Дамаск

                                                                    Дамаск 


  Находите различия между пайкой и кузнечной сваркой -

"Разделение пайки на низкотемпературную и высокотемпературную носит, в некоторой степени, условный характер. По своей физической природе пайка твердыми припоями не отличается от пайки мягкими. Как и последняя она представляет собой процесс образования неразъемного соединения двух металлов с помощью третьего (называемого припоем), температура плавления которого ниже температуры плавления соединяемых металлов. При высокотемпературной пайке черных и цветных металлов обычно применяют флюсы на основе буры. Иногда добавляют борную кислоту, когда необходимо повысить рабочую температуру пайки (при  использовании более тугоплавких припоев.
 Борированием называют химико-термическую обработку, заключающуюся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали бором при нагреве в соответствующей среде. Борирование выполняют при электролизе расплавленной буры.
 Борированный слой обладает высокой твердостью (1800-2000 HV), износостойкостью (главным образом, абразивной), коррозионной стойкостью, окалиностойкостью (до 800°С) и теплостойкостью.
 На практике борирование применяют для повышения износостойкости втулок грязевых нефтяных насосов, дисков пяты турбобура, вытяжных, гибочных и формовочных штампов,деталей пресс форм и машин для литья под давлением. Стойкость указанных деталей после борирования возрастает в 2 -10 раз.
 Насыщение проводят при температуре 900-1000°С в течение 2-6 ч. Длительность выдержки выбирают исходя из требуемой толщины боридного слоя. Как показывает опыт, для подавляющего большинства изделий боридный слой толщиной 80-150 мкм оказывается
вполне достаточным.
 В результате этих процессов образуется диффузионный слой, который состоит из боридов FeB (на поверхности) и Fe2B. Толщина слоя 0,1-0,2 мм."

Я ничего крамольного не предлагаю - только думать, читать научную литературу, экспериментировать. Предложил подумать почему кричное железо гораздо легче сваривается, в чём различия в сварке и пайке, какие процессы происходят при использовании буры и борной кислоты - раскисление(снятие плёнки окислов), можно ли постараться сделать поверхностный слой, плёнку(борирование) не более хим. стойкой..., а более активной, чем раскислять поверхность и что можно внедрять - достаточно легко? А что это может дать и зачем надо? Возможно получить сначала "слипание", а потом и сваривание при более низкой температуре, возможность получить более крепкий, бездефектный сварочный шов, а возможно шов образующийся из изменённого поверхностного слоя даже превосходящего по качеству основной материал.....?  Я, как то накупил химикатов и сел на пол года, только в изучение и эксперименты.  {0_2} Попробуйте обработать борной кислотой нагретую пластину, клинок... - посмотреть хим. мех. стойкость.... поверхности, кромки..., сделать  выводы.

 Древние не были дураками - посмотреть исследования, рисунки древних образцов - вполне интересно, познавательно, обратить внимание на другие природные, доступные, материалы, которые вполне можно, могли использоваться.

  Использовали древние буру для кузнечной сварки или нет?

"Тетраборат натрия (Бура) встречается в солевых отложениях, образованных при испарении сезонных озёр" 

 Надо её использовать или стоит искать другие варианты?

 Только ручная ковка - давно это было, лет 10-12 назад

Швы сварочные - выступающий,свойства материала шва выше основного материала, если удастся увидеть, рассмотреть здесь -

Исследование БЧК, БСК

⦁ Клинок  «Широкий». БСК

⦁ Вид с обуха.
Структура клинка со стороны обуха представляет собой неравномерно распределённые скопления цементита в трооститной матрице, замеренная твёрдость 30…32 HRC, (см. рис. 1 а- в)

а.

б.

а. – увеличение  х 200;

б. – увеличение  х 400.

в. - увеличение х 1000

⦁ Вид в «фронт кромки» кромки.

Структура клинка со стороны кромки представляет собой неравномерно распределённые скопления цементита в трооститной матрице, замеренная твёрдость 48…50 HRC, (см. рис. 2 а-в) 

а.  Структура клинка со стороны кромки, увеличение х 200

б.

в.

б. – участок с «цементитным полем», увеличение х1000;

в. – «матричный» участок, увеличение х 1000.

⦁ Клинок  «Узкий». БЧК

⦁ Вид с обуха.

Структура клинка со стороны обуха представляет собой неравномерно распределённые скопления цементита в структурно неоднородной бейнито-трооститной матрице, замеренная твёрдость 35…38 HRC, (см. рис. 3 а-в) 

а.

б.

а. – структурная неоднородность, увеличение  х 200;

б. – скопление цементита в трооститной матрице, увеличение  х 1000.

в.

структурная неоднородность, светлые участки – бейнит, тёмные – троостит, увеличение х 1000

⦁ Вид в «фронт кромки».

Структура клинка со стороны кромки представляет собой неравномерно распределённые квазислоистые скопления цементита в трооститной матрице, замеренная твёрдость 51…53 HRC, (см. рис. 4 а-в)

а.

Структура клинка со стороны кромки, распределение цементита носит квазислоистый характер, увеличение х 200

б.

в.

б. – слоистое распределение цементита, увеличение х 400;

в. – «цементитные поля», увеличение х 1000.

Выводы.

⦁ Металл в обоих клинках чист по неметаллическим включениям.

⦁ Средний углерод в обоих клинках, исходя из структуры, находится на уровне приблизительно 1,3…1,5%. 

⦁ Распределение цементита в «Широком»  клинке носит хаотичный неравномерный характер, распределение цементита в «Узком»  клинке носит более упорядоченный квазислоистый характер.

⦁ Размер карбидов в обоих клинках достаточно мелкий: около 0,5…0,7 мкм в матрице и до 3…4 мкм в «цементитных полях». 

Примечание: клинки проявляют аномалию - при твёрдости матрицы около 50 HRC снимают стружку со стали Р6М5 (сверло) с твёрдостью около 62…64 HRC.

БУЛАТ АНОСОВА домыслы загадки изготовление

Решил, что отдельно имеет смысл написать по поводу книги -  https://drive.google.com/file/d/0BzlohpI_bW9ET2RZZ01FQlJwN1U/view?usp=sharing

Недавно на форуме металловед специалист по композитным сталям и металлург не могли себе чётко представить - почему надо делать сталь(булат) из тигельного сплавка, в тигле, когда при спокойной кристаллизации произойдёт дендритная ликвация. Представляя себе, что такая сталь с дендритной структурой - заведомо будет иметь  недостатки по сравнению с гомогенной. А, только такая технология смогла привести древних к снижению содержания вредных примесей - получению качественной стали булата. Получая в результате сталь с низким содержанием примесей, ярко выраженной композитной структурой и как не странно - не выраженной - дендритной :)             Это всё судя по исследованиям учёных!
     Вот здесь и разгораются споры - одни ведут к получению не полного расплава, другие вообще считают основой дендритное строение, выраженную дендритную структуру, но в результате не первые не вторые не получают слоистого композита с карбидной неоднородностью - булата!!!!
   Владимир Югов - чётко подчеркнул ошибки Виноградова, Гуревича и в последствии ещё очень многих. Очень положительно высказался по поводу П.П. Аносова - совершенно согласен, что не смотря на недостаток нынешнего уровня оборудования и современных знаний он получил образцы гораздо более близкие к историческим образцам, чем все "последователи".

Исследование металла ВК

                             Клинок исследован со стороны кромки, и со стороны обуха.



                                При увеличении 50  наблюдается  слоистость, см. рис. 1.

                                   Рисунок 2 – слоистое строение клинка, х 200

                                    «матрица» неоднородна, феррит упрочнён карбидами, х 1000
идентифицировать «матрицу» как трооститную (твёрдость на кромке 40 HRC, на обухе 30 HRC), размер карбидов 0,5-2,7 мкм

                                  микроструктура «матрицы», х 1000
«Матрица» неоднородна по углероду, данная неоднородность связана с   ферритом имеющим слоистое расположение. Феррит упрочнён карбидами,

                                  

Излом разрез сплавка

Сплавок  подрезан абразивным кругом и разломлен. При разрезании сильно нагревался и заклинивал круг, периодически охлаждался водой  в результате чего и  проявился рисунок.
   Можно увидеть кристаллический  излом и проявленный рисунок.

 Структуру - сложно назвать упорядоченной. До окисления разлом выглядел  - с достаточно мелким зерном, после окисления проступили, выделились некоторые более крупные кристаллы  феррита. Остальные - более мелкие окислились значительно  интенсивнее.  При разрезании искра высоко углеродистой стали, желтого цвета, прямые лучи разделяются на лучи формой зонтика с изогнутыми линиями, заканчиваются искрами, но далеко не все - часть выглядит прямыми искрами карбидной стали.

Углеродные нанотрубки в булате

Интересная информация о исследованиях опубликована  Немец Кузя на forum.ostmeta
УНТ - углеродные нанотрубки

"Вот получил снимки электронным микроскопом своего первого "недобулата".
Хорошо видны многослойные УНТ и цементит внутри.
Первые три снимка мои. 
Следующие три проф. Пауфлера с исторического булата в бернском музее."

 "полированный и протравленный срез на снимке, это с него фотографии под электронным микроскопом. Сделаны в университете Кайзерслаутерна.
Рез еще не проверял поскольку все не соберусь рукоять сделать, хотя не жду от него ничего сверхъестественного. Это же недобулат. То есть булатизация (образование и рост УНТ) началась, но не дошла до конца если учесть, что углерода в образце 0,8%, то понятно почему УНТ так редко разбросаны по полю. Модуль Юнга в УНТ в пять раз выше чем у стали, но в этом образце их слишком мало на мой взгляд. Словом я его позиционирую как 
недобулат."

"УНТ многостенные бывают до 50 микрон, замеры показали что в моем случае они что то около 1-6 микрон.
У Пауфлера и микроскоп другой и булат другой. Снимки мной опубликованные это сильно уменьшеные вырезки с оригиналов, разумеется четкость пострадала, но оригиналы здесь на форуме не открыть, слишком тяжелые. На некоторых снимках эти трубки видны боком и я попросил сделать увеличение и с них тоже. Ждемс...
РС. На снимках поверхности расстояние между УНТ 2,8 микрон это довольно много, и значит УНТ слишком редко встречаются, чтобы оказывать какое либо серьезное влияние на свойства, хотя разница есть конечно. По поводу пор с графитом. Такую возможность я тоже рассматривал, но это слишком маловероятно по многим причинам. Первая слишком низкое содержание углерода в стали, отсутствие элементов провоцирующих графитизацию и т. д., в том числе и на снимках видны маленькие трубки которые на срезе показывают почти идеальную окружность и они полностью заполнены..."


Вот ссылка на информацию в wikipedia

Против употребления термина  "булатизация" - Булат был и может быть, разного качества и иметь разные механические свойства, но либо это булат, со своим составом и структурой, либо это "недобулат", где еще не получены нужные результаты - не произошли необходимые процессы, что и привело к получению откровенного брака.
Пока информации о УНТ в булате достаточно мало,  на моем металле такие исследования не проводили.

Направление - булат

                                                          Направление - булат

Рассказывать о том, как это делаю я, нет смысла - у каждого своя печь, а значит и температура нагрева, охлаждения, материалы для изготовления печи и тигля, используются различные  компоненты, да и понятие процесса, и виденье - что такое сам булат, разное!  Для начала знакомимся с имеющимися в распоряжении исследованиями ученых о составе и структуре - информацию надо искать и анализировать.
Кремний и сера располагается отдельными включениями, и являются крайне нежелательными (потеря прочности и ковкости) - в исторических образцах мы видим низкое содержание этих элементов. Проведя достаточное количество экспериментов, можно рассмотреть примерно 6-7 фаз плавки, отличающихся друг от друга. В процессе работы, ориентируясь по результатам плавки, надо определять в какой фазе закончили плавку, так можно  точно понять достаточной ли была выбрана длительность и температура процесса. В результате плавки должен получиться по возможности более чистый (= качественный) металл.  Исторически в тигель не могли попадать чистые элементы, обычно в природе они встречаются в виде достаточно сложных соединений – оксидов и гидроксидов. В результате плавки происходит восстановление, очистка железа и насыщение его углеродом.  Разные элементы, присутствуя в шихте, по-разному влияют на протекание плавки - раскисляют металл,  участвуют в процессе дегазации, взаимодействуют с вредными примесями, способствуя их удалению, взаимодействуют со стенками тигля.  Видимо,  достаточно - всего несколько,  природных компонентов для изготовления металла близкого к булату по составу и структуре, древний металлургический процесс, не мог быть  сложным . Не нашел ни одного лишнего элемента (группы элементов) в используемых компонентах - каждый выполняет свою функцию, но пока рано делать окончательные выводы. Работа продолжается. Варить булат можно и из любого железа, не имеющего вредных примесей (включая и легирующие элементы), но, внося дополнительные, которые позволят правильно протекать необходимым процессам. Путь восстановления, повторения древней технологии получения булата вполне может оказаться самым коротким.  Все что мы вносим в шихту - с чем контактирует металл, температура и время, вибрации, а так же и технология обработки - практически все влияет на результат.  Как провести дегазацию, как удалить вредные примеси, как получить необходимые структуры, решалось на уровне имеющихся тогда технологий и материалов, и решалось удачно - на уровне результатов современной металлургии.  Булат не супер металл, но это совсем другая металлургия  и результат - дендритная, структурированная, слоистая сталь - булат.
Сейчас делают дамаск из пакетов современного металла, и получают слоистый композит. Конечно, по составу и свойствам он отличается от исторического, но технология кузнечной сварки и структура имеет аналогию с историческими изделиями. В булате такая возможность подмены состава практически исключается, так как и от состава зависит результат - получаемая структура. Гораздо легче и проще изготовить подделку, чем получить  булат.

В булате много интересного, если рассматривать различия в кристаллизации, строение сплавка - возможно сложнее, чем кажется, создание и строение структур поковки, но до этого сначала, надо увидеть различия между - современными методами производства стали и тигельной технологией.  Почему П.П.Аносов решил, что не надо добавлять легирующие элементы - были причины или ошибся? Почему кажется, что от метода получения стали, так мало зависит - если даже плавка от плавки сейчас имеют различия, а исходные материалы заменить, изменить время и температуру... не разливать... и наконец ковать - аналогия ну никакая - металл некоторое время находился в жидкой фазе, медленная кристаллизация.... Как и что представляют из себя структуры образованные легированным цементитом в отличии от карбидов железа в железе - они имеют другую геометрию и свойства и сильно влияют на свойства полученного метала, повторяя и фиксируя структуру созданную при дендритной кристаллизации, при горячем деформировании(при повышенных температурах) растягиваясь(образуя) в волокна. Что дают такие структуры и дают они прирост или снижение определенных свойств? Почему есть уверенность, что структура(явно) отличная от булатной по составу, геометрии и свойствам - должна добавить механическим и каким именно свойствам, а не отнять? Кто испытал к чему приводят такие изменения - П.П. Аносов свое мнение высказал,по поводу легирования или здесь тоже ошибка?. Я рассмотрел, как происходит разрушение при превышении критической нагрузки(в структурированном металле с незначительным количеством хрома(и не только) - содержание углерода и твердость испытывались в разных вариантах и получил результаты которые меня не обрадовали. Сначала структура накапливает напряжения, а потом все разносит в "вдребезги и пополам" или приходится изготавливать клинок с низким содержанием углерода с низкой твердостью... Говорить о булате можно - только тогда, когда речь не идет о принципиально другом металле - современной структурированной стали. Большое дело сделать хорошую сталь - но это не просто(мягко сказано). Почему все думают, что переварив сталь - получат сразу выше свойства? И сразу булат? Как раз испортить - всегда проще. Если не испортил - уже хорошо, а улучшить - так это проверить надо - на копре. Смысл переварить сталь и получить ниже свойства, чем исходник? Может нарисовать рисунок поверх - окажется лучше в таком случае. Все надо проверять, сравнивать доказывать.

По составу у булата нет значительного количества примесей и нет шлаков. Если же мы видим следы дендритов, цементитной сетки(дендритная структура) - стоит предположить, присутствие химической неоднородности по примесям, это не локальные незначительные включения, это структура состоящая из чужеродных для железа веществ (содержит шлак, так же и избыточный углерод - графит, цементит, вредные примеси - включая легирующие - весе инородное - весь мусор)значительно уступая по прочности чистым, дендритным образованиям (матрица).
 Значит - такая структура достаточно сильно повлияют, в результате, на прочность всей стали - сильно понизив сопротивление нагрузкам. К таким структурированным металлам - сталям и относятся, практически все современные попытки получить булат - то, что за него выдают сейчас. Соответственно, это не может быть качественным металлом.
  В булате нет видимой(ярко выраженной) неоднородности по примесям, а есть неоднородность по углероду - та самая слоистая структура, которая и есть отличающей особенностью этой стали и именно благодаря которой теоретически и можно получить прирост свойств( в первую очередь прочность) - ну и в результате чего, в конце концов, мы и наблюдаем особый узор на поверхности стали.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

Тестирование слоистого металла или булата у Виктора Реминного

Виктор проделал большую работу по сравнительному тестированию ножей на канате с замером усилия реза.  Более двадцати ножей из разных сталей от 5-6 мастеров.  Есть добро только на публикацию результатов изделий из моего металла. Несмотря на это думаю, можно   сказать, что результаты показанные булатом вполне отвечают результатам ножей из современных сталей участвующих в этом тестировании. В связи с условиями проведения сравнительных тестов результаты сложно сопоставлять с результатами иных подобных тестов, но положительный момент, что тест проводился одним человеком и это должно было привести к меньшим погрешностям - одинаковый подход ко всем тестируемым ножам.












У металла - который изготовил есть свои существенные отличия - в большинстве случаев, более быстрая потеря первичной остроты, но качественная сталь имеющая слоистую структуру может при дальнейшем использовании достаточно продолжительно  резать. Эти результаты еще можно существенно улучшить(есть резерв). Пока металл не имеет полной идентичности с древним булатом - мое мнение. Два лучших результата - это интересно, принадлежат совершенно разным образцам:  первый - мартенсит, бейнит и феррит
                                                      второй - перлит и феррит с высоким содержанием карбидов.
Как и предполагалось - можно резать, как  твердым мартенситом, так и слоями с высоким содержанием карбидов и получать сравнимые результаты.

Вот и сравнение  с другими образцами.

Добавили  У10 

Кричное железо

Нравится такая форма топора - очень правильная. Топор из кричного железа с приваренным лезвием.










Крица из раскопок древней кузни 2.5 кг












Посмотрел на готовую поверхность булата сваренного из кричного железа - эта фотография отображает, где то треть действительности.  Травление в лаборатории азотной кислотой дало сине-голубой рисунок.
Сейчас на поверхности рисунок полученный без травления, но визуально - я бы сказал, что травление есть и достаточно сильное.
Присутствует три рисунка одновременно.
Все описывать больше - не буду, надо просто видеть. Этот образец меня удивил.

Булат - однозначно!

       
            Исследование полученного булата из кричного железа (ориентировочно 15 век)

 Вид "с обуха"

х100 слоистое расположение феррита и перлита

 х400 слои

 х1000 феррит упрочнен карбидами железа (цементитом)

Вид "с плоскости клинка"

  х 100

 светлые участки феррит с карбидами, тёмные участки - перлит с карбидами, в феррите присутствуют вытянутые в процессе деформации сульфиды

 х1000 размер карбидов в феррите колеблется от 0,5 до 3 мкм, что неплохо для получения высокой остроты

 х1000 размер карбидов в перлите колеблется от 0,7 до 1,2 мкм, в данном случае перлит не чистый, ибо в его состав входит некоторое количество феррита

Булат из руды

Мы - я и Виктор накопали руды. Прямо на садовом участке!



Фото замученного рудокопа.







В результате четырех плавок получено 150 грамм железной губки - Ура!!! Из 15-20 кг руды - кошмар!
Руда очень бедная потрачено время, уголь, но приобретен некоторый опыт.




   С чего началось - оказался под рукой металл с раскопок - серп, гвозди ножи и всякая плохо сохранившаяся ерунда с поселения периода 10-12 века.
  Удалось восстановить 300 грамм из 600 загруженных в тигель. Посмотрел, а полученный металл сильно отличается от плавок сделанных из современного. Позже - сделаю фотографию и добавлю сюда.
   Сейчас экспериментирую по восстановлению железа из руды. Выясняю какая руда более подходит.
 Пока точно не ясно получение булата из руды, это двух или трех этапный процесс, но предполагаю,  что не менее - чем двух этапный.

 10-12  век  По сколам(интересно) и искре это чугун. Это в первый раз вижу, что получен чугун.

Первые пробы получения крицы - с результатами этой плавки пока разбираюсь.
Температура в печи была  приблизительно
 - 1500 градусов. Не так, это и просто.
Если есть опыт, знание процесса прошу - поделиться наработками, советом.





Полученная железная губка 150 грамм.













Видимо - магнитный железняк. Есть кусок порядка 3 кг. Магнит притягивается. Надо сделать пробную плавку.
Вот приходится учится.