布拉特鋼

根據(jù)俄羅斯冶金學(xué)家阿諾索夫《О Булатах》和后來俄羅斯布拉特研究者的論述，布拉特鋼是將含碳量高于2%的鋼鐵原料于1550攝氏度至1950攝氏度融化2個(gè)小時(shí)，并置于固液兩相1400攝氏度2個(gè)小時(shí)以上，以足夠緩慢的速度降溫，直到常溫為止。制成布拉特鋼錠。

其中可以看到大量粗大的一次碳化物支晶交叉排列，甚至在大量鍛造形變以后仍舊無法消除。這是由于阿諾佐夫派布拉特的工藝所致。其工藝要求緩慢冷卻，由于鋼液中的熱液交帶作用，產(chǎn)生了粗大方形組織。這種情況大量存在于俄國制造的布拉特，和所謂不銹布拉特。

溫度、時(shí)間和含碳量并稱為布拉特鋼的三元素，合寫成為公式(溫度x時(shí)間)x含碳量，根據(jù)資料一般認(rèn)為這個(gè)公式的數(shù)值越大越好。根據(jù)品質(zhì)又被細(xì)分為:網(wǎng)狀布拉特，灰色布拉特和黑色布拉特。無數(shù)俄文資料里引用過阿諾索夫的名言"чем дольше варится булат, тем он лучше. "(半凝固狀態(tài))煮的時(shí)間越長，鋼的質(zhì)量越好。雖然這是和現(xiàn)代冶金實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)完全相反的駁論。

從圖中可以看到，可以看到俄制布拉特中存在大量熱液交帶網(wǎng)格、粗大縮孔等。這些網(wǎng)格經(jīng)過鍛造拉伸就會成為粗大交叉狀的扭曲紋路分布在刀身上。看上去貌似裂紋。如果經(jīng)過可鍛化處理的鑄鐵經(jīng)過耐心的反復(fù)低溫鍛造(如果有幸不打裂的話)也可以出現(xiàn)類似的紋路。

布拉特鋼因?yàn)橛幸陨咸匦?，并且往往含碳量較高(超出鋼鐵的范圍)，常常高達(dá)2%以上(有些甚至達(dá)到6%)，所以鍛造難度非常大(有些需要進(jìn)行石墨化處理)，經(jīng)常需要低溫鍛造，并且反復(fù)循環(huán)，更有甚者需要進(jìn)行石墨化處理方可鍛造，使碳化物不可逆的成為穩(wěn)定的石墨(現(xiàn)代熱處理規(guī)范中嚴(yán)格規(guī)定一旦出現(xiàn)石墨化即為報(bào)廢)。經(jīng)淬火回火的成型制品很硬，淬火回火之后可以到61-63hrc，但是其枝晶骨架幾乎沒有任何塑性和韌性，非常之脆。而且由于其長期高溫保溫，縮孔和氧化程度嚴(yán)重，甚至大量的碳變成石墨存在與鋼鐵當(dāng)中，金相組織在電鏡下很"臟"。制做出的刀，尤其是長刀，上面往往會出現(xiàn)類似長時(shí)間銹蝕后留下的凹陷。

布拉特與傳統(tǒng)烏茲鋼在視覺上也有明顯區(qū)別。下面是幾組對比圖，可以輕易進(jìn)行鑒別。如出現(xiàn)熱液交代網(wǎng)格即可認(rèn)為是鑄鐵類原料鍛造而成的結(jié)果，而非烏茲鋼紋。

從金相組織上來看傳統(tǒng)的印度-波斯烏茲鋼的組織是由先共析鐵素體中析出的2次碳化物偏聚集導(dǎo)致的。還包括由珠光體和碳化物組成的帶狀組 織。分別為如圖所示:

而布拉特鋼則由大量一次偏析枝晶導(dǎo)致 。和亞共晶鑄鐵非常相似。以下是論文提供的布拉特鋼組織照片和典型的亞共晶白口鑄鐵(老式的鞋撐子和井蓋)組織照片對比:

布拉特和亞共晶白口鑄鐵對比，在金相組織上十分相似，而與古代烏茲鋼卻有很大差別。并且由于直徑過分粗大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)代鋼鐵質(zhì)量要求和標(biāo)準(zhǔn)。所以可以認(rèn)為阿諾佐夫派的俄式布拉特和烏茲鋼有本質(zhì)上的區(qū)別，鑄鐵與鋼的區(qū)別，這也是過去刀劍界認(rèn)為阿諾索夫復(fù)制烏茲鋼失敗的最主要原因。

一種起源與俄羅斯的枝晶花紋鋼，一度被認(rèn)為是外貌上最接近古代烏茲鋼的模仿品，稱為布拉特鋼。起源于19世紀(jì)的俄國。在俄羅斯，從沙俄時(shí)期開始冶金學(xué)家就一直對如何消除有害液相偏析進(jìn)行非常深入研究。這也使得俄羅斯科學(xué)界對如何制造枝晶組織偏析有很大幫助。19世紀(jì)初期俄羅斯冶金學(xué)家阿諾佐夫(П.П.Аносова)成功利用液態(tài)偏析法制造出了帶有枝晶花紋的鋼材，俄羅斯人稱其為布拉特鋼。其成分在很大程度上更接近鑄鐵。在俄羅斯的論文當(dāng)中曾經(jīng)認(rèn)為所謂"灰色布拉特"即為亞共晶灰口鑄鐵，"灰色布拉特"因斷口和表面呈灰色而得名，這一點(diǎn)有別于烏茲鋼酸洗后較高對比度的深色。布拉特鋼花紋成因是大量的粗大一次碳化物枝晶經(jīng)過鍛造扭曲組成的帶狀組織。由于其制做工藝的原因，冷速要求非常緩慢，有時(shí)甚至需要刻意長時(shí)間高溫等溫，內(nèi)部往往存在大量方形枝晶?？s孔甚至氧化。雖然有這樣的缺點(diǎn)，長久以來俄羅斯仍然將其作為制作烏茲鋼刀劍仿制品的材料。

在布拉特工藝當(dāng)中還有一項(xiàng)延伸向鋼材原料中添加百分之十幾的鉻來達(dá)到不銹目的，被稱之為不銹布拉特鋼。最簡單的工藝是使用含碳2%以上，含鉻18%的Cr18型耐熱鑄鐵進(jìn)行布拉特式枝晶粗化。Cr將在布拉特鋼當(dāng)中代替Fe與碳形成碳化物。由于Cr7C3顆粒尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Fe3C，而且極易剝落，如果制造含高鉻的不銹布拉特鋼只能令布拉特鋼原本所具有的高脆性更加明顯并且降低鋒利度，因此應(yīng)當(dāng)認(rèn)為得不償失。

由于烏茲鋼古董市場在國際上長期的需求，經(jīng)常有高加索地區(qū)產(chǎn)的現(xiàn)代布拉特鋼魚目混珠冒充烏茲鋼錠的現(xiàn)象。由于布拉特鋼錠粗大的枝晶組織酸洗后與烏茲鋼錠花紋相似，因此收藏者常常上當(dāng)。烏茲鋼錠與布拉特鋼錠往往需要借助儀器才能進(jìn)行鑒別，主要區(qū)別為:在印度礦區(qū)的鐵礦石成分當(dāng)中并不含有大量的鉻，并且由于古代的冶煉技術(shù)所限不可能人為向坩堝當(dāng)中添加百分之十幾的鉻，因此用含高鉻的鋼錠一定為布拉特鋼錠。在印度礦區(qū)的鐵礦石成分當(dāng)中并不含有大量的硫，并且在進(jìn)一步熔煉之后會除去絕大部分硫，因此用含高硫的鋼錠一定為布拉特鋼錠。

布拉特鋼經(jīng)淬火回火的成型制品很硬，淬火回火之后可以到61-63hrc(屬于高碳鑄鐵淬火后正常范圍)，但是其枝晶骨架幾乎沒有任何塑性和韌性，非常之脆。而古代烏茲鋼兵器絕大多數(shù)的整體硬度都在50hrc以下(并非大多數(shù)傳聞的60hrc以上)，但是局部顯微硬度可以到65，而且抗斷裂能力非常之好。這一點(diǎn)也是布拉特鋼與烏茲鋼很顯著的性能區(qū)別。

綜合國內(nèi)外對烏茲鋼的研究結(jié)果，可以認(rèn)為:

1.布拉特和亞共晶白口鑄鐵對比，在金相組織上十分相似，而與古代烏茲鋼卻有很大差別。所以可以認(rèn)為阿諾佐夫派的俄式布拉特本質(zhì)是亞共晶鑄鐵。布拉特鋼和烏茲鋼有本質(zhì)上的區(qū)別，鑄鐵與鋼的區(qū)別。

2.不銹布拉特鋼會惡化布拉特鋼的性能

3.古代烏茲鋼兵器絕大多數(shù)的整體硬度都在50hrc以下但是局部顯微硬度可以到65，而且抗斷裂能力非常之好。而布拉特鋼硬度往往達(dá)到61-63，極脆的枝晶骨架嚴(yán)重惡化了性能。

4.在印度礦區(qū)的鐵礦石成分當(dāng)中并不含有大量的鉻和硫，高鉻高硫成分的鋼錠可以斷定為仿冒烏茲鋼的布拉特鋼錠。