Добавки ванадия, наряду с прочностью обеспечивают ножевой стали упругость – необходимое качество для инструментальной стали, которая обычно идет на изготовление штампов. Клинок из инструментальной стали является твердым и упругим (прочным), острое лезвие не деформируется и не выкрашивается даже от сильного удара. Углеродистая сталь «Carbon V», легированная ванадием, прекрасно подходит для изготовления массивных ножей типа мачете, кхукри и топоров.
Нержавеющая сталь – более твердая и упругая, клинок из нержавейки, хоть и трудно затачивается, но хорошо держит заточку. Сталь названа «нержавеющей», однако, если забывать тщательно протирать лезвие после разделки мяса или рыбы, то полированная нержавейка быстро покроется сыпью ржавчины.
Сочетание твердости и упругости клинка также обеспечивается термической обработкой – закалкой. С тех пор как человек научился добывать железо, он стал прибегать к закалке, чтобы превратить мягкую «железяку» в твердый и упругий клинок. Еще Гомер упоминает в «Одиссее»: «как погружает кузнец раскаленный топор или секиру в воду холодную, и зашипит с клокотаньем железо, – крепче железо бывает, в огне и в воде закаляясь…»
Многие века считалось, что колдовское таинство закалки металла зависит от среды, в которую погружают нагретый клинок. За одними жидкостями признавалась закаливающая способность, за другими – нет. Помимо простой воды с глубокой древности для закалки применяли растительное масло, нефть, растворы щелочей и кислот. Использовали и кровь животных. Существует такая легенда: для приобретения особых качеств, раскаленный клинок для его закалки вонзался в тело живого раба. Потом русский ученый-металлург Дмитрий Константинович Чернов в середине XIX века доказал, что жидкая среда для закалки вовсе ни при чем. Структурные преобразования в металле зависят от температуры нагрева и содержания углерода в железе. Высокое содержание углерода позволят закаливать сталь до сверхвысокой твердости. Многие просто одержимы идеей высокой твердости клинка, несмотря на возможную его поломку и зазубрины на лезвии, образующиеся при работе.
Кроме закалки для изготовления ножевых клинков используется технология цементации. В процессе ковки нагретую железную полосу несколько раз посыпают чугунной крошкой и многократно проковывают, складывая несколько раз эту полосу вдвое. В результате многократного повторения этих операций науглероженные чугуном прослойки распределяются по всей заготовке. Клинок, выполненный из такой заготовки, где чередуются твердые и мягкие слои, имеет хорошие режущие свойства и упругость – не ломается и не крошится при сильных ударах.
Применяется и особая цементация с азотированием: металлическую заготовку помещают в металлический ящик (типа мангала для приготовления шашлыков), засыпают туда уголь, приготовленный из твердых пород древесины (дуб, вяз, саксаул), и опилки рогов, копыт и костей животных. Закрытый ящик нагревают в кузнечном горне до температуры около 1000 градусов и выдерживают в огне около 6 часов. Углерод (из древесного угля) и азот (от рогов и костей), проникая внутрь металлической заготовки, обеспечивает поверхностную прочность будущего клинка. Этим способом изготавливали на Кавказе знаменитую «гурду»: клинок долго томили в горячем порошке из жженых лошадиных копыт. Твердость обработанного цементацией лезвия достигает запредельных величин – в 75 – 80 единиц по Роквелу.
Технология изготовления хорошей ножевой стали подчиняются общему правилу: режущая кромка клинка обязательно должна быть твердой, а основное несущее «тело» клинка – упругим (вязким) при невысокой твердости. Это достигается искусством неравномерной закалки клинка или цементацией разных его частей. Раньше неравномерную закалку создавали так: обмазывали огнеупорной глиной те места клинка, где нужна была вязкость, оставляя незащищенными режущие кромки, где необходима высокая твердость. Сейчас целенаправленную закалку ведут токами высокой частоты (ТВЧ) и лазерным лучом.
Совершенно неверно было бы утверждать, что высокая твердость клинка – это всегда хорошо для ножа. Как правило, излишне твердый клинок – самый хрупкий. От сильного удара нож сломается, а острие может отломиться даже от ковыряния в коре при попытке добраться до березового сока. Более того тонко заточенное лезвие на твердом клинке неизбежно искрашивается.
Твердость стали, из которой изготовлен клинок, принято измерять в системе Роквелла (HRC). Для определения твердости алмазная стандартная пирамидка специальной формы вдавливается в поверхность клинка, глубина оттиска указывает на степень твердости металла. Оптимальный диапазон твердости для охотничьего ножа от 54 до 59 HRC. Все, что ниже 52 HRC, слишком мягкая сталь, а что выше 60 единиц – излишне твердая. Признано, что обычную углеродистую сталь нельзя закалить выше 65HRC. Для получения стали высшего качества чистое (безуглеродистое) железо сплавливается с высокоуглеродистым чугуном, в результате на свет появляется легендарный булат. Под словом «булат» каждый русский человек понимает узорчатую сталь особых свойств.
«Люблю тебя, булатный мой кинжал,
Товарищ светлый и холодный!», —
писал М. Ю. Лермонтов, а уж он, как служивший на Кавказе офицер, знал толк в холодном оружии.
Оружейный завод на Урале в городе Златоусте знаменит именно своей булатной сталью. Русский металлург Павел Петрович Аносов, который в XIX веке много лет проработал на уральских заводах, постиг великую тайну древних оружейников – производство булата. Многие века оружейники искали разгадку булата в особенных примесях, пытаясь воссоздать свойства древного булата путем добавок драгоценных металлов – платины, золота и серебра, а иногда чуть ли не всей таблицы Менделеева. А тайна заключалась в том, что булатная сталь – это лишь сплав железа и углерода. И ничего более! П. П. Аносов создал русскую булатную сталь необыкновенной твердости и упругости, превосходящей по своим свойствам знаменитую золингеновскую сталь. Примечательно, что настоящий «аносовский булат» имел очень высокое содержание углерода – до 2%! Характерный узор образуется на булатном клинке в процессе медленного остывания, и этот булатный узор имеет одинаковый характер по всей длине клинка. Узор булата характеризует качество клинка: чем узор крупнее и сложнее, тем выше качество булата. Низшие сорта булата имеют более светлый оттенок, а высшие сорта – более темный и называются «харалуг», от тюкского «кара-лук» (темный булат).
Булатные клинки из литой стали сейчас в России весьма редки. Чаще встречаются ножи с качественными клинками из кованого Дамаска. В отличие от литейного процесса изготовления булата, техника изготовления Дамаска (сварочной стали) заключается в многократной ковке чередующихся пластин из мягкого железа и углеродистой стали. В результате продолжительной ковки возникает слоистый волнообразный узор, проявляющийся на поверхности клинка после травления кислотой (фото 34).
Фото 34. Дамасские клинки
Свое название многослойная сварочная сталь получила от города Дамаск в Сирии, где еще на заре нашей эры мастера Востока изготавливали отличные клинки. Хотя многослойная сталь была известна с древности во многих странах. В Индии мастера делали многослойные клинки более 2,5 тысяч лет назад. Японские кузнецы-оружейники издавна ковали многослойную сталь для знаменитого самурайского меча-катаны.
На территории современной России скифы в IV – V веках, то есть гораздо раньше, чем в западной Европе, уже ковали свои мечи, подобные дамасской стали. Позже в России появилась так называемая многослойная «сталь-уклад». По этой технологии отдельные крошечные пластинки размером около 5 мм укладывают друг на друга в железную форму по размеру будущего клинка. «Уклад» нагревают в горне и долго куют тяжелым молотом. Эта древняя технология сохранилась в Сибири вплоть до XX века, куда ее завезли мастера-землепроходцы из Великого Устюга. Именно сталь-уклад шла на изготовление качественных якутских, корякских и нанайских охотничьих ножей.
Многослойная кованая (дамасская) сталь тверда, остра и обладает гибкостью. На «Дамаске» узорчатые волны разные по длине клинка, что происходит от силы и направления ударов при ковке. После ковки нескольких сортов стали и железа на клинке отчетливо видны четкие ферритовые швы.
Впрочем «дамаск» можно спутать с многослойным композитом, который внешне напоминает «дамасскую ковку». В самом конце XX века ножевых дел мастера стали выполнять на клинках фирменные клейма и всякие узоры, используя технологию порошковой металлургии. Если ферритовые швы на клинке, протравленном кислотой (например, если его протереть половинкой лимона), не совсем чисты, то вполне может быть, что это не настоящий кованный дамаск, а композитная сталь, полученная спеканием металлического порошка. Ложный дамаск обнаруживает себя по месту заточки лезвия, где сразу видно отсутствие проковочных слоев на блестящей фаске.
