Исследование сварочной дамасской стали современной выделки

С. А. Федосов

Исследована сварочная дамасская сталь современной выделки (мастера В. Басов и В. Коптев). Макроструктуру образцов можно видеть ниже на рис.1:
Макроструктура образца КоптеваОбразец Коптева
Макроструктура Ni-дамасска Коптева"Ni-дамаск" Коптева
Макроструктура фрагмента образца БасоваФрагмент образца Басова
Рис. 1. Макроструктура дамасской стали

В статье приводятся и фотографии микроструктуры этих образцов (с увеличением x100 и x500), а также фрактография изломов. Методом микрозондового анализа и локальной масс-спектроскопии изучено распределение легирующих элементов, получены карты распределения наиболее значимых из них. Проведены дилатометрический и качественный рентгенофазовый анализы.

Нами не было обнаружено каких либо принципиальных фундаментальных собенностей у этого класса сталей. В частности, не обнаружено сдвига полиморфных точек, о наличии которого писал Басов, и что в принципе можно было бы ожидать в таких сильно деформированных структурах. Кинетика изменения твердости в слоях при отпуке соответствует таковой для закаленных углеродистых сталей с соответствующим содержанием углерода.

Была изучена кинетика изменения твердости в зависимости от температуры отпуска. Последняя оказалась мало отличной от аналогичных зависимостей, характерных для закаленных углеродистых сталей с содержанием углерода, как в соответствующих слоях сварочного дамасска. Температуры распада остаточного аустенита также обыкновенные.

Результаты испытаний на растяжение представлены в табл.3, а испытаний на ударную вязкость в табл.4 (нумерация таблиц сохранена из полного текста статьи). Для сравнения в табл.5 приведена выписка из требований стандартов на типичные современные стали.

Механические испытания образцов проводились после отпуска при 400 oC. Такая температура существенно выше обыкновенно используемой при отпуске клинков ножей и более подходит для отпуска длинноклинкового оружия. В первую очередь, однако, так было сделано в целях более простого сравнения наших результатов с табличными литературными данными по стандартным сталям.

Табл. 3. Результаты испытания на растяжение.

Изготовительσ0,2, МПаσв, МПаε, %ψ, %ex,%
В. Басов*38384313,711,77,25
В. Коптев81785310,542,54,9
В. Коптев**8229302,0

* - разрушился вне рабочей области и в шейке имеется заметное расслоение;
** - повторное испытание.

Табл.4. Данные испытаний на ударную вязкость

МатериалТвердость (типовые значения)KCU, Дж/см2Угол загиба, град.
HV*, ГПа(HRc)**(1)(2)(1)(2)
Дамаск В. Басова3,8 (7,9) / 2.4(39)32296,55,0
Дамаск В. Коптева4.1 / 3.8(41)32243,52,5
"Никелевый" дамаск5,3 / 4,2(51)27252,01,7
сталь ШХ155.5 (52)36 (σ = 10)***0...3

* Слои с высокой/низкой твердостью, в скобках твердость мартенситных слоев до отпуска.
** Значения получены переводом из твердости по Виккерсу.
*** среднеквадратичное отклонение.

Табл. 5. Требования к механическим характеристикам некоторых сталей по соответствующим стандартам

СтальДанные ГОСТов (не менее) после отпуска при 400 С)
HRcKCU, Дж/см2σ0,2, МПаσв, МПаε, %ψ, %
У7*43441180127011
ШХ1549151570
У12522013701570924
35ХГСА4744142016201451
Х6ВФ5683
7ХГ2ВМФ54157
7ХГ2ВМФ (Tотп150 C)60-61118-147

* данная сталь и ее легированные разновидности применялись для фабричной массовой выделки большинства сортов холодного оружия, в том числе шашек, кортиков и т.п.

В работе был сделан следующий вывод, касательно механических свойств сварочных дамасских сталей:

Из результатов испытаний видно, что образцы современной сварочной дамасской стали, как более или менее традиционной, так и представляющей собой переходный тип "сварочного булата", близки по комплексу механических свойств к инструментальным углеродистым и низколегированным сталям. В случае выхода на лезвие слоев повышенной твердости, режущие свойства первых могут быть, по-видимому, несколько выше, чем у высокоуглеродистых сталей, объемно-закаленных и отпущенных на ту же вязкость, однако подобный результат мог бы быть получен и зонной закалкой.

Более подробно о методиках исследования, а также о других полученных и только упомянутых выше результатах, можно прочитать в полном тексте статьи [1]. Некоторые данные содержались также в опубликованных ранее материалах конференций [2-4].

  1. С. А. Федосов. Исследование сварочной дамасской стали современной выделки // Металлург, 2007, №12, С.64-74.
  2. Fedosov S. Mechanical Properties of Modern Fabricated Welded Damascus Steel // In: Proc. of Int. Conf. "Technology99", STU Bratislava, 8-9 Sept. 1999. V.I. pp.53-56.
  3. Fedosov S. Characterization of Pattern Welded Damascus Steels by Present-day Russian Masters // In: Proc. of Int. Sym. on Material Science and Technology, Harbin, China. June 5-6. 2000. V.1. pp.137-139.
  4. Fedosov S. Characterization of Russian pattern welded Damascus steels // 11th Symp. "Metallography" 25-27 April 2001, In: spec. issue of J. Acta Metallurgica Slovaca. pp.505-507.

Home page | Остаточный аустенит | Шероховатость | Точечная лазерная сварка| "Thermo" | Дамасская сталь | Кинетическое индентирование