Изобретено в России: История русской изобретательской мысли от Петра I до Николая II

В общем и целом Аносов наладил в Златоусте полный цикл производства литой стали без использования импортных компонентов. В 1837 году он опубликовал в «Горном журнале» одну из своих самых известных работ — «О приготовлении литой стали». Это издание печатало русские и переводные статьи о рудном деле и металловедении и поступало в Петербургскую и зарубежные академии наук. Интересно, что достижение Аносова вывело Россию в лидеры мирового сталелитейного дела, а потом оно же отбросило ее назад. Когда спустя почти 30 лет по миру начал распространяться более прогрессивный мартеновский процесс, русское правительство на первых порах отказалось покупать на него привилегию, руководствуясь тем, что литая сталь на заводах и так неплохо производится. Догадываюсь, что если бы к тому моменту Аносов был еще жив, он бы первым потребовал внедрения мартеновского процесса на своем заводе.

Сразу же после разработки технологии литой стали Павел Аносов сделал свое самое известное открытие.

От стали к булату

Исторически булатную сталь производили в Азии — Индии, Персии, Монгольской Империи. Завозили ее и на Русь, но исключительно в виде готовых изделий, так что секрет производства оставался неизвестным. Характерная особенность булатных изделий, и в частности мечей, — узорчатый металл — так выглядит выходящая на поверхность дендритная решетка. Технически булат — это не совсем сталь и не совсем чугун, а нечто промежуточное. С одной стороны, углерода в нем больше, чем 2,14 %, с другой — он ковкий, как сталь, но после закалки становится тверже нее. В общем, булат — это состояние углеродистого сплава с железом, обусловленное не количеством углерода, а специфической структурой металла.

Но в древности всего этого не знали и до получения булата дошли опытным путем. Более того, так называли любой «узорчатый» металл, так что некоторые исторические свидетельства (в том числе упоминания, что булат делали на Руси) нужно делить на сто. Само слово «булат» пришло из персидского и означает просто «сталь». При этом у подобной стали с прожилками и слоями в разное время и в разных языках были десятки названий, наиболее известные из которых: вутц, хорасан, фаранд.

Так или иначе, к XVIII веку секрет булата оказался утрачен. Даже в Индии не сохранилось традиционных производств, которые могли бы помочь возродить технологию. И целый ряд крупных ученых и металлургов бились над тем, чтобы получить булат — узорчатый и при этом прочный. И — важно понимать — многие из них, а не только один Аносов, добились успеха.

Причем методы были совершенно разными. Например, задолго до Аносова возрождением индийского вутца занимался знаменитый британский физик Майкл Фарадей. В 1819, 1820 и 1822 годах он последовательно опубликовал три статьи о своих исследованиях в этой области. Фарадей ошибочно полагал, что булатный узор обусловлен механическими примесями алюминия, серебра или платины. Собственно, Фарадей получил в своей лаборатории ряд «сплавных» образцов, внешне соответствующих булатной стали. Аналогичных результатов добивались известные европейские металлурги: немец Вильгельм фон Фабер дю Фор, француз Пьер Бертье и др. Но в целом в 1800-е годы булат, он же вутц, был идеей фикс металлургов всего мира. Они тщательно исследовали образцы старых узорчатых клинков, но не могли воспроизвести технологию их производства.

Коленчатый узор булатного клинка

И хотя предположение о том, что узоры в булате связаны не с примесями, а со структурой самой стали, высказывалось и ранее, первым практически это доказал именно Павел Аносов. Он заинтересовался темой в конце 1820-х и посвятил исследованию булатов очень много времени. Он выписывал из Европы и читал все доступные исследования, повторял опыты Фарадея и других ученых по сплавлению железа с разными металлами, тщательно изучал булатные клинки из различных коллекций (в России их было предостаточно) и сам собрал приличное количество образцов — в основном индийского вутца. Аносов одним из первых провел химический анализ вутца и доказал, что в нем нет ничего, кроме железа и углерода. Мало того, примеси ухудшали свойства стали, а булат превосходил обычные сплавы, так что логика тут была абсолютно железная. Или булатная.

Павел Аносов имел преимущества перед конкурентами: доступ к технологическому оборудованию, неограниченный запас материалов для опытов, множество подчиненных. Поэтому он пошел не исследовательским, а сугубо экспериментальным путем. Первым верным выводом стало понимание того, что сталь нужно не охлаждать мгновенной закалкой, а оставлять медленно остывать. К 1839 году Аносов методом проб и ошибок полностью отработал технологию производства булатов. Не буду ее описывать — это просто технические данные о составе шихты, количестве флюса, времени плавки и т. д. В 1841 году он опубликовал свою наиболее часто цитируемую работу «О булатах», где подробно описал технологию, классифицировал булаты по величине, форме и цвету узора и утвердил нормы в этой области на много лет вперед.