Эта тема возникла в результатае обсуждения темы "О "древних" технологиях"
Исходное положение предыдущей темы: "...для меня, как для человека с техническим образованием, было бы намного интереснее, нагляднее и познавательнее ознакомиться с историей технологий.
В частности, особенно, что касаемо металлургии и особенно - стали и сплавов. Мне почему-то (ага) очень слабо верится, что "древние"; греки, римляне и т.д. - при помощи инструментов (не голыми же руками) из бронзы или "сыромятного" железа, строили корабли, храмы, статуи и т.п.
По моему, эта тема незаслуженно мало раскрыта в НХ..." (с)Nicolay


В этот пост буду вставлять ссылки на другие источники и обсуждения на форумах по теме "Металлургия железа"

ДАМАСК, чаще называемый дамасской сталью – композитный материал, полученный методом КУЗНЕЧНОЙ СВАРКИ нескольких образцов УГЛЕРОДИСТОЙ и (или) ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ, отличающихся содержанием углерода.

СВАРКА ГОРНОВАЯ или КУЗНЕЧНАЯ - способ соединения металлических изделий путём их совместного деформирования после нагрева мест сварки в горне или печи.

СПЛАВЫ - материалы, имеющие металлические свойства,
состоящие из двух или большего числа химических элементов,
из которых хотя бы один является металлом, и полученные
затвердеванием однородной смеси их расплавленных
компонентов.

СТАЛЬ - СПЛАВ железа с углеродом и другими элементами,
содержащий от 0,02% до 2,0% углерода.

СТАЛЬ ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТАЯ - ДОЭВТЕКТОИДНАЯ СТАЛЬ, в
которой содержание углерода составляет более 0,6%.

СТАЛЬ ДОЭВТЕКТОИДНАЯ - УГЛЕРОДИСТАЯ СТАЛЬ, в которой
содержание углерода составляет от 0,02% до 0,8%.

СТАЛЬ ЗАЭВТЕКТОИДНАЯ - УГЛЕРОДИСТАЯ СТАЛЬ, в которой
содержание углерода составляет от 0,8% до 2,0%.

СТАЛЬ ЛЕГИРОВАННАЯ - СТАЛЬ, в которой содержание других
(кроме углерода) элементов является результатом
целенаправленного воздействия и достигает величин,
обеспечивающих улучшение физико-химических и механических
свойств.

СТАЛЬ СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТАЯ - ДОЭВТЕКТОИДНАЯ СТАЛЬ,
в которой содержание углерода составляет от 0,3% до 0,6%.

СТАЛЬ СЫРАЯ (синоним - низкоуглеродистая СТАЛЬ) -
ДОЭВТЕКТОИДНАЯ СТАЛЬ, в которой содержание углерода
составляет от 0,02% до 0,25%.
Комментарий - основной классифицирующий признак - отсутствие
свойства воспринимать закалку.

СТАЛЬ УГЛЕРОДИСТАЯ - СТАЛЬ, в которой содержание других
(кроме углерода) элементов является случайным и не достигает
величин, обеспечивающих улучшение физико-химических и
механических свойств.

Поскольку в определение стали входит термин "сплав", определённый ранее, он должен быть выделен, например прописными буквами.

Вот такой вот я зануда.

копировала Ваш текст Исправила. Так?

Каким термином будем называть продукт, описываемый в литературе как "науглероженное железо", "сыродутная сталь" и т.д. Т.е. то, что в литературе "получают" науглероживанием поверхностных слоев кричного железа методом добавления "рогов и копыт" и др., то, что теоретически поддается закалке?

копировала Ваш текст ....Так?

Так я ж в своём занудстве никого не пощажу!

Каким термином будем называть...

Для обозначения процесса науглероживания в твёрдом состоянии чего-либо можно использовать термин ЦЕМЕНТИРОВАНИЕ.

В литературе чаще применяется термин "цементация". Но термин ЦЕМЕНТАЦИЯ прижился в металлургии и для обозначения процесса осаждения из растворов более электроположительного металла более электроотрицательным.
А от термина ЦЕМЕНТИРОВАНИЕ легче производить прилагательные.
Так что ЦЕМЕНТИРОВАНИЕ предлагаю исключительно из филологических соображений.

Что касается "сыродутной стали", то здесь будет посложнее. Ведь некоторые сомневаются в бытовании, даже в прошлом, процесса в котором данный продукт получался. А без процесса, какой продукт?

Обнаружил ещё одну свою неточность.

В п.2.1 слова "... и не превышает ..." выглядят нелепо. Должно быть "... и не достигает... "

Не вижу в этих определениях, чем отличается сталь полученная варением (расплавом), от стали полученной цементацией железа.
А без этого -- остальное -- ни к чему

ИНДИПЕНЬДИНГ

Для того что бы ответить на Ваш вопрос, нужно показать, что материал, полученный в процессе ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ (чего?) является или не является СТАЛЬЮ.

Одними определениями тут не обойдёшся.

Этим и займёмся.

Так:"является и не является сталью" как раз зависит от того что мы считаем сталью....
В контексте наших хронологических заморочек сталью дОлжно считать то что закаливается термически и обладает твёрдостью стали...
:о)

ИНДИПЕНЬДИНГ

>Не вижу в этих определениях, чем отличается сталь полученная
>варением (расплавом),


предлагайте свою формулировку.

>от стали полученной цементацией
>железа.
>А без этого -- остальное -- ни к чему


Там есть слово СПЛАВ, а продукт "цементации железа" сплавом является?

Сплавом -- нет, но -- сталью...
:о)
Если мы не будем этого учитывать, то как мы будем исследовать того же Аристотеля? Он-то имел два слова одно для железа, а второе для стали...
Что он называл сталью?

ИНДИПЕНЬДИНГ

>Сплавом -- нет, но -- сталью...
>:о)

А СТАЛЬ по принятой нами в этой теме терминологии - СПЛАВ

>Если мы не будем этого учитывать, то как мы будем
>исследовать того же Аристотеля? Он-то имел два слова одно
>для железа, а второе для стали...
>Что он называл сталью?

Слова-оригиналы для стали и железа у Аристотеля какие? где-то кто-то давл уже... не помните? и когда возникло слово "сталь"?

А терминология -- вещь валюнтаристская.
Она зависит от того что мы хотим рассматривать, а что не хотим...
Пока из предложенной терминологии выглядывает нежелание считать стальными закаливаемые инструменты полученные цементацией...
Ну и что мы в результате получим?
Т.е. я не против: давайте считать сталью только то что было сварено не ранее 19 века, т.е. супер кашерную чиста-канкретна-сталь
А смысл?
Т.е. всё равно в предложенной систематике должна присутствовать эта сталь, и именно -- как--сталь, иначе Аристотель превращается в автора 19 века.... Ну да и хрен с ним, он и найден частично в 19 веке, но Гомер?

ИНДИПЕНЬДИНГ

@@
Слова-оригиналы для стали и железа у Аристотеля какие? где-то кто-то давл уже... не помните? и когда возникло слово "сталь"?
@@
А у вас есть ответ на ваш вопрос?, я как-то пропустил его...
Так какого века слово сталь?

ИНДИПЕНЬДИНГ

о необходимости договориться. Ибо.

http://chronologia.org/dcforum/DCForumID14/10306.html#49

"Железо плавится при обработке настолько, что делается жидким, но затем вновь затвердевает. Так выплавляют и сталь: шлак осаждается и вычищается снизу; многократное повторение этого очищает железо, и так получается сталь"
http://naturalhistory.narod.ru/Person/Antic/Aristotel/Aristotel_m4.htm

http://chronologia.org/dcforum/DCForumID14/10306.html#59

"But those which solidify by refrigeration, where all the moisture has gone off in vapour with the heat, like iron and horn, cannot be dissolved except by excessive heat, but they can be softened-though manufactured iron does melt, to the point of becoming fluid and then solidifying again. This is how steel is made."
http://classics.mit.edu/Aristotle/meteorology.4.iv.html

Мне, конечно с Татьяной Львовной не тягаться, но …

В скобках даны варианты, слово horn никаким боком не вписывается в контекст, хотя имеет несколько значений, связанных с названиями минералов. А давненько я тыщи не сдавал!

"Но те, которые упрочняются охлаждением, где/(когда) вся сырость уходит в пар с теплом, как железо и horn (?), не могут быть разжижены, кроме как чрезмерно высокой температурой, но они могут быть смягчены (отпущены, отожжены) – по причине того, что производимое железо размягчается, становясь почти жидким (до точки превращения в жидкость) и затем затвердевая снова. Так делается сталь."

В переводе на русский язык

Материалы, закаливаемые в воде, например железо и «horn» плавятся при очень высокой температуре, но могут быть отожжены (отпущены, их закал может быть смягчён), путём обработки при температурах, при которых металл становится пластичным и последующего отверждения.
Так закалялась сталь!

Что-то не наблюдаю в английском варианте вытекающих снизу шлаков. И речь идёт только о термической обработке.
А ведь на основании этого фрагмента я некогда вывел целое умоисступление!
Где тут собака порылась?

А Вы говорите, терминологией не обойдешься… (правда, это я сказал, но приятно же навесить всех собак на окружающих!).

Одной, конечно не обойдёшься. Но без неё и шагу не ступишь!

Айдлер, тут видимо, имеется ввиду не закалка, Аристотель рассуждает о природе веществ в контекстае свойств первоэлементов холодное тёплое жидкое твёрдое (вода: холодное жидкое и т.д.)
Стало быть фраза:
"Но те,((ВЕЩЕСТВА)) которые упрочняются охлаждением, где/(когда) вся сырость уходит в пар с теплом" относится к особенности примеров, а именно железа и материала горна -- глине?
Т.е. они не могут быть снова разжижены мокрым, но могут быть разжижены теплом, хоть до сих пор (время автора) это никому не удалось...
Описан метод многократной пред-плавки куска крицы, т.е. фактически её науглероживания. Крица становится пластичной и ломом месится как тесто.
И так ПОЛУЧАЕТСЯ сталь (а не закаляется)

А то что здесь нет шлака, Элькано однажды провёл исследования разных версий Плиния (по дате извержения), каких там толко вариантов не было.
Т.е. и Аристотеля надо бы на варианты исследовать и я уверен, версий Аристотеля тоже будет немало...
Как-то в те времена (знать бы в какие, ограничением снизу) не было принято блюсти авторский вариант текста, все дописывали на перегонки...
Но сверху текст ограничен 16 веком время до кричного чугунного передела...

ИНДИПЕНЬДИНГ

Друже, я же переводил текст английского перевода. Что там написано у Аристотеля...

Между прочим, очень даже в Аристотелевском духе перевёл. Ведь мы тоже называем сталь "сырой"? И эта "сырость" уходит из стали при погружении её после нагрева во влагу! А как уходит? Да уносится с паром и теплом! Точно закалка! А после высокий отпуск.
Ну а насчёт последней фразы - я ж не зря там восклицательный знак поставил!

Помните я в предыдущей теме говорил, что нужны большие фрагменты? И лучше оригиналы. (Кто знает греческий - поднимите руку!)
Я вот когда всю главу из Агриколы прочел - понял что такое тигель из смоченного порошка! Это предтеча графитшамотного тигля - смесь глины и тонкоизмолотого древесного угля! Между прочим - классный огнеупор!

>>>слово horn никаким боком не вписывается в контекст<<<

а не может быть, что это упрощенный-укороченный вариант другого слова? например, hornblende

Так Аристотель его ведает, что там толмач начудил! Об том и речь, что лутше в первоисточнике! Однако мы в гимназиях не обучались!

В русском имелось слово СТАЛЫЙ- "твёрдый, постоянный", надуманная немецкая этимология (от stahl) отдыхает!

Краткий план статьи
1. Определения.
2. Влияние содержания углерода на свариваемость СТАЛИ методом КУЗНЕЧНОЙ СВРКИ.
3. Особенности КУЗНЕЧНОЙ СВАРКИ СРЕДНЕ- и ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ.
4. Обезуглероживание поверхностного слоя свариваемых СРЕДНЕ- и ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ, как обязательное условие их КУЗНЕЧНОЙ СВАРКИ.
5. Наличие СВАРОЧНОГО ШВА, как обязательный признак КУЗНЕЧНОЙ СВАРКИ.
6. Наличие особой текстуры и структуры металла, полученного методом КУЗНЕЧНОЙ СВАРКИ, являющейся её признаком, и основой для идентификации метода.
7. Отличие текстуры и структуры материала, полученного методом КУЗНЕЧНОЙ СВАРКИ от структуры СТАЛИ, полученного кристаллизацией из расплава при одном и том же валовом содержании углерода.

Выводы. Методом кузнечной сварки невозможно получить СРЕДНЕ- и (или) ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТУЮ СТАЛЬ.

Поправка к п.п.6 и 7. Вместо "...структура..." использовать "... текстура и структура..."

Всё приведенное ниже является цитатами. Ссылки даны в круглых скобках.

КУЗНЕЧНАЯ СВАРКА.
Горновая сварка, кузнечная сварка, способ соединения металлических изделий путём их совместного деформирования после нагрева мест сварки в горне или печи. (1)

…Операцию получения неразъемного соединения ручной или машинной ковкой называют кузнечной сваркой. Этот метод относится к сварке давлением и состоит в сближении соединяемых поверхностей путем пластического деформирования на расстояния, при которых возникают межатомные силы притяжения. Получить высококачественное неразъемное соединение можно только при условии удаления с соединяемых поверхностей окисленных и других загрязняющих пленок…

…Получение неразъемного соединения кузнечной сваркой состоит из следующих основных операций: подготовка заготовок к сварке, нагревание свариваемых частей заготовок, сварка заготовок пластическим деформированием, отделка заготовки в месте сварки и правка.
Сведения о сплавах, подвергаемых кузнечной сварке. Чаще всего кузнечной сварке подвергают низкоуглеродистые конструкционные стали. Для кузнечной сварки рекомендуют стали с содержанием углерода до 0,3%, не более 0,2% кремния, 0,6-0,8% марганца и не более 0,05% серы и фосфора каждого. При необходимости сварки сталей с повышенным содержанием углерода (больше 0,3%) рекомендуют добавлять к сварочному флюсу опилки из мягкой стали, в которой очень мало углерода. При обработке нагретой под сварку части заготовки такими опилками металл обезуглероживается, что повышает свариваемость поверхностного слоя заготовки. (2).

… Энциклопедия, 1903г., том «Технология металлов», стр.116, 117.
Цитата первая: «Кричная сталь страдает отсутствием равномерности и мелкозернистости, каковые свойства она может получить при раффинировании. Для получения раффинированной стали сваркой приготовляют куски стали 8мм толщиной и 80мм шириной, складывают их по 20 штук в пакет, подогревают до сварочного жару и проковывают. Затем полосу перегибают пополам и опять сваривают так, что она состоит уже из 40 слоёв. Далее снова греют и проковывают, снова перегибают пополам и т.д., пока не получают окончательно довольно равномерного состава полосу – углерод стремится распределиться в раскалённой полосе равномерно. Это-то и есть сварная раффинированная сталь». (снимок 1, снимок 2) - изделия XIX века. Сварная рафинированная сталь. Как её описывает красиво И.Таганов: "бледносерые полосы на груди ястреба". Выдержка из статьи "Хоролуг - боевая сталь древних славян" журнал "Калашников", №4, 2002…
…Цитата вторая: «Дамасская сталь представляет особый сорт раффинированной стали. Она отличается тем, что состоит из попеременных слоёв более твёрдой и более мягкой стали. Обыкновенно сваривают вместе до 320 слоёв, то есть вышеописанную полосу из 20 слоёв перегибают 4 раза»…
…Берём учебник «Кузнечное дело». Нам нужна одна фраза: «Сваривать вместе многократно можно стали с различием по углероду не более 0,5%». Это очень важный, ключевой момент, его не то что запомнить, а зарубить надо. Каждая пара сталей может различаться между собой по содержанию углерода не более, чем на 0,5% и будет иметь свою собственную температуру сварки. Например, напильник можно сварить с У-15А, температура 870° - 900°; 65 Г с ШХ-15, t°= 950°; сталь 3 - с 65Г, t°= 1200°.
Если различие между сталями по углероду более, чем 0,5% сваривать их можно только одноразово. Высокоуглеродистую сталь греют до 800° - 850°, отдельно греют низкоуглеродистую до 1200°-1300° и сваривают, больше никаких сварок быть не может: при низкой температуре низкоуглеродистая сталь не сваривается, а при высокой температуре высокоуглеродистая сталь – разрушается. Нельзя в одном пакете сваривать сталь 3, 65 Г и ШХ-15. Нельзя сваривать даже 65 Г и напильник (многократно). После второй сварки посмотрите на срезе: напильник рассыпался и это не восстанавливается последующими сварками. С таким же успехом внутрь можно положить булат с углеродом приблизительно 2,5% и сваривать пакет при 1200°. На самом деле – сваривают. В сталь 3, как в конверт, заворачивают всё остальное, нагревают до 1250° и аллаверды! Под молот. Высокоуглеродистая сталь внутри превращается в труху, кромка осыпается, нож режет с хрипом. Слушают этот хруст и с умным видом говорят: «Да, микропила крупновата!»… (3)

1. http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00019/68200.htm
2. http://www.bestbulat.ru/art26.html


3. http://www.kuznec.com/odamasc.html

>2. http://www.bestbulat.ru/art26.html
>
>

Я не вижу этих двух картинок с bestbulat.ru

"Not Found
The requested URL /art31_10.jpg was not found on this server."

Извините Ирина, не проверил перед отправкой.
Рисунки действительно не открываются, но если на сайте зайти в статью "Композитные клинки", http://www.bestbulat.ru/art31.htm, это 9 и 10 рисунок по порядку - ничего особенного, просто два красивых ножичка из именно дамасской стали.

Искал по теме.

Нашёл: http://www.samoz.ru/article.php?id=34

И..ик! А мы, мужики, сидим здесь, матерками балуемся!

КУЗНЕЧНАЯ СВАРКА.

БСЭ даёт следующее определение понятию КУЗНЕЧНАЯ СВАРКА:

Горновая сварка, кузнечная сварка, способ соединения металлических изделий путём их совместного деформирования после нагрева мест сварки в горне или печи. (1).

Более развёрнутое определение КУЗНЕЧНОЙ СВАРКИ даёт практикующий кузнец:

…Операцию получения неразъемного соединения ручной или машинной ковкой называют кузнечной сваркой. Этот метод относится к сварке давлением, и состоит в сближении соединяемых поверхностей путем пластического деформирования на расстояния, при которых возникают межатомные силы притяжения. Получить высококачественное неразъемное соединение можно только при условии удаления с соединяемых поверхностей окисленных и других загрязняющих пленок… (2).

Окисленные и другие загрязняющие плёнки в процессе КУЗНЕЧНОЙ СВАРКИ образуются при нагреве металла в КУЗНЕЧНОМ ГОРНЕ, где происходит окисление поверхности свариваемых предметов и загрязнение их примесями, содержащимися в применяемом топливе.
Для очистки свариваемых поверхностей от окислов и других загрязняющих соединений применяют различные ФЛЮСЫ.
Одновременно с окислением поверхностного слоя нагреваемого металла, происходит и его частичное обезуглероживание.

Характерной особенностью КУЗНЕЧНОЙ СВАРКИ является влияние содержания углерода в металле на свариваемость.

Чаще всего кузнечной сварке подвергают низкоуглеродистые конструкционные стали. Для кузнечной сварки рекомендуют стали с содержанием углерода до 0,3%, не более 0,2% кремния, 0,6-0,8% марганца и не более 0,05% серы и фосфора каждого. При необходимости сварки сталей с повышенным содержанием углерода (больше 0,3%) рекомендуют добавлять к сварочному флюсу опилки из мягкой стали, в которой очень мало углерода. При обработке нагретой под сварку части заготовки такими опилками металл обезуглероживается, что повышает свариваемость поверхностного слоя заготовки. (2).

Дополнительные ограничения на свариваемость накладывает различие в содержании углерода в свариваемых заготовках.

…Берём учебник «Кузнечное дело». Нам нужна одна фраза: «Сваривать вместе многократно можно стали с различием по углероду не более 0,5%». Это очень важный, ключевой момент, его не то что запомнить, а зарубить надо. Каждая пара сталей может различаться между собой по содержанию углерода не более, чем на 0,5% и будет иметь свою собственную температуру сварки. Например, напильник можно сварить с У-15А, t° = 870° - 900°; 65 Г c ШХ-15, t° = 950°; сталь 3 - c 65Г, t° = 1200°.
Если различие между сталями по углероду более чем 0,5% сваривать их можно только одноразово. Высокоуглеродистую сталь греют до 800° - 850°, отдельно греют низкоуглеродистую до 1200°-1300° и сваривают, больше никаких сварок быть не может: при низкой температуре низкоуглеродистая сталь не сваривается, а при высокой температуре высокоуглеродистая сталь – разрушается. (3).

Характерной особенностью изделия, полученного методом КУЗНЕЧНОЙ СВАРКИ, является наличие сварочного шва, разделяющего слои, подвергшиеся КУЗНЕЧНОЙ СВАРКЕ.
Такой сварочный шов отчетливо виден на всех фотографиях шлифов изделий, изготовленных с применением метода кузнечной сварки , например (4, стр.76) (5, стр.223).

Наиболее эффектным и эффективным примером использования КУЗНЕЧНОЙ СВАРКИ является получение ДАМАСКА или ДАМАССКОЙ СТАЛИ.

Снова обратимся к БСЭ
Дамасская сталь,
первоначально то же, что булат, т. е. особым образом приготовленная высококачественная узорчатая литая сталь для клинков; позднее — сталь, полученная кузнечной сваркой сплетённых в жгут стальных полос или проволоки с разным содержанием углерода. Д. с. получила своё название от г. Дамаска в Сирии, где производство её было весьма развито в средние века, а отчасти и в новое время.

Интересно, что в отличие от некоторых других сущностей, термин ДАМАССКАЯ СТАЛЬ за век смысла почти не изменил.

Энциклопедия, 1903г., том «Технология металлов», стр.116, 117.
«Дамасская сталь представляет особый сорт раффинированной стали. Она отличается тем, что состоит из попеременных слоёв более твёрдой и более мягкой стали. Обыкновенно сваривают вместе до 320 слоёв, то есть вышеописанную полосу из 20 слоёв перегибают 4 раза»… (3)




1. http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00019/68200.htm
2. http://www.bestbulat.ru/art26.html
3. http://www.kuznec.com/odamasc.html
4. http://www.archeologia.ru/Library/Book/74b39182d4fc
5. http://www.archeologia.ru/Library/Book/69d1d899e27f

Вот как описывает производство ДАМАСКА современный кузнец.
…В базовом варианте кузнечной сваркой соединяют сталь с высоким содержанием углерода и других легирующих элементов со сталью менее богатой углеродом, но после закалки более пластичной.
Получив предварительный пакет с заданным количеством слоев, некоторые мастера на этом и останавливаются, образуется простой рисунок из параллельных или слегка волнистых линий, который получается из-за особенностей перемещения металла при ковке. Большинство производителей дамаска идет дальше и специальными приемами, хорошо описанными в различных статьях, получает тот или иной рисунок с различной степенью красоты. Так называемый мозаичный дамаск получают по несколько иным принципам. Высокая декоративность мозаичного дамаска, к сожалению не обеспечивает ему хороших прочностных характеристик. Количество слоев в узорчатой стали напрямую влияет как на красоту и четкость узора, так и на рабочие качества клинка. Приемлемый интервал 300-500 слоев, но это не истина в последней инстанции, я предпочитаю изготавливать клинки от 500 слоев, ну а золотая середина в каждом конкретном случае своя. (5)

Отличительной особенностью технологии изготовления ДАМАСКА является многократная КУЗНЕЧНАЯ СВАРКА, которая приводит к образованию специфической структуры и текстуры изделия, проявляющееся в виде узоров на поверхности, видимых невооруженным глазом. Иногда для проявления узоров требуется механическая или химическая полировка.
Нет необходимости приводить ссылки – именно это отличие, наравне с выдающимися механическими свойствами описывается в каждом источнике, посвящённом ДАМАСКУ.

Интересно, что в литературе удалось обнаружить только одно упоминание о возможности образования характерного узора на ЗАЭВТЕКТОИДНОЙ СТАЛИ в процессе пластической деформации.
(Необходимо иметь в виду, что в приведенной статье, авторы называют «дамаском» и «дамасской сталью» материал, полученный из расплава.)

Для проверки своих идей относительно состава и производства дамасской стали, авторы попытались воспроизвести «дамаск» в лабораторных условиях. Сначала нагревали небольшую стальную отливку (с содержанием углерода 1,7%) до температуры 1150°С (светло-желтый цвет каления) в течение 15 ч. В результате длительного нагрева углерод растворялся в железе, образуя очень грубую структуру аустенита. Затем слиток охлаждали со скоростью примерно 10deg;С в час. При таком медленном охлаждении образовывалась грубая непрерывная сетка цементита по границам аустенитных зерен.
Слиток вторично нагревали до 800°С и прокатывали с восьмикратным обжатием по толщине. В результате этой операции, которая имитировала ковку, зерна вытягивались в направлении прокатки и карбидная сетка разрушалась. Травление образца кислотой, разрушающей только железную матрицу и не действующей на карбиды, выявило дамасский узор, видимый невооруженным глазом. Микроструктура образца была удивительно схожа с микроструктурой настоящей дамасской стали. (6)



МИКРОСТРУКТУРЫ СТАЛИ в поперечном сечении дамасского клинка (слева) и прокатанного образца сверхвысокоуглеродистой стали (справа). Сходство микроструктур свидетельствует о сходстве процессов обработки. При обработке давлением цементитная сетка сжимается; расстояние между слоями составляет около 100 мкм. Прокатанная сталь имеет все же менее сложный узор, чем кованый клинок.

Уже упоминавшийся В.В.Куликов утверждает, что некоторые сорта булата могут не иметь узора. Но поскольку он принципиально не различает материалы, изготовленные методом кузнечной сварки и плавки, то непонятно о каком собственно материале идет речь.

Таким образом, наличие характерного узора является определяющим признаком, материалов изготовленных методом многократной КУЗНЕЧНОЙ СВАРКИ из СТАЛЕЙ с различным содержанием углерода.
Наличие узора свидетельствует о применении данного технологического приема.
Отсутствие узора свидетельствует о том, что многократная КУЗНЕЧНАЯ СВАРКА не применялась.


Литература и ресурсы.

1. Большая советская энциклопедия
http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00019/68200.htm
2. Илья Куликов. Ковка клинка с нуля
http://www.bestbulat.ru/art26.html
3. В.В.Кузнецов. О дамаске без прикрас
http://www.kuznec.com/odamasc.html
4. Колчин Б.А. Черная металлургия и металлообработка в Древней Руси. (Домонгольский период). Материалы и исследования по археологии СССР, № 32. Изд. АН СССР, Москва, 1953 г.
4.1. Первая часть. Источники и методика исследования.
http://www.archeologia.ru/Library/Book/d39ea32a7e62
4.2. Вторая часть. Техника металлургии.
http://www.archeologia.ru/Library/Book/34ce49dd6c07
4.3. Третья часть. Техника металлообработки.
http://www.archeologia.ru/Library/Book/69d1d899e27f
4.4. Четвертая часть. Ремесло и ремесленники.
http://www.archeologia.ru/Library/Book/69d1d899e27f
4.5. Приложения
http://www.archeologia.ru/Library/Book/74b39182d4fc
5. Илья Куликов. Производство дамасской стали.
http://www.bestbulat.ru/art06.html
6.Олег Д.Шерби, Джеффри Уордсворт. Дамасская сталь. В мире науки. (Scientific American. Издание на русском языке.)Апрель, 1985, 74-80.
http://grokhovs2.chat.ru/damask/damask.html

Не возражаете, что я подчеркнула важный кусок текста?

Пофантазируем: допустим, что с использованием заклинаний, жертвоприношений и т.д. "древние" сумели получить сталь...
Я правильно понимаю, что, для того, чтобы сварить двухслойный кусок из сталей, различающихся содержанием углерода более, чем на 0, 5% надо иметь: а) 2 печки рядом и двух кузнецов, которые могут по внешнему виду точно определить температуру нагревания и которые разогреют свои куски до нужной температуры абсолютно синхронно?
И что потом можно сделать из этого "двухслойного куска"?

Получение "древними металлургами" пластов с различием до 0,5% углерода, наверное и не стоит обсуждать, как невыполнимое технически ни при какой квалификации "древних металлургов"? Такую точность для получения стали можно получить только при тигельной плавке железа с добавлением строго определенного кол-ва углерода?

Да чтобы я стал возражать прелестной даме? Да никогда!

Правда, (вот зануда!) сварку образцов с разной темепературой может осуществить и один кузнец. Просто нужно сначала сунуть в горн низкоуглеродистый образец, а несколько погодя - высокоуглеродистый. А вынуть вместе и проковать. Когда угадаешь, а когда и нет! Думаю до такого можно было додуматься и скоко-там лет назад. Не бином Ньютона. Но вот во второй раз повторить такой трюк со сваренным образцом - шиш!

А можно я буду на Ваши вопросы давать ответы по мере их созревания в моём, слегка уже одеревеневшем, мозгу?
А то ведь ляпну что-нибудь такое, за что будет мучительно больно всю оставшуюся жизнь!

Просто нужно сначала сунуть
>в горн низкоуглеродистый образец, а несколько погодя -
>высокоуглеродистый.

Ага, осталось получить образцы из кричного железа Ну что, сможем доказать, что в "древности" сделать эти "образцы" (без плавления) было невозможно?


>
>А можно я буду на Ваши вопросы давать ответы по мере их
>созревания в моём, слегка уже одеревеневшем, мозгу?

Можно

Ну что, сможем доказать, что в "древности" сделать эти "образцы" (без плавления) было невозможно?.

К этому и идем. Но медленно...

Следующая тема - ЦЕМЕНТИРОВАНИЕ.

По КУЗНЕЧНОЙ СВАРКЕ было бы интересно найти фотографии шлифов и текстуры материалов, полученных методом многократной КУЗНЕЧНОЙ СВАРКИ однородных полос СРЕДНЕ- или ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ. Наверняка есть такие! Попробую сунуться в альма-матер, но боюсь, по нынешним временам там остались одни манажеры.
Может у кого из москвичей есть друзья в МИСИС'е?

Ирина, статью нужно слепить до кучи, поправить номера ссылочек в тексте и вывесить на всеобщий позор. Нехай отлёживется. Глядишь, кто-нить умное добавит.
А промежуточные варианты - фф топку! Нечего тему засорять!

И со словарём надо что-то делать. Скоро и не уследишь, брякнуто уже про что-нибудь или нет.

Так булат выливался?Или как Дамаск скручивался и отбивался(ковался,сваривался)?

Это проблема терминологии.

Одним и тем же именем БУЛАТ называли наши предки (да и современники называют) и материал, полученный методом многократной кузнечной сварки с проковкой полос стали с разным содержанием углерода и материал, полученый тигельной плавкой чугуна с низкоуглеродистым железом.

В последнее время наметилась некоторая, слабая тенденция называть первый дамасской сталью, а второй - булатом.

Так что если Вы встретите в источнике слово БУЛАТ применительно к металлу или оружию, без дополнительной информации нельзя определить по какой технологии он получен.

>>если Вы встретите в источнике слово БУЛАТ применительно к металлу или оружию, без дополнительной информации нельзя определить по какой технологии он получен.

Это если выдерживать технологическую точность, а ежели примерно, то БУЛАТ(ПУЛАД)объясняется из русского (без тюрков и персов). ПуЛаД = ПЛеТение, сплетение, сПЛАЧивание отдельных железных полос при ковке его, воедино.

Это я погорячился когда сказал что "наши предки". Предки-то до 19 века литого булата не знали, а делали так, как Вы расшифровываете.

Кстати и вопрос Вам, на засыпку, с какого времени и у кого достоверно появляется слово "булат"? У меня как-то по этому поводу определённого мнения не сложилось, в основном из-за малознания.

>>вопрос Вам, на засыпку, с какого времени и у кого достоверно появляется слово "булат"?

чего не знаю, того не знаю, может кто-нибудь более осведомлённый расскажет.

Немного о другом, с чего традики взяли что термин "дамасская сталь" имеет отношение к городу Дамаску? Эти эфиопы похоже попу подтирать научились лет тридцать назад, а уж сталь ковать..

ДАМАССКАЯ означает "прочная, крепкая" как алмаз, который аДАМАнТ

Есть ещё версия, что называли так по аналогии с узорчатой тканью, тоже якобы производившейся в Дамаске. Ну и вроде как один из центров мировой торговли на перекрёстке в Индию, где вроде как настоящий булат и делали, а через Дамаск он попадал в остальной мир.

Но Ваша версия ближе.

Эфиопы тоже люди, за что ж Вы их так?

Приношу свои извинения за некоторую усложнённость текста, но без этого не удастся достаточно полно осветить предмет.

Цементация - это многоступенчатый процесс, включающий в себя несколько стадий, среди которых можно выделить следующие:
- доставка углеродсодержащих соединений к поверхности железа,
- образование активных атомов углерода на поверхности железа,
- адсорбция углерода на поверхности железа,
- диффузия адсорбированного углерода в кристаллической решётке железа.

С точки зрения кинетики процесса наиболее невыгодный способ доставки углерода к поверхности - контакт твердого карбюризатора с твердым железом, например при засыпке изделия углём. Основным ограничением в данном случае выступает малая площадь контакта, уменьшающаяся по мере расходования углерода, находящегося в зоне контакта. В реальном процессе вклад в общую скорость реакции данного способа исчезающе мал, и может не учитываться.

Гораздо более эффективно процесс доставки углерода решается при использовании жидкого карбюризатора. Доступной реакции становится вся площадь поверхности железа, погружённого в карбюризатор, пополнение израсходованного углерода осуществляется за счет диффузии и конвекции в жидкости.

Процесс доставки углерода к поверхности железа из газовой фазы в рассматриваемом смысле принципиально не отличается от такового в жидкости.

Учитывая общий контекст рассматриваемой темы, остановимся подробнее на процессе доставки углерода к поверхности железа в газовой фазе.

В процессах ЦЕМЕНТАЦИИ, происходящих без использования жидкого карбюризатора, перевод углерода в газообразные соединения происходит при помощи кислорода, всегда присутствующего в процессах, протекающих без изоляции от внешней среды.

С + О2 = СО2 ( 1 )
С + СО2 = 2СО ( 2 )

При адсорбции угарного газа на поверхности железа происходит реакция диспропорционирования,
2СО = С + СО2 ( 3 )

в результате которой, на поверхности железа образуется активный углерод, уже связанный с поверхностью металла силами адсорбции.
По некоторым данным (1, стр.371), эта реакция является каталитической, причем катализатором служит металлическое железо.

Дальнейшее поведение активного углерода, адсорбированного на поверхности, зависит от температурного диапазона, в котором осуществляется процесс.

Для начала рассмотрим диффузию углерода в кристаллической решётке железа.
Процесс диффузии описывается законами Фика, имеющими в общем виде следующее выражение:

Если концентрация диффундирующего вещества изменяется во времени, процесс описывается вторым законом Фика:

Диффузия углерода в железе изучена настолько, что экспериментальные данные приводятся даже в справочниках. Воспользуемся данными, приведенными в (2, стр.284) (Рис.1). Правда, авторы справочника скромно умалчивают о том, откуда ими взяты экспериментальные данные, предлагая нам молча догадываться, что это их собственное творчество. Кстати, и самих таблиц, содержащих указанные данные, тоже не приводят. Но, вооружившись пейнтом, и немного повозившись с линейкой и карандашиком, легко получить аналитические зависимости для коэффициента диффузии. Кстати, как видно из приведенных графиков, он зависит не только от температуры, но и от концентрации углерода.
Рис. 1


Очевидно, что экспериментальные данные, приведенные на Рис.1 описываются линейным уравнением вида:

В таблице 1 приведены данные сколки точек с диаграмм на Рис.1

В таблице 2 приведены данные, рассчитанные по коэффициентам из таблицы 1.

На основании данных таблицы 2, построена диаграмма 1.


Желающие могут, повозившись с любым редактором картинок, наложить Диаграмму 1 на Рис. 1 и убедиться лично.

Определение зависимости коэффициента диффузии от концентрации углерода было произведено без применения метода маленьких квадратиков, путем подбора коэффициентов уравнения на диаграмме в Exсel. Оценка точности подгонки осуществлялась органолептически.
В таблице 3 приведены значения коэффициентов из таблицы 2 и рассчитанные по эмпирическим уравнениям, полученным при построении диаграмм 2 и 3.




В результате обработки чужих экспериментальных данных получим следующее выражение:


Подставив D из (7) в уравнение (5) и решив его (не забыв согласовать размерности!), получим распределение углерода во времени по толщине цементируемого металла.

Для начала можно попробовать решить уравнение при условии мгновенного достижения равновесной концентрации углерода на поверхности раздела. Такая задачка проще. При этом, будем иметь в виду, что реальный процесс будет протекать несколько медленнее, поскольку для достижения равновесной концентрации углерода на границе раздела также требуется определённое время.

Если результат нас не устроит, тогда придется рассчитывать кинетический коэффициент перехода углерода через границу раздела. Данных для этого предостаточно, но рыть уже придется не монографии, а диссертации и статьи.

Конечно, решение уравнения диффузии в аналитическом выражении нам и даром не нужно. Вполне достаточно построения номограмм для ограниченного набора температур через заданные интервалы времени.

К сожалению, необходимые для решения подобной задачи знания несколько превосходит мои неограниченные умственные способности (ну, не мой это огород!).

Обращаюсь к уважаемым членам сообщества, сызмальства погружённых в среду частных производных, и берущих, в промежутке между двумя глотками кофе, интегралы по контуру - поможите, будь ласка!


Список литературы.

1. И.И. Новиков. Теория термической обработки металлов. Учебник, 2-е изд. М., Металлургия, 1974, 400с.
2. Термическая обработка в машиностроении: Справочник / под ред. Ю. М. Лахтина, А. Г. Рахштадта. - М.: Машиностроение, 1980. – 783с. Глава 11. Основы технологии химико-термической обработки стали.

ДАМАСК, чаще называемый дамасской сталью – композитный материал, полученный методом КУЗНЕЧНОЙ СВАРКИ нескольких образцов УГЛЕРОДИСТОЙ и (или) ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ, отличающихся содержанием углерода.

ГОРНОВАЯ или КУЗНЕЧНАЯ СВАРКА, способ соединения металлических изделий путём их совместного деформирования после нагрева мест сварки в горне или печи..

>ГОРНОВАЯ или КУЗНЕЧНАЯ СВАРКА, способ соединения
>металлических изделий путём их совместного деформирования
>после нагрева мест сварки в горне или печи..

Какие номера пунктов присвоить определениям "ГОРНОВАЯ или КУЗНЕЧНАЯ СВАРКА", "ДАМАСК" и "ЦЕМЕНТАЦИЯ" в посте "Терминология" ?

Да, я маленько погорячился. Не нужно было и раньше номера присваивать. Лучше бы организовать всё по алфавитному принципу, типа словарика. Только вот как?

Убрать все номера и просто распложить все подряд в алфавитном порядке?

Да. Так будет удобнее.

В конце концов, хозяин ли я своему слову или нет?
Захотел - и взял обратно!

Предлагаю востановить в правах термин ЦЕМЕНТАЦИЯ. Он настолько плотно вбит в тему, что будет просто глупо выглядеть использование какого-либо другого. Чёрт с ними, с гидрометаллургами. Потерпим.

Для определения понятия цементации опять воспользуемся БСЭ, чуть сместв акценты, с учётом ранее принятых определений.

БСЭ
Цементация
стали, разновидность химико-термической обработки, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя изделий из низкоуглеродистой стали (0,1—0,2% С) углеродом при нагреве в соответствующей среде.

Наше определение.

ЦЕМЕНТАЦИЯ, разновидность химико-термической обработки СПЛАВОВ железа и композитных материалов на его основе, заключающаяся в диффузионном насыщении изделий углеродом при нагреве в соответствующей среде.

Я исключил упоминание поверхностного слоя, для того, чтобы перед началом обсуждения не ограничивать предмет. Нам ведь прийдётся обсуждать возможность ЦЕМЕНТАЦИИ всего объёма изделий и получении посредством ЦЕМЕНТАЦИИ материала с микрооднородным распеределением углерода по всему объёму, по типу СПЛАВА.

Айдлер, к цементации ещё липнет такой вопрос:
Что можно получить с помощью цементации?
Закаливаемое холодное оружие -- видимо -- да.

А вот -- пружину? Арбалетную например...

ИНДИПЕНЬДИНГ

Цементация обеспечивает повышение поверхностной твердости и износосотойкости предмета. Актуально для режущего инструмента и изделий, работающих на трение.

Для пружины необходим высокий предел упругости без излишней хрупкости во всём объеме изделия.
Цементация такого обеспечить не может.

Но для аргументированного ответа на Ваш вопрос необходимо получить решение того самого дифференциального уравнения из сообщения 45.

Желающих помочь что-то на наблюдается. Придется самому осваивать маткад. В мои-то годы!

>
>А вот -- пружину? Арбалетную например...

Из цементированных передельных железок можно сварить булатную пружину, а если расплавить эти железки в тигле, то можно получить и сталь ( как ее и получали в начале 19-го века)…

Можно.

Но сваренные из полос с различным содержанием углерода изделия имеют характерную структуру и текстуру. Просмотрите все сообщения с названиями "Кузнечная сварка".

И не обладают этой характерной особенностью элементы из СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ в "ужасно древних" изделиях, раскопаных археологами.
Вот тут Б.А.Колчин нам и пригодился!

А если расплавить эти железки в тигле, то это, как Вы справедливо изволили заметить, технология 19 века. И в сыродутной печи неосуществима.

СЫРОДУТНЫЙ ПРОЦЕСС – процесс прямого извлечения железа из окисленных руд с использованием в качестве топлива и восстановителя углеродсодержащих материалов, протекающий при температурном режиме, недостаточном для получения жидкой металлической фазы. Конечным продуктом сыродутного процесса является КРИЦА СЫРОДУТНАЯ.

КРИЦА

1. КРИЦА СЫРОДУТНАЯ – механическая смесь пористого железа, полученного восстановлением из окисленных руд при температуре, недостаточной для получения жидкой металлической фазы, невосстановленной руды, восстановителя (топлива) и шлака. Конечный продукт СЫРОДУТНОГО ПРОЦЕССА.

2. КРИЦА ПЕРЕДЕЛЬНАЯ – конечный продукт передельного процесса.

ДОМЕННЫЙ ПРОЦЕСС - процесс прямого извлечения железа из окисленных руд с использованием в качестве топлива и восстановителя углеродсодержащих материалов, протекающий при температурном режиме, достаточном для получения жидкой металлической фазы. Конечным продуктом сыродутного процесса является ЧУГУН.