布拉特鋼,起源於中世紀的俄羅斯,是俄羅斯冶金專家仿制印度烏茲鋼制作的壹種枝晶花紋鋼,壹度被認為是外貌上最接近古代烏茲鋼的模仿品。枝晶,其實就是像樹枝壹樣蔓延生長出來的晶體結構,比如我們常常看到的雪花,它的形狀就是枝晶生長的例子。
這種結構在生活中非常多見,比如松花蛋中的美麗圖樣,或者火山巖、霜花等。除此之外,很多金屬或者合金也會出現枝晶的形態,比如古代的刀劍劍身那些美麗的花紋,有很多都是由枝晶在點綴。布拉特鋼中正是因為有枝晶結構,所以用它制成的刀劍上,也有十分美麗的花紋。
古代烏茲鋼兵器整體硬度都在50hrc以下,且抗斷裂能力非常之好。而布拉特鋼經淬火回火後的成型制品,雖然能達到61-63hrc的硬度,但是其枝晶骨架幾乎沒有任何塑性和韌性,非常之脆。
也正是因為其極脆的枝晶骨架結構,用布拉特鋼制成的刀劍從性能上來講,沒有烏茲鋼制成的刀劍好。正因如此,比起用布拉特鋼制成刀劍來說,俄羅斯人更喜歡用布拉特鋼來制作大炮。比起由其他金屬制成的大炮,布拉特鋼由於其極高的硬度,制成的大炮更加強大而有效。
布拉特鋼在當時的大炮制造中壹度十分流行,直到能夠以更低的成本制造相同質量的鋼的Bessemer工藝出現。19世紀初期,俄羅斯冶金學家成功利用液態偏析法,制造出了帶有枝晶花紋的布拉特鋼,其成分在很大程度上更接近鑄鐵。
Anosov將含碳量高於2%的鋼鐵原料於1550℃-1950℃的封閉坩堝中高溫融化2個小時,然後將其置於1400℃的溫度中2個小時以上,再以足夠緩慢的速度降溫,直到常溫為止,最終制成布拉特鋼錠。
關於“以足夠緩慢的速度降溫”這壹點,無數俄文資料裏都引用過Anosov的名言:“制作鋼鐵的材料在半凝固的狀態下煮的時間越長,鋼的質量越好。”當然這是和現代冶金實踐經驗完全相反的駁論。
也正因在制鋼的過程中,冷卻的速度非常緩慢,使得俄制布拉特鋼的內部往往會存在大量熱液交帶網格、粗大縮孔等。這些網格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,看上去像是裂紋壹樣。
除此之外,布拉特鋼往往含碳量較高,常常高達2%以上,有些甚至達到6%,超出了鋼鐵的範圍。所以鍛造難度非常大,經常需要低溫鍛造,並且反復循環,有時甚至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。
由於其縮孔和氧化程度嚴重,甚至大量的碳變成石墨存在於鋼鐵當中,布拉特鋼的金相組織在電鏡下很“臟”。制做出的刀,尤其是長刀,上面往往會出現類似長時間銹蝕後留下的凹陷。