Исследование структуры, свойств и методов термической обработки стальных изделий XI-XIII столетий, изготовленных в Монголии и Средней Азии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.01, кандидат технических наук Пурэвжал Баясгалан

• Пурэвжал Баясгалан
• кандидат технических наук
• 2002

Оглавление диссертации кандидат технических наук Пурэвжал Баясгалан

Введение.

1 Древние способы производства железных и стальных изделий (литературный обзор).

1.1 Монголия является одним из металлообрабатывающих очагов азиатской части кочевых народов центральной Азии.

1.2 Производство булатной (дамасской) стали.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование структуры, свойств и методов термической обработки стальных изделий XI-XIII столетий, изготовленных в Монголии и Средней Азии»

До сих пор высокие физико-механические свойства сталей, из которых были сделано оружие, относящиеся к XI-XIII столетиям вызывают удивление у современных металлургов. Несмотря на множество работ, посвященных исследованию древних изделий из железа и стали, четкого ответа на то, как они получены не дано. Поэтому раскрытие секрета способов производства древней стали и ее химико-термической обработки является актуальной задачей для металлургии как в Монголии, так в мире.

Целью данного исследования является экспериментальное доказательство возможности производства литой тигельной легированной стали и индийского вутца и их термической обработки в условиях металлургического производства в Монголии и Средней Азии XI-XIII ст.ст.

Для осуществления поставленной цели в работе решались следующие задачи:

1. Исследование физико-механические свойства сталей, из которых сделаны древние изделия, хранящиеся в музеях Монголии и сопоставление полученных данных с известными способами производства стали в Средней Азии в XI-XIII столетиях.

2. Реставрация процессов получения древней тигельной стали с целью доказательства возможности их осуществления древними металлургами.

3. Реставрация процесса получения индийского вутца и доказательство возможности его производства в XI-XIII столетиях.

4. Реставрация древнего процесса химико-термической обработки стали в Монголии.

Научная новизна работы заключается в следующим:

1. В работе впервые проанализированы и сопоставлены свойства стали древних стальных изделия, относящихся к XI-XIII столетиям, найденных при раскопках в Средней Азии и хранящихся в музеях Монголии.

2. Реставрирован сталеплавильный тигельный процесс, относящийся к Монголии XI-XIII ст.ст. и доказано, что он давал возможность получать среднеуглеродистые и легированные стали.

3. Реставрирован процесс выплавки индийского вутца , который найден на территории Монголии и показал, что он является композиционным материалом среднеуглеродистая сталь - белый чугун.

4. Реставрирован процесс древней химико-термической обработки стали на основе ланолиновой шерсти, копыт и рогов и установлено, что он обеспечивал науглероживание поверхности стали на глубину 0,04 мм и предохранение её от окисления.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Результаты экспериментального исследования, показывают, что древние предметы, находящиеся в музеях Улан-Батора, сделаны из таких же сталей, как и предметы, найденные на территории Монголии и Средней Азии в XI - XIII ст.ст.

2. Реставрация древнего процесса получения тигельной стали в XI -XIII ст.ст. на территории Монголии и Средней Азии , показывающая возможность получения природно-легированной стали.

3. Реставрация процесса получения индийского вутца, показывающая, что индийский вутц является первым в мире композиционным материалом.

4. Реставрация процесса монгольского древнего способа химико-термической обработки стали с использованием углеродосодержащих сред, получаемых при нагреве органических компонентов (шерсти, рогов и ш-пыт).

Достоверность полученных результатов подтверждается экспериментальными исследованиями, в которых использовались современные приборы и средства измерения.

Заключение диссертации по теме «Металловедение и термическая обработка металлов», Пурэвжал Баясгалан

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Химическим анализом установлено, что часть исследуемых предметов изготовлена из среднеуглеродистой, высокоуглеродистой и легированной сталей, которые можно было получить только путем плавки.

2. Наконечник стрелы и нож, относящиеся к Монголии XI-XIII ст.ст., изготовлены из стали, имеющей высокое содержание углерода и микроструктуру, характерные для индийского вутца.

3. Показано, что XI-XIII столетиях в Ахсикете (Северная Фергана) умели плавить тигельную сталь. Для плавки стали в тиглях использовали агломерат, который мог содержать оксиды легирующих элементов.

4. Реставрацией тигельной плавки стали на основе ахсикетского агломерата убедительно показана возможность получения в древности легированных сталей на основе природнолегированных руд.

5. Исследованием микроструктуры образцов древних изделий арсенала Тамерлана (Самарканд и древнего городища Ахсикет) установлено, что также как и монгольский наконечник стрелы, и нож, сделаны из индийского вутца.

6. На основании химического состава вутца и его микроструктуры обоснована технология его получения.

7. Реставрирован процесс получения индийского вутца, показано, что он является композиционным материалом среднеуглеродистая сталь - белый чугун.

8. Установлено, что для цементации поверхности стали в древние времена, использовали рога, копыта и ланолиновую шерсть, которые при нагревании предохраняли сталь от окисления и способствовали науглероживанию ее поверхности.

9. Показано, что в среде, создаваемой ланолиновой шерстью, копытами и рогами, при нагревании до 880°С на поверхности стали появляется уг

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Пурэвжал Баясгалан, 2002 год

1. Монгол улсын гэгээрлийн яам, Монгол улсын шинжлэх ухааны ака-деми. Монгол улсын шинжлэх ухаан технологийг 2010 он хуртэлх хугацаанд хогжуулэх хотолбор. Улаанбаатар. 2000. X 52.

2. Киселев С.В., Мерперт Н.Я. Железные и чугунные изделия из Кара-Кума // Древне- монгольские города. М., 1965. С. 83.

3. Медведев А.Ф. Татаро-монгольские наконечники стрел в восточной Европе // Советская археология. М., 1966. №2.

4. Горелик М.В. Ранние монгольские доспехи ЛХ-первая половина XV в/ "Археология, этнография и антропология Монголии". Новосибирск, 1987. С. 35.

5. Гумилев Л.Н, Курчки А.И. Хар домог. Улаанбаатар., 1992. X 29

6. Худяков Ю.С. Железные наконечники стрел из Монголии. Новосибирск, 1985. С.56.

7. Худяков Ю.С. Вооружение Центрально-Азиатских кочевников в эпоху раннего и развитого средневековья. Новосибирск, 1991. С.60.

8. Пэрлээ X. Монголын нуудэлчдын металлурги, металл боловсруу-лалтын туухийн асуудалд. "Археологийн судлал ". Улаанбаатар, 1982. X 60.

9. Пэрлээ X. Монголчуудын цэргийн чадвар "Гурван огуулэл " Улаанбаатар, 1962. X 29.

10. Гонгоржав Г. Монголчуудын эрдэм ухааны уламжлал. Улаанбаатар, 2001.Х 387, 392.

11. Базарсурэн Ж. Их монгол улсын цэргийн зэр зэвсэг (XIII зуун) Улаанбаатар, 2000. X 166.

12. Дамдинсурэн А. Монголын зэвсгийн товч туух. Улаанбаатар, 1990.1. X 16.

13. Цэвээндорж Д. Монгол оронд томорлог боловсруулж эхэлсэн тухай асуудалд ."Дорно дахины суддалын асуудал" 1989. №1. X 20.

14. Баяр Д. Каменные изваяния из Сухэ-Баторского аймака. // Кн. Древние культуры монголий. Новосибирск, 1985. С.26.

15. Нацагдорж Н. Монголын ундэсний бутээгдэхуун уйлдвэрлэх уламжлалт технологи. Докторын зэрэг горилсон нэгэн сэдэвт зохиол. Улаан-баатар, 1997. X 91.

16. Амар А. Монголын товч туух. Улаанбаатар, 1989. X 45.

17. Батхурэл Ч. Хадуурын сегментийг хатаах уламжлалт технологийн судалгаа /Техникийн ухааны докторын (Ph.D) зэрэг горилсон бутээл, эрдэм шинжилгээний илтгэлийн хураангуй / Улаанбаатар, 2000. X 59.

18. Атаев Д.М. Новые данные о металлообрабатывающих очагах в средневековом Дагестане // «Труды VII международного конгресса антропологических и этнографических наук ». М., 1970. Т. 10. С. 219.

19. Жиовани дел Плано Карпини. Монголчуудын туух. Гильем де Руб-рук. Дорнод этгээдэд зорчсон минь. Улаанбаатар, 1988. X 54.

20. Марко Поло. Орчлонгийн элдэв сонин. Улаанбаатар. 1987. X 163

21. БНМАУ-ын туух. Улаанбаатар, 1984. X 176.

22. Лиждвой Р. А. Формирование в стали узора булатного типа // Металлург. 1980. №2. X 44-46.

23. Руденко С.И. Культура хуннов и ноинулинские курганы. М. JI. 1962. X 37.

24. Монголын нууц товчоо. 4 дэх хэвлэл. Улаанбаатар. 1990. X 83. (Ц.Дамдинсурэнгийн орчуулга)

25. Фридман Г.Л, Плоткин С.Я. История производства железного порошка//Порошковая металлургия. 1971. №9. С. 97-103.

26. Жао Хун. Монгол татарын тухай бурэн тэмдэглэл. "Богдбаатар бие-эр дайлсан тэмдэглэл ". Хайлар. 1985. X 127.

27. Пэн Да Я, Сюй Тин. Хар татарын тухай хэргийн товч. "Богдбаатар биеэр дайлсан тэмдэглэл ". Хайлар. 1985. X 63.

28. Черных Е.Н. Металл человек время. М.: «Наука», 1972. 205 с.

29. Вдовыкин Г.П. Алмазы в метеоритах. М.: «Наука», 1970. 125 с.

30. Кольчин Б.А. Техника обработки металла в древней Руси. М.: Суд-промгиз, 1953.

31. Гуревич Ю.Г. Загадка булатного узора. М.: «Знание», 1985. 190 с.

32. Арендт В.В. О технике древнего клинкового производства. Архив истории науки и техники, 8. М. J1.: Изд-во АН СССР, 1936.

33. Мезенин Н.А. Повесть о мастерах железного дела. М.: «Знание»,1973.

34. Мезенин Н.А. Занимательно о железе. М.: «Металлургия», 1972.256 с.

35. Аносов П.П. Собрание сочинений. М.: Изд-во АН СССР, 1954.

36. Гуревич Ю.Г. Тайна крылатого коня. Челябинск.: ЮжноУральское книжное изд-во, 1980. 191 с.

37. Миллем Г.О. Дамассцированная сталь//Горный журнал, 1837. ч.4. с. 30-44.

38. Фабр дю Фор. О приготовлении дамассцированной стали // Горный журнал, 1839. ч.2. с. 41-57.

39. Уилькинсон Ч. О причине образования струй на булатных и дамасских клинках//Горный журнал, 1841. ч.2. с. 17-38.

40. Массальский И.Б. Изготовление булата по способу употребленному персианами//Горный журнал, 1841. ч.4. с. 22-29.

41. Бутецов Г. Замечания о ковке булата в Бухаре // Горный журнал, 1842. ч.4. с. 11-17.

42. Эйнбродт Н.Н. Заметка по приготовлению булата // Горный журнал, 1874. ч.2. С. 30-39.

43. Фон-дер-Ховен. Дамасская сталь для изготовления оружия. СПБ: Оружейный сборник, 1882. С. 81-88.

44. Ленц Э. Императорский эрмитаж. Указатель отделений средних веков и эпохи Возрождения ч. I. СПБ: 1908.

45. Кашкай М.А., Селимханов И.Р. Из истории древней металлурги Кавказа. Баку: 1973 . 212 с.

46. Антейн А.К. Дамасская сталь в странах бассейна Балтийского моря. Рига: «Зинатне», 1973. 288 с.

47. Anteins A. Menais metals Jatvija. Riqa: "Zinatne", 1973 s. 271.

48. Pleiner R. Stare evropske kovarstvi. Praha, 1962. s. 138.

49. Bohne c. Die Technik der damfszicrten Schwerter // Archiv ffir das Eisenhuttenwesen. Dusseldorf. 1963. 34. н. 4.

50. Кашкай M.A., Селинханов И.З. Из истории древней металлургии Кавказа. Баку: Бакиздат. 1973. 268 с.

51. Чолошвили К.К. Из истории грузинского булата. Тбилиси: «Мец-ниерета», 1964. 312 с.

52. Железков В. Исторические сведения о булате в России. СПБ: Изд-во Брокгауза и Эфрона, 1906. 328 с.

53. Кирпичников А.Н. Древнерусское оружие. М-л: «Наука», 1966.с.289.

54. Эйнбродт Н.Н. Заметка на приготовление булата // Горный журнал, 1874. С. 18-23.

55. Гейман JI.M., Гасин Н.Я. Под знаком железа. М.: «Наука», 1972.211 с.

56. Тульское художественное оружие XVIII-XIX в.в. М.: Изд-во культурно- просветительной литературы. 1952. 362 с.

57. Аносов П.П. О булатах // Горный журнал, 1841. ч.2. С. 32-44.

58. Беляев Н.И. О булате // Журнал русского металлургического общества, 1911. в. 2. С. 28-41.

59. Гуревич Ю.Г. Тайна булата // Советская Россия, 1973, № 164. С.51-95.

60. Гуревич Ю.Г. Тайна булатного узора. М: «Знание». 1985. 191с.

61. Авторское свидетельство на изобретение №116334. Способ изготовления слитков булатной стали / Голиков И.Н., Васильев П.В., Гуревич Ю.Г., Лонгинов М.Ф., Люндовский Ю.И. Заявка №1110/460224 с приоритетом от 18.02. 1955.

62. Авторское свидетельство на изобретение № 1079337. Способ формирования булатного узора в стальной заготовке/ Гуревич Ю.Г., Люндовский Ю.И., Юшковский А.Г. Заявка № 3471550 с приоритетом от 15.07. 1982.

63. Бируни. Глава «О железе» минералогического трактата. М.: АН СССР // Краткое сообщение института истории материальной культуры. 1950. в. 33. С. 30-32.

64. Белиницкий A.M. Глава «О железе» минералогического трактата Бируни. М.: АН СССР // Краткая сообщение института истории материальной культуры. 1950. в. 33. С. 30-32.

65. Беляев Н.Т. О булатах СПБ // Горный журнал. 1906. С. 22-25.

66. Беляев Н.Т. Работы Аносова в области металлургии. СПБ // Горный журнал. 1914. С. 39-43

67. Чернов Д.К. Сталелитейное дело. Лекции, читанные в дополнительном курсе Михайловской артиллерийской академии в 1889-1891 г.г. СПБ: 1891. 162 с.

68. Чернов Д.К. Сталелитейное дело. СПБ: Част, изд., 1906. 187 с.

69. Чернов Д.К. Наука о металлах. М-л.: Металлоиздат, 1950. 219 с.

70. Ижевский В.П. Получение зернистого перлита при отжиге стали. СПБ//Журнал русского металлургического общества, 1906. с. 12-15.

71. Железнов В.Н. Историческое сведение о булатах в России. СПБ: 1906. 122 с.

72. Швецов В.Н. Литой булат // Уральский техник. 1924, № 3. с.14-16.

73. Гаев И.С. Булат и современные железоуглеродистые стали // Металловедение и термообработка металлов, 1956, № 9. С. 14-16.

74. Прокошкин Д.А., П.П. Аносов // В сб. «История открытой выставки высококачественных сталей М.: Изд-во АН СССР. 1951.С. 78-86.

75. Виноградов А.П. Происхождение булатного узора . М. Технико-экономический вестник. 1924, т.4. с.32-37.

76. Виноградов А.П. Мягкий булат и приготовление булатного узора // Научные записки кафедры «Металлография и механико-термической обработки металлов» Днепропетровского горного института. 1928. С. 18-23.

77. Голиков И.Н. Дендритная ликвация в стали. М.: Металлургиздат, 1968. 286 с.

78. Гуревич Ю.Г. Герасимов В.Ю. Булат в прошлом и будущим // Металлург. 1996, №4. С. 43-44.

79. Гуревич Ю.Г. Структурные особенности булата с позиций современной науки // Сталь. 1997, №6. С. 72-75.

80. А.Смит. Прикладная ИК спектроскопия Москва. МИР. 1982 г Applied spectroscopy A.Lee Smith A.Wiley-interscince publication John Wiley and sons New York- Chichester-Brisbane-Toconto

81. Infra red spectra and structure of organic long-chain Polymers Arthur Elliot Ph.D.D. Sc. London. Edward Arnold LTD, 1969

82. Геллер Ю.А, Рахштадт А.Г. Материаловедение. М. «Металлургия», 1989. С 26,171

83. Ишбалжир С. О технике и инженерном мышлении в Монголии «Новости Монголии» 1994. №9

84. Ишбалжир С. Коротко об истории техники Монголии «Новости Монголии» 1994. №10,11

85. Баясгалан П., Гуревич Ю.Г., Базарсурен Ж., Гомбосурен Ж. Изучение микроструктуры оружия среднего века // Инженерийн боловсрол-ерселдех чадвар. ЭШ-ний бага хурал МУТИС. Эрдэм шинжилгээний бичиг. г. Улан-Батор, 2001. х. 130.

86. Баясгалан П., Гуревич Ю.Г., Гомбосурен Ж. Исследования микроструктуры археологической металлической находки // ТИС Механик инженерийн сургууль. г. Улан-Батор, 2001. х. 20.

87. Баясгалан П. Традиционная технология металлобработки в Монголии // Сургалтын чанар судалгаа ЭШ-ний бага хурал Томор замын коллеж. Улан-Батор, 2001. х. 15.

88. Bayasgalan Р, Gurevich J.G, Gomboseren G/ Best damascus indian vutca made in territories of the Great Mongol // An international symposium. New materials and advansed technology. Ulan Bator, -2002.-p.109.

89. Баясгалан П. Возможность применения традиционной технологии для получения стали с комплексными механическими свойствами // Сургалт судалгаа ЭШ-ний бага хурал Темер замын коллеж.Улан-Батор, 2001.x. 21.

90. Ю.Г. Гуревич Ю.Г., Баясгалан П. Международная научно-техническая конференция в честь 200-летия со дня рождения П.П. Аносова «От булата до современных материалов», Златоуст, 1999 г.

91. Баясгалан П., Гуревич Ю.Г., Дудоров В.И. Реставрация процесса получения индийского вутца // Теория и технология производства новых конструкционных материалов: Сб. научн. тр. Курган: КГУ, 2000. С. 3-7.

92. Гуревич Ю.Г, Папахристу С.А. Производство тигельной стали в Северной Фергане в начале веков. Металлург. 1992. №3. С 36-39.

93. Гуревич Ю.Г, Папахристу С.А. Кольчуга Тамерлана. Металлург. 1992. №4. С 28-30.

94. Главацкий М.Е, Гришаев В.Ф, Гуревич Ю.Г и др. Генерал от металлургии Павел Аносов. Екатеренбург. Издание Уральского университета, 1999. с 302

95. Баясгалан. П. Химико-термическая обработка стали по традиционным методам монгольских кузнецов // Теория и технология производства ю132вых конструкционных материалов: Сб. научн. тр. Курган: КГУ, 2000. С.60-62.

96. P.Bayasgalan. Restavriation of traditional methods of chemical thermo processing of steel using horns, hoofs and wool. // An international symposium. New materials and advansed technology. Ulan Bator, MGY, 2002.-p.309.

97. Баясгалан П., Гуревич Ю.Г., Гомбосурен Ж., Применение традиционных методов термической обработки холодного оружия // ХХ1зуун девшилтэт технологи. ЭШ-ний бага хурал МУТИС. Эрдэм шинжилгээний бичиг. Улан-Батор, 2001. х. 62.

98. Баясгалан П. Технологическое исследование химико-термической обработки стали по монгольскому традиционному способу // Томор замын инженер техникчдын онол практикийн хурал. Улан-Батор, 1997. х. 22.

99. Баясгалан П. Нитроцементация на сталях по традиционной технологии // Монголын металлургичдийн холбооны анхдугаар бага хурал. Улан-Батор, 1999. х.38.

100. Марочник сталей и сплавов под.ред. В.Г. Сорокина. М. «Машиностроение» 1989. 88 с.