Японские мечи - шедевры техники и искусства средневековья

В Японии издавна существовал культ мечей.

В Кодзики и Никон Сёки описана история происхождения меча Кусанаги-но-цуруги, который наряду с зеркалом и шаром из яшмы в последующие годы стал символом императорской власти и хранится до настоящего времени.

По легенде, описанной в Кодзики, Сусанооно-микото, брат богини солнца Аматэрасу-оомиками, изгнанный ею за его недостойное поведение в страну Идзумо (восточная часть нынешней префектуры Симанэ), покорил гигантскую восьмиглавую змею Яматано-орочи, извлек из ее хвоста меч, и в знак примирения преподнес его сестре.

Когда Аматерасу посылала своего внука Нинигино-микото из Такамагахара (небесное обиталище богов) в страну Тоёасихара (в синтоистских мифах так названы японские острова), она передала ему этот меч вместе с зеркалом и шаром из яшмы, которые стали олицетворять императорскую власть в последующие годы.

Начало изготовления железных изделий в Японии относится к 200 - 300 годам нашей эры. Этому способствовало наличие в стране множества небольших месторождений рассыпного железа. Россыпное железо представляет собой выветренные от пустой породы окислы железа (содержание железа в них достигает 72%). Если его перемешать с древесным углем и нагреть, то связанный с железом кислород начнет окислять углерод, выделяясь в виде углекислого газа. Восстановленное железо в зависимости от условий будет науглероживаться и в зависимости от содержания углерода превращаться в мягкое железо, твердую и упругую сталь или легкоплавкий, но хрупкий чугун.

При содержании в железе до 1,7 % углерода мы получаем сталь, которую можно ковать и придавать ей таким образом любую форму. Восстановленное железо - скардовина - обычно имеет губчатую форму и очень неоднородно по содержанию углерода. Скардовину затем дробят, сортируют по внешнему виду и твердости, промывают и начинают ковать ударами молота.

В процессе изготовления крупных изделий приходится получать монолитное железо из отдельных кусков, т. е. сваривать их. Чтобы удалить окислы, препятствующие этому, на свариваемые поверхности насыпали буру или травяную золу, сильно нагревали металл и били по нему молотом. Полученный таким образом монолитный кусок железа был очень неравномерным по содержанию углерода, а следовательно, и по механическим свойствам (твердости, вязкости), поэтому кусок выковывали в тонкую пластину, складывали пополам, снова ковали и таким образом добивались получения однородного по свойствам металла.

Самым замечательным свойством железа является возможность, варьируя в нем содержание углерода, получать продукт с разными механическими характеристиками, подвергая термообработке, получать материал с оптимальными механическими свойствами. При содержании углерода в железе порядка 0,1% получают пластичное, мягкое железо, прочность которого не превышает 38 кг/мм2, а повышая содержание углерода до 0,8% и более, получают сталь прочностью соответственно 70 кг/мм2 и более. Если взять сталь, нагреть ее до 800оС, а затем резко охладить, то произойдет закалка и твердость стали увеличится почти вдвое. Если сталь нагреть до 400 - 500оС и медленно охладить, то твердость почти не снизится, но резко повысится ее упругость.

Как же реально получали в старину сталь нужного качества?

В процессе получения сплошного куска в начале стремились максимально удалить углерод из стали путем многократного нагрева. Это было выгодно еще и тем, что малоуглеродистая сталь легче поддавалась ковке, а отдельные ее куски - свариванию. Затем, пересыпая поверхность древесно-угольным порошком, науглероживали металл до требуемого уровня в зависимости от назначения материала.

Такой процесс получения стали очень трудоёмок, и требовал больших материальных затрат. Например, для получения 1 т железа требовалось заложить 12 т россыпного железа и сжечь 14 т древесного угля, на получение которого, в свою очередь, требовалось не менее 50 м3 дров. Нельзя не обратить внимание и на то, что при получении железа таким образом в нем неизбежно будет содержаться некоторое количество неметаллических включений, которые, нарушая сплошность металла, снижают его прочность, способствуют старению и вызывают усталостное снижение вязкости. Для устранения этого нежелательного явления металлурги лишь сравнительно недавно стали применять технологии выплавки в вакуумных печах, а также внепечной обработки жидкой стали в вакууме. Древние же мастера в процессе многократной перековки устраняли этот дефект, выжимая неметаллические включения на поверхность, а со временем умудрялись за счет них создавать изящную узорчатую поверхность клинков.

Другое по технологическим наукам

Баллистические ракеты с ядерными боеголовками для подводных лодок
У истоков отечественных работ по созданию морских баллистических ракет стоял академик Сергей Павлович Королев. Он был первопроходцем и основателем нового направления использования этого совершеннейшего “продукта” научной и конструкторской мысли. По проекту ОКБ-1 (НИИ-88), возглавляемого С.П.Короле ...