Текст книги "Загадка булатного узора"

Автор книги: Юрий Гуревич

сообщить о нарушении

Текущая страница: 6 (всего у книги 14 страниц)

Секрет, окруженный непроницаемым покровом тайны

В начале XIX века проблема получения сталей с высокими механическими свойствами становится первостепенной Пудлинговая сталь вследствие низкой прочности не обеспечила надлежащей работы токарных, фрезерных и других станков, что сильно тормозило развитие металлообрабатывающей промышленности. В связи с этим растет интерес к булату, и многие ученые и специалисты ищут способы его производства.

В химико-металлургической литературе начинают появляться исследования, касающиеся вопросов изготовления и свойств стали, ее природы и составных частей» Во второй половине XVIII века Г. О. Бергман открывает присутствие в стали углерода, а К. Б. Карстен (первая половина XIX века) устанавливает, что углерод может существовать в этих сплавах как в виде химического соединения – карбида железа, так и в свободном состоянии – в виде графита. Теперь все знают, что железо, сталь и чугун различаются между собой содержанием углерода и формой его существования.

Однако сущности процесса перехода сплава железо-углерод из одного состояния в другое металлурги еще не понимают. Еще не раскрыта также роль окиси углерода и углекислоты в процессе восстановления железной руды, хотя в 1802 году А. Круйкштейн показывает, что известный ранее тяжелый горючий газ есть окись углерода. В 1806 году Жозеф Луи Пруст открывает закон постоянства состава вещества и устанавливает, что существуют два различных окисла железа: с содержанием кислорода 27 и 48 %.

Между тем ученые и металлурги Западной Европы пытаются разгадать тайну булатных узоров. Одним из первых по поручению Лондонского Королевского общества пытается решить эту задачу известный английский физик XIX века Майкл Фарадей. Будучи сыном кузнеца, Фарадей с детства был знаком с изготовлением стальных и железных изделий, он также неплохо знает методы химического анализа металлов. Из Бомбея привозят индийскую сталь (вутц), и Фарадей находит в ней… алюминий. «Следовательно, – решает Фарадей, – узор булата является результатом примеси к сплаву алюминия!» Для подтверждения этой мысли он приготовил несколько сплавов чугуна с алюминием. Чугун дробился, растирался в порошок, смешивался с чистым алюминием и сплавлялся в закрытом тигле. Полученный сплав содержал 6,4 % алюминия и внешним видом был похож на вутц.

В дальнейшем Фарадей исследует сплавы стали с серебром, платиной и другими элементами и подтверждает способность таких сплавов давать «струистую» структуру, якобы обеспечивающую высокие свойства.

Изделия из фарадеевского «булата» не сохранились, Известно только, что из этой стали была изготовлена партия бритв, которые Фарадей любил раздавать друзьям. В то же время попытка одной из фирм использовать сплавы Фарадея для промышленных целей не увенчалась успехом, поэтому его предположение о природе булатного узора нельзя считать подтвердившимся. Все же Западная Европа, кроме всего, обязана ему и тем, что он в первой четверти XIX века пытался установить разницу между естественным литым булатом и искусственным, сварочным (дамасской сталью).

Теперь хорошо известно, что алюминий встречается в природе только в виде окислов и солей, из которых он очень трудно восстанавливается. Электролитический способ получения алюминия был открыт Чарльсом Холлом в 1886 году. В 1825 году, в то время, когда Фарадей делал свои эксперименты, алюминий стоил в 1500 раз дороже железа и гораздо дороже платины. Повторить опыты Фарадея было не так-то просто, и поэтому они произвели большое впечатление на металлургов и химиков.

Директор Парижского монетного двора Г. Бреан поддерживает мнение Фарадея о том, что булат – сплав железа с какими-то металлическими примесями, подобно тому как бронза – сплав меди с оловом. Он изготовляет сплавы с различными металлами. Его клинок из сплава высокоуглеродистой стали и платины (0,5 %) даже демонстрировался на Парижской промышленной выставке. Кроме узора, никаких других свойств булата Бреану подтвердить не удалось. А сравнивать было с чем. Наполеон во время египетского похода захватил в качестве трофея булатные клинки, поражающие необыкновенной прочностью, упругостью и красотой узоров.

Позднее, после многочисленных опытов. Бреан приходит к выводу, что булат – литая углеродистая сталь, в которой «при надлежащем ходе охлаждения происходит кристаллизация двух определенных соединений – углерода и железа», причем углерод находится в избытке. Это представление о существовании особого вида соединения углерода с железом в булатных сталях находит себе сторонников. Появляются работы, в которых утверждается, что секрет индийского вутца заключается в том, что в жидкую сталь добавляют ветки и листья кустарников и деревьев особых пород, способствующих образованию необычного соединения углерода и железа.

Однако на основании опубликованых докладов М. Мериме и М. Г. Милле можно заключить, что и после приведенных работ многие западные металлурги продолжали отождествлять сварочный булат с индийским вутцем. Так, Мериме, описывая способ изготовления булата путем сварки железных полос с цементацией их хлопком, приводит свидетельства миссионера из Индии о том, что там при изготовлении клинков также применяют остатки хлопка. Этой ссылкой он пытается доказать, что секрет булата им раскрыт. К аналогичным приемам прибегает и Милле, который, получив сварочный булат при помощи особых способов цементации железа, отождествляет его с индийским вутцем.

Шведский металлург Ринман вообще отрицал возможность появления узоров на литой стали. Он считал, что узоры булата могут быть только результатом сваривания стали и железа разной твердости, а различие в узорах зависит от способов сваривания. В то же время многие западноевропейские металлурги продолжают утверждать, что булат – сплав железа с другими элементами. Г. Бертье, Фабр дю Фор и другие получают узорчатую поверхность стальных изделий, сделанных из сплавов железа с серебром, платиной, хромом, и берут на этот способ патенты. Патенты выданы, а заключение печальное: «Фабрикация булатных клинков является секретом, окруженным непроницаемым покровом тайны восточных мастеров. Европейцы тщетно старались в течение долгого времени открыть этот секрет», – подводит итог западноевропейским работам по булату в первой четверти XIX века французский металлург Г. Турай.

Так же, как и в Западной Европе, в России начала XIX века шли поиски секрета приготовления булатной стали. Только что закончившаяся война с Наполеоном показала: к этому времени русская армия, считавшаяся одной из сильнейших в мире, не имела на вооружении хороших клинков. Военное министерство энергично ищет хороший металл для производства холодного оружия.

Начало поисков нельзя назвать удачным. Штаб корпуса горных инженеров дает задание Златоустовскому заводу проверить методы изготовления булатной стали западных металлургов Бреана и Фабр дю Фора, патенты которых были куплены русским правительством. Опыты, естественно, показывают, что стали с необходимыми свойствами этими методами получить нельзя!

В 1826 году Г. И. Реваз, дворянин грузинского происхождения, коллежский регистратор мастерской оружейной палаты, в специальном прошении правительству изъявляет готовность открыть известный ему секрет «составления булата и литой стали и научить сему мастеров». Опыты начинаются в 1827 году на Тульском оружейном заводе. Приготовленные Ревазом образцы стали и сабельные клинки оказались очень высокого качества. Они были освидетельствованы в Тульском правлении и получили следующую оценку: «Клинки Реваза сделаны подобно настоящему восточному булату, известному под названием вутц, и сохраняют дамаскировку или узорчатую поверхность даже после новой переплавки. Резкой чистоты звук, издаваемый сими последними, совершенно сходствует со звуком, издаваемым при ударения восточными клинками…»

Когда же Реваз описал свой способ получения литого булата из «шинного железа, чугуна, руды и мела», опытные металлурги обнаружили, что этот «способ противоречит здравым понятиям первоначальных правил химии». Было установлено, что «в его руках было некоторое количество знаменитого индийского вутца, из которого он и приготовил свои изделия, выдавши его за металл собственного производства».

В начале XIX века в России идут также упорные поиски способов производства литой стали. Такую сталь уже научились получать в Англии и других странах Западной Европы. Тигельная литая сталь обладала механическими свойствами намного выше цементованной, и поэтому ее стали называть «булатной», или «дамасской» сталью. Первые сообщения о получении литой стали носили явно рекламный характер. Так, например, в декабре 1820 года Департамент горных и соляных дел получил сообщение с Баташевского (ныне Выксунского) завода» в котором утверждалось, что там делают «самой булат или подражание дамаскинской стали». Встречались подобные сообщения и в газете «Северная пчела»: «Клинки Завьялова гнутся как китовый ус, упруги, крепости необыкновенной, берут все, даже, подобно дамасская, самое железо». Таким образом, появляющиеся образцы обычной литой тигельной стали первое время ошибочно связывали с производством булата.

Отметим, что выдающийся металлург С. И. Бадаев в 1820–1830 годах нашел способ производства литой стали, не уступавшей по своему качеству лучшим иностранным образцам тигельного металла. Бадаевская сталь с успехом применялась для инструмента на монетном дворе. Все же газета «Северный муравей», очевидно, несколько преувеличивала, когда сообщала в 1830 году, что Бадаев показывал «столь отличные образцы литой стали, что она как фигурами дамаскировки своей, так и крепостью едва ли уступит настоящему булату», причем «сталь сия» была «чистая литая сталь без малейшей примеси платины, серебра и хрома».

Литого булата Бадаеву получить не удалось…

В Индию с железом

То, что не сумели сделать западноевропейские металлурги, сделал русский инженер П. П. Аносов: он раскрыл в конце концов тайну, «окруженную непроницаемым покровом», и разработал технологию получения булата, по качеству не уступающего древнему вутцу.

Как мы уже выяснили, русские мастера производства литого булата не знали, но им были известны способы изготовления оружия и инструмента из сварочного булата. Кроме того, в Астрахани и Тифлисе умели ковать клинки из индийского вутца, в то время как в Западной Европе этого делать не могли. В XVIII веке, по свидетельству Баязета, парижские оружейники не сумели изготовить оружие из доставленных им образцов булат ной стали.

Славилась Русь и качеством сварочного железа. Сохранились так называемые «Торговые книги», из которых следует, что еще в XVI и XVII веках обычным делом была продажа русского уклада (стали) «в Немцех» (так на Руси в то время называли все западноевропейские страны). Западноевропейский деятель Яков Рейтенфельс, побывавший в Московии в 1670 году, писал, что страна московитов «живой источник хлеба и металла».

Интересно, что в те времена были широко распространены железоделательные промыслы, созданные по инициативе крестьян. Так, например, неподалеку от Новгорода в районе Устюжны было такое множество «горнов для делания железа», что приехавшему сюда новгородскому губернатору показалось, будто он «заехал в предместье Вулкана». При раскопках в Старой Рязани в 16 из 19 жилищ горожан обнаружены следы «домашней» варки железа, которая проводилась в горшках в обыкновенной печи.

«Индивидуальное» производство железа было возможным потому, что для его варки применялись болотные руды, встречающиеся на Руси повсеместно на дне болот, озер и на берегах рек. Это были бурые железняки органического происхождения, которые начинали восстанавливаться при 400 °C, а при 700–800 °C можно было получить железо.

Наряду с индивидуальным существовало и специализированное крупное производство. Известна домница XIII века, найденная близ города Бердичева. Она совершеннее новгородских домниц XVIII века: шлак у нее непрерывно стекал по каналам в специальные ямы. Недалеко от Нурека в Гочевском городище был обнаружен металлургический «завод», относящийся к XV веку. Пространство площадью 10000 м² было завалено остатками домниц, шлаком и крицами. Таких центров производства железа на Руси было много. Недаром в знаменитом литературном памятнике XII века «Слове Даниила Заточника» сказано: «Лучше бы ми железо варити, нежели со злою женою быти». Далее, говоря о трудностях, связанных с производством железа из руды, Д. Заточник поясняет: «Не огнь творит разжение железу, но надмение мешное». «Надмение мешное» – надувные меха. Их раздували вручную, и это было тяжелым делом. Кстати, в значении «дуть» в древности употреблялось еще слово «сопеть». Отсюда сопло – трубка, через которую воздух подавался в печь.

В начале XVIII века русская металлургия начинает быстро развиваться. Петру I необходимо оружие, а для его производства нужны прежде всего железо и чугун. Он организует, опираясь на отечественный и зарубежный опыт, небывалое для тех дней заводское строительство. Благодаря этому с 1700 по 1800 годы только на одном Урале было построено 123 железоделательных завода. Русское железо помогло стране построить огромное количество предприятий. К концу жизни Петра их насчитывалось 233, а к концу XVIII века – свыше 3100, не считая горных заводов. Производство чугуна в России за это время увеличилось со 150 тысяч пудов (1700 год) до 9,91 миллиона пудов (1800 год). Победа русской металлургии над шведской была не менее значительной, чем победа русской армии во главе с Петром I над шведами в 1721 году. Если в XVII веке основным поставщиком железа в Европе была Швеция, то в XVIII веке им становится Россия. Так, в 1716 году в Англию была вывезена первая партия русского железа в количестве 2200 пудов, а в 1732 году вывоз железа уже превышал 200 тысяч пудов.

В 1722 году Петр I издает указ, который, по сути дела, дает первые технические условия на железо, обеспечивающие его высокое качество: «Его Императорское Величество указал послать из Берг-коллегии на все железные заводы, где железо делается, чтоб с сего времени железо пробовали сим образом, и отпускали в указанные места, и продавали со следующими знаками:

Первая проба: вкопать круглые столбы толщиной в диаметре по шести вершков в землю так далеко, чтобы оное неподвижно было, и выдолбить в них диры величиною против полос, и в тое диру то железо просунуть, и обвесть кругом того столба трижды, потом назад его от столба отвесть, и ежели не переломится, и знаку переломного не будет, то на нем сверх заводского клейма наклеймить № 1.

Вторая проба: взяв железные полосы бить о наковальню трижды, потом другим концом обратя такожды трижды от всей силы ударить, и которое выдержит, и знаку к перелому не будет, то каждое сверх заводского клейма заклеймить его № 2.

На последнее, которое тех проб не выдержит, ставить сверх заводских клейм № 3. А без клейм полосного железа отнюдь чтоб не продавали».

Долго ещё после петровского указа качество стали оценивалось по числу «загибов». Пружинная сталь делалась в шесть «загибов», монетная – в восемь, инструментальная и дамасская – в двенадцать. За нарушений своих указов царь спрашивал строго. Указом от «II генваря 1723 года» он повелевал: «… Ружейной канцелярии из Петербурга переехать в Тулу и денно и нощно блюсти исправность ружей. Пусть дьяки и подъячие смотрят, как альдерман клейма ставит. Буде сомнение возьмет, самим проверять и смотром и стрельбою. А два ружья каждый месяц стрелять, пока не испортятся.

Буде заминка в войске приключится, особливо при сражении, по недогляду дьяков и подъячих… старшего дьяка отдать в писари, подъячего лишить воскресной чарки сроком на год».

Не удивительно, что в 1734 году подписывается англо-русский торговый договор, согласно которому из России в Англию вывозится «более трех четвертей всего экспортировавшегося за границу полотен и железа». Теперь на английские корабли в Крондштадте и Архангельске погружают ежегодно 28 тыс. т русского железа. А в 1788 году из России было вывезено 38,4 тыс. т железа в Англию и около 5,8 тыс. т в другие страны. Таким образом, в XVIII веке Россия является самым крупным экспортером железа в Западную Европу.

Особенно славилось за границей уральское железо. Очищенную сталь Пышминской и Златоустовской фабрик знал весь мир. Лучшие сорта железа, полученные из особо чистых по сере и фосфору руд, были известны под маркой «Русский соболь». На них стояло фабричное клеймо, изображающее бегущего зверька. Благодаря отсутствию вредных примесей это железо легко ковалось, и из него получали цементованную сталь высокого качества Славилось также кровельное железо, изготовляемое на Невьянских, Белорецких, Каменских и других уральских заводах, а также на заводах Подмосковья. Серебристые листы кровельного железа «Серебряный якорь», выпускаемые Белорецким заводом, покупались нарасхват. Интересно, что первая железная кровля в России – крыша церкви святой Софии – относятся к 1465 году.

Во второй половине XVIII века Англия являлась монополистом в производстве цементованной стали благодаря тему, что ей удалось захватить право исключительной покупки наиболее пригодного для этой цели русского и шведского железа. Недаром английская газета «Морнинг пост» писала в 1851 году: «Демидовское железо «старый русский соболь»… играет важную роль в истории нашей народной промышленности; оно впервые введено в Великобритании для передела в сталь в начале XVIII века, когда сталеделательное наше производство едва начало развиваться. Демидовское железо много способствовало к основанию знаменитых шеффилдских изделий».

Франция, не сумевшая закупить железо в России или Швеции, отстала в области производства стали почти на полвека. Только к концу XVIII века ей удалось решить вопрос получения цементованной стали на местных материалах.

В 1743 году на реке Урал основывается крепость-город Оренбург, и он становится центром торговли России с Индией. Теперь русские купцы часто посещают «страну чудес». Один из них, оренбуржец Габайдула Амиров, странствовал по Индии 30 лет (1775–1805 годы), видел во многих городах «российские произведения», которые «тамошние жители» с удовлетворением покупали. Это «кольца, браслеты, иголки, разные стальные и железные изделия и другие». Так русские пришли «в Индию с железом»!

Нет ничего удивительного, что железоделательные фабрики и заводы в большом количестве создавались на Урале. По берегам рек здесь находили много железной руды, из нее состояли целые горы – Бакал, Высокая, Магнитная, Атлян и много других. В 1696 году в Тулу доставили пробы уральской руды – магнитного железняка. Эта руда оказалась гораздо лучше болотной, из которой чаще всего изготовляли тогда железо в Центральной России. Первое железо из нее приготовил тульский кузнец Антуфьев (Демидов). Железо по качеству не уступало «свойскому» (шведскому) – лучшему в Европе.

Работали тогда заводы на древесном угле. Леса на Урале было много, а для перевозки металла в глубь страны использовали даже несудоходные реки, на которых сооружались заводские плотины. В нужное время, обычно весной, шлюзы плотин одновременно открывались, и на «большой волне» баржи с металлом плыли до реки Уфы или Белой. Поэтому на Уральских заводах операционный (производственный) год начинался в июне, а оканчивался в мае, когда по рекам сплавляли металл.

Первые заводы – Невьянский и Каменский – были основаны в 1701 году, а в 1725 году уже работает металлургический завод в Нижнем Тагиле, который становится самым крупным на Урале. После основания города Оренбурга начинает развиваться горное дело на Южном Урале. Один за другим открываются заводы Кононикольский (1750), Преображенский (1753), Верхне-Авзянопетровский (1755), Нижне-Авзянопетровский (1756), Катав-Ивановский (1757), Белорецкий (1761), Миасский (1776) и другие.

20 ноября 1751 года тульские промышленники Мосоловы заключают контракт с Оренбургской канцелярией на строительство железоделательного завода по речкам Сатке и Кувашу. Однако это место как невыгодное для железоделательного завода вскоре было отдано Строгановым, которые в 1758 году построили здесь Троице-Саткинский чугуноплавильный и железоделательный заводы. А Мосоловы выбрали новое место – в Косотурском урочище, на реке Ай, в полуверсте от устья речки Тесьмы. Здесь и был основан в 1754 году Златоустовский завод – один из самых крупных металлургических заводов на Южном Урале. Он строился медленно, первая домна была задута лишь в 1761 году. В 1773 году завод уже давал до 140 тысяч пудов чугуна, 90 тысяч пудов железа и 1,885 тысячи пудов меди.

К этому времени уральские заводы в техническом отношении занимали первое место в мире. Железо и сталь здесь получали уже только из чугуна методом пудлингования. Эксплуатировались крупнейшие в мире доменные печи, дававшие до 100 тысяч и более пудов чугуна в год. Уральские домны к концу XVIII века ставят мировые рекорды не только по производительности, но и по экономическим показателям: они расходуют вдвое – вчетверо меньше древесного угля на единицу чугуна, чем западноевропейские. Недаром они привлекают внимание металлургов всего мира. Известный немецкий историк Людвиг Бек называл их «величайшими древесноугольными доменными печами континента». Он подчеркивал высокую производительность домен и их экономичность.

Таким образом, к началу XIX века Урал выдвинулся как грандиозный по тогдашним, уже не русским только, а и мировым масштабам, промышленный район.

Перед Отечественной войной 1812 года на Златоустовском заводе было решено основать специальную фабрику белого оружия, но открылась она только в конце 1815 года. Весной 1816 года по реке Ай уже отправляли первую партию холодного оружия. Вскоре Златоуст приобретает широкую известность выделкой холодного оружия, в основном сабель типа «дамасских» (сварочного булата), которые были почему-то известны как «турецкие».

Оружие со специальными украшениями изготовлялось по правительственным заказам, спрос на него из года в год возрастал и особенно усилился после посещения Златоуста царем Александром I в 1824 году. В связи с этим журнал «Отечественные записки» писал:

«Оружейная фабрика – главная достопримечательность Златоуста, предмет, достойный обратить на себя внимание всей просвещенной Европы».

Для отделки холодного оружия в Златоуст были приглашены золингенские мастера из Германии. Среди приглашенных были отец и сын Шафы, славившиеся своим искусством по всей Европе. Пятидесятишестилетний Вильгельм Шаф и его старший сын Людвиг считались непревзойденными мастерами по вытравке и позолоте. Шафы очень дорожили «тайной» своего мастерства. По заключенному договору они «обязаны были секреты состава золочения никому не передавать», но сделать подробное описание, из каких материалов вещество приготовляется, чтобы «опытный человек мог потом его составить». Описание это должно было храниться под сургучными печатями в конторе фабрики.

Уральские умельцы быстро научились у Шафов украшать оружие. Выдающимися мастерами рисунка, вытравки и позолоты на клинках были Иван Николаевич Бушуев и Иван Петрович Бояршинов. Они отделывали клинки не хуже золингенских мастеров. Вскоре оказалось, что Шафы ничего «удивительного» для Златоуста создать уже не могут, и они покинули фабрику. Конверт с сургучными печатями, хранивший «секрет» Шафов, спокойно пролежал в несгораемом шкафу 60 лет и был случайно найден только в 1877 году. Оказалось, что описанные приемы травления и золочения злато-устовские мастера к этому времени очень хорошо знали.

Не случайно в 1829 году образцы Златоустовского холодного оружия были в числе лучших экспонатов на первой промышленной выставке в Петербурге. Особенно отличились охотничий нож с изображением сцен охоты и шпага с крылатыми конями-пегасами, выполненные мастером Иваном Бушуевым. Согласно легенде с тех пор Бушуева стали называть Иванко-Крылатко. Так или иначе, отсюда ведет свое начало знаменитая Злато-устовская гравюра на стали. И крылатый конь в гербе города – тоже оттуда. Герб Златоуста – ковш и пегас. Ковш символизирует сталь, а пегас на ковше – злато-устовскую гравюру на стали.