Отлить меч

Образ кузнеца, кующего меч, известен нам всем как со старинных картин, так и с картин «под старину». История железа была очень непростой и заслуживает отдельной статьи. А в кино мечи почему-то отливают — при том, что железо плавится при 1500°, а со средневековой техникой получится разве что грязный хрупкий чугун.

Так можно ли? Как ни странно, можно, вот только не из железа. Их лили из бронзы (температура плавления 900—1050°), и в этом деле были свои тонкости. Начнем с того, что бронза просто чудовищно дорогая по причине того, что и самой меди у наших предков было вовсе не в избытке, а олова было мало ещё и оно было дорого. После исчерпания месторождений олова Бронзовый век угас и началась эпоха варварства, сопряженная с попытками плавить железо, а также с передачей бронзовых мечей по наследству. По тактико-техническим же характеристикам бронза заруливала в ноль всё, что было ей современником, но в качестве минуса имела высокую стоимость и нередко больший вес. Правда отдельные умельцы умудрялись получать и ковкие марки бронзы и ковать из них длинные и гибкие клинки (микенская культура, гальштадская, древний Китай). Качественное же стальное литьё более-менее было освоено только во второй половине XIX века так как равномерной усадки (уменьшение объема при остывание) стали по всему объему добиться очень непросто.

Таким образом, у нас есть следующие материалы:

• Чугун. Штука твёрдая, но очень хрупкая, меч из него не сделаешь. Поэтому долгое время никто не мог найти ему применения в военном деле, пока англичане не додумались отливать свои пушки из чугуна вместо бронзы.
• Железо/сталь (чистая, а не в виде «полусырой» крицы с кучей загрязнений и включений). При надлежащем содержании углерода — отличная штука, твёрдая и ковкая. Как сделать углерода столько, сколько надо — кузнецы выяснили давным-давно. Но проблема была в слишком высокой температуре плавления стали. На тогдашнем уровне технологий, если расплавить (не накалить добела, как в пудлинговой печи, а именно расплавить), она превращается в чугун. Поэтому обрабатывали другими способами: отжиг, многократная проковка для удаления включений шлака, закалка и отпуск. А сталелитейная промышленность появилась уже после того, как век мечей канул в Лету.
• Бронза. Не такая твёрдая как закалённая сталь, но твёрже сырого железа, менее хрупкая, меч изготавливается путём отливки с последующей холодной ковкой. Всё бы ничего, да очень дорого, и самое главное — длинный меч из бронзы сделать нельзя, максимум длинный кинжал!. На самом деле можно, китайцы научились, но только тогда когда уже научились ковать сталь. Так что получилось очень дорого, очень круто, но не практично. А ещё в крито-микенской цивилизации делали очень длинные пыряла из бронзы, прозванные «рапиры Бронзового века» за отсутствие лезвий. Ими можно было только колоть другого воина в полном бронзовом доспехе в бою на колесницах, а вот для настоящей рукопашной этот кончар без лезвий практически не годился никак.

Но основная проблема данного косяка всё же в другом: меч никогда не был основным оружием армии, (за исключением римских легионеров). Основным оружием было копьё, на которое и металла надо меньше, и научить новобранца с ним управляться легче, и в строю оно полезнее, и делать можно хоть из обсидиана, хоть из бронзы, хоть из железа, хоть из кости. А после фильма «300» сомнений в том, что копья — это круто и практично не осталось вообще ни у кого, кроме создателей сериала «Викинги».

Примеры

Кино

• Экранизация Lord of the Rings — мечи орков. Отливаются заготовки, которые затем проковываются. Таким макаром можно делать рессоры ломы, но не мечи. Но ведь это же орки…
  • Нож или кинжал так сделать ещё можно (отливкой из малоуглеродистой стали), а потом можно произвести поверхностное науглероживание и закалку режущей кромки. Но это невероятно трудно и непрактично, да и требуется навык кузнечного ремесла не меньше «легендарный»
    • Впрочем, орки у Толкина всегда славились своим уклоном в технологии и охотно этим преимуществом пользовались. Во втором фильме урук-хай Сарумана активно применяют арбалеты и пороховые мины, тогда как со стороны светлых сил даже великие стрелки-эльфы предпочитают по старинке лук. Возможно, местные орки "доросли" и до литья стали, а остальным расам остаётся только ковка.
    • А сталь/железо ли у орков это, а не какая-нибудь орихалковая/адамантовая бронза?
  • Что мечи орков… А как вам воссоздание Нарсиля, меча Элендила КОВКОЙ не то что двух половинок лезвия, а целой кучки откровенных осколков — вручную, одним единственным молотом (даже не кувалдой) и на походном горне?! Нет, ну Элронд, конечно, крутой перец, но даже его эльфийское, одно из Трёх, Кольцо не даёт таких скиллов металлурга.
    • Огромный плюс всех фэнтези-фильмов, любую несуразицу можно списать на магию! :)
• Заставка к фильму «Конан-варвар». Здесь это обоснованно, поскольку в фильме соотечественники Конана — потомки атлантов, сохранившие с допотопных времен искусство изготовления литого булата (при этом сама технология отливки с последующей ковкой показана недостоверно, но если верить режиссеру, то это было сделано намеренно и проходит по ведомству взрывов в космосе). Именно за литой сталью охотился злодей Тулса Дум, вырезавший жителей деревни.
• Современный, но не менее странный вариант в «Люди Икс. Начало: Росомаха». В Логана втыкают кучу игл и по ним заливают ему в кости расплавленный адамантиум. Каким-то образом это превращает его когти — узловатые костяные штыри с острыми концами, которыми можно было только колоть или царапать — в математически ровные, отполированные до зеркального блеска лезвия с молекулярной кромкой, режущие всё и вся, причём они вообще находятся в это время у него в предплечьях. Видимо, у Росомахи там была врождённая мутантская форма для отливки металлических когтей.
  • Технология сама по себе та еще хрень, так как верно, очень похожим образом отливают различные красивости из алюминия, выплавляя пенопластовую или пластиковую болванку, и видимо, именно этот техпроцесс пришел на ум сценаристам, так как очень часто используется в киноиндустрии при изготовлении реквизита… Вот только выплавляют разрушаемый пуансон — ИЗ ФОРМЫ. Разве что «формой»-матрицей в данном случае послужили мышцы и прочее регенерирующее в экстремальном режиме мясо Логана!
• «Аквамен» — именно так отливали трезубец царя Атлана. Правда трезубец явно не простой: позволяет управлять морскими тварями и явно прочнее более современных.
• «Терминатор II» — Т-1000 свои мечи именно что отливает.

Телесериалы

• Экранизация Game of Thrones — переплавка меча Неда Старка. Сложность в том, что булат при переплавке нужно охладить и затем проковать точно по тому же режиму, какой задавался в первый раз — так что в идеале лучше это поручить тем же мастерам (как минимум двоим — плавильщику и кузнецу), которые делали исходник. Главная проблема — свести обоих вместе: в нашем мире, например, слиток зачастую делали в Индии, а меч из него ковали в Иране, а то и в Грузии!.
  • В восьмом, забери его Иные, сезоне Гендри отливает обсидиановый меч. То есть, по сути, стеклянный.
    • А в чем проблема? Природный обсидиан собственно и образуется при полном расплаве и быстром остывании самого обычного кварца и полевого шпата. Керамический нож тоже можно изготовить литьём, хоть это и геморрно.
      • Может быть, в том, что температура плавления кварца — 1713-1728 °C? То есть градусов на двести выше, чем у стали. Тут драконье пламя понадобится, как минимум… ну или профессионал по отливке в гранит.
        • Это у кварца. Температура плавления полевого шпата — 1130—1550 градусов в зависимости от состава, обсидиана — 1200—1500 согласно Википедии, вполне достижимо для шамотных тиглей. Другое дело — какие у того обсидиана параметры отливки, возможно ли его вообще отлить, или заготовка потрескается либо будет с воздухом?
        • Проблема не в температуре, а в тигле, который выдержит такую температуру — автор правки лично раздувал средневековым холодным дутьём температуру, от которой плавилось дно стального тигля (то есть порядка 1500), если слегка подогреть дутьё, то можно пару сотен добавить. В сеттинге теоретически можно было взять огромный рубин или сапфир и медью с алмазным абразивом выточить из него тонкостенную ёмкость — рабочая температура такого тигля будет примерно такая же, как температура плавления обсидиана (современные тигли аналогичного состава используются в промышленности). Но о цене такого тигля и изготовленного с его помощью оружия не хочется даже думать.
          • Да нет, проблема не в тигле - тот же стеатит легко режется ножом и при этом имеет термостойкость выше 1600С, что и позволяло его использовать как материал для литейных форм со времен бронзового века. Просто отлитый из стекла клинок неизбежно будет очень тупым (и чем ниже температура литья, тем тупее). Обсидиан даёт запредельную остроту только на сколах! Другое дело, что мастер элит-класса может стеклянный клинок аккуратно отжечь, а потом заострить лезвие в технике т.н. отжимной ретуши. Просто хватит этого меча всего на один удар!
  • По книге не факт, что его именно переплавляли — меч достаточно широкий, чтобы его можно было разрубить вдоль на заготовки для двух мечей поменьше.

Мультфильмы

• Avatar: The Last Airbender: меч для Сокки отлили из метеоритного железа. Точней заготовку для меча, которую потом долго обрабатывали. Учитывая, что даже просто расплавить реальное метеоритное железо с его содержанием никеля — задача крайне нетривиальная, в отличие от любого обычного железа (углерод сильно понижает температуру плавления, а никель нет), оно скорее всего было каким-то фентезийным металлом.

Аниме и манга

• Берсерк (1997 года) начинается со сцены отливки меча.
• «Seiken no Blacksmith» — сцена, где главный герой, кузнец Люк, демонстрирует свою крутость, разрубая отлитый меч зачарованной катаной, разошлась на мемы.

Видеоигры

• «Dark Messiah of Might and Magic» — отливать себе меч (в том числе волшебный), придётся неоднократно.
• Обоснуй в Arx Fatalis — герою в лапы попадает гномья литейная машина, работающая на смеси лавы с флеботинумом, которая может отлить хоть меч, хоть ключ, хоть из железа, хоть из мифрила — был бы материал и слепок.
• Minecraft, мод Tinker’s Construct. Все металлические (да ещё и обсидиановые) части инструментов отливаются. Но нам можно, мы плавим на Карающем Пламени Адского Пекла лаве. Правда в реальном мире её температура максимум 1200° С…
  • Пофикшено в последней версии — теперь часть материалов можно расплавить только с помощью жидкого блейза. Да, вы всё правильно поняли - засунуть блейза в плавильню, чтобы он расплавился.

Реальная жизнь

• Повсеместно отливали бронзовые мечи и доспехи — благо температура плавления бронзы (≈1000°) легко достижима.
• Когда железо наконец расплавили, сумели сделать литой булат (начало XIX века), который ценился именно за то, что ни один кузнец не способен отлить даже обычную сталь. Может быть, именно это и представлял собой меч Неда Старка?
  • Круто и нетехнологично, так что отлили и бросили, а бессемеровская сталь (середина XIX века) решила задачу куда меньшей кровью.
  • Булат не отливали, потому что плавить железо научились очень поздно. В тигель закладывали куски железа и угля, затем запечатывали и закидывали в печь. В результате часть железа вступала в реакцию с углем, образуя высокоуглеродистую сталь, а часть оставалась железом. Путем долгого нагрева и такого же долгого остывания получали композит — вутц.
    • По другим данным, индийские кузнецы использовали горячее дутьё, и железо с углём у них в тиглях именно что расплавлялось, а оптимальная структура стали получалась из-за наличия в руде естественной примеси ванадия. Кончилась природно легированная залежь — кончился и индийский вутц.
• Один из двух трофейных мечей Руи Диаса де Бивара (aka Сид Воитель) именуется Колада — досл. «литая» — правда, маловероятно, что в столь тёмные времена добрались до железного литья; этим словом, видимо, назывался какой-то другой метод очистки металла. К слову, этот меч был худшим из двух (хотя цена у обоих была якобы одинаковая — причём запредельная даже для булата: 1 000 марок = 230 кг серебра = 23 кг золота по тогдашнему курсу!).
• Мечу нужны противоречивые свойства — пластичная основа и твёрдое лезвие — поэтому холодное оружие высшего класса по сей день сковывают из пакета заготовок (кому такое сейчас нужно — вопрос другой). Оружие рядовое, инструменты и коньки делают однородными, из литья или проката, но хитрым образом закаливают — с хорошей сталью выходит лучше средневековых. Зато как рады были литью якорные мастера — это упростило технологию и снизило процент брака.
  • В Средние века мечи ковали из пакетов не из-за каких-то сверхъестественных качеств многослойной стали, а потому, что это была единственная возможность получить сталь с приемлемо НИЗКИМ содержанием углерода (а не высоким, как часто ошибочно считают). Дело в том, что чем ниже содержание углерода в железоуглеродистом сплаве, тем тяжелее он плавится. Чугун ещё худо-бедно плавить получалось, по мере уменьшения содержания углерода в расплаве поддерживать его в жидком состоянии становилось невозможным, а углерода в такой стали оставалось ещё слишком много — меч из такой стали будет хоть и твёрдым, но очень хрупким. Поэтому полученную чушку долго и нудно грели, ковали, складывали пополам, снова расковывали и снова складывали — при этом с раскалённых поверхностей активно выгорал углерод. Дальше становилось ещё интереснее — содержание углерода становилось таким низким, что меч после этого не ломался, но и заточку не держал. Поэтому поверхностный слой готового изделия насыщали углеродом принудительно с помощью процесса цементации — выдерживания в горячей среде, содержащей углерод (например, железной коробке с угольным порошком). Таким образом и получалась твёрдая поверхность с мягкой сердцевиной. В настоящее же время заводская сталь уже с завода идёт с нужным содержанием всех элементов, и заниматься упражнениями по проковке слоёных пакетов есть смысл разве что с точки зрения исторической реконструкции. Те же кто делает просто сувенирные клинки расковыривают… стальной трос! Который после расковки даёт похожие узоры на клинке.
    • В какой-нибудь альтернативной авторской вселенной оно может и так. В нашей реальности все с точностью наоборот. Крица по своему составу представляет собой малоуглеродистое железо с включениями шлака. Вернее, не то чтоб совсем малоуглеродистое - чем больше домна, тем чаще частицы железо реагируют с углеродом. Но в результате получается смесь кусков железа различной науглерожености, сплавленные в комок и нашпигованные шлаком. Рафинацию проводят во-первых, чтобы выдавить шлак, во-вторых - чтобы выровнять состав, для чего специально подбирают куски с примерно равными составами. Помимо этих причин, там есть еще более сложные, связанные с кристализацие железа, дефектами кристаллической решетки и тд. Древние об этом не знали, но замечали что после грамотной многократной проковки сталь становилась прочнее. Цементацию клинка меча проводили уж совсем примитивные народы. В более-менее развитых металлургически центрах клинок собирался из нескольких частей путем кузнечной сварки. Самые крутые варианты (Индия, Иран, Европа 14-15 вв, поздняя Япония) клинок состоял из 4-5 частей: лезвие - высокоуглеродистая максимально усредненная сталь ( в обоюдоостром варианте по куску на каждое лезвие), сердцевина - низкоуглеродистое железо, а на боковые обкладки - тот самый узорчатый дамаск. Это что касается рафинированной стали, с булатом там ситуация другая.
      • Это два совершенно разных процесса. Крица действительно малоуглеродистая, пористая и с кучей шлака, потому что получается восстановлением железа из руды при температуре, недостаточной для плавления даже чугуна. И куют её именно для того, чтобы гомогенизировать и выбить шлак. А выше речь шла про передельный процесс, когда сперва получают чугун в жидком виде (углерод сильно понижает температуру плавления), а потом из него получают сталь удалением излишков углерода. До перехода на пудлингование это достигалось именно многократной ковкой, поэтому малоуглеродистые стали как конструкционные материалы почти не имели применения — долго и дорого.
        • Тогда описание неграмотно. В Средние века чугун более-менее массово применялся в Китае, и то в основном в виде отливок. Чугун не куется, поэтому описанный процесс, когда чушку, грели, ковали - физически невозможен. Немного похожий метод ковки применялся для расковки слитка булата, но, во-первых, булат - не чугун, хотя по составу похож; во-вторых - выгорание углерода целью там не являлось. Процесс там сложный и мутный, с одним из объяснений (с точки зрения практика)можно ознакомится здесь http://www.kuznec.com/essence.html или здесь https://youtu.be/JWKkSjbY-qw . С официальной точкой зрения оно расходится. В Европе чугун появляется веке в XVI, когда размер домн увеличился до штюкофенов, и долгое время считается отходом. Процесс переделки появляется только в 1856 (бессмеровкий процесс). В оружейном деле чугун применялся только как флюс, позволяющий проводить ковку и сварку без выгорания углерода из основного массива железа, а иногда и для насыщения (цыганский булат) https://youtu.be/uIXk04CrqPA Встречал сведения, что китайцы получали дамаск путем заливания чугуном заготовки из железных прутьев и проковки ее.
          • Да, тут, похоже, всё-таки вкралась небольшая ошибка — передельное сварочное конструкционное железо, получаемое ковкой, существовало сравнительно недолго, с момента начала промышленного производства чугуна и до появления пудлингования. Писал про это ещё Гордон.
        • Правы все в той или иной степени — при восстановлении крицы из руды одновременно с железом образуется цементит (соединение железа с углеродом), который при простой гомогенизации крицы путём переплавки привёл бы к получению стали типа У10/12, для длинного оружия непригодной по причине хрупкости. Поэтому крицу перековывали и в процессе ковки железная окалина, получаемая при нагреве, реагировала с цементитом, выделяя углерод в виде углекислоты. То есть сварочная ковка служила не только для гомогенизации, но и для избавления от углерода.
    • У сварочного железа (то есть такого, которое получено кузнечной сваркой множества слоёв, а не такого, из которого делают электроды) кроме красивой текстуры есть ещё одно теоретическое преимущество — повышенная трещиностойкость за счёт торможения трещин на границах шлаковых включений. Но судя по всему эффект настолько незначителен, что интересен только в плане теории сопромата, поскольку в настоящее время сварочное железо не имеет вообще никакого промышленного применения (хотя организовать его производство в количествах никаких проблем нет).
• Внезапно, древний Китай, причём из чугуна. Правда, не мечи, результат был всё равно слишком хрупким для длинных лезвий, а всякие ножи-мотыги и прочие инструменты. Достигалась необходимая прочность выжиганием углерода из поверхностного слоя очень долгим прокаливанием заготовки, такая себе цементация наоборот.

Где не встречается

• Dwarf Fortress. Переплавляются руда и металлолом в слитки, и только оператором-литейщиком, а все ништяки куются из слитков кузнецом. Причём есть несколько видов кузнецов — оружейник, бронник, поделки по металлу и т. д.
  • Причём бронза в лаве расплавляется без остатка, а вот железо и сталь — нет. На этом основана добыча четвёртой руды железа, гоблинита (то бишь, сжигание гоблинов, у которых встречаются железные вещи, в лаве, после чего лава откачивается и железо собирается на переплавку).
  • И в какой-то мере инверсия: куётся всё, даже то, что коваться не должно, вроде бронзы (в ковкой бронзе 8% и меньше олова, в игре 50% по рецепту и в районе 10% по температуре плавления).
• Skyrim. Отливаются только металлические чушки, а уже всякие изделия из них именно куются. И не только металлические: стекло, выплавленное из лунного камня и малахита (?), оказывается, тоже куётся. Причём безо всяких ухищрений, в обычной кузнице, хотя здешнее «стекло» (как и эбен/эбонит и изготовляемый из него даэдрик) вообще не должно относиться к лунному камню и малахиту никаким боком, это именно что вулканическое стекло, добывавшееся в шахтах Морровинда и имеющее квазиметаллические свойства, что и позволяет его обрабатывать и делать из него оружие и доспехи.
  • Что характерно, в Морровинде броня из стекла делалась на манер обсидиановых инструментов — то есть в металлическую основу вставлялись стёклышки. Пластинчатое стекло началось с Обливиона.
    • Углубившись в лор можно найти информацию о том , что Морровиндские залежи стекла стали недоступны после Красного Года . С тех пор был открыт способ производства синтетического стекла с чуть иными свойствами из малахитовой руды и именно с этим связан измененный цвет стеклянной брони . А то что крафт стеклянных слитков из руды происходит в плавильне не более чем игровая условность.
• Ultima VII, дополнение Forge of Virtue: маг Эретиан вручает Аватару заготовку для меча, а Аватар уже отковывает из неё меч на наковальне, и даже закаляет этот меч в лохани с водой.
• Gothic — из стали либо руды делаются заготовки, а уже из заготовок отковываются мечи.