布拉特鋼

一種起源與俄羅斯的枝晶花紋鋼，一度被認為是外貌上最接近古代烏茲鋼的模仿品，稱為布拉特鋼。起源於19世紀的俄國。在俄羅斯，從沙俄時期開始冶金學家就一直對如何消除有害液相偏析進行非常深入研究。這也使得俄羅斯科學界對如何製造枝晶組織偏析有很大幫助。

基本介紹

• 中文名：布拉特鋼

定義

一種起源與俄羅斯的枝晶花紋鋼，一度被認為是外貌上最接近古代烏茲鋼的模仿品，稱為布拉特鋼。起源於19世紀的俄國。在俄羅斯，從沙俄時期開始冶金學家就一直對如何消除有害液相偏析進行非常深入研究。這也使得俄羅斯科學界對如何製造枝晶組織偏析有很大幫助。19世紀初期俄羅斯冶金學家阿諾佐夫（П.П.Аносова）成功利用液態偏析法製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。在俄羅斯的論文當中曾經認為所謂“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，這一點有別於烏茲鋼酸洗後較高對比度的深色。布拉特鋼花紋成因是大量的粗大一次碳化物枝晶經過鍛造扭曲組成的帶狀組織。由於其製做工藝的原因，冷速要求非常緩慢，有時甚至需要刻意長時間高溫等溫，內部往往存在大量方形枝晶。縮孔甚至氧化。雖然有這樣的缺點，長久以來俄羅斯仍然將其作為製作烏茲鋼刀劍仿製品的材料。

布拉特鋼

工藝特色

根據俄羅斯冶金學家阿諾索夫《О Булатах》和後來俄羅斯布拉特研究者的論述，布拉特鋼是將含碳量高於2%的鋼鐵原料於1550攝氏度至1950攝氏度融化2個小時，並置於固液兩相1400攝氏度2個小時以上，以足夠緩慢的速度降溫，直到常溫為止。製成布拉特鋼錠。

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後仍舊無法消除。這是由於阿諾佐夫派布拉特的工藝所致。其工藝要求緩慢冷卻，由於鋼液中的熱液交帶作用，產生了粗大方形組織。這種情況大量存在於俄國製造的布拉特，和所謂不銹布拉特。

溫度、時間和含碳量並稱為布拉特鋼的三元素，合寫成為公式（溫度x時間）x含碳量，根據資料一般認為這個公式的數值越大越好。根據品質又被細分為：網狀布拉特，灰色布拉特和黑色布拉特。無數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）煮的時間越長，鋼的質量越好。雖然這是和現代冶金實踐經驗完全相反的駁論。

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格線、粗大縮孔等。這些格線經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。如果經過可鍛化處理的鑄鐵經過耐心的反覆低溫鍛造（如果有幸不打裂的話）也可以出現類似的紋路。

熱液交代格線

布拉特鋼因為有以上特性，並且往往含碳量較高（超出鋼鐵的範圍），常常高達2%以上（有些甚至達到6%），所以鍛造難度非常大（有些需要進行石墨化處理），經常需要低溫鍛造，並且反覆循環，更有甚者需要進行石墨化處理方可鍛造，使碳化物不可逆的成為穩定的石墨（現代熱處理規範中嚴格規定一旦出現石墨化即為報廢）。經淬火回火的成型製品很硬，淬火回火之後可以到61-63hrc，但是其枝晶骨架幾乎沒有任何塑性和韌性，非常之脆。而且由於其長期高溫保溫，縮孔和氧化程度嚴重，甚至大量的碳變成石墨存在與鋼鐵當中，金相組織在電鏡下很“髒”。製做出的刀，尤其是長刀，上面往往會出現類似長時間鏽蝕後留下的凹陷。

被拉伸的熱液交代格線

本質區別

從金相組織上來看傳統的印度-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：

烏茲鋼金相照片

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。並且由於直徑過分粗大，遠遠低於現代鋼鐵質量要求和標準。所以可以認為阿諾佐夫派的俄式布拉特和烏茲鋼有本質上的區別，鑄鐵與鋼的區別，這也是過去刀劍界認為阿諾索夫複製烏茲鋼失敗的最主要原因。

布拉特鋼組織

亞共晶鑄鐵

外觀區別

布拉特與傳統烏茲鋼在視覺上也有明顯區別。下面是幾組對比圖，可以輕易進行鑑別。如出現熱液交代格線即可認為是鑄鐵類原料鍛造而成的結果，而非烏茲鋼紋。

烏茲鋼

布拉特鋼

烏茲鋼

布拉特鋼

不銹布拉特鋼

在布拉特工藝當中還有一項延伸向鋼材原料中添加百分之十幾的鉻來達到不銹目的，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型耐熱鑄鐵進行布拉特式枝晶粗化。Cr將在布拉特鋼當中代替Fe與碳形成碳化物。由於Cr7C3顆粒尺寸遠遠大於Fe3C，而且極易剝落，如果製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並且降低鋒利度，因此應當認為得不償失。

布拉特的硬度

布拉特鋼經淬火回火的成型製品很硬，淬火回火之後可以到61-63hrc（屬於高碳鑄鐵淬火後正常範圍），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的整體硬度都在50hrc以下（並非大多數傳聞的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。這一點也是布拉特鋼與烏茲鋼很顯著的性能區別。

偽造烏茲鋼錠

由於烏茲鋼古董市場在國際上長期的需求，經常有高加索地區產的現代布拉特鋼魚目混珠冒充烏茲鋼錠的現象。由於布拉特鋼錠粗大的枝晶組織酸洗後與烏茲鋼錠花紋相似，因此收藏者常常上當。烏茲鋼錠與布拉特鋼錠往往需要藉助儀器才能進行鑑別，主要區別為：在印度礦區的鐵礦石成分當中並不含有大量的鉻，並且由於古代的冶煉技術所限不可能人為向坩堝當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。在印度礦區的鐵礦石成分當中並不含有大量的硫，並且在進一步熔煉之後會除去絕大部分硫，因此用含高硫的鋼錠一定為布拉特鋼錠。

總體評價

綜合國內外對烏茲鋼的研究結果，可以認為：

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。所以可以認為阿諾佐夫派的俄式布拉特本質是亞共晶鑄鐵。布拉特鋼和烏茲鋼有本質上的區別，鑄鐵與鋼的區別。

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到61-63，極脆的枝晶骨架嚴重惡化了性能。

4.在印度礦區的鐵礦石成分當中並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。