Археология и естественнонаучные методы. Сб. статей
Шрифт:
Технологическая характеристика орудий труда и инструментов разного назначения
Около половины изученных изделий — хозяйственные ножи (147 экземпляров). Известно, что эта категория кузнечных изделий наиболее полно документирует технику и технологию железообработки и наиболее информативна при статистических подсчетах. Как показало технологическое изучение этой категории поковок, хозяйственные ножи изготовлялись по пяти технологическим схемам: клинки цельножелезные, цельностальные, с цементированным лезвием, изготовленные в технике трехслойного пакета, с наварными стальными лезвиями.
Изготовлены путем свободной кузнечной ковки без применения каких-либо операций, которые могли бы улучиить эксплуатационные качества лезвия. Кричное железо (феррит) обычной характеристики, иногда неравномерно науглероженное. Микротвердостъ как правило в пределах 170-206-221 кг/мм 2. Но есть три ножа, где микротвердость феррита 322–421; 254–297; 254 кг/мм 2. Микроструктура феррита отличается крупнозернистостью, что в сочетании с высокой твердостью определенно свидетельствует об исходном сырье как о фосфористом твердом кричном железе. Содержание шлаковых включений в феррите за редким исключением в пределах обычного.
Сырьем для изготовления цельностальных ножей служила сырцовая сталь с неравномерным содержанием (более 0,3 %, т. к. большинство клинков сохранило термообработку) и распределением углерода. Термообработкой была закалка, о чем свидетельствуют мартенситные и мартенсито-трооститные структуры лезвий. Сорбитообразные структуры перлита и глобулярное строение перлита могут свидетельствовать или о других режимах термообработки или об отпуске, длительной выдержке при случайном попадании изделия в огонь. Несколько клинков, которые вполне могли воспринять закалку (содержат местами до 0,4–0,7 % углерода) были в отожженном состоянии (не имели следов термической обработки). Клинки некоторых ножей откованы из заготовок твердой стали с равномерным распределением углерода: об этом свидетельствуют однородные структуры клинков с высокой микротвердостъю.
Все восемь ножей изготовлены по однотипной схеме: сквозная цементация острия лезвия с последующей закалкой. Во всех случаях микроструктура лезвия мартенситная, микротвердосгь 464,724–824, 514–642 кг/мм 2.
Эти ножи представляют классическую схему трехслойного клинка: в центре проходит полоса высокоуглеродистой стали с выходом на лезвие, по бокам ее — полосы чистого железа. Клинки, как правило, закалены, — стальные полосы имеют, чаще всего, микроструктуру мартенсита, мартенсита с трооститом, сорбита, сорбита с ферритом. Встречаются сорбитообразные структуры перлита, коагулированный перлит с ферритом, — эти микроструктуры также свидетельствуют о возможной тепловой обработке поковки. Микротвердосгь мартенситных структур варьирует (в зависимости от содержания углерода в стали, степени нагрева поковки под закалку, скорости охлаждения после нагрева) от 351 до 824-946-1288 кг/мм 2. Сорбитные и сорбитообразные микроструктуры гораздо мягче, — 221-254-297-322 кг/мм 2.
Стальные полосы нескольких ножей имеют стабильную структуру отжига, что не позволяет говорить о термообработке этих клинков.
В эту группу ножей включены несколько клинков, которые выполнены по технологии глубокой вварки стального лезвия в железную основу ножа с последующей его термообработкой. Эта технологическая схема обычно рассматривается как переходная от технологии трехслойного пакетирования к наварке стального лезвия.
Большинство ножей этой группы можно отнести к упомянутому типу узколезвийных ножей удлиненных пропорций с толстой спинкой и трехслойным (иногда пятислойным) клинком. Несомненно, что здесь мы констатируем не часто встречающуюся зависимость формы изделия и технологии его изготовления. Еще одна характерная особенность этой группы клинков, — использование определенного сорта железа, обладающего высокой твердостью. Микротвердость феррита в этих клинках в пределах 254–299, 322–351, 351–383 кг/мм 2. Исследователи связывают высокую твердость кричного железа с повышенным содержанием в нем фосфора.
Среди описываемой технологической группы ножей есть несколько экземпляров, которые имеют широколезвийный клинок и, что интересно, во всех этих случаях использовано при ковке обычное кричное железо с микротвердостью феррита 143–160, 221, 206–236 кг/мм 2. Есть ли в этом закономерность или случайное совпадение, могут определить дальнейшие исследования.
В этой группе четыре ножа представляют классическую схему торцовой наварки стального лезвия на железную основу клинка с последующей термообработкой. Три клинка закалены, один имеет следы термообработки.
Один нож имеет стальное наварное лезвие на пакетную основу клинка, состоящую из трех полос металла, — стальная в центре и по бокам железные.
И, наконец четыре ножа, технология изготовления которых чрезвычайно редко встречается в древнерусской кузнечной практике. Речь идет о ножах со вставками из твердого (фосфористого) железа: при технологии торцовой наварки стального лезвия на основу клинка используется прокладка твердого железа (микротвердость феррита 254–383 кг/мм 2). Существует мнение, что такие прокладки облегчали сварку твердой стали с мягким железом (Mazur, Nosek,1972. S. 291). В шестовицких ножах клинки имеют лезвие и спинку стальные, поэтому техническая надобность в прокладке твердого железа отсутствует. Только один из них можно рассматривать как пример наличия вставки для облегчения процесса сварки. В этих ножах нет конструктивной необходимости во вставке твердого железа, — она давала, скорее всего, оптический эффект при полировке (тонкая блестящая светлая полоска вдоль клинка ножа).
С точки зрения формы, описываемые ножи можно отнести к типу узколезвийных клинков с прямой и толстой спинкой. Авторы раскопок датируют один клинок X веком, один — XII веком и два клинка — X–XIII вв.
Почти точная технологическая копия — изготовление клинка ножа из древнерусского поселения ХI-ХIII вв. в с. Автуничи Черниговской обл. К сожалению, клинок фрагментирован, — о форме что-либо сказать трудно. Найден он в слое с широкой датировкой — ХI-ХIII вв.
Аналогичная схема изготовления клинка обнаружена при исследовании кузнечных изделий, происходящих из раскопок на посаде древнего Вышгорода. Нож из ямы XI в. имеет спинку и лезвие стальные, а между ними — прокладка твердого железа (микротвердость 274–297 кг/мм 2). В хозяйственной яме XI–XII вв. найден нож, клинок которого стальной, но в нем также прослежены тонкие прокладки твердого железа. Они расположены так, что идут вдоль спинки клинка двумя блестящими полосами, и по одной полоске блестящего металла вдоль боковых поверхностей клинка (микротвердость феррита 250 кг/мм 2) (Вознесенська, Недопако, Паньков,1996. С. 127–129).
Подобная технологическая схема, — использование прокладки из твердого железа между железной основой клинка и наварным стальным лезвием, — встречена при исследовании ножа из раскопок в Тверском кремле, где материал датируется концом XIII — серидиной XV в. (Розанова, Терехова,2001. С. 109–137). Авторы исследования в качестве аналогии указывают на ножи из раскопок средневекового Вроцлава, опубликованные А. Мазуром и Э. Носек в начале 70-х годов (Mazur, Nosek,1972. S. 291–303). Однако в этой публикации речь идет об очень специфической группе клинков преимущественно XIII в. со вставками из сварочной дамасской стали, где использование прокладок из твердого железа встречается довольно часто. Только один клинок (под № 4), относящийся к XII в., может с натяжкой служить аналогией клинкам из Шестовицы, Автуничей и Тверского кремля. К слову, исследованный нами нож из древнерусского поселения Бучак (Каневский р-н Черкасской обл.), найденный в жилище второй половины XII в., также имел клинок со сварочной дамасской сталью, где были использованы прокладки из высокофосфористого твердого железа.
Использование вставок из сварочного Дамаскав средневековых клинках ножей служило, прежде всего, декоративным целям и было свидетельством первоклассного качества клинка. Среди древнерусских материалов они были явным импортом (Вознесенская,1990. С. 83–91). Один из центров изготовления таких ножей мог находиться в Средней Европе, может быть на территории современной Чехии (Pleiner,1979. S. 245–256).
Если признать, что прокладка из твердого железа в шестовицких и аналогичных им клинках тоже служила декоративным целям, то их можно рассматривать как местный прототип псевдодамасских ножей. К сожалению, трудно определиться с датой их бытования: то ли это X–XI вв., то ли позже.