Багато століть існувала таємниця булату. Лише в 1841 році російський вчений і металург П.П. Аносов запропонував способи виготовлення булату.
Досліджуючи під мікроскопом структуру булатні клинків, вчені виявили, що вони складаються з двох складових: м'якою (низьковуглецевої) і твердої (високовуглецевого) стали.
Вплив вуглецю на властивості стали
Якщо вуглецю багато (1-2%) - сталь, пройшовши відповідну термічну обробку, стане дуже міцною, твердою, пружною. але заодно придбає і крихкість. Шпагу з такої сталі в півколо НЕ зігнеш - зламається, гостро не заточишь - лезо викришиться. І тільки коли обидва сорти пов'язані воєдино, тісно переплетені на мікрорівні, гармонійно доповнюючи один одного, виходить булатна сталь. володіє тими властивостями, які принесли їй заслужену славу.
Булат - композит
Таким чином, секрет булатної сталі - в її композитної структурі. Стародавні майстри нічого про це не знали, їм доводилося навпомацки, шляхом багаторічних проб і помилок підбирати компоненти для виплавки булату, перевіряти різні методи його обробки. У хід йшли добавки з трав, квітів, різне зілля, у кожного майстра - свої пропорції, свої методи кування, загартування. Але секрети давніх майстрів назавжди втрачені.
Невідомо, в якій послідовності і які зілля кидав той чи інший ремісник в піч, скільки рабів роздмухували хутра, з якою швидкістю мчав вершник на арабському скакуні між гір з розпеченим мечем, загартовуючи його. Але їх метою було те, щоб створити спеціальну структуру матеріалу - суміш волокнистих частинок низько і високовуглецевої сталі, - кажучи сучасною мовою. І це стало зрозумілим, завдяки копіткою досліджень відомих і невідомих вчених. Як на вершину гори можна піднятися і з півдня, і з півночі, і з заходу, і зі сходу, так і булат можна виготовити різними методами. Головне - отримати потрібний результат.
Стародавні методи виготовлення булату
Існували різні методи виготовлення булату. наведемо опис двох, які, імовірно, цілком могли використовувати стародавні ремісники.
В горн (глиняний піч) давньоєгипетського або індійського металурга завантажували дрібні шматки залізної руди і вугілля, підпалювали вугілля і хутром подавали в горн повітря, який сприяв підвищенню температури. Утворюється при згоранні вугілля окис вуглецю відновлювала руду до чистого заліза. Відновлені шматки частково спікається між собою, утворюючи пористий залізний брикет. Поверхня цих шматків, взаємодіючи з вуглецем, був насичений їм, а серцевина залишалася науглероженного. Температура плавлення сталі знижується зі збільшенням вмісту вуглецю в ній. Температура в горні була досить високою, щоб розплавити поверхневі, сильно науглероженного частини колишніх шматків руди, але недостатньо високою, щоб розплавити їх серцевину - майже чисте залізо. Розплавлені ділянки, сплавляючись між собою, утворювали безперервну сталеву основу (матрицю), всередині якої знаходилися включення чистого заліза.
При охолодженні розплавлена високовуглецева сталь кристалізувалася у вигляді деревовидних кристалів, в гілках яких, як шишки на ялинках, затримувалися нерозплавлений частки низьковуглецевої сталі. Далі слідувала багаторазова кування, причому здійснювати її потрібно було так, щоб деревовидні кристали не руйнувалися, а тільки м'яли. При цьому частинки м'якої сталі витягувалися, набували волокнисту форму, перепліталися з кристалами високовуглецевої сталі, формуючи характерний для булату хвилястий візерунок. З викував смуг виготовляли клинки, мечі, кинджали, наконечники списів, лати і інші такі необхідні древньому воїну речі.
Далі слідувала гарт - нагрів сталі до певної температури і різке охолодження. При цьому високовуглецева сталь ставала міцною і твердою. низьковуглецевий залишалася в'язкою і м'якою. а композит з цих сталей набував властивості булату.
Технологія виготовлення самурайських мечів
Технологія виготовлення самурайських мечів (катана) мала свою специфіку. Для них використовували руди, що містять крім заліза ряд легуючих елементів - нікель, молібден і інші. Властивості стали погіршуються через присутність сірки і фосфору - шкідливих домішок. які нерівномірно розподіляються за обсягом зливка. Щоб позбутися від них, залізо, отримане після відновлення руди в горні, проковували в листи або прути і закопували в землю в болотистій місцевості. Там воно лежало кілька років, його періодично відкопували і контролювали зовнішній вигляд.
З таких поковок і робили японські ковалі знамениті самурайські мечі і ножі.
Таким чином були розгадали принципи виготовлення булату.
І якщо підходити до питання по-науковому, то можна сказати, що принципових секретів в технології виробництва булату немає. Ясно, з чого його робили, як кували і гартували, як шліфували і полірували. Але булатний клинок, шабля, меч - це не тільки продукт певної технології. Це ще й твір мистецтва.
У кожен старовинний меч, крім уміння майстра, вкладено мистецтво і натхнення. А це речі неповторні. Кожен древній клинок робився не годинами, а роками. І доводив його майстер до дзеркального блиску нерідко пальцями своєї руки, день за днем, місяць за місяцем. І з'являвся від цього блиску в металі таємничий холодок, здатний проникати в душу доторкається до клинку людини, виникало відчуття незбагненного, як завжди при зіткненні з справжнім витвором мистецтва.
Секрети цього мистецтва ще не розгадані. Але у справжнього мистецтва повинна бути таємниця. І може, не варто розгадувати давню таємницю виготовлення булату, щоб не зникло саме мистецтво.