Razorvu.com

razorvucom@yandex.ru

Булатные советы

Приходят сотни писем с конкретными вопросами о выплавлении булата. Ощущение такое, что у половины страны съехала крыша и все бросились выплавлять булат – тачать сапоги и выпекать хлеб – некому. На самом деле вопросов всего 4 (четыре). По порядку:

Флюс, шлак

Все спрашивают, почему я отрицаю положительное воздействие бутылочного стекла на булат, в то время, как наши мэтры только со стеклом и варят? Булаты наших мэтров и патриархов я продемонстрировал, когда говорил о чистоте металла. Посмотрите еще раз внимательно: вы хотите это иметь? – Оно у вас будет, если от стекла не откажитесь.
Для начала цитата из учебника. Длинная, приготовьтесь. «После расплавления в металле требуется выжечь примеси: углерод, кремний, марганец, фосфор и серу. Лучше всего это сделать за счет кислорода руды. Нужно ввести строго необходимое количество руды, в результате окисляются все примеси и переходят в шлак, кроме серы. Обычный состав кислого шлака: до 65% — это смесь руд (магнитного и красного железняка) плюс 35% извести. Температура не должна быть выше 1500°, иначе фосфор не свяжется с известью. После реакции – шлак черный. Теперь сталь насыщена закисью железа. Черный шлак сливают и засыпают основной: 80% негашеной извести (или карбида кальция), 18% — песка, 2% графита, или кокса. Температура должна быть выше 1600°. Выжигается сера, образуя сульфид кальция и переходя в шлак. Плавка с основным шлаком продолжается не менее 3-х часов, потом дают время выдержки, чтобы шлак весь всплыл на поверхность. Время выдержки подсчитывается в зависимости от массы металла. Шлак сливают и проводят легирование углеродом». Конец цитаты.
Теперь немного порассуждаем логически. Стекло есть продукт реакции нейтрализации между щелочью и кислотой (поташ + кремнистая кислота (песокв расплавленном виде является кислотой). Стекло нейтрально, не реагирует ни с кислотой, ни со щелочью, вообще ни в какие реакции не вступает, поэтому оно и не может очистить металл от чего бы то ни было. Только при кузнечной сварке стекло может механически защищать поверхность от окисления. Поэтому стекло флюсом не является. Я настойчиво советовал брать в качестве шихты сталь, и как можно более чистую, для того, чтобы исключить первую половину процесса, а сразу приступить ко второй. Надо вводить алюминий (до 2% от шихты), который очищает металл от кремния, образуя алюмосиликатный шлак. Надо вводить графит, чистый, карандашный. Если класть чугун от батарей, то его приходится очищать, он очень грязный, а очистка идет именно в той последовательности, как описано в цитате, т.е. вначале выжигается углерод, потом все остальное. А если выжигать углерод, то зачем тогда вообще чугун положен? Можно пользоваться старым чугуном, «древесноугольножженым», либо инструментальным, но в нем 2% кремния, в общем хлопотно, графит проще. Так что для плавки булата нужно иметь сталь, самую чистую; графит, и основной шлак.
Лучший состав шлака, который я знаю – это: доломитовая мука (СаСО3 х МgСО3) + Аl2O3 + бура (обязательно отожженная). Если буры нет, возьмите борную кислоту (1ч), добавьте питьевой соды (1,5 ч) и прокалите в эмалированной чашке на плитке – получите буру, уже отожженную. Кроме доломитовой муки можно использовать мел, известь, карбид, мрамор и пр. Возможно, что будут вариации в качестве. Пропорции не пишу, тем более намек есть в цитате. Особенно хочу предупредить об опасности работы с полевым шпатом и фтористым кальцием. Это прекрасные флюсы, но работать с ними можно только в вытяжном шкафу! Даже работа на открытом воздухе не спасет вас от отравления. Я чудом выжил однажды после шпата, с тех пор при плавке не снимаю «респиратордля сварочных работ», марка 9925, цена 510 руб. Здоровье дороже. www.specodegda.ru.

Шихта

Набор сталей безграничен, варить можно из любой. Хочу рассказать только, что шлак реагирует с металлом и с тиглем, в этом его суть. Если реакцию с тиглем вы предусмотрели, то о чистоте металла можете судить по процессу варки. Если шлак пузырится черными пузырями и быстро густеет, то металл очень грязный и булат обойдется дорого. Приходится снимать верхний слой, добавлять свежий шлак. Иногда на 1 кг шихты уходит до 0,4 кг шлака. От такого металла надо отказаться. Мой личный рекорд: израсходовал 1 кг дорогого флюса на 150 г демидовского железа и ничего особенного не получил.

Тигли

Дешевле обходятся самодельные. Самый простой рецепт, компоненты которого можно купить без проблем – это фосфатный. В эмалированной чашке греем воду и растворяем в ней гидрат окиси алюминия. Al (OH)3, — (около 200 р/кг в любом магазине лабтехника, без проблем). Вливаем ортофосфорную кислоту (16000 руб. за 1 тонну). Через 10 мин. получена густая, прозрачная коллоидная жидкость. В нее всыпаем графит (1 ч) и Al2O3 (7ч) (210 р/кг), пока не получим густую массу, которую храним в холодильнике в пакете. Месяцами. Прессуем, сушим, обжигаем. Тонкостенные тигли, правильно сделанные, очень прочные – при падении на пол пружинят, как мячики. Я предпочитаю другой вариант: графитовый тигель с высокой рабочей температурой и футеровку фосфатной массой. Во-первых, тигель получается многоразовым, во-вторых, есть возможность вмазать в дно или стенку то, что мне нужно: графит, алюминий и прочее. Пропорции тоже не пишу, поскольку принцип очень прост: если тигель плывет – много кислоты, если разваливается – мало связующего коллоида.

Источник тепла

Немало позабавил меня один любознательный вьюнош, который с пирометром в руках искал у себя на кухне, да и во дворе тоже, источник тепла с 2000°, а когда не нашел, то объявил, что такового нет в природе и только болтуны о нем говорят. Невежество первой стадии: «Если я не знаю, то и никто не знает!» Согласен, что на кухне экзотикой явится сварочный аппарат. Хотя температура дуги 3000°, но из розетки не возьмешь 1 тыс. а … 3 тыс. а, необходимые для выплавления 1 кг слитка – нужна производственная подстанция. Экзотика – баллоны с ацетиленом и кислородом, при горении эти два газа дают 2400°, но поскольку взрывоопасны, то держу я их в железном сарайчике и пользую только для резки рельс, да и то со шлангами в 20 м. Простейший дешевый высокотемпературный источник тепла, который в промышленности используют как раз для выплавления металла – это «аллюмино-железный термит», температура горения 2800°. Горит без дыма, не требует печи, можно просто сделать ямку в песке. Металл, каким бы жидким он ни был, через песок не протекает, а собирается в каплю. Можно пользоваться прямо на кухонном столе – безопасно.

Легче всего достать термитные шашки для сваривания рельс: 2000° х 1 мин. горения. Температура у них понижена за счет ввода замедлителей процесса. Отказался я от него по причине неуправляемости и нестабильности, хотя результаты были неплохими: металл получается очень чистым, с великолепной кристаллизацией. П.П.Аносов заметил, что персы выплавляют булат на древесном угле, который тяжелее и тверже дубового. Правило простое: чем тяжелее уголь, тем большая теплоемкость и температура горения. Для чистого графита она составляет 2200°.

Графит легко пилится пилой по дереву. Ставим тигель в печь, пустое пространство набиваем кубиками графита, включаем горелки с пропаном и воздухом, после загорания графита подачу пропана уменьшаем, либо отключаем совсем, а напор воздуха увеличиваем. Расход горючего небольшой, графит лишь слегка оседает и готов к повторному использованию. Большой плюс – медленное остывание, хотя это опасно для любителей заливать тигель водой – вода превращается в пар со скоростью взрыва.
Хочу от себя добавить пункт пятый, поскольку все равно будут спрашивать.

Режим варки

К великому сожалению в плавильщики булата рвутся все, только не кулинары – видать они и так довольны своей работой. Только кулинар смог бы сразу разобраться в процессе и сварить качественный булат, т.к. все процессы на земле аналогичны. Поэтому так мучительны пути плавильщиков, не умеющих сварить борщ, но хватающихся сразу за булат. Должно быть четкое понимание, что процесс ускорить нельзя: если собрать в одну палату девять беременных – все равно процесс рождения не ускорится в десять раз. Сталь варится с хорошей конвекцией, это обеспечивает очистку и равномерность состава, но даже с максимальной конвекцией на процесс тратится 3 часа, и это не считая последующей выдержки для очистки уже от самого шлака. Булат варится двумя способами. Металл может поддерживаться в расплавленном состоянии в диапазоне 1200°-1400° (аустенит + жидкость). Узор получается максимально крупным: ширина линий до 3 мм, одна беда – время выдержки: оно длится от 24 часов до 72 часов. Образец есть у меня на сайте www.kuznec.com.
Либо узор состоит из мелких цементитных капель и черточек, которые получаются от того, что капли цементита дробятся конвекционными потоками. Чистый, ковкий булат в этом случае получается за 4-5 часов. Для запуска механизма конвекции требуется кратковременное повышение температуры до 1950°-2000° хотя бы на минуту, потом сброс до 1500°, но сильная конвекция уже обеспечена. Вот где пригодился бы опыт кулинара, который ставит 10 л. кастрюлю и включает сразу «режим макс.», а после первой бульки переключает на «мин.»! Те плавильщики, что в булат пришли из электриков и газовщиков об этом не догадываются.
Так, что если требуются свойства булата, но без особого узора (пример – черный булат), то режим таков: прогреть тигель, засыпать шлак, подождать пока пройдут все реакции – шлак успокоится, потом добавить шихту, расплавить, поднять температуру, опустить ее и выдержать при слабом кипении от 1,5 часа до 3 часов, потом понизить еще температуру, так, чтобы металл был в кашицеобразном состоянии, выдержать сколько нервы выдерживают и отключить нагрев. Булат готов и не надо заморачиваться с процессом остывания. П.П.Аносов по этому поводу сказал: «Часто тигель с готовым булатом остывает неравномерно, лопается и металл вытекает, поэтому его надо присыпать золой. Так что единственная задача остывания – равномерность. Я испытал все режимы охлаждения тиглей, вплоть до опрокидывания его в бочку с водой – ничего это не добавляет, поэтому присоединяюсь к мнению Павла Петровича. Булат становится булатом во время варки, а не во время остывания.