Damaskas tērauds - mirušais metāls?

Turklāt šim rakstam ir jābūt visā bulata parauga masā un jāraksturo metāla dabiskā struktūra, kas izveidojusies kristalizācijas procesā, nevis dažādas cietības savīto tērauda stiepļu vai plākšņu karsēšanas un kalšanas procesā. Šos pēdējos sauc par «metinātiem» bulatiem, un to mehāniskās īpašības tomēr krietni atpaliek no dabisko bulatu īpašībām. Pagājušā gadsimta pirmajā pusē neatlaidīgie mēģinājumi atjaunot bulata izgatavošanas tehnoloģiju lielākoties beidzās neveiksmīgi, taču noveda pie tērauda struktūras un īpašību labākas izpratnes. Veiksme zināmā mērā uzsmaidīja krievu metalurgam Pāvelam Anosovam, kurš 1828.-1837.gadā Zlatoustā pētīja bulata izgatavošanas tehnoloģiju un izgatavoja vairākus zobena bulata asmeņus, taču daudz kas viņa paņēmienos palika nepietiekami izprasts, un jau pēc dažiem gadiem bulata zobenu izgatavošana beidzās. Henrija Besemera un Pjēra Martēna izgudrojumi, kas deva pilnīgi jaunas kvalitātes tēraudu, un to pārsteidzošā produktivitāte, kā arī speciālu leģētā tērauda marku izgatavošana lika metalurgiem aizmirst Damaskas tēraudu. Tomēr jautājumi par bulata raksta būtību turpināja saistīt pētnieku uzmanību. Anosovs šādi raksturo bulata zīmējumu: «Aziāti uzskata: jo treknāks raksts, jo augstāka metāla kvalitāte. Rakstu uzskata par izteiktu, ja tā zīmju platums atbilst nošu rakstam, par vidēju - kad to vēl var saskatīt ar neapbruņotu aci. Jo pamattonis ir zeltaināks, jo kvalitāte augstāka.» Senči, izvēloties bulata izstrādājumu, vadījušies tikai pēc raksta (zīmējuma) īpatnībām, nevis uz vietas demonstrētajiem izmēģinājumiem, jo arī viņi intuitīvi juta, ka tērauda cietību var mainīt ar norūdīšanas pakāpi. Dažādi autori, kuri ir nodarbojušies ar saglabājušos bulata paraugu īpašību pētījumiem, atzīst, ka to mehāniskās īpašības vistiešākajā veidā ir saistītas ar metāla struktūru. Bulats ir elastīgs, un, ja tā izstrādājumu (asmeni) ar lielu spēku saliec, tad pēc iztaisnošanas tas nezaudē elastīgumu. Bulata asmeņus var uztrīt tik asus, ka tie pāršķeļ gaisā palaistus gaisīgus audumus. Paraugu kaļot, nerodas pārrāvumi un plēves, kā tas parasti notiek ar augsta oglekļa satura viendabīgiem tēraudiem. Sakarsējot līdz 12000C, cietais (ar augstu oglekļa saturu) bulats kaļot izjūk, bet mīkstais - zaudē zīmējumu. Ņemot vērā tagadējās zināšanas par tērauda struktūru, tas ir dabiski: šādā temperatūrā notiek dažu sastāvdaļu kušana (cietajos bulatos) un elementu (dzelzs un oglekļa) savstarpēja difūzija. Lai gan pašlaik izstrādātie speciālo marku leģētie tēraudi uzrāda virkni labāku mehānisko īpašību, jāatzīst, ka bulats ir oglekļa tēraudu augstākais sasniegums, to ideāls. Šķiet, ir noskaidrots, ka bulata dzimtene ir Indija. Eiropieši ar bulatu iepazinās Krusta karu laikā. Domā, ka karu un sociālo katastrofu iespaidā tā izgatavošanas tehnoloģija ir zaudēta apmēram pirms 600 gadiem. Pētījumos ir noskaidrots, ka bulatos mazāk ar oglekli piesātinātie posmi mijas ar vairāk piesātinātiem, tādējādi rūdīšanas un atlaidināšanas procesā izveidojas arī cietības ziņā neviendabīgs sakausējums, kas, neraugoties uz augstu vidējo oglekļa saturu, nav trausls, bet ļoti ciets. Asmeni uztrinot, izveidojas savdabīgs «mikrozāģis» ar ļoti cietiem «zobiņiem» elastīgā iesaiņojumā. 80.gadu sākumā Fizikas institūtā, pētot oglekļa difūzijas īpatnības šķidrā dzelzī un izmantojot hidrodinamikas likumsakarības, tika iegūti tērauda paraugi ar neviendabīgu, kvaziperiodisku oglekļa sadalījumu to tilpumā. Lieta tā, ka šķidrumam pievadot siltumu no apakšas, pie zināmiem nosacījumiem tajā veidojas t.s. šūnveida konvekcija. Uzkarsētais, tātad mazāk blīvais šķidrums pa šūnas asi ceļas augšup, atdziest un pa šūnas perifēriju atkal plūst uz leju utt. Ja šķidrums ir divās kārtās, piemēram, dzelzs (apakšā) un ķets jeb čuguns (kā mazāk blīvs augšā), abu slāņu šūnveida konvekcijas un īpatnējās pārneses un oglekļa (dzelzs) difūzijas starp slāņiem un šūnu iekšpusē rezultātā šķidruma masā izveidojas neviendabīgs kvaziperiodisks oglekļa (dzelzs) sadalījums. Neviendabīguma pakāpi var regulēt ar termiskiem nosacījumiem un izturēšanas ilgumu attiecīgā režīmā. Turpmākais ir kalējmeistara, rūdīšanas un atlaidināšanas ziņā. Otrs paņēmiens ir divu šķidru strūklu (dzelzs un ķeta) vienlaicīga saplūšana kristalizatorā un ātra atdzesēšana, papildus uzliekot vertikālu pastāvīgo magnētisko lauku, lai aizkavētu komponentu pārlieku sajaukšanos un oglekļa koncentrācijas izlīdzināšanos. Patīkami, ka arī Latvijā ir zinoši kalējmeistari (kā varēja redzēt 29.jūnijā LTV2 programmas raidījumā Laiks vīriem), kuri spēj izkalt «metinātā» bulata asmeņus un, bez šaubām, izkaltu un termiski apstrādātu arī dabiskā bulata asmeņus, ja būtu pieejamas attiecīgās sagataves. Tomēr jāpiebilst, ka, lai gan bulata asmeņi ir izcili skaisti, to izgatavošana ir dārga.