренних слоев, которые и будут свариваться. Хорошим индикатором температуры заготовки является флюс. Bill Moran считает, что пакет готов тогда, когда его поверхность выглядит как растаявшее на жарком солнце сливочное масло. Флюс разжижается и начинает капать с заготовки при ее легком наклоне. На поверхности заметно его пузырение. Убедитесь, что заготовка равномерно прогрелась со всех сторон. Когда она становится того же цвета, что и нутро горна то нужная температура достигнута, и греть больше не надо. Извлеките заготовку и беритесь за молот.

Если сварка производится с помощью ручного молота, нанесите серию легких ударов от дальнего конца к рукояти по середине пакета, а затем нанесите серию легких быстрых ударов по торцам заготовки по всему боковому периметру пакета. Если вы работаете на механическом молоте, используйте легкие удары, начните с дальнего конца и быстро передвигайтесь к рукояти. Целью этих действий является удаление флюса и растворенных шлаков из межпластиночной области. Эти субстанции очень вязкие и горячие. Стоит озаботиться наличием кожаного фартука и кожаных перчаток с крагами. Перчатки не должны прилегать слишком плотно для того, чтобы в случае затекания раскаленной жидкости вы смогли бы их быстро стряхнуть. Вы можете серьезно обжечься – посмотрите на руки кузнецов, изготовляющих дамасскую сталь, они сплошь испещрены белыми пятнышками мелких ожогов. Для сварки под прессом идеальный случай, когда вся заготовка умещается внутри рабочих поверхностей. Но можно работать и с не умещающимися заготовками. В этом случае надо быть внимательным и постараться не передавить одну ее часть, серьезно деформировав относительно другой. Заготовка под прессом способна «плеваться» раскаленным флюсом, так что избегайте помещать лицо в области, куда может попасть раскаленный флюс.

После первой поковки, пока она еще очень горячая, надо вновь флюсовать и возвращать ее в горн. Флюс это не клей, и должен использоваться весьма умеренно. Кроме того, он является источником загрязнения. Используйте для флюсования глубокий поддон. Флюс можно хранить в пустых кофейных банках, черпая его ложкой с длинной ручкой и посыпать им заготовки. Некоторые предпочитают использовать для этих целей большие солонки.

Вторую сварку надо начинать от рукояти и заканчивать на противоположном конце. Многие дефекты приходятся именно на концы заготовки. К несчастью, при последующем изгибе и сварке они могут оказаться в середине. Если у вас есть сомнения относительно качества произведенной сварки, нанесите несколько несильных ударов с торца пакета и посмотрите, не «открылся» ли он. Если это произошло, флюсуйте снова уже открытую область и сваривайте вновь. Когда производится сварка, делайте время от времени шлифы полуфабрикатов и проверяйте их на наличие дефектов, непроваров и включений.

Температура протяжки.

Конец второй стадии нагревания используется одновременно и для придания пакету определенной формы протяжкой для последующего дальнейшего сваривания, вытягивания в брус или полосу. Полезно работать только над изменением ширины и толщины пакета с тем, чтобы при последующих изгибах полосы толщина слоев на обоих концах пакета была одинакова. Последний нагрев также используется для разметки и резки полосы. Поместите специальную насадку на наковальню для ее точной разметки. При первой рубке наметьте центр поковки. После этого загибайте свободный конец в направлении рукояти. Следующий за эти второй короткий загиб предназначен для фиксации загнутого конца на поверхности. Точные измерения позволяют избежать деформации внутренних слоев и сохранить их исходную толщину.

Горячая рубка.

Рубка заготовки производится на специальной гильотине. Это ручной инструмент, на одной стороне рукояти находится место для приложение силы, а на другом – длинное клиновидное зубило. При ударе зубило проходит через горячий металл. Обычно это можно сделать и на наковальне с помощью специального ручного зубила, по которому наносится удар.

Изгиб.

В ходе рубки заготовки оставьте небольшую перемычку на конце – ее можно использовать в качестве шарнира при изгибе. Пока заготовка еще не остыла, поместите ее под точило, и быстро обдерите окалину. После чего, пока она горячая, сложите вместе оба конца ее с помощью ручного молота. Флюсуйте и снова поместите в горн. Способы изгиба заготовки крайне многообразны. Японский метод изготовления мечей предусматривает расковку в ширину, рубку посредине и складывание сторона к стороне. Любое изменение влечет изменение конечного рисунка и иногда производит на поверхности крайне интересные узоры.

Советы.

Изготовление дамаска – многократно повторяющиеся операции, в которых легко запутаться. Записывайте каждый дополнительный изгиб и новое количество слоев. Фиксируйте все необычное, связанное с заготовкой или небольшими изменениями технологического процесса. Ряд поистине великолепных идей может просто оказаться забытым и нереализованным. Нумеруйте заготовки (например, маркером), указывая на каждой рукояти ее порядковый номер. В компьютере или в тетради каждому номеру сделайте полное описание.

В связи с тем, что работа носит повторяющийся характер, весьма полезно бывает выработать определенный алгоритм, которого в дальнейшем необходимо придерживаться. В этом случае все то, что идет необычно и ненормально сразу привлечет ваше внимание. Если работа не ладится или вы устали лучше отдохнуть и собраться с силами или даже вообще закончить на сегодня, чем рисковать запортить результат предыдущих усилий. Кроме того, вы работаете с силовым оборудованием, огнем, раскаленным металлом — очень опасной комбинацией если вы не внимательны.

Развитие узора.

Существует бесконечное множество узоров, формируемых в стали, но в настоящее время они разбиты на несколько основных групп.

Прямой многослойный пакет получается путем сборки вырезанных брусков разных сталей в пакет и сваркой его в единую болванку. После этого пакет расковывается и режется на две или более частей, собирается вновь и сваривается. Общее число слоев в законченном пакете зависит от количества слоев в исходном и количестве сворачиваний и сварок. Каждое сворачивание – геометрическая прогрессия; например 4,8,16,32,64,128,256,512,1024 и т.д.

«Древесная» структура формируется в результате проковки пакета в клинок и напоминает рисунок древесного шпона. Она может задаваться преднамеренно, но чаще формируется произвольно в результате воздействия молота при придании клинку заданной формы. Ценен отражающейся в ней внутренней природой металла и внешней органичностью узора.

Крученый узор («турецкий«): обычно предусматривает небольшое количество слоев в исходном пакете. Пакет вытягивается в прут или брусок, после чего закручивается в горячем состоянии. Создание крученого пакета пережило пик своей популярности в годы дамасских ружейных стволов. Эти стволы демонстрируют поистине удивительное воображения и мастерство их создателей. Крученый пакет также используется на клинках, кроме того, большое разнообразие узора можно получить различной техникой кручения. Наиболее интересные современные работы в этой технике принадлежат Л.Б. Архангельскому и его ученику С.Соскову — сваренные между собой прутки разнообразной ориентации составляющих пакета придают клинку не только замечательный внешний вид, но и обеспечивают сочетание хорошей прочности и стойкости режущей кромки.

Врезанный узор получают путем фрезерования поверхности линейного пакета. После фрезеровки на поверхность проглядывают нижележащие слои пакета. Затем пакет нагревается и проковывается в полосу снова, в результате чего дно выточки поднимается на поверхность клинка и раскрывается на фоне наружных слоев. Наиболее популярным видом рисунка врезанного узора является лестница, получаемая путем проточки канавок или поясков поперек клинка.

Наиболее распространенные техники получения узора на пакете:

а — врезанный узор, получаемый фрезерованием и сверловкой, b — «крученый» узор, f — узор, получаемый штамповкой (с — типы шампов), d, e — последующие операции с подготовленным пакетом: прокат и ковка соответственно.

Обычный многослойный пакет может быть подвергнут ряду комбинированных техник, то есть может быть врезанным, крученым и пр. Очень популярной техникой является заворачивание пакета на себя — «рулет». Возьмите малослойный пакет – семи слоев вполне достаточно. Раскуйте полученный пакет в длинный прут квадратного сечения 40×8 мм. Утончите один из концов полученного прутка и начните наворачивать на себя. Нагревайте и заворачивайте как можно плотнее, но не перетягивайте. К концу заворачивания получается рулет. Отрежьте рукоять и переварите ее на другое место. Проварите рулет. При проварке продолжайте закручивать рулет в том же направлении, что и раньше, затягивая его легкими ударами. После того, как он проварился, можете начать вытягивать его и продолжать изгибать и сваривать, как обычный пакет. Либо вытяните его, сделайте квадратным, разрежьте снова соберите пакет и прокуйте – получится «винтовая» структура. Вариантов бесконечное множество.

Специфические узоры могут быть получены и при особых техниках ковки. Например волнистый узор — кованый кувалдой с чуть закругленными поверхностями бойков, сетчатый получается косой ковкой узкими бойками (обжимками, кувалдами с оттянутыми узкими носиками, как у молотков). Удары наносятся крестообразно узкой частью кувалды или молотка сначала по одной стороне, а затем по другой, с обязательным проглаживанием. Элементы в виде колечек, напоминающих гроздья винограда, получаются при косой ковке нанесением ударов кувалдой или пневмомолотом по узким обжимкам крест на крест под углом 45 градусов. Получаются глубокие вмятины, а на месте пересечений вмятин остаются возвышения, холмики. При проглаживании эти холмики расплющиваются и получаются колечки.

Достаточно часто самый красивый узор смещается к краю пакета. Есть несколько путей возвращения узора на середину. Возвращаясь к базовым видам узоров, вы можете оценить расположение узора по сделанному срезу. Если нужно полное освидетельствование без разрезки пакета сделайте несколько чередующихся резов с каждой стороны заготовки и разверните его по этим прорезям. Оценка структуры пакета согласно этому методу носит название аккординация и может быть произведена путем изготовления пропилов ленточной пилой или горячей рубкой .

Другой распространенный метод вскрытия структуры пакета является его диагональный разрез. В результате получаем длинное диагональное сечение, вскрывающее внутренний узор. Части для сварки совмещаются противоположными от места среза сторонами и вновь сваривается в пакет, который уже имеет определенную выявленную структуру на своих боковых сторонах. Этот метод предоставляет полную информацию о внутреннем строении пакета, но ведет к искажению оригинального рисунка за счет наличия диагональных срезов. Тем не менее, это подчас дает весьма интересный эффект.

Мозаика.

Особую популярность приобрел в последние годы мозаичный дамаск. Steve Schwarzer, Pierre Reverde, Daryl Meier и Hank Knickmeyer осуществили этот технологический прорыв и узоры на их сталях необычны, упорядочены и красивы.

Особенностью и отличием мозаичного дамаска от полученного кузнечной сваркой является то, что узор проектируется заранее и создается путем размещения контрастных металлов различного размера и профиля внутри заготовки. Когда части сковываются вместе внутри заготовки, формируется сложносоставной пакет. Аналогичным образом формируются и мозаичные полотна – контрастные части композиции, приходя в соприкосновение, формируют определенный узор.

Метод Hank Knickmeyer предусматривает размещение металлических брусков и цилиндров внутри стальной трубы. Он выкладывает основные элементы определенным образом для создания узора и заполняет оставшиеся промежутки заполнителем (филером). Труба спринцуется маслом, после чего наглухо заваривается. В ходе нагревания трубы масло воспламеняется, химически связав оставшийся внутри кислород и сформировав внутри трубы нейтральную среду, оптимальную для образования бездефектной цельнометаллической заготовки. Он нагревает всю трубу в газовом горне и по достижению температуры сварки в один цикл проковывает ее на кузнечном гидравлическом прессе. Возможность создания нейтральной атмосферы является критической для создания качественного сварного массива с такой значительной площадью сварных швов. В этой методике есть один недостаток, – если сварку не удалось завершить в ходе единого цикла, то второй цикл уже невозможен т.к. в сформировавшиеся в ходе деформации трубы микропоры, через которые выходит масло, начнется подсос воздуха, который окислит все еще не проварившияся поверхности.

Развитием этого направления является метод предложенный Steve Schwarzer и позволяющий получать качественный провар пакета. Он заключается в том, что сварочный контейнер имеет полую трубчатую рукоять на холодном ее конце. Контейнер вакуумируется и заполняется азотом или инертным газом. Процедура заполнения производится несколько раз перед сваркой для полного удаления кислорода из внутренних полостей. Используя такой метод возможно сварить даже те металлы, который не поддаются сварке на открытом огне.

Steve Schwarzer и Pierre Reverde являются разработчиками особой методики, которая требует применения современных технологий для создания сложных мозаичных узоров. С помощью высокоточного литья в стальной отливке формируются фасонные полости, которые заполняются полученными тем же способом вкладышами сложной формы. Далее они свариваются в единый элемент. Некоторые удивительные детали, невозможные ранее, могут быть получены в такой технике «глубокой инкрустации».

Barry Gallagher, Shane Taylor и Rick Dunkerly путем комбинирования разных техник создали совершенно новую категорию мозаичного дамаска с использованием сложения пакета и его сварки с применением фасонных штампов. Прообразом послужил оригинальный узор созданный Daryl Meier под названием «Коленкор». Совместными усилиями они создали новую технику узора по стали.

Контрастные стали.

Красота дамасских сталей в своей основе имеет различие цветов слоев с разным составом. Для ярких линий у стали должен быть высокий уровень хрома или никеля. Для темных линий могут применяться простые углеродистые стали или даже низкоуглеродистые. Если они особенно тонкие, то можно добавить серые тона путем варьирования высокоуглеродистых сталей.

Существует бессчетное множество способов изготовления дамасской стали. Рекомендуется при эксперименте с новым сочетанием делать пробную заготовку. Этот метод работы с новыми сталями заключается в том, чтобы сначала внимательно рассмотреть порядок их расположения в пакете. Сварите пакет, сточите, отполируйте край и протравите его. Это показывает, какого цвета будет сталь и какой потенциал будет у нее на конечном этапе. Если рисунок и цвет вам нравится, продолжайте работу с пакетом. После этого откуйте тестовый клинок из пакета. Этот клинок выводится, закаливается, полируется и травится для оценки вида оконечного изделия. Это также и хороший повод подобрать режим термообработки и оценить его качество. Иметь тестовые клинки является главным составляющим для достижения значимых результатов, особенно если вы хотите иметь должный уровень качества.

Стали.

Светлые линии.

L-6 (отечественный аналог — 5ХНМ) – сталь с высоким содержанием никеля. Наиболее часто используется в ленточных пилах по дереву. Может поставляться в прутках. При комбинации с углеродистыми сталями дает блестящие яркие линии. Эта сталь известна высокой прочностью, и ее добавка в пакет улучшает его прочностные свойства.

0-1 (отечественный аналог — ХВГ) – популярная инструментальная сталь с достаточным количеством хрома для формирования ярких линии в пакете с низкоуглеродистыми и высокоуглеродистыми сталями. Чувствительна к перегреву – начинает крошиться, но зато великолепно сваривается при невысоких температурах.

Никель – часто используется для яркой блестящей составляющей пакета. Не рекомендую для материала клинка. Никель является блокиратором углерода, и если в многослойном пакете слои никеля будут выходить на лезвие то это негативно скажется на функциональности клинка. Популярен для гарнитуры, где действительно формирует четкие контрастные линии.

Темные линии.

Темные линии в дамасской стали формируются низколегированными углеродистыми сталями. Путем подбора сталей с разным содержанием углерода можно получить оттенки от светло-серого до густого черного; светлые тона обычно формируются за счет обычного низкоуглеродистого проката. Добавка низкоуглеродистых элементов в состав пакета ведет к обеднению законченного клинка углеродом, что необходимо иметь ввиду при проектировании и сборке пакета. На завершающей стадии поковки пакета среднее содержание углерода у большинства мастеров варьируется от 0.6 до 0.8%, и поэтому перед его сборкой обязателен перерасчет относительного количества углерода по каждой отдельной весовой составляющей пакета. Кроме того следует брать в расчет выгорание части углерода в ходе кузнечной сварки.

Howard Clark произвел серию экспериментов с целью выявления палитры оттенков серого цвета при различных сочетаниях углеродистых сталей. Его итоги показали, что наличие марганца содействует потемнению линий. Если вы делаете дамасск, то должны были обратить внимание на влияние закалки на протравку и оконечную окраску полированного клинка. Японский хамон является самым наглядным примером огромного числа вариаций, возможных в результате термообработки. Когда производится зонная закалка клинка из гомогенной стали вы также получаете цветовые вариации между закаленной и незакаленной частью. Многие мастера валят все неудачи на протравку, но проблема намного чаще лежит в термообработке самой стали.

Наиболее распространенные углеродистые стали для дамасска.

1095 – хорошая ножевая сталь имеющая избыточный начальный состав углерода и великолепно сочетающийся с 15N20 или L-6;

1085 (отечественный аналог — 85) – более низкое содержание углерода и возможность больше ковать при термообработке. Хорошая клинковая сталь, хорошо проваривается;

5160 (отечественный аналог — 50ХГА) – многие мастера по настоящему любят эту сталь. Это сталь масляной закалки и имеет великолепный потенциал «защиты от дурака» – склонна прощать огрехи с ковкой и закалкой.

52100 (отечественный аналог — ШX15, но следует иметь ввиду, что эта марка часто имеет избыточное содержание хрома — более 1.5%, — что серьезно затрудняет свариваемость) — это легированная сталь и если вы овладели техникой ее ковки и закалки, то наградой вам будут великолепные свойства. Howard писал, что когда они впервые попробовали ее, то им пришлось серьезно пересматривать свои соображения по вопросу качества зерна чтобы приноровиться к работе с этой сталью. Она не для начинающих, требует точного контроля процесса термообработки, но в конечном счете эти сложности оправдываются качеством клинка.

W-2 (У9) – излюбленная кузнецами сталь: хорошо куется и закаляется. Имеет хорошую структуру зерна.

Существует большое количество сталей, которые можно комбинировать между собой при изготовлении дамаска, в т.ч. некоторые нержавеющие и порошковые. Кратко пробежав справочник по сталям вы и сами можете обнаружить многих возможных кандидатов. Главным соображением при комбинировании различных сталей является их ковкость и температуры плавления. Если одна из составляющих пакета при поковочной температуре начинает течь, в то время как другая еще сохраняет твердость, сварочный шов начинает искажаться при последующей вытяжке пакета. Большое количество нержавеющих сталей имеет этот недостаток, что надо иметь в виду. Обычно коррозионно-стойкие стали сваривают в пакет в контролируемой атмосфере, но нижегородскому мастеру Пампухе удалось решить эту проблему за счет флюсования молотым чугуном и при нормальных условиях. Благодаря этому он ставит в пакет даже коррозионностойкую 95Х18Ш (типа 440С).

Протравка.

Существует несколько путей вскрытия поверхностного узора после того, как клинок сделан. Наиболее распространенным является протравка. Когда дамасская сталь контактирует с травящим составом он по разному воздействует на различные составляющие пакета. Цвет и глубина протравки зависят от химического состава и структуры составляющих пакета.

Перед протравкой клинок должен быть очищен. Клинок очищается специальной щеткой до тех пор, пока вода не начнет удерживаться на поверхности. В случае необходимости можно использовать растворитель, но его следы подлежат обязательной смывке детергентом (моющим средством) перед протравкой. Первая протравка носит кратковременный характер и служит для оценки готовности поверхности – нет ли на ней неочищенных пятен. Если они остались после полной протравки, то для их устранения вам придется полностью счищать следы травления со всего клинка, так что будьте внимательны.

Вам понадобится система вытяжной вентиляции, непосредственно над емкостями с травящим составом. Обычно используют два состава — серная кислота и хлорид железа. Несколько распылителей с аммиаком и различными очищающими составами. Емкость с водой и различные химические красители в банках и контейнерах. Коробка с питьевой содой для нейтрализации кислот.

Составы для травления крайне разнообразны.

Хлорид железа.

Это не кислота, и работать с ним легче и не столь опасно. Его продажа производится в различных концентрациях. Для большего эффекта его можно разбавить дистиллированной водой. Оптимальную чистоту травления дает смесь с водой в отношении 2 к 1 или даже 4 к 1.

Хлорид железа формирует оксидную пленку на поверхности клинка немедленно после помещения в него. Если передержать клинок, то это ухудшает его режущие свойства и внешний вид. Целесообразно удалить поверхностные оксиды мелкозернистым наждаком после чего поместить в травящий состав на 20-30 секунд, в зависимости от требуемой глубины протравки. При протравке необходимо иметь неподалеку емкость с водой. Для нейтрализации хлорида железа используется аммиачный распылитель с последующим промыванием в воде. Если после протравки вы начинаете замечать, что клинок темнеет, то возможной причиной может служить неполное удаление травящего раствора. Промойте его под горячей водой и это зафиксирует развитие темных оксидов, при этом следует обратить внимание на то, чтобы быстро высыхающее лезвие не начало менять цвет перед покрытием маслом.

Производство современного дамаска в заводских условиях.

Промышленное производство дамасских сталей, в основном, базируется на тех же принципах, что и авторского дамаска. Некоторые считают его безличным и однообразным, но высокий спрос на полуфабрикаты при низком уровне предложений со стороны индивидуалов стимулировал эту отрасль промышленности. Современный рынок промышленного дамаска крайне неоднороден – от малосерийных образцов из мастерских известных мастеров (как, например, используемых на малосерийных проектах компании Cold Steel) до массового производства промышленных предприятий, берущих на работу популярных изготовителей авторского дамаска. Тем не менее мощное технологическое оборудование (промышленные кузнечные прессы, прокатные станы, электродуговые печи с контролируемой атмосферой и т.п.) позволяют создавать не только достаточно качественные сварные пакеты для трехслойных клинков как у Helle и Frosts а также San-Mai у Cold Steel, но и неплохой серийный дамаск.

Одним из наиболее известных крупных производителей дамасской стали несомненно является шведская компания DAMASTEEL AB, образованная в августе 1995. Ее специализация – изготовление современными методами заготовок из дамасской стали для нужд серийных производителей и индивидуалов. Время зарождения этого производителя – ноябрь 1992 г., когда сотрудничество между производителем порошковых сталей Soderfors Powder AB и индивидуалом-кузнецом Каем Эмбертсеном из шведского города Эдсбина оформилось в отдельный проект. Успешный метод по созданию дамасской стали на основе достижений порошковой металлургии был разработан в течение 1993 г., а в 1996 был получен патент на изготовление заготовок из порошкового дамаска.

Этапы промышленного производства дамаска:

b — формирование слоистой заготовки из двух порошковых фракций,

d — горячая изостатическая опрессовка и спекание пакета,

a — прокат пакета в валках, c — проковка прутка.

DAMASTEEL AB производит методом порошковой металлургии два типа полуфабрикатов – прутки со слоистым концентрическим рисунком, напоминающим в разрезе годичные кольца деревьев, и многослойный пакет с параллельными слоями. В дальнейшем полуфабрикаты могут использоваться для создания более сложных узоров в процессе ковки. При этом развитие узора из заготовок с «древесной» структурой происходит за счет фрезерования или штамповки, а плоскослоистой – как для фрезерования и штамповки, так и для кручения. В ходе ковки узор может быть усложнен и улучшен.

Популярные типы промышленного дамаска.

Random (беспорядочный) – узор получается ковкой заготовки в плоский брус. Линейный узор формируется в виде неправильных волн по причине неоднородности. Доступен в толстых заготовках. Может использоваться как заготовка для дальнейших кузнечных операций.

Vinland (A) – структура, полученная случайным образом из заготовок, имеющих в сечении концентрические окружности. Поставляется в виде черновой поковки.

Sparse Twist (редкая крученка) — закрученная примерно на 2 оборота на фут.
Dense Twist (густая крученка — B) — закрученная примерно на 5 оборотов на фут.
Слоистая заготовка прокатана в пруток круглого сечения. Пруток закручивается и расковывается в полосу. Поставляется в виде черновой поковки и с обработанными плоскими поверхностями

Ladder (лестница) – Развития рисунка происходит в ходе расковки в полосу. Обработка поверхности щтампом для придания волнистой структуры производится на завершающем этапе. Поставка – шлифованные полосы.

Rose (роза — C)
Узор получается штамповкой поверхности для придания специфического «сучковатого» рисунка. После обточки концентрические круги явственно выступают на средней части полосы. К краям узор становится неупорядоченным.

Odin’s eye (глаз Одина – D, F)
Узор получается штамповкой по концентрическим уровням дамасской стали. Эффект глаза в середине и лестницы по краям полосы. Точеные заготовки.

Дальнейшее развитие узора может производиться уже самим покупателем на основе собственных промышленных мощностей, хотя на конечную закалку рабочий дамаск предпочитают возвращать производителю. Промышленный дамаск охотно приобретают не только крупные серийные производители, такие как Bear MGC, Heinr. Boeker Baumwerk GmbH и Nieto, для использования на эксклюзивных моделях, но и такие мастера как Michael Walker, Barry Gallagher и многие другие.

18.12.2011