Чем булат отличается от стали?
Во первых, булат, это заэвтектоидная сталь, значит в булате, углерода больше 0,8%С. Это обязательное условие.
Во вторых, в булате имеются обособленные вторичные карбиды, что собственно согласуется с первым утверждением.
В третьих, в булате есть макронеоднородность, т е неоднородность макроструктуры, которая проявляется видимым узором: это слоистость, волокнистость, "дендритность", но это условие не обязательное, поскольку зависит от самого способа производства стали. Допустим если науглераживать чистое железо, выше 1%С, то можно получить первый и второй пункт, но узор/слоистость будет отсутствовать.
Повторюсь, сейчас я не касаюсь исторического булата, как некого казуистического термина.
Теперь все пункты по порядку. Будем разбирать на примере простых, не легированных сплавов, для простоты понимания.
Избыточные карбиды, которые будут присутствовать после закалки, начинают образовываться в стали, при уровне углерода выше, 0,8%С. Сталь у8 закаливается на мартенсит. В стали у12 уже есть много вторичного цементита, поэтому она закалится на мартенсит который будет "приправлен" цементитом (карбидами). Т е стойкость мартенсита на истирание возрастет.
Собственно возникает вопрос, почему тогда сталь у12а не является булатом? Углерода выше 0,8%С.
А потому что карбиды нужно обособить.
Есть такой термин, для тех кто знаком с металловедением, как "псевдоэвтектоид" или квазиэвтектоид. Приставка "квази" "как бы".
Все думают, что если закалить после ковки сталь у12, то получится 0,8%С мартенсит и 0,4%С карбида. Но в реальности в мартенсите может быть больше углерода и меньше карбидов. Дело в том, что очень мелкие карбиды, растворяются быстро и пересыщают матрицу. Скажем так, во время нагрева, сталь принимает их как составляющее перлита.
Значит, утверждение что в стали у12а после закалки будет 0,8%С мартенсит +0,4С% карбиды верно лишь для равновесных структур. Например после отжига у12а на зернистый перлит.
Стоит обратить внимание, что все рекомендации, по закалке сталей, идут по умолчанию, для подготовленных структур.
Сталь у9а можно закалить на чистый мартенсит а можно оставить вторичные карбиды.
Второе. В булате эти самые карбиды могут иметь разные формы. Глобули, пластины, сетку, или остроугольные карбиды, которые наиболее интересны для нас.
Два способа получения структур булата из заэвтектоидной стали.
Первый. Сталь отжигается несколько часов, при Т 950С. Охлаждается на воздухе. Далее куется по тихоньку. Карбиды во время ковки начинают обосабливаться, увеличиваться, вытягиваться в направлении деформации.
Отжиг нужен был для гомогенизации, иначе бы получилась разносортица, большие карбиды, и более мелкие. Нам нужны одинаковые, для свойств.
Получаются глобулярные карбиды. Зернышки, шарики.. Но тем не менее булат.
Вариант второй. Отжигаем сталь при 950С и охлаждаем как можно медленнее. Получилась сетка.
Дробим эту сетку ковкой. Получаются карбиды с острыми гранями. Которые режут лучше чем круглые.
И в первом и во втором случае, карбиды выделились. Матрица обеднилась С%.
Иногда после такой обработке сталь может закаливаться слабо, как рессора, т е твердость 58..60ед. Потому что углерод из матрицы "налипает" на карбиды, она обедняется.
Третье. Видимый узор. Это отдельная история, поскольку к первым двум пунктам не имеет никакого отношения. Если ковать слиток, будет один узор, если ковать прокат то другой. В историческом булате самое ценное это его узор. Из за особенностей производства самой стали.
Так вот, режет не узор а структура, но красивее будет разумеется с узором.
Это как цвет автомобиля, аэрография добавляет восторга, но сути авто не меняет.
Есть способы при которых можно получить узор. Сам алгоритм:
Получение макроструктуры: расплав, недорасплав, частичное оплавление структуры. Можно сварить хороший дамаск и нацементовать его. Сварка например в трубе, исключить флюс.
Полуфабрикат есть. Дальше отжиг по первому или второму типу. Расковка, закалка.
Но этот пункт можно исключить, на свойства он не влияет. Порошковая сталь без узора, но также прочна и режет.
Я делаю свои булаты с частичным расплавлением и науглераживанием, совмещая одно с другим. Или просто с отжигом.
Абсолютно все уперлись в узор, как будто это основа. Нет, самое главное первое и второе утверждение.
1) Заэвтектоидная сталь
2) Обособленные карбиды
Продолжение следует....