Булатная сталь
Разработан состав и технология получения булатной стали в лабораторных и промышленных условиях. Булатная сталь имеет износостойкость, которая не уступает износостойкости легированным сталям и может заменить их при изготовлении деталей, оснастки и инструмента. Булатная сталь освоена производствами ОА...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Металл и литье Украины |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2009
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/104332 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Булатная сталь / В.Р. Назаренко // Металл и литье Украины. — 2009. — № 9. — С. 32-36. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859957853934059520 |
|---|---|
| author | Назаренко, В.Р. |
| author_facet | Назаренко, В.Р. |
| citation_txt | Булатная сталь / В.Р. Назаренко // Металл и литье Украины. — 2009. — № 9. — С. 32-36. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Металл и литье Украины |
| description | Разработан состав и технология получения булатной стали в лабораторных и промышленных условиях. Булатная сталь имеет износостойкость, которая не уступает износостойкости легированным сталям и может заменить их при изготовлении деталей, оснастки и инструмента. Булатная сталь освоена производствами ОАО «Днепроспецсталь» и ОАО «Запорожсталь» ( г. Запорожье)
Розроблені склад і технологія одержання булатної сталі в лабораторних і промислових умовах. Булатна сталь має зносостійкість, яка перевищує зносостійкість легованих сталей і може замінити іх при виготовленні деталей, оснастки та інструменту. Булатна сталь освоєна виробництвами ВАТ «Дніпроспецсталь» і ВАТ «Запоріжсталь» (м. Запоріжжя).
The resulting composition and technology of Damascus steel laboratory and industrial conditions. Damascus steel has a durability that is not inferior to the durability of alloyed steel, and can replace them in the manufacture of parts, accessories and tools. Damascus steel production of JSC «Dneprospetsstal» and JSC «Zaporizhstal» (Zaporozhe).
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:20:19Z |
| format | Article |
| fulltext |
32 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9, 2009
Таммана и индукционной. В качестве шихты при-
менялись древесный уголь и карбонильное, губча-
тое и армко-железо. Было проведено 160 плавок,
чтобы получить желаемый результат: механиче-
ские свойства, микро- и макроструктуру, а главное
— узор, который сравнивался с узорами других ав-
торов, опубликованных в прессе [4]. Но тогда стоя-
ла конкретная задача. В связи с тем, что в тот пери-
од было разработано много легированных сталей и
сплавов, которые удовлетворяли все потребности
производства и науки, а изделия из булатной стали
не имели спроса, было решено испытать возмож-
ность внедрения булатной стали в производство,
помня о том, что изделия из булатной стали со-
храняли остроту лезвия после длительного исполь-
зования их в работе, то есть булатная сталь имела
высокую износостойкость [5]. Кроме того, были ис-
пытаны лезвия из булатной стали на Московском
заводе «Дорхиммаш» объединения «Пластик» при
резке пленки из полиэтилентерафталата толщиной
3 мкм. Лезвия из булатной стали в 12 раз дольше
стояли, нежели лезвия из стали 65Х13 (типа «Спут-
ник» или «Нева») при лучшем качестве резания [6].
До этого в ИПМ были проведены работы по выплав-
ке, деформированию и термической обработке бу-
лата. Особенно деформирование булата с количе-
ством углерода более 2,0 % затруднено вследствие
низкой пластичности, что обусловлено наличием в
структуре эвтектики, образующейся на базе круп-
ной карбидной фазы Fe
3
C. Применяя изложенный
в работе [7] метод, в большинстве случаев не име-
ли положительного результата, хотя использовали
все рекомендации: всестороннее сжатие, неболь-
шие скорости деформации (10-2-10-5 с-1), малые
температуры ковки (ниже температуры плавления
карбидов железа), подвергали заготовки (слитки)
предварительной тепловой обработке, которая
повышает пластичность в результате увеличения
плотности дислокаций в карбидах до 106-107 мм-2,
а также приводит к созданию полигональной струк-
туры. Такая обработка включает в себя многократ-
ные нагревы и охлаждения. Но и при этих условиях
обработки мы не получили стопроцентного выхо-
да поковок. Автором было проанализировано со-
Основное назначение булата было изготовле-
ние оружия: клинков, сабель, мечей и ножей. Древ-
ние мастера считали, что внешние признаки (узор,
цвет и звон) вполне определяют качество булата.
Первые сведения о булате дошли до нас от участ-
ников походов Александра Македонского в Индию
более 2300 лет назад.
Почему секрет производства булатной стали
не дошел до наших дней? Этому способствовали:
покорение Дамаска Тамерланом в начале 15-го
столетия и вывозу всех мастеров по изготовле-
нию булата; покорение Индии Великобритани-
ей, которая имела промышленное производство
стали в то время как в Индии булатная сталь
изготавливалась кустарным способом. Многие
исследователи пытались и пытаются до сих пор
восстановить древнюю технологию изготовле-
ния булатной стали. Наибольшего успеха в вос-
становлении производства булатной стали до-
стиг российский металлург П. П. Аносов, который
получил булат всех сортов сплавлением мягкого
железа с графитом в закрытом тигле и при дли-
тельной выдержке. П. П. Аносов определил со-
ставляющие булата: «Железо и углерод и ничего
более… Все дело в чистоте исходных материа-
лов, в методе охлаждении и кристаллизации». Он
утверждал, что булат содержит 1,0-5,0 % С [1].
Многие исследователи считали, что по техноло-
гии П. П. Аносова невозможно получить булатную
сталь. Однако, автор статьи так же, как и великий
русский металлург Д. К. Чернов, следуя указани-
ям П. П. Аносова, получил булатную сталь с пре-
красными узорами [2, 3].
Первые две плавки, которые были проведены
автором в 1965 г. на Харьковском турбинном за-
воде (ныне ОАО «Турбоатом») оказались неудо-
влетворительными. Потом еще были проведены
плавки, но успеха не было достигнуто. С 1970 г. ав-
тором проводились плавки в Институте проблем
материаловедения НАН Украины (ИПМ), где было
все: шихта, плавильные печи, кузнечный молот,
прокатные станы, хорошо оснащенные механи-
ческий цех и исследовательская база. Плавки бу-
латной стали проводились в печах сопротивления,
В. Р. Назаренко
Киев
бУЛАТНАЯ СТАЛЬ
Ключевые слова: булатная сталь, узор, шихта, сормайт, шарошка, износостойкость, «усы», конвер-
терная сталь, рафинировка, вуц
Разработан состав и технология получения булатной стали в лабораторных и промышленных условиях.
Булатная сталь имеет износостойкость, которая не уступает износостойкости легированным сталям и
может заменить их при изготовлении деталей, оснастки и инструмента. Булатная сталь освоена про-
изводствами ОАО «Днепроспецсталь» и ОАО «Запорожсталь» ( г. Запорожье)
УДК 669.14
МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9, 2009 33
ной стали дольше использовался, нежели штамп из
стали Х12М в 2,2 раза при меньшем количестве пере-
точек. Шарошки для взъерошивания кожи в обувной
промышленности изготавливаются лишь из стали
Р18, сплава ВК15 или вольфрамовых сталей, другие
стали не используются — не стоят. А шарошки из бу-
латной стали с 1,35 % С не поступались шарошкам
из вольфрамовых сталей и сплавов. Можна еще на-
водить примеры, но и этих достаточно, чтобы по-
казать преимущество булата над легированными
сталями [9].
Булатная сталь промышленного изготовле-
ния испытана на механические свойства, износо-
стойкость, свариваемость и другие свойства. Из
слитка с содержанием 2,4 % С были получены по-
ковки. Другой слиток был испытан на макрострук-
туру, серные отпечатки по Бауману. Испытание по-
казало, что слиток из булатной стали имел лишь
две зоны кристаллов — столбчатых и равноосных,
а зоны мелкозернистой корки не имел (рис. 1).
Обьясняется это тем, что булатная сталь не имеет
легирующих элементов и марганца, и нет условий
образования зародышей, которые служат началом
быстрой кристаллизации. Сера в слитке размеще-
на равномерно без образования «усов» потому,
что нет марганца и не образовалось соединение
МnS, рис. 2 [10]. При обработке булатной стали
отмечено, что инструмент и само изделие в про-
цессе обработки покрывалось темной пленкой.
Сначала предположили, что это следы масла, ко-
держание химических элементов в булатной и да-
масской сталях. Было определено, что в большин-
стве случаев стали не имели или имели очень мало
кремния и марганца. Начали обращать внимание
на недопущение содержания марганца и кремния
в булатной стали. С этого периода можно было де-
формировать булатную сталь с содержанием (в %):
С — 2,1; 3,38; 5,0 и 6,0; Si — до 0,1; а Mn — до 0,12,
используя рекомендации, изложенные в работе
[7]. Автор [8] отмечает, что марганец и кремний по-
вышают предел текучести феррита и уменьшают
его пластичность. Марганец образует стабильный
карбид, изоморфный цементиту и понижает его
способность к деформированию. Кремний, взаи-
модействуя с кислородом, образует моноокись
кремния (фактор охрупчивания).
Таким образом, имея положительные резуль-
таты испытания булата при резке пленки, отрабо-
танную технологию выплавки и деформирования
булатной стали, приступили к получению булата в
производственных условиях, когда автор работал
в отделе профессора Ларикова Л. Н. Института ме-
таллофизики НАН Украины. Плавку проводили в
однотонной индукционной печи завода «Большевик»
(г. Киев). Как шихту использовали отходы производ-
ства завода порошковой металлургии (г. Бровары,
Киевская обл.) – окатыши 0,8-5,0 мм и древесный
уголь, которые тщательно перемешивали и загру-
жали в тигель печи. На дно тигля загружали (30 % от
необходимого количества) свежеобожженную при
температуре 1050 оС известь и плавиковый шпат ки-
тайского производства, просушенный при темпера-
туре 600 оС. Остальное количество извести и плави-
кового шпата загружалось в печь вместе с шихтой.
Тигель печи накрывался специальной крышкой для
создания условий проведения плавки в углеродно-
восстановительной атмосфере. Металл выливали
из печи в изложницы вместе со шлаком (две из-
ложницы по 500 кг каждая), минуя ковш, что устра-
няло повторное окисление — насыщение металла
газами (O
2
, N
2
, H
2
) из воздуха. Было выплавлено че-
тыре плавки с содержанием (%) С —1,05; 1,07; 1,27
и 2,40. Слитки булата с содержанием 1,05 и 1,07 %
С перековали на заготовки-поковки и были направ-
лены заводам-заказчикам для испытания булата не-
посредственно в промышленных условиях. Завода-
ми были изготовлены штампы холодной штампов-
ки, ножи для резки лавсановой пленки, обработки
древесины, порубки проволоки, пуансоны для
высадки головки гвоздей, молоточки для обувной
промышленности и другие изделия, а также испы-
таны вместе с легированными сталями, сплавами
и наплавочными материалами. Испытания изделий
из булатной стали показали, что булат превосходит
легированные стали в несколько раз. Так, напри-
мер, при обработке супесчаной почвы фрезерными
культиваторами ножи из булата в 3 раза дольше об-
рабатывали почву, нежели ножи из стали 65Г с на-
плавкой режущей части ножа сормайтом, который
имеет 30-35 % легирующих элементов. При холод-
ной штамповке заготовок из стали У8А толщиной
0,16 мм с твердостью 40-45 HRC штамп из булат-
Рис.1. Кристаллическая структура слитка булатной
стали с содержанием углерода 2,4 %
34 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9, 2009
первых, образование зародышей графита, и, во-
вторых, незначительное различие в свободной
энергии между карбидом и графитом. Таким обра-
зом, склонность к графитизации зависит от устой-
чивости карбидов и условий образования зароды-
шей графита. Сделали предположение, что изно-
состойкость булатной стали зависит не только от
микроструктуры (мягкой матрицы), которая удер-
живает мелкие частицы цементита (0,1-3,0 мкм),
но и от того, что графит служит смазывающим ма-
териалом поверхностей трения, скольжения и ка-
чания испытывающей пары. Наши предположения
подтвердились исследованиями. Кроме того, при
сверлении отверстий, шлифовании изделий ин-
струмент, скользя по поверхности изделия, не ис-
полнял своей функции. Обьясняется это тем, что
булатная сталь имеет высокую вязкость.
Для внедрения изготовления булатной ста-
ли на металлургическом заводе мы обрати-
лись в ОАО «Днепроспецсталь» (г. Запорожье).
Плавку проводили в электодуговых сталепла-
вильних печах емкостями 10 и 30 т. В качестве
шихты использовали особо чистую конвертер-
ную сталь по ТУ 14-1-1490-75. Перед снятием
окислительного шлака в металле было % 0,10 Mn
и 0,014 P. Раскисление шлака в период рафини-
ровки осуществляли без использования ферроси-
лиция. Конечное раскисление проводили в ковше.
Температура металла в ковше была 1550-1560 оС.
Металл разливали в изложницы сифоном и покры-
вали слоем экзосмеси. Слитки массой 3,6 т пере-
давали в прокатный цех горячим всадом. Способы
выплавки обеспечивают состав и чистоту металла,
возможность обработки на прокатных станах.
Булатная сталь, изготовленная на ОАО «Дне-
проспецсталь», была испытана на механические
свойства, которые были на уровне механических
свойств стали У12 (химический состав булатной
стали по углероду соответствовал 1,05-1,25 (%),
обезуглероживание, неметаллические включения,
закаливаемость и прокаливаемость. Но главное
испытание было проведено на машиностроитель-
ных заводах Украины – на износостойкость, ко-
торая соответствовала износостойкости стали,
изготовленной на заводе «Большевик» (г. Киев).
Единственное, чего не получили в булатной ста-
ли – узоров, потому что прокатка осуществлялась
при температуре 1210-850 оС (булатная сталь де-
формируется при температуре 850-650 оС), при
которой карбиды железа растворяются в матрице
металла и не образуют узоров [12]. Поэтому эту
сталь назвали сталью булатного типа. ОАО «Дне-
проспецсталь» обозначил ее У12Б, где буква «Б»
означает булат. Чтобы прокатать лист толщиной
до 7 мм, обратились в ОАО «Запорожсталь», где
положительно восприняли наше предложение
и прокатали листы толщиной 5,0 и 6,5 мм. Таким
образом, ОАО «Днепроспецсталь» и ОАО «Запо-
рожсталь» освоили изготовление булатной стали
и могут удовлетворить потребности машиностро-
ительных заводов и тех организаций, которые ис-
пользуют износостойкие легированные стали.
торое добавляется к инструменту. Но тщательная
проверка убедила в ошибочности суждения. По-
том предположили, что булат имеет свободный
углерод. Исследование подтвердило это пред-
положение. Откуда и почему булатная сталь с ма-
лым содержанием кремния имеет графит? Еще в
1943 г. автор [11] пришел к выводу, что графит в
стали может появляться в результате длительной
механико-термической обработки, включая: плав-
ление, раскисление стали алюминием, охлаж-
дение слитка, ковку при низких температурах с
многократным нагревом, термическую обработку
и, в конце-концов, нагрев заготовок в газовых пе-
чах. Такому ходу процесса способствовало то, что
растворимость углерода как в α-, так и в γ-железе
в стабильной системе при равновесии с графи-
том меньше, чем в метастабильной системе при
равновесии с карбидом железа. Следовательно,
определяющим для графитизации служит, во-
Рис. 2. Отпечаток по Бауману слитка из булатной
стали с содержанием 0,022 % S
МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9, 2009 35
Заканчивая статью, автор хотел бы отметить,
что вправе заявить о том, что действительно по-
лучена булатная сталь, которая отвечает всем тре-
бованиям булата. Так, например, макроструктура
слиточков, полученных в лабораторных условиях с
содержанием (%)1,23, 2,27 и 3,10 С ( рис. 3, б-г) от-
вечает макроструктуре слиточка индийского вуца
(рис. 3, а). Кроме того, полученные узоры отвеча-
ют узорам древних мастеров (рис. 4). Узоров на
изделиях стали булатного типа ОАО «Днепроспец-
сталь» не имеем (рис. 5). Необходимо отметить,
что эта сталь по макро- и микроструктуре превос-
ходит булатную сталь в связи с тем, что она имеет
значительно мельче зерно с равномерным рас-
пределением углерода по всему объему металла,
что не всегда соблюдается в булатной стали. Если
учесть, что для промышленных деталей, оснастки и
инструмента не обязательно иметь узоры, а по из-
носостойкости эта сталь не уступает (а в некоторых
случаях и превосходит легированные стали), то не-
обходимость применения ее в промышленности не
вызывает никаких сомнений [13].
ба
в г
Рис. 3. Макроструктура слиточков : индийского вуца — ∅ 40 мм, Н — более
40 мм (a); с содержанием (%) С — 1,23 (б), 2,27 (в), 3,10 (г)
36 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9, 2009
НАЗАРЕНКО В. Р. Булатна сталь
Розроблені склад і технологія одержання булатної сталі в лабораторних і промислових умовах.
Булатна сталь має зносостійкість, яка перевищує зносостійкість легованих сталей і може замінити
іх при виготовленні деталей, оснастки та інструменту. Булатна сталь освоєна виробництвами ВАТ
«Дніпроспецсталь» і ВАТ «Запоріжсталь» (м. Запоріжжя).
NAZAReNko V. Damascus steel
The resulting composition and technology of Damascus steel laboratory and industrial conditions.
Damascus steel has a durability that is not inferior to the durability of alloyed steel, and can replace them in
the manufacture of parts, accessories and tools. Damascus steel production of JSC «Dneprospetsstal» and
JSC «Zaporizhstal» (Zaporozhe).
1. Ан осов П. П. Собрание сочинений. – М.: Изд-во АН СССР, 1954. – 143 с.
2. чернов Д. К. Избранные труды по металлургии и металловедению. – М.:
Наука, 1983. – С. 324-326.
3. Назаренко В. Р., Бондаренко Л. И., янковский В. Ф. и др. О технологии про-
изводства булатной стали // Металловедение и терм. обработка металлов.
– 1989. – № 9. – С. 58-61.
4. Назаренко В. Р., янковский В. Ф., Долгинская М. А., яковенко П. М. Булат: мифы и действитель-
ность // Там же. – 1992. – № 6. – С. 32-37.
5. Назаренко В. Р. Изучение структуры и свойств булатной стали // Литейн. пр-во. – 1986. – № 7. – С. 4-5.
6. Назаренко В. Р., Бондаренко Л. И., янковский В. Ф., Долгинская М. А. и др. Второе рождение булат-
ной стали // Металлург. – 1988. – № 1. – С. 37-39.
7. Нижниковская П. Ф. Структура и пластичность железоуглеродистых сплавов заэвтектического типа
// Металловедение и термическая обработка металлов. – 1984. – № 9. – С. 5-9.
8. Лариков Л. Н. Булат: минуле і сучасне // Металознавство і термічна обробка металів. – 1995. – № 2.
– С. 58-63.
9. Назаренко В. Р. Булат, сталь булатного типу і мої переживання. – Київ-Черкаси: «Інлес», 2003.
– С. 196-198.
10. Назаренко В. Р. Особливість булатної сталі // Клинок. – 2007. – № 2. – С. 54-63.
11. Гудремон Э. Специальные стали. Т. 1. – М.: Гос. изд-во по черн. и цв. металлургии, 1959. – С. 473-477.
12. Назаренко В. Р., Кийко Г. В., Казаков С. С. и др. Друге народження булатної сталі в Україні
// Інформатизація і нові технології. – 1996. – № 4. – С. 22-24.
13. Назаренко В. Р. О булате и его применении в народном хозяйстве // Кузнечно-штамповочное пр- во.
– 1986. – № 4. – С. 39-41.
Рис. 5. Макроструктура стали булатного типа
ОАО «Днепроспецсталь»
Рис. 4. Узор булатной стали с содержанием угле-
рода 1,95 %
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-104332 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2077-1304 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:20:19Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Назаренко, В.Р. 2016-07-07T18:27:19Z 2016-07-07T18:27:19Z 2009 Булатная сталь / В.Р. Назаренко // Металл и литье Украины. — 2009. — № 9. — С. 32-36. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 2077-1304 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/104332 669.14 Разработан состав и технология получения булатной стали в лабораторных и промышленных условиях. Булатная сталь имеет износостойкость, которая не уступает износостойкости легированным сталям и может заменить их при изготовлении деталей, оснастки и инструмента. Булатная сталь освоена производствами ОАО «Днепроспецсталь» и ОАО «Запорожсталь» ( г. Запорожье) Розроблені склад і технологія одержання булатної сталі в лабораторних і промислових умовах. Булатна сталь має зносостійкість, яка перевищує зносостійкість легованих сталей і може замінити іх при виготовленні деталей, оснастки та інструменту. Булатна сталь освоєна виробництвами ВАТ «Дніпроспецсталь» і ВАТ «Запоріжсталь» (м. Запоріжжя). The resulting composition and technology of Damascus steel laboratory and industrial conditions. Damascus steel has a durability that is not inferior to the durability of alloyed steel, and can replace them in the manufacture of parts, accessories and tools. Damascus steel production of JSC «Dneprospetsstal» and JSC «Zaporizhstal» (Zaporozhe). ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Металл и литье Украины Булатная сталь Булатна сталь Damascus steel Article published earlier |
| spellingShingle | Булатная сталь Назаренко, В.Р. |
| title | Булатная сталь |
| title_alt | Булатна сталь Damascus steel |
| title_full | Булатная сталь |
| title_fullStr | Булатная сталь |
| title_full_unstemmed | Булатная сталь |
| title_short | Булатная сталь |
| title_sort | булатная сталь |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/104332 |
| work_keys_str_mv | AT nazarenkovr bulatnaâstalʹ AT nazarenkovr bulatnastalʹ AT nazarenkovr damascussteel |