Teško je imenovati izum koji bi imao značajan utjecaj na razvoj naše civilizacije, kao što se mač može pohvaliti. Ne može se smatrati banalnim oružjem za ubojstvo, mač je oduvijek bio nešto veliko. U različitim povijesnim razdobljima, ovo oružje bilo je simbol statusa, pripadnika vojne kaste ili plemenite klase. Evolucija mača kao oružja neraskidivo je povezana s razvojem metalurgije, znanosti o materijalima, kemijom i rudarstvom.
U gotovo svim povijesnim razdobljima, mač je bio oružje elite. I poanta ovdje nije toliko u statusu ovog oružja, već u njegovoj visokoj cijeni i složenosti proizvodnje visokokvalitetnih oštrica. Izrada mača koji bi mogao biti povjeren vašem životu u borbi nije bio samo naporan proces, nego prava umjetnost. A kovači uključeni u ovaj rad mogu se sigurno usporediti s virtuoznim glazbenicima. Nije bez sumnje da su od davnina različiti narodi imali tradiciju o izvanrednim mačevima s posebnim svojstvima stvarnih kovačkih majstora.
Cijena čak i prosječne oštrice mogla je doseći vrijednost malog seljačkog gospodarstva. Proizvodi poznatih majstora koštali su još više. Zbog toga je najčešći tip hladnoga oružja antike i srednjeg vijeka koplje, ali ne i mač.
Stoljećima su se razvila metalurška središta u različitim dijelovima svijeta, čiji su proizvodi bili poznati daleko izvan njihovih granica. Oni su postojali u Europi, na Bliskom istoku, u Indiji, Kini i Japanu. Rad kovača je bio počašćen i vrlo dobro plaćen.
U Japanu, Kaji (ovo je kovačev oružar, "majstor mačeva") bio je jednak samurajima u javnoj hijerarhiji. Nečuveno za ovu zemlju. Obrtnici, koji bi, u teoriji, trebali biti kovači, bili su čak niži od seljaka u japanskoj tabeli činova. Štoviše, samuraji se ponekad nisu prezirali zbog preuzimanja kovačkog čekića. Kako bi se pokazalo koliko je poštovan Japan bio rad oružara, može se navesti jedna činjenica. Car Gotoba (vladao je u 12. stoljeću) izjavio je da je izrada japanskog mača djelo koje bi i knezovi mogli učiniti, a da ne umanji njihovo dostojanstvo. Sam Gotoba nije bio nespreman raditi oko ognjišta, ima nekoliko oštrica koje je napravio vlastitim rukama.
Danas mediji pišu puno o vještinama japanskih kovača i kvaliteti čelika koji je korišten za stvaranje tradicionalne katane. Da, doista, izrada samurajskog mača zahtijevala je izvanrednu vještinu i duboko znanje, ali odgovorno možete reći da europski kovači ni na koji način nisu niži od njihovih japanskih kolega. Iako su tvrdoća i čvrstoća katane legendarni, ali proizvodnja japanskog mača nije bitno drugačija od procesa kovanja europskih oštrica.
Čovjek je počeo koristiti metale za proizvodnju hladnih oružja u V tisućljeću prije Krista. Isprva je to bio bakar, koji je bronca vrlo brzo zamijenila, jaka legura bakra s kositrom ili arsenom.
Usput, posljednja komponenta od bronce je vrlo otrovna i često je pretvorila drevne kovače i metalurge u invalide, što se odražava u legendama. Na primjer, Hephaestus, grčki bog vatre i zaštitnik kovača, bio je hrom, u slavenskim mitovima, kovači se također često prikazuju kao osakaćeni.
Željezno doba započelo je krajem II. - početkom I. tisućljeća prije Krista. Iako se brončano oružje koristi već stotinama godina. U XII stoljeću prije Krista. e. Kovano željezo već je korišteno za izradu oružja i alata na Kavkazu, u Indiji i Anatoliji. Oko VIII stoljeća prije Krista. e. zavareno željezo pojavilo u Europi, vrlo brzo nova tehnologija proširila diljem kontinenta. Činjenica je da je broj ležišta bakra i kositra u Europi relativno mali, ali su rezerve željeza značajne. U Japanu je željezno doba započelo tek u VII stoljeću nove ere.
Izrada mača. Od rude do crisa
Već dugo vremena tehnologija dobivanja i prerade željeza ostala je praktički na jednom mjestu, nisu mogli adekvatno zadovoljiti rastuću potražnju za tim metalom, stoga su proizvodi od željeza bili niski i skupi. Kvaliteta alata i oružja izrađenih od ovog metala bila je iznimno niska. Iznenađujuće, metalurgija gotovo tri tisuće godina nije pretrpjela nikakve temeljne promjene.
Prije nego što pređemo na opis procesa proizvodnje hladnog oružja u antici, trebamo dati nekoliko definicija koje se odnose na metalurgiju.
Čelik je legura željeza s drugim kemijskim elementima, prvenstveno ugljikom. Ona definira osnovna svojstva čelika: velika količina ugljika u čeliku osigurava njegovu visoku tvrdoću i čvrstoću, a istovremeno smanjuje duktilnost metala.
Glavni način proizvodnje željeza u antičko doba iu srednjem vijeku (prije XIII. Stoljeća) bio je proces stvaranja sira, tako nazvanog zato što je u peć upuhivan negrijani ("sirovi") zrak. Kovanje je glavna metoda obrade dobivenog željeza i čelika. Proces stvaranja sira bio je vrlo neučinkovit, većina željeza iz rude je išla zajedno s troskom. Osim toga, dobivene sirovine nisu bile visoke kakvoće i bile su vrlo heterogene.
Proizvodnja željeza iz rude odvijala se u peći za spaljivanje sira (rog ili domnitse), koji je imao oblik nalik na skraćeni stožac, od 1 do 2 metra, a promjer 60-80 cm. koji je tada izgorio. Cijev za dovod zraka vodila je u peć, ubrizgavana uz pomoć mijeha, au donjem dijelu kuće postojala je rupa za uklanjanje troske. U peć je utovarena velika količina rude, ugljena i fluksa.
Kasnije su mlinovi za vodu korišteni za dovod zraka u peć. U 13. stoljeću pojavile su se sofisticirane peći - žbuke, a zatim blauofeni (15. stoljeće). Njihova izvedba bila je mnogo veća. Pravi proboj u metalurgiji dogodio se tek početkom 16. stoljeća, kada je otvoren proces pretvorbe, tijekom kojeg je iz rude dobiven visokokvalitetni čelik.
Ugljen je služio kao gorivo za proces proizvodnje sira. Ugljen se nije koristio zbog velike količine nečistoća štetnih po željezo koje sadrži. Koks je naučio tek u 18. stoljeću.
U peći za paljenje sira odvija se nekoliko procesa: otpadna stijena se odvaja od rude i lišća kao šljaka, a oksidi željeza se smanjuju reakcijom s ugljičnim monoksidom i ugljikom. Spaja i tvori takozvane kritsove. Sastoji se od lijevanog željeza. Nakon primitka bora, on se razbija na male komadiće i razvrstava prema tvrdoći, a zatim rade odvojeno za svaku frakciju.
Danas je lijevano željezo najvažniji proizvod u industriji čelika, nekada je bilo drukčije. Nije pogodan za kovanje, dakle u antici se lijevano željezo smatralo beskorisnim proizvodnim otpadom ("sirovo željezo"), nepogodnim za daljnju uporabu. Značajno je smanjio količinu sirovina dobivenih tijekom taljenja. Pokušali su upotrijebiti lijevano željezo: u Europi su iz njega izrađivane topovske kugle, au Indiji lijesovi, ali kvaliteta tih proizvoda ostavila je još mnogo želje.
Od željeza do čelika. Kovanje mača
Željezo dobiveno u peći za spaljivanje sira razlikovalo se ekstremnom heterogenošću i niskom kvalitetom. Bilo je potrebno uložiti mnogo napora da se pretvori u snažnu i smrtonosnu oštricu. Kovanje mača uključivalo je nekoliko procesa odjednom:
- čišćenje željeza i čelika;
- zavarivanje različitih slojeva čelika;
- izrada oštrica;
- proizvodi za toplinsku obradu.
Nakon toga, kovač je trebao napraviti križ, glavu, balčak za mač, i također napraviti korice za to.
Naravno, u ovom trenutku, proces puhanja sira se ne koristi u industriji za proizvodnju željeza i čelika. Međutim, snage entuzijasta i ljubitelja starog hladnog oružja, bio je ponovno stvoren do najsitnijih detalja. Danas se ta tehnologija izrade mača koristi za stvaranje "autentičnog" povijesnog oružja.
Peć koja se dobiva u peći sastoji se od niskougljičnog željeza (0-0,3% sadržaja ugljika), metala sa sadržajem ugljika od 0,3-0,6% i visokim udjelom ugljika (od 0,6 do 1,6% i više). Željezo, koje je malo ugljika, odlikuje se visokom duktilnošću, ali je vrlo mekano, što je veći sadržaj ugljika u metalu, veća je njegova čvrstoća i tvrdoća, ali istovremeno čelik postaje krhkiji.
Da bi se dobila željena svojstva metala, kovač može ili zasiti čelik ugljikom, ili pak sagorijevati svoj višak. Proces zasićenja metala ugljikom naziva se cementacija.
Kovači iz prošlosti imali su ozbiljan problem. Ako napravite mač od visoko ugljičnog čelika, on će biti izdržljiv i zadržati dobru oštrinu, ali u isto vrijeme previše krhka, oružje od čelika s niskim sadržajem ugljika neće uopće moći obavljati svoje funkcije. Oštrica mora biti čvrsta i elastična. To je bio ključni problem s kojim su se oružari suočavali stotinama godina.
Opisana je upotreba dugih mačeva od strane Kelta, koju su izradili rimski povjesničari Polybios. Prema njegovim riječima, barbarski mačevi načinjeni su od takvog mekog željeza da su postali tupi i savijeni nakon svakog odlučnog udarca. S vremena na vrijeme, keltski ratnici su morali korigirati noževe uz pomoć stopala ili koljena. Međutim, vrlo krhki mač bio je velika opasnost za vlasnika. Na primjer, slomljeni mač je gotovo koštao život Richarda Lavljeg Srca - engleskog kralja i jednog od najpoznatijih ljudi svoga vremena.
U to doba, slomljeni mač značio je otprilike isto što i neispravne kočnice ovih dana.
Prvi pokušaj rješavanja ovog problema bio je stvaranje takozvanih laminiranih mačeva, u kojima su se meki i tvrdi slojevi čelika izmjenjivali. Oštrica ovog mača bio je višeslojni sendvič, koji mu je omogućio da bude i izdržljiv i elastičan (u isto vrijeme, međutim, važna je bila i pravilna toplinska obrada oružja i njegovo otvrdnjavanje). Međutim, postojao je jedan problem s takvim mačevima: kod izoštravanja, površinski čvrsti sloj oštrice brzo se otkinuo i mač je izgubio svojstva. Laminirane oštrice pojavile su se već kod Kelta, prema suvremenim stručnjacima, takav bi mač trebao koštati deset puta skuplje nego obično.
Drugi način izrade trajnog i fleksibilnog noža bio je površinsko cementiranje. Suština ovog procesa bila je razrjeđivanje površine oružja izrađenog od relativno mekog metala. Mač je stavljen u posudu ispunjenu organskom tvari (najčešće ugljen), koja je zatim stavljena u peć. Bez pristupa kisiku, organski materijali bili su spaljeni i zasićeni metalom ugljika, što ga je učinilo jačim. Kod cementiranih oštrica postojao je isti problem kao i kod laminiranih: površinski (tvrdi) sloj se vrlo brzo prizemljio, a oštrica je izgubila svojstva rezanja.
Napredniji su bili višeslojni mačevi napravljeni prema shemi od čelika do željeza. Dopuštala je izradu noževa izvrsne kvalitete: mekano željezo "jezgre" učinilo je oštricu fleksibilnom i elastičnom, dobro prigušene vibracije pri udaru, a čvrsta "ljuska" obdarila je mač odličnim reznim svojstvima. Treba napomenuti da je gornji raspored oštrice najjednostavniji. U srednjem vijeku, oružari su često „gradili“ svoje proizvode iz pet ili sedam „paketa“ metala različitih karakteristika.
Već u ranom srednjem vijeku u Europi su formirana velika metalurška središta u kojima se topi značajna količina čelika i proizvodi se dovoljno kvalitetno oružje. Obično su se takvi centri pojavili u blizini bogatih naslaga željezne rude. U IX-X stoljeću u državi Franaka su napravljene dobre oštrice. Charlemagne je čak morao izdati dekret prema kojem je strogo zabranjeno prodavati oružje Vikinzima. Priznato središte europske metalurgije bilo je područje u kojem se kasnije pojavio slavni Solingen. Tamo je minirana željezna ruda izvrsne kvalitete. Kasnije su talijanska Brescia i španjolski Toledo postali priznata središta kovača.
Zanimljivo je da su u ranom srednjem vijeku oštrice poznatih oružara često bile krivotvorene. Na primjer, mačevi poznatog majstora Ulfbrehta (koji su živjeli u 9. stoljeću) odlikuju se veličanstvenom ravnotežom i izrađeni su od savršeno obrađenog čelika. Bili su označeni osobnim znakom oružara. Međutim, kovač jednostavno fizički nije mogao napraviti sve lopatice koje su mu pripisane. I same sečiva su vrlo različite kvalitete. U kasnom srednjem vijeku, Zwingen majstori su kovali proizvode kovača iz Passaua i Toleda. Postoje čak i pisani prigovori tih osoba na takvo "piratstvo". Kasnije su počeli kovati mačeve Solingena.
Odabrane trake se zagrijavaju, a zatim kovanje, zavaruju u jedan blok. Tijekom ovog procesa važno je održavati ispravnu temperaturu i ne spaliti prazan prostor.
Nakon zavarivanja, kovanje lopatice počinje izravno, tijekom kojeg se oblikuje njegov oblik, izrađuju se doline, te se oblikuje drška. Jedna od glavnih faza kovanja je proces brtvljenja lopatica, koji koncentrira slojeve čelika i omogućuje maču da zadrži svojstva rezanja dulje. Na ovom stupnju konačno se formira geometrija oštrice, određuje se mjesto njezina gravitacijskog središta, određuje se debljina metala u podnožju mača i na njegovom vrhu.
Srednjovjekovni kovači, naravno, nisu imali termometre. Prema tome, željena temperatura je izračunata prema boji metalnog vlakna. Da bi se bolje definiralo ovo obilježje, kovačnice su prije bile zamračene, što je kovačkoj auri dodavalo još mistika.
Tada počinje toplinska obrada budućeg mača. Ova faza je izuzetno važna, ona vam omogućuje da promijenite molekularnu strukturu čelika i da postignete potrebne karakteristike oštrice. Činjenica je da kovani čelik, zavaren iz raznih komada, ima grubu granularnu strukturu i veliku količinu naprezanja unutar metala. Pomoću normalizacije, stvrdnjavanja i kaljenja, kovač bi se trebao što više osloboditi tih nedostataka.
U početku se oštrica zagrijava na oko 800 stupnjeva, a zatim se ovješava na dršku tako da metal ne „vodi“. Ovaj proces naziva se normalizacija, za različite vrste čelika ovaj postupak se provodi nekoliko puta. Nakon normalizacije slijedi blago žarenje, tijekom kojeg se mač zagrijava do smeđe-crvene boje i ostavlja da se ohladi, omotan izolacijskim materijalom.
Nakon normalizacije i žarenja, možete preći na najvažniji dio procesa kovanja - kaljenje. Tijekom ovog postupka oštrica se zagrijava do smeđe-crvene boje, a zatim brzo hladi u vodi ili ulju. Stvrdnjavanje zamrzava čeličnu strukturu dobivenu tijekom normalizacije i žarenja.
Diferencirano kaljenje. Ova tehnika je tipična za japanske majstore, leži u činjenici da različite zone oštrice dobivaju različito otvrdnjavanje. Da bi se postigao taj učinak, prije otvrdnjavanja na oštricu su naneseni glineni slojevi različite debljine.
Apsolutno je jasno da u bilo kojoj fazi gore opisanog procesa kovač može pogriješiti, što će biti pogubno za kvalitetu budućeg proizvoda. U Japanu je svaki kovač, koji cijeni njegovo ime, morao nemilosrdno slomiti neuspjele oštrice.
Kako bi se poboljšala kvaliteta budućeg mača, često je korištena metoda nitriranja ili nitriranja, tj. Obrada čelika spojevima koji sadrže dušik.
U sagu o Wilandu kovaču opisan je prilično originalan način nitriranja, što je omogućilo majstoru da stvori pravu »super-notu«. Kako bi poboljšao kvalitetu proizvoda, kovač je sječio mač u piljevinu, dodavao ih tijestu i hranio gladnim guskama. Nakon toga je skupljao ptičji izmet i falsifikovanu piljevinu. Napravili su mač "... tako tvrd i jak da je bilo teško naći drugog na zemlji." Dakako, ovo je književno djelo, ali se sličan način može dogoditi. Moderni "dušični" čelici imaju najveću tvrdoću. U mnogim povijesnim izvorima objavljeno je da su mačevi bili očvrsnuti u krvi, što im je dalo posebne osobine. Vrlo je vjerojatno da se ta praksa zapravo dogodila, i ovdje se radi o drugom načinu nitriranja.
Odmah nakon stvrdnjavanja oštrica se ponovno oslobađa. Nakon završetka postupka toplinske obrade počinje mljevenje, a provodi se u nekoliko faza. Tijekom tog procesa mač mora biti stalno hlađen vodom. Brušenje i poliranje mača, kao i ugradnja križa, ručki i vrhova na njega u srednjem vijeku obično nije radio kovač, već poseban majstor - čuvar središta.
Естественно, что перед началом работы над мечом, кузнец до мелочей продумывал его будущий дизайн и конструкцию. Будет ли он боевым или предназначается больше для "представительских" целей? Как в основном будет сражаться его будущий владелец: в пешем или конном строю? Против каких доспехов предположительно будет использоваться? Ну и, конечно же, во время изготовления меча учитывались особенности самого воина: его рост, длина рук, излюбленная техника фехтования.
Дамасская сталь и булат
Каждому, кто хотя бы раз в жизни интересовался историческим холодным оружием, известно словосочетание "дамасская сталь". Оно и сегодня очаровывает своим налетом таинственности, экзотики и мужественности. На самом деле, дамасская сталь - это еще одна попытка решить вечное противоречие между хрупкостью стали и мягкостью железа. И надо сказать, что данная попытка получилась одной из самых удачных.
Неизвестно, кому первому пришла в голову мысль соединить воедино большое количество слоев мягкой и твердой стали, но этого человека можно смело назвать гением кузнечного дела. Хотя, сегодня историки считают, что подобная технология была независимо разработана в разных регионах мира. Уже в начале нашей эры оружие из дамасской стали изготавливали в Европе и Китае. Ранее считали, что этот вид стали был изобретен на Ближнем Востоке. Однако сегодня доподлинно известно, что он был придуман европейскими мастерами. Да и вообще, пока не найдено никаких доказательств, что Дамаск когда-либо был серьезным центром изготовления оружия.
Дамасские ножи, клинки и т.п. легко отличить по внешнему виду, на их поверхности хорошо различим характерный узор, который получается после протравливания клинка кислотой. Что же представляет собой этот вид стали? Нередко, когда говорят о дамаске, имеют в виду в виду булат - особую сталь, которую изготавливали совсем по другой технологи в Индии и Персии. Это неверно.
Дамасская сталь или сварной дамаск - это сложный комбинированный материал, состоящий из множества слоев с разным содержанием углерода, надлежащим образом прокованный и подвергнутый соответствующей термической обработке. Сразу следует сказать, что японский меч катана к дамасской стали никакого отношения не имеет.
В зависимости от способа изготовления различают несколько типов дамасской стали:
- полосовой;
- дикий;
- крученный;
- штампованный.
Наиболее древним и примитивным считается полосовой дамаск. Для его изготовления брали четыре полосы железа и три полосы стали, раскаляли их и сваривали ковкой. После этого из заготовки выковывали прут, который сгибали в виде латинской буквы V, заваривали внутрь него железный сердечник, а на внешние стороны заготовки наваривали стальные лезвия. После протравливания на таком клинке проявлялся характерный для дамасской стали узор.
Дикий дамаск получался, если исходную заготовку разрубывали пополам, половинки накладывали друг на друга и опять проковывали. Подобную операцию обычно проводили несколько раз, постоянно удваивая количество слоев металла, улучшая тем самым его свойства. Несложный математический расчет показывает, что заготовка, перекованная семь раз, получает 896 слоев высокоуглеродистой и низкоуглеродистой стали.
В Средние века в Европе был популярен так называемый крученый дамаск. Во время его получения бруски из разных сталей перекручивались спиралью и сваривались ковкой. Этот процесс повторялся несколько раз. Обычно из такой стали изготавливалась центральная часть клинка, на которую затем наковывались лезвия из обычной твердой стали.
Клинки из дамасской стали в средневековой Европе ценились так высоко, что их нередко дарили королям.
Булат или вутц - это сталь, изготовленная особым образом, благодаря которому она имеет своеобразную внутреннюю структуру, характерный узор на поверхности и высочайшие характеристики по прочности и упругости. Его изготавливали в Иране, Средней Азии и Индии. Эта сталь имела большое содержание углерода, близкое к чугуну (около 2%), но при этом сохраняла способность к ковке и значительно превосходила чугун по прочности.
Об этом материале существует множество легенд. Долгое время считалось, что секрет изготовления булат утрачен, хотя сегодня множество мастеров утверждают, что они владеют тайнами производства настоящего вутца. Одним из способов его получения основан на частичном расплавлении частиц железа или низкоуглеродистой стали в чугуне. Общее количество добавок должно составлять 50-70% от массы чугуна. В результате получается расплав, имеющий кашицеобразную консистенцию. После охлаждения и кристаллизации получается булат - материал с высокоуглеродистой матрицей, в которую вкраплены низкоуглеродные частицы.
Есть информация и о других способах получения булатных сталей в наши дни, вероятно, и древности их существовало несколько. Современные методы связаны с особыми способами ковки и термической обработки металлов.
Одним из достоинств любого меча из узорчатой стали, будь то дамаск или булат, специалисты называют микроволнистость его лезвия. Оно автоматически возникает из-за неоднородности слоев или волокон металла, из которых состоит клинок. По сути, режущая кромка такого оружия является "микропилой", что значительно повышает его боевые свойства.
О дамасской стали сложено огромное количество мифов. Первый из них связан с самим названием металла. Сегодня известно, что город Дамаск особого отношения к изобретению и производству этой стали не имел, хотя некоторые историки считают его важным торговым центром, где оружие из дамаска продавали. Также до сих пор бытует мнение, что дамасская сталь стоила "на вес золота" и резала доспехи словно бумагу. Это не соответствует действительности. Клинки из дамаска действительно прекрасно сочетают в себе твердость и упругость, но никакими необыкновенными свойствами они не обладают.
