Как будет выглядеть меч, сделанный с помощью современных технологий и научных достижений?
Перевод вопроса из области металлургии и материаловедения с Quora. Автор наиболее популярного ответа — специалист с 15-летним опытом ковки клинков — рассуждает на тему того, изменились ли современные методики их изготовления по сравнению с аналогами из прошлого. Он также рассказывает о некоторых особенностях и свойствах сплавов, необходимых для создания мечей, сравнивает их с требованиями для ножей и делится своим мнением по поводу наиболее перспективной в этой области технологии.
Полагаю, начать надо с определения того, что в вашем понимании значит «современные технологии и научные достижения». Возможно, вы имеете в виду какие-нибудь невероятные современные материалы или техники изготовления. Или же под этим вы понимаете некое особенное конструктивное исполнение или улучшенную форму. А может быть, вы просто хотите узнать, чем такой меч будет отличаться от своих предшественников?
Для начала поговорим о форме и назначении. Основная задача меча — резать и колоть. Это означает, что он должен иметь некую клинообразную форму, а поскольку физика того, как металлический клин расщепляет или режет что-либо оставалась неизменной с незапамятных времен, то конструктивная форма современного меча никак не будет отличаться от того немалого разнообразия форм, созданных на протяжении всей истории. Конечно, некоторые из них лучше подходят чтобы колоть, другие — чтобы резать, некоторые больше, некоторые меньше, иные имеют изогнутую форму, а другие — прямую.
Здесь важно понимать, что эволюция формы мечей и их конструктивных особенностей носила далеко не только произвольный характер, но и, по сути, в равной степени представляет собой продукт нескольких тысяч лет изобретений и инноваций. Если бы сейчас меня попросили найти какую-либо новую геометрию клинка, которая могла бы превзойти по своим показателям результаты работы бесчисленных поколений умов мастеров и изобретателей, я бы оказался в очень затруднительном положении. То же можно сказать и про свойства. Острый ли клинок? Способен ли он сохранять свою остроту? И достаточно ли он прочен, чтобы выдержать то воздействие, которому его будут подвергать? Эти критерии нисколько не изменились. Да сегодня в нашем распоряжении есть материалы, превосходящие исторические аналоги по многим характеристикам, однако способность война убить кого-либо никогда не зависела от таких факторов, как наличие или отсутствие коррозионной стойкости. Не зависит она и сегодня.
Кроме того, надо понимать, что те свойства, которые будут полезны для ножа, как правило, вредны для хорошего меча. Правила создания отличных ножей неприменимы для изготовления мечей. Например, во время работы над поварским ножом, я закаляю его до получения приличной жесткости: мне нужно очень острое и долговечное лезвие, пригодное для резки овощей и мягкой ткани. Но при этом я точно знаю, что мне не следует даже пытаться срубить дерево подобным клинком. Увеличивая твердость, вы получаете снижение ударной вязкости — важного для любых мечей свойства.
А теперь о материалах. Современные образцы стали показывают значительно лучшие результаты, нежели их исторические аналоги. Все что вы слышали про катаны, разрезающие насквозь оружейные стволы, или невозможность воспроизведения свойств древней дамасской стали в наше время — чепуха (прочитайте про вуц, несколько десятков лет исследования клинков из него и близких к ним по свойствам современных репродукций. Это вам не какой-нибудь «греческий огонь»). Научный прогресс, которого достигла металлургия со времен Средних веков просто поражает. Японским кузнецам при изготовлении катаны приходилось плющить и сворачивать стальные заготовки много раз с целью очистить их от примесей. Мы же сегодня умеем полностью исключать эти примеси из сплава, благодаря изобретенной во времена промышленной революции и применяемой вот уже 120 лет технологии.
Умение сплавлять металлы, добиваясь нужного сочетания составляющих компонентов — нечто потрясающее и каждый добавленный вами элемент оказывает на сталь совершенно разное воздействие. Как никель, так и хром улучшают ударную вязкость и закаливаемость, в то время как ванадий помогает снизить зернистость, то есть уменьшить размер зерен сплава и увеличить их прочность.
Время от времени я слышу рассуждения о нестандартных материалах или новейших передовых технологиях изготовления нержавеющих изделий. Истина, однако, в том, что подавляющее большинство нержавеющих сталей, хорошо подходящих для кухонных ножей, оказываются слишком хрупки для мечей. Эти виды сплавов получают свои износостойкие свойства благодаря добавлению осажденных карбидов (в том числе и в случаях вроде VG-10, популярной нержавейки для столовых приборов, или D2 популярной марки для малых клинков), или еще чаще, сверхтвердых осажденных карбидов. Добавление таких примесей неминуемо приведет либо к ухудшению вязкости при изготовлении более длинного клинка, либо просто не даст никаких существенных улучшений характеристик по сравнению с традиционными видами стали. Многие марки титана обладают невероятной ударной вязкостью, но не способны сохранять остроту лезвия (титан гораздо мягче закаленной или упрочненной стали).
Существует один весьма многообещающий, «передовой» материал — металлические стекла. Я думаю именно они и заменят со временем сталь. Они легче и обладают большей прочностью и вязкостью по сравнению с большинством своих кристаллически структурированных аналогов и поэтому выглядят весьма перспективно с точки зрения решения реально интересных практических задач. Вот, правда, изготовление клинков, увы, к таким задачам не относится… Существует ряд проблем, которые мешают их применению в этом качестве, и их еще предстоит решить. Кристаллизация при напряжении, плохая способность сохранения остроты краев и несовершенство технологических методов — первое, что приходит на ум. Металлические стекла заливаются в форму, а не куются, как можно было бы предположить, и требуют наличия некоторых весьма уникальных составов сплавов и оборудования для производства.