Ваш город
Киев
smc@metinvestholding.com
Написать письмо
smc@metinvestholding.com
0 800 30 30 70
Позвонить
0 800 30 30 70
Заказать звонок
Войти

Зарегистрироваться

Что такое дамасская сталь? Изготовление, применение, плюсы и минусы

  1. Главная
  2. Статьи
  3. Что такое дамасская сталь? Изготовление, применение, плюсы и минусы
Что такое дамасская сталь? Изготовление, применение, плюсы и минусы
Дамасская сталь - основные этапы производства и ковки дамасской стали, необходимые материалы и основные виды. Булат и дамасская сталь в современном мире и массовой культуре.
Что такое дамасская сталь? Изготовление, применение, плюсы и минусы
Метинвест СМЦ
https://metinvest-smc.com/ru/articles/chto-takoe-damasskaya-stal-izgotovlenie-primenenie-plyusy-i-minusy/
2020-08-05 16:37:24
Что такое дамасская сталь? Изготовление, применение, плюсы и минусы
03 Августа 2020

Дамаск или дамасская сталь – это металл с процентным содержанием углерода не более 1,3% и различными неоднородными узорчатыми вкраплениями на поверхности. Основным компонентом является железо. Неоднородности образуются при кузнечной обработке нескольких слоев металлов разного сорта, только при соблюдении определенной технологии охлаждения – медленной, сопровождающейся образованием форм феррита и карбида. Бывает дамаск сварочный и рафинированный.

Дамасская сталь в исторических фактах

Если основываться на исторических реалиях, то город Дамаск не упоминается в архивах, как центр, где развивалось кузнечное производство и выполнялась ковка дамаска. Но зато здесь находился крупнейший рынок торговли холодным оружием. Это подтверждают раритеты раскопок – оружие из узорчатой стали в захоронениях кельтов, славян, викингов, франков.

Первые сведения о металле, сходном по характеристикам с дамаском, ученые относят к 1300 году до н.э. Вначале его производили в Азии. Еще через полвека ремесло стало популярным в Европе. И только потом необычный материал появился в Поднебесной. Хотя часто и гиперболизированы свойства, которыми наделена дамасская сталь – история ее возникновения и усовершенствования, тем не менее, способствовала развитию технического прогресса, оживлению торговли между государствами. Доподлинно известно, что первое стальное оружие – продукт дамаска. Мастера из разных стран, стараясь усовершенствовать его качество, искали новые способы дополнительной обработки, осваивали сваривание различных видов стали в одной заготовке.

Как делают дамасскую сталь: особенности производственного процесса

Уникальные эксплуатационные свойства, а особенно высокая прочность и твердость, достигаются при строгом соблюдении последовательности операций по перековке. Чередующиеся слои металла с высоким содержанием углерода придают остроту изделию, с низким – прочность. Эксклюзивность состава дамаска как раз и заключается в правильно подобранных пропорциях и сочетании слоев. Число узоров здесь не ограничено. При этом практически отсутствуют легирующие добавки, чем объясняется ржавление металла.

Необходимые материалы

Изготовление дамасской стали высокого качества требует соответствующих материалов. Это реактивы: кислота ‎(HNO3 (5%), щавелевая или другая), раствор железного купороса (FeSO4) – для травления и формирования рисунка; тетраборат натрия (бура) – используется как флюс. Еще необходимо сформировать пакет из как можно большего количества правильно подобранных стальных пластин с различным содержанием углерода и параметрами: ШхД (мм) = 25-35 х 85-125. При этом общая толщина пакета (Н) не должна превышать 30-50 мм. Как правило, берется нечетное количество слоев: 9,7,5. Популярные марки металла следующие. 

Марка

Характеристика/содержание С(%)

Твердость (HB 10-1) МПа

Ст3

Низкоуглеродистая обыкновенного качества

0,14-0,3

131

У9 (У8)

Инструментальная

0,9 (0,8)

192

Ст65Г

Рессорная, конструкционная, высокоуглеродистая

0,62-0,7

241

ХВГ

Инструментальная легированная

0,9-1,05

255

Чугун

Сплав железа с углеродом

более 2%

190-275

ШХ15

Конструкционная рессорно-пружинная

0,95-1,05

179-207

85

Углеродистая

0,82-0,9

269-302

50ХГА

Конструкционная рессорно-пружинная

0,47-0,52

269

Пример оптимального состава металлов для клинков:

  • ШХ-15 + ХВГ + У8А +ст3;
  • ШХ15 + ХВГ+У9.

Определение среднего процентного содержания углерода

Зная, что дамаск – сталь комбинированная, своего рода слоистый «пирог» из чередующихся сортов различных по содержанию углерода металлов, нужно правильно его сформировать. Только тогда конечный продукт будет отвечать необходимым эксплуатационным свойствам. Для этого определяется средний процентный показатель углерода в химическом составе. Вот конкретный пример.

Допустим, сформирован блок пластин, в котором три части его веса составляет ст3 с процентным содержанием углерода 0,3%, а остальные семь – приходятся на сталь У8 (0,8%С).

Средняя искомая величина находится по формуле:

(0,003*0,3 + 0,008*0,7)*100% = 0,65%

Но, это не окончательный результат. Нужно учесть обязательные потери углерода при неоднократных нагревах заготовки. В общей сложности это порядка 0,3-0,35% выгорания.

Выполнив подобный расчет, можно на предварительном этапе скорректировать состав пакета, подобрать необходимый режим закалки. Пример показывает, что данный средний показатель недостаточен для дамасской стали. Поэтому может быть 2 варианта решения проблемы:

  • изменить соотношение металлов в пакете, увеличив в нем долю стали У8;
  • полностью заменить состав блока, подобрав металлы с более высоким содержанием С.

Кузница

Процесс проходит непосредственно в кузнице и завершается механической обработкой готового изделия (клинка). Для этого нужен комплект необходимого специального оборудования и оснастки. Основные устройства – наковальня и горн.

  • Наковальня – основное опорное сооружение – должна иметь хорошо отшлифованную и закаленную верхнюю горизонтальную плоскость, а также «рог» для радиусной гибки прутков и полос и «хвост» для гибки и правки замкнутых прямоугольных заготовок.
  • Небольшая узкая печь в качестве горна накаляет металл до состояния, при котором пластичность превосходит твердость во много раз, уменьшает угар и расход топлива. Она прекрасно подойдет для сварки металла.

Также необходимы:

  • Тиски – для сборки пакета, торсирования заготовки.
  • Молотки – разного размера и веса. Ручник с длинной рукояткой (до 35 см) весит до 2,5 кг. Задействован при сварке пластин.
  • Кувалда – тяжелый (до 15 кг) молот с плоскими бойниками для нанесения мощных ударов.
  • Боевой молот – вес не менее 10-12 кг, длина рукояти до 90 см. Нужен для разгона раскаленного металла по оси пакета или перпендикулярно ей.
  • Электроточило – шлифовка пластин.
  • Тиски сутуловые – фиксируют раскаленные заготовки.
  • Зубило – для рубки холодного или горячего металла. Инструмент с прямым ножом применяется для продольной и поперечной рубки.
  • Муфельная печь – нагрев готовых пакетов до температуры закалки и последующего отпуска.
  • Клещи – незаменимы при удержании раскаленной поковки в нужном положении. Снабжаются пружинящими длинными рукоятями.

Разгадка секрета, как сделать дамасскую сталь с неповторимым узором кроется в особых методах ковки. Обработка приводит к сплющиванию различных слоев, уменьшает их толщину, делает структуру металла многослойной. Этим достигаются необходимая прочность и твердость. Для получения волнистых линий используется кувалда с немного округлыми поверхностями бойков.

Узор «сеточка» получается при обработке кувалдой, похожей на молоток – с узким носиком или обжимками. Орнамент с кольцами при косой (под углом 45 градусов) ковке образуется от нанесения ударов крестообразно по узким обжимкам. Получаются вдавленности, на месте их скрещивания появляются бугорки, которые при проглаживании превращаются в кольца.

Процесс производства

Дамаск образовывается при проковке набора из прутков (пластин) углеродистой стали. Нужны определенные условия, чтобы получилась качественная дамасская сталь: изготовление возможно только при наличии навыков у кузнеца. От того насколько правильно он сформирует пакет и профессионально сварит разные по характеристикам металлические листы, зависит качество и вид рисунка. Поэтому еще нужны и познания в металловедении.

Очевидно, чем проще и мельче узор, тем прочность клинка выше. В производственном процессе важно соблюдать последовательность операций.

  • Металлические гладкие пластинчатые фрагменты разных марок складываются один на другой в многослойный пакет.
  • Для прочной фиксации на торцах блока компоненты крепятся путем сварки или обматываются проволокой.
  • Нагрев осуществляется равномерно по всей площади заготовки до состояния, не достигающего температуры плавления металла. Важно следить за цветом стали (он должен стать бледно-желтым) и не пропустить этот момент. Иначе, при перегреве, выгорит весь углерод, нельзя будет ковать изделие. При недогреве – сталь не сварится.
  • Далее в ускоренном темпе, не допуская появления оксидной пленки, металл сваривают. Использование флюсов в растопленном состоянии предотвращает образование окалины.
  • Сразу же на наковальне ударами по пакету одновременно проводится с одной стороны вытеснение в другой конец разных примесей и флюсов и сварка заготовок.
  • В результате получается слоистый стальной блок дамаска.
  • При необходимости можно увеличить количество пластов, проковав изделие, снова сложить его вдвое и проварить.
  • В итоге стальная заготовка подвергается ковке, нижние слои перемещаются наружу, появляется узор.

Рисунок создается при травлении стали кислотой ввиду того, что реактивный состав неоднозначно воздействует на разные виды материалов. Очистка и обработка поверхности делает слоистость отчетливой, напоминающей причудливый узор.

Промышленное серийное изготовление базируется на таких же принципах. Оно позволяет удовлетворять потребность рынка в качественном коррозионно-устойчивом серийном дамаске. Тому способствует мощный технический потенциал – прокатные станы, печи, кузнечные прессы и другое оборудование.

Виды дамасской стали

Существует более 10 технологий изготовления сплавов. Различают 3 их разновидности: мозаичную, слоистую и торсионную. Ковка дамасской стали позволяет получить металлический состав разнообразного сорта многослойной структуры. Чем мельче узор, тем больше слоев использовалось при изготовлении, тем выше прочность. Но сложный орнамент в виде волн или зигзагов ухудшает качество. Поэтому самым долговечным считается продукт металлургического производства с тонкими и прямыми линиями.

Что такое дамаск мозаичный?

В пакете сформирован продуманный заранее набор сваренных пластин – с различным видом профиля внутри заготовок, разных сортов. Заготовки подбираются по типу мозаики и представляют четырехугольные формы, скомпонованные так, чтобы была идеальная подгонка и лучше производилась сварка. В результате сковки внутри пакета контрастных пластин они соприкасаются, формируя сложный узор. Получается комбинированный продукт с декорированной поверхностью. Равномерность обработки обеспечивают прессы. После сваривания нарезаются пластины (25-30 мм) с мозаичным узором – заготовки для будущих клинков, щек, наверший рукоятки. Основные «минусы» мозаичного дамаска – невысокая прочность, низкие режущие свойства.

Слоистый дамаск

Самый простой вариант стали. Пакеты из него в 20-60 слоев, полученные при многократной кузнечной сварке, используются часто в качестве заготовок для кухонных ножей. С увеличением разов складывания и поковки пакета, а также от числа компонентов увеличивается число слоев в готовом продукте. Их количество, а также способ врезки, размер готового клинка влияют и на вид узора. Даже самая простая сабля состоит не менее чем из 40-120 слоев. В сплаве они расположены параллельно изделию, поэтому при врезке получается рисунок из равноудаленных прямых.

При большом количестве складок во время термической обработки неизбежны деформации, слоистость получается спутанная. Это приводит к тому, что при врезке формируется рисунок из беспорядочных фигур. Иногда специально ковка выполняется на неровных бойках, чтобы получить на срезе плетение волнообразных линий с различной формой замкнутых контуров.

Торсионный (закрученный) дамаск

Для изготовления витого узора используется прямоугольный блок из собранных шести- или четырехгранных прутков. Это где-то 8-33 слоя. В раскаленном состоянии они вначале вытягиваются в брусок, затем скручиваются вокруг оси симметрии пакета. После расковывания заготовка напоминает винтовые линии с наклоном под определенным углом к оси симметрии. Как правило, он превышает 70 градусов.

Разнообразить орнамент можно, экспериментируя с вариантами техник кручения. Например, каждый прут оборачивать вокруг оси по ходу часовой стрелки или в противоположном направлении. Затем сварить. Сложность работ заключается в предосторожности, чтобы не перекрутить заготовки при стремлении сделать как можно больше витков, так как они могут лопнуть.

Плюсы и минусы дамасской стали

Утверждение об абсолютном превосходстве дамасской стали над другими видами беспочвенно. Зная, что такое дамасская сталь, можно предположить, что у нее, как и у любого металла, есть свои положительные стороны и недостатки. Важно правильно расставить акценты и выбрать «нужный» дамаск с учетом его характеристик. Металл, произведенный по методу порошковой металлургии, обеспечивает остроту клинкам и противостоит коррозии, а вот «классический» дамаск, наоборот, быстро ржавеет, но зато завораживает красотой рисунка.

Типичные положительные и отрицательные моменты узорчатого металла в готовом изделии сведены в таблицу.

Преимущества

Недостатки

Высокая прочность

Отсутствие легирующих добавок – подверженность коррозии

Великолепная твердость: 61 - 64 единиц по Роквеллу

Требуется постоянный уход после каждого использования оружия

Отменные режущие свойства

Высокая стоимость

Коллекционный клинок – непревзойденный по красоте и качеству сувенир

Сложный процесс изготовления, требующий недопущения перекала и недокала металла, обезуглероживания и непровара

Эксклюзивность узора

Не предназначен для рубки и метания

Многочисленность вариантов и форм рисунка

Большой расход материала

Нет необходимости в частой заточке

Необходимо обеспечить особые условия хранения в сухом месте без соприкасания с агрессивными средами

Долгий срок службы

Булат

По химическому составу, твердости, легкости заточки оба вида стали практически однотипны. Основным преимуществом булата считается стойкость к коррозийному разрушению, что обеспечивают ему легированные добавки, а также сочетание несовместимых в обычном металле характеристик – высочайшей плотности, большой твердости и пластичности.

Различить, булат или дамаск использовался для изготовления клинка, можно по способу производства. В первом случае оружие изготавливается при помощи литья и подразделяется:

  • тигельные булаты – подвержены длительной варке в тигле с последующим охлаждением и ковкой оружия;
  • литые булаты – получаются из высокоуглеродистых сталей и низкоуглеродистых сплавов, а также легированием элементов в процессе длительного плавления.

Технология производства основана на том, что при плавлении частицы из высокоуглеродистого состава частично переходят в расплав с невысоким содержанием углерода. Такая структура формирует произвольные, неповторяющиеся линии рисунка.

Использование дамасской стали и булата

Металлы могут отличаться по качеству и зависеть от структуры внутренних слоев, а также профессионализма кузнеца. Мечи из дамасской стали снискали себе славу благодаря отличным режущим характеристикам, неповторимым узорам и долговечностью. Кованый дамаск популярен сих пор. Но из-за сложности выработки из него практически не делают боевого оружия. Сталь применяется для сувенирных ножей и охотничьего снаряжения. Сегодня за вполне умеренную цену можно приобрести дамасский клинок хорошего качества.

Что касается булата, то никто не может с уверенностью утверждать, что те единичные экземпляры оружия, заявленные как булатные и появляющиеся в продаже, изготовлены именно по старинной технологии, которая была когда-то утеряна. Хотя цена на действительно качественные клинки достаточно высока.

Дамасская сталь в современной массовой культуре

Исторически сложилось так, что оружие из дамаска наделялось сверхъестественными свойствами. В легендах старины глубокой оно резало металл и рубило камни, не теряя своей остроты и прочности. Практически во всех мировых культурах дамаска фигурировала дамасская сталь. Распространялись мистические свойства оружия и в рыцарских романах. Однако, истории о том, что от сабель из дамаска легко распадались кольчуги и латы не нашли подтверждения.

Несомненно, клинки из дамасской стали – это высший пилотаж мастера. Острота их зависит от вида заточки. В старину восточные молотобойцы делали уклон не на пробивную силу оружия, а на режущую способность. Поэтому затачивали лезвие под минимально возможным углом, достигая максимальной остроты кромки. Отсюда возникали легенды о чудодейственном оружии.

Сегодня кузнец, изготавливающий оружие из дамаска, владеет своими секретами технологии производства, что является его фирменным знаком. Но только единицы производят действительно качественный рабочий металл в отличие от декоративного аналога.

Попробуйте и вы себя в роли создателя окутанного тайнами и легендами оружия. Компания ООО «Метинвест-СМЦ» обладает широким ассортиментом металлопроката различных марок сталей от украинских производителей в любой ценовой категории. Наши специалисты не только подскажут, как сделать дамасскую сталь самостоятельно, но и помогут сформировать пакет для заготовок под будущее оружие из материала, отвечающего европейским стандартам качества. Предоставляем услуги резки и доставки сборных партий металла в любом количестве.