Процесс поверхностного упрочнения изделий из железа путём насыщения поверхностного слоя углеродом описан преподобным Теофилом в трактате XII века. Если выполнять эту процедуру, соблюдая определённые правила, то на поверхности закаливаемой детали появляется плёнка с интересной цветовой палитрой, которая ценится производителями оружия. Эта плёнка весьма неустойчива к механическому воздействию; её сложно сохранить. Вопрос восстановления цветной калки на старых ружьях давно волнует оружейников, но очень редко у кого получается сделать это с хорошим результатом, а тех, у кого эти результаты стабильны, вообще можно пересчитать на пальцах одной руки. В нашей стране секреты и нюансы технологии цветной калки полностью утрачены, их реставрация является уделом нескольких энтузиастов. Для них, а также для коллекционеров и интересующихся любителей охотничьего оружия я выкладываю все материалы, имеющиеся у меня на этот счёт.

Цветная калка на огнестрельном оружии.

«THE DOUBLE GUN JOURNAL» (1996, issue 4)

Oscar L. Gaddy. (Перевёл Ярослав Иванов)

Часть I

Коллекционеров и экспертов по оценке художественного оружия, в особенности двуствольных ружей и штуцеров, при осмотре ружей высокого качества в оригинальном или близком к оригинальному состоянии, всегда интересует, сколько сохранилось цветной калки. Несомненно, процент оставшейся цветной калки является главным критерием определения уровня оригинального состояния оружия. Я, конечно, имею в виду цветную калку, полученную исключительно в среде древесного угля и кости, использовавшуюся мастерами 19-го — начала 20-го веков и небольшим количеством приверженцев пуризма сегодня, а не современный процесс цианирования, который стали применять в нашем столетии.

К сожалению, было издано очень мало практических материалов о цветной калке с использованием древесного угля и кости, так как большинство мастеров, владеющих этим искусством, бдительно охраняют свои коммерческие тайны.

Таким образом, цветная калка окружена множеством тайн, мифов, легенд и, в некоторых случаях, дезинформацией. Большая часть того, что было представлено на широкое обозрение, содержит как раз те мифы, которые раздувались десятилетиями. Эти материалы содержат сказки об использовании профессионалами цветной калки специальных ингредиентов, таких, как обугленная кожа, рог и другие органические материалы, или человеческих костей для получения особенных оттенков. Также говорится о том, что используются определенные добавки в охлаждающую жидкость для усиления цвета. Вопрос о практическом использовании этой информации остается открытым.

Факт, что при использовании костного и древесного угля, а также угля из твердых пород дерева в качестве карбюризатора и обыкновенной водопроводной воды в качестве охладителя, все оттенки палитры оригинальной цветной калки 19-го — начала 20-го веков могут быть повторены. Искусство цветной калки живо и используется сегодня некоторыми мастерами в Европе, по-прежнему использующими карбюризацию в костном угле для окончательной отделки некоторых ружей и револьверов. Можно добавить, что небольшое количество мастеров, которые занимаются реставрационными работами, используют этот процесс для воспрозведения прежней цветной калки.

 

Назначение этой статьи — попытаться развеять некоторые мифы о цветной калке путем отчета об экспериментах автора, учившегося этому несколько лет методом проб и ошибок. Во главу этого исследования было поставлено изучение научных принципов, лежащих в основе возникновения цветной калки, и создания методики восстановления цветной калки высококачественных двустволок и другого оружия. При использовании этих методов могут быть получены цветовые оттенки, текстура и палитры цветов, очень близкие к оригиналу. Описание экспериментов автора, возможно, поможет другим избежать его ошибок при выполнении цветной калки.

Процесс поверхностного отверждения стали (цементация), сам по себе, известен около тысячи лет. Предположительно, он возник в Китае в восьмом веке нашей эры. Описание процесса цементации, сохранившееся в бенедиктинском монастыре, относится ко второй части девятого века. Следовательно, цементация использовалась при изготовлении оружия и доспехов в раннем средневековье. С индустриальной революцией цементация стала очень важна при производстве инструмента и оборудования. В начале нашего века цементация стальных частей стала широко распространенным процессом, используемым в промышленности. Сейчас, при наличии современных легированных сталей, цементация стала не столь важна.

Цементация включает в себя процесс, называемый карбюризацией, при котором возникает тонкий слой высокоуглеродистой стали на поверхности изделия из мягкой стали. Если карбюризованное изделие нагреть до высокой температуры (около 720 градусов Цельсия) и быстро охладить, погрузив в холодную воду, то наружный слой высокоуглеродистой стали становится очень твердым, с высокой коррозионной устойчивостью.

Карбюризация может проводиться множеством способов. Один способ, наиболее старый, заключается в помещении предмета из мягкой низкоуглеродистой стали в закрытый, без доступа воздуха, контейнер с карбюризатором, состоящим из смеси костного и древесного угля. При повышенной температуре карбюризатор выделяет, в основном, угарный газ и небольшое количество углекислого газа. При высоких температурах угарный газ вступает в химическую реакцию с железом поверхности с получением карбида железа, который проникает на небольшую глубину в изделие. Чистый углерод и древесный уголь не эффективны в качестве карбюризатора, так как выделяют очень небольшое количество угарного газа при повышении температуры в закрытом контейнере. Другие вещества, обычно называемые катализаторами, добавляются в древесный уголь для облегчения образования угарного газа. Это является основной функцией костного угля в карбюризующей смеси.

Повышение температуры и увеличение времени карбюризации при повышенной температуре увеличивает толщину науглероженного слоя. Как это ни странно, при более низкой температуре, получается более насыщенный углеродом поверхностный слой, хотя, соответственно, более тонкий. Этот феномен имеет большое значение при выполнении цветной калки, так как в большинстве случаев требуется очень тонкий карбюризованный слой, особенно если для изготовления деталей используется качественная низкоуглеродистая кованая сталь. Другие органические материалы также могут быть использованы для карбюризации, как и смеси органических веществ и солей металлов в качестве катализатора, что и используется в готовых карбюризаторах сейчас. В большинстве операций коммерческой цементации карбюризация и закалка являются отдельными операциями для сохранения карбюризатора. Карбюризация и закалка одновременно могут происходить только при выгрузке в закалочную ванну изделия и карбюризатора. Это обычная процедура для мелких деталей и, вероятно, так и была открыта цветная калка. Когда небольшие детали подвергались карбюризации с костным и древесным углем и закаливались в воде этим способом, они часто, но не всегда, имели интересные цвета и цветовые палитры. Эти цветные области от соломенного до коричневого, темно и светло-синего, белого и оттенков красного отличались от цветов побежалости, которые возникают на полированной и нагретой от 400 до 600 градусов Фаренгейта стали.

Прежде оружейники, несомненно, знали и использовали цементацию при производстве оружия. Действительно, искрообразование и надежность, в целом, в кремневом замке зависят от того, насколько твердо закалена поверхность огнива и другие детали. Углеродистая сталь имелась только в небольшом количестве и шла на изготовление пружин и небольших ответственных деталей. Высокая цена этого материала препятствовала использованию его для изготовления крупных деталей. Твердые и устойчивые стальные сплавы, которые используются сейчас, не были доступны до 20-х годов этого столетия. Умеренная цена мягкой стали, твердость, наряду с хорошей коррозионной устойчивостью, обеспечивала цементированная сталь, как наиболее практичная для использования в большинстве деталей старого оружия, за исключением стволов.

Неизвестно точно, когда цветная калка была открыта и когда впервые была применена в изготовлении огнестрельного оружия. Предполагается, что цветная калка не была популярна до начала 19-го века.

Если деталь из полированной стали нагревать в закрытом контейнере в смеси из древесного и костного угля и потом вывалить содержимое в закалочную ванну, то возникновение или отсутствие цветов зависит от нескольких факторов. Если воздух входит в контакт с горячей сталью до погружения в воду, получится уродливая чешуя окалины на поверхности. Это происходит, если содержимое контейнера высыпается со слишком большой высоты от поверхности воды и защитная оболочка угарного газа и других газов улетучивается и, таким образом, происходит быстрое неконтролируемое окисление. Если содержимое высыпается вплотную к поверхности воды, окраска стали происходит случайно и неравномерно. После нескольких опытов было установлено, что неравномерная окраска происходит от того, что карбюризационная смесь не сразу смывалась водой в закалочной ванне. Эти опыты показывают, что цвета возникают в процессе закалки и только на тех участках стали, где остатки карбюризатора находятся в сравнительно близком контакте с поверхностью стали. В течение закалки вода в закалочной ванне, контактируя с горячей сталью, нагревается, испаряется и взаимодействует с фосфатом кальция, который является основным компонентом костного угля. Фосфат кальция вступает в химическую реакцию с растворенным в воде кислородом, образуя окрашенный слой на стали.

 

Для исследования окрашенных слоев, которые возникают при этом процессе, несколько небольших образцов мягкой холоднокатанной стали были подвергнутые первичному отжигу и полировке и затем цветной калке при различных условиях. Эти образцы были подвергнуты спектроскопическому исследованию для выявления атомов элементов, присутствующих в цветных слоях. Топография и морфология слоев была исследована только при помощи электронного микроскопа. Эти образцы были подвергнуты цветной калке с различными смесями: от 100% костного угля до 10% костного угля + 90% древесного. Для сопоставления были подготовлены образцы с цветами побежалости при помощи кислородной горелки. Результаты исследования образцов показали, что высокий процент атомов элементов тонкой пленки, которую составляет цветная калка, это железо и кислород, показывающие, что эти слои состоят в основном из окиси железа. Кальций и фосфор составляют не более 1%. Это не было большой неожиданностью, так как костный уголь содержит около 80% фосфата кальция, который легко растворяется в горячей воде, нагревающейся около закаливаемой детали. Оксид железа, конечно, то же самое вещество, что присутствует и в цветах побежалости.

 

Самым неожиданным и интересным оказалось исследование образцов под микроскопом при увеличении от 3000 до 5000 крат. Образец с цветами побежалости (фотография слева) был покрыт относительно однородным тонким слоем оксида, который повторял микроскопические контуры стальной поверхности, получившиеся при пролировке с время от времени возникающими открытыми участками, на которых слой оксида отслоился. Образцы с цветной калкой (фотография справа) имели поверхностные слои с ярко выраженными особенностями структуры. Эти образцы показывали довольно толстые слои, состоящие из множества гранул различной формы. Эти гранулы состояли, преимущественно, из оксида железа и размер частиц составлял от 0,5 до 20 мкм. Более высокая концентрация костного угля в составе карбюризатора приводила к увеличению размеров гранул.

Эти исследования дали какой-то ключ к раскрытию характера образования цветной калки. Цвета побежалости возникают как оптический эффект, связанный с отражением и интерференцией на тонкой оксидной пленке, как спектральные тона, сходные с оттенками разводов нефти на поверхности воды. Тонкая пленка, в этом случае, является сплошным, тонким слоем оксида железа на поверхности полированной стали. Оттенки изменяются при изменении угла зрения относительно поверхности.

При цветной калке оттенки не изменяются при изменении угла зрения, за исключением тех случаев, когда цветная калка произведена при малом проценте костного угля в карбюризаторе. Эти цвета так же возникают, преимущественно, как результат отражения и интерференции на тонкой пленке оксида железа, непосредственно покрывающего стальную поверхность. Слои состоящие из гранул оксида железа влияют на свойства наблюдаемых цветов. Отражения света от внутренних и внешних граней этих гранул и от поверхности стали создавают интерференцию и изменяет цвет отраженного света. Крупинки, вероятно, действуют как линзы и призмы, которые разлагают отраженный свет на составляющие вне зависимости от угла зрения. Возможно, что малые количества кальция и фосфора, входящие в состав гранул, могли также окрашивать их. Большие частицы, которые возникают при высоком проценте костного угля в смеси, объясняют также матовую поверхность после цветной калки.

В результате химических реакций, которые происходят на поверхности стали во время закалки, возникают гранулы оксида железа неправильной формы, что есть основная причина появления различных оттенков цветной калки. В этих реакциях участвует фосфат кальция как основной компонент костного угля. Это, конечно, причина того, что настоящие оттенки цветной калки возникают только тогда, когда костный уголь остается в сравнительно близком контакте со стальной поверхностью в процессе закалки. Опыты, в которых пытались получить цветную калку при использовании только древесного угля, закончились неудачей. Очень слабые и невыразительные цвета при этом способе, вероятно, возникают при окислении стальной поверхности кислородом, растворенным в закалочной воде.

Прибавление небольшого количества костного угля к древесному создает условия для возникновения цветной калки. Это также важный признак того, что использование только древесного угля как карбюризатора и использованной до того при закалке с костным углем воды, в которой растворен фосфат кальция, приводит к получению правильной цветной калки, хотя не очень красивой. Цвета, возникающие при небольшом проценте костного угля, очень слабые, не матовые, и зависят от угла зрения. Этот результат почти одинаков с цветами побежалости.

Химический процесс, в результате которого возникает цветная калка, точно неизвестен. Верно то, что горячая вода и пар, возникающие при контакте с поверхностью нагретой стали, могут взаимодействовать и растворять фосфат кальция из костного угля, который остается в относительной близости к поверхности стали. Кислород, растворенный в воде, может также играть свою роль в этой реакции. Один очень вероятный ход реакции — это образование фосфида железа, когда ионы фосфора присутствуют в растворе фосфата кальция и входят в контакт с поверхностью горячей стали. Фосфид железа реагирует непосредственно с водой с формированием оксидов железа, нерастворимых в воде, которые оседают на поверхности железа в виде гранул. При этой реакции образуется фосфиновый газ в небольшом количестве, который очень быстро разлагается в воде на другие химические компоненты. Это превращение очень удачно, так как этот газ крайне токсичен и, в качестве предосторожности, при процессе закалки всегда должна быть хорошая вентиляция.

Также были проведены эксперименты на маленьких стальных образцах с чистым трикальция фосфатом в виде порошка, заменившего костный уголь в карбюризаторе и растворенного в воде. В результате обоих опытов получилась качественная цветная калка. Эти результаты добавили дополнительную ясность в понимание химического процесса, происходящего при цветной калке. Это также показывает то, что степень охлаждения при закалке и эффект гранулированной структуры в костном и древесном угле в охлаждении играют решающую роль в возникновении цветной калки.

Интересны для рассмотрения механические свойства стали с цветной калкой. Изучение двустволок, имевших оригинальную цветную калку, показало, что все твердые стальные поверхности не режутся напильником из-за своей твердости, напильник скользит. Стандартная проверка твердости по Роквеллу показала высокую твердость, но только на поверхностной части металла. Сходные результаты были получены при исследовании образцов, полученных в наших опытах. Только образцы, полученные при содержании костного угля более 50% имеют твердость большую, чем современная холоднокатанная сталь. Образцы, выполненные при 100% содержанием костного угля и 2-х часах карбюризации при 715 град. Цельсия и закаленные в поперечном сечении, были исследованы под металлургическим микроскопом. Поверхностный отвержденный слой был толщиной 0,05 мм и находился в фазе мартенсита. Так как большая часть костного угля идет на образование угарного газа и, таким образом, влияет на количество углерода, внедрившегося в сталь, более тонкий слой поверхностного отверждения получается при меньшем проценте костного угля в смеси при одинаковых условиях нагрева и закалки.

Эти результаты показывают, что большинство деталей ранних ружей с цветной калкой были, вероятно, очень поверхностно отверждены при сравнительно низком проценте костного угля и, возможно, карбюризация происходила при температуре ниже необходимой. Эксперименты показывают, что для того, чтобы получить оттенки цветной калки максимально близкие к старинным, необходимо перед закалкой охладить контейнер на 100 град. Цельсия. Несмотря на то, что при этом не возникает оптимальной цементации, прочный высокоуглеродистый слой приобретает твердость напильника и очень привлекательные цвета. Красота оттенков, в значительной степени, предпочтительнее, чем достижение оптимальной твердости.

В результате проведенных опытов было установлено, что на получение цветной калки влияют следующие факторы:

• наличие в карбюризаторе костного угля,
• температура закалки,
• высота от поверхности воды при вываливании содержимого контейнера в закалочную ванну,
• температура и содержание кислорода в закалочной ванне,
• скорость смывания карбюризатора с поверхности изделия водой в закалочной ванне.

Температура и продолжительность карбюризации влияют только на механические свойства поверхности изделия.

Цветная калка на огнестрельном оружии.

«THE DOUBLE GUN JOURNAL» (1997, issue 1)

Oscar L. Gaddy. (Перевёл Сергей Чернышов)

Часть II.

 

Важным фактором в снятии цветной калки со старого огнестрельного оружия является специальная предварительная обработка частей этого оружия — они должны быть отпущены. Хотя все цвета оригинальной финишной обработки уходят (или должны уйти прежде, чем будет предпринята новая финишная обработка), тонкий слой высокоуглеродистой стали — настоящее стекло на поверхности этих частей. Кроме того, оригинальная закалка и любая последующая «тесная подгонка» почти всегда приводят к напряжениям в стали. Отпуск, не уменьшая эти напряжения, может привести к серьезному короблению и неправильной подгонке после того, как части оружия отпущены. Кроме того, части должны специально полироваться, а иногда гравировка должна быть снесена прежде, чем произойдет повторная полировка. Полировка цементированной стальной поверхности трудна и поверхностная волнистая текстура может иметь небольшие расхождения твердости разных областей. Восстанавливать или исправлять гравировку, особенно английскую, на цементированной стальной поверхности тоже трудно. Все эти проблемы могут быть облегчены первым отжигом всех цементированных частей оружия. Надлежащий отжиг уменьшает упомянутые выше напряжения, так же как и распространение углерода глубже в металл и преобразовывает высокоуглеродистую сталь в более мягкий и легко обрабатываемый материал.

Отжиг стали требует нагревания частей оружия до высокой критической температуры, удержания этой температуры определенное время и затем очень медленного охлаждение этих частей до комнатной температуры. Для частей оружия это нагревание никогда не должно делаться на воздухе, поскольку результатом был бы сильный слой окалины накапливающейся на поверхностях. Процесс отжига, используемый автором, подразумевает помещение частей оружия в цилиндрический контейнер из нержавеющей стали, заполнение контейнера гранулированным древесным углем приблизительно 36 размера. Подогнанная, но не сильно прилегающая крышка из нержавеющей стали накрывает контейнер, который помещается в печь отжига. Контейнер и его содержимое нагреваются до температуры 825 градусов Цельсия и держатся при этой температуре в течение одного часа. После этого печь выключают, и контейнеру позволяют остыть настолько медленно насколько это возможно с закрытой крышкой в печи, обычно несколько часов. Если используется предварительно ненагретый древесный уголь, летучие углеводороды выделяются из древесного угля до тех пор, пока контейнер не достигает температуры тускло-красного цвета, а при еще более высоких температурах эти летучие газы начинают гореть и вырываются из контейнера отжига. После того, как контейнер достигает температуры отжига, все летучие газы уже удалены, а атмосфера в контейнере отжига состоит главным образом из смеси водорода и углекислого газа, которые устраняют любое окисление и предотвращают образование окалины. Фактически это — искусственная атмосфера, которая химически преобразовывает любую окись железа (ржавчину) на частях оружия в элементное железо.

Другой метод отжига, который может использоваться, подразумевает обертывание и запечатывание частей оружия в фольгу из нержавеющей стали и затем нагревание, как описано выше. Древесный уголь, предварительно раскалённый до определенной температуры, имеет много превосходных свойств по сравнению с ненагретым древесным углем при смешивании с костным углем, как фактором цементации для получения цветной калки. Таким образом, метод отжига использующий древесный уголь удовлетворяет трем целям: отжиг частей, удаление любой ржавчины химическим уменьшением окисей и обеспечение предварительно разогретым древесным углем свободных летучих углеводородов для процесса цветной калки.

После того, как печь и контейнер отжига охладились до комнатной температуры, древесный уголь и части оружия вынимают. Древесный уголь надо хранить в воздухонепроницаемом контейнере, чтобы предотвратить поглощение паров воды и использовать в будущем. Отожженные части покрыты очень тонким легким серым порошкообразным веществом, которое легко стряхивается. Это части — теперь совершенно мягкие как девственная мягкая сталь и могут быть легко отполированы вручную и повторно гравированы по мере необходимости. Древесный уголь, который использовался, получен от Berger Brothers, Inc. Chicago, Illinois, и может быть заказан различных размеров. Костный уголь, используемый при цветной калке, получен от Ebonex Corp., Melvindale, Michigan, он также доступен в гранулах различного размера. Сейчас автор использует костный уголь 10×28 размера, однако, несколько лет назад он использовал прекрасный костный уголь 90 размера вместе с древесным углем 80 размера. Твердый сорт древесного угля используют, чтобы улучшить и обеспечить лучший контроль процесса. Интересные различия в свойствах двух размеров костного угля будут обсуждены впоследствии.

В подготовке к получению цветной калки необходимые объемы костного угля и предварительно разогретого древесного угля смешивают вместе и помещают в цилиндрический контейнер на ролики миксера на один час, чтобы получить очень однородное соединение обоих углей. Процентный объем костного угля в соединении распределяется от 10% до 50% в зависимости от оттенков цветов, которые хотят получить. Обработанный древесный уголь, который является чрезвычайно чистым углеродом, служит в качестве регулятора, растворяя фосфат кальция, который находится около частей оружия в костном угле, эти части реагируют с горячими частицами воды, а сталь в процессе закаливания формирует частицы окиси железа на поверхностях. Большие процентные объемы костного угля производят большие частицы в более толстых слоях и могут выдать темные насыщенные цвета с матовой поверхностью как на оригинале L. C. Smith и Remington. В другой противоположной смеси с очень низким процентным объемом костного угля производится намного меньшие частицы в более тонких слоях и могут создать очень тонкие и нежные, почти прозрачные глянцевые цвета, которые являются характерными для оригинальных цветных калок братьев Parker. Средние процентные объемы костного угля могут использоваться, чтобы получить цветовые оттенки, характерные для старого оружия.

Все другие переменные упомянутые выше, также играют важную роль, таким образом процентный объем костного угля не единственный фактор в определении свойств полученных цветов.

Контейнеры для карбюризации, используемые автором, являются цилиндрическими и состоят из толстостенных труб с круглым основанием из нержавеющей стали, сваренными вместе, и плотно прилегающей крышкой из нержавеющей стали. Обычная сталь не используется, поскольку опыт показал, что этот материал становится слишком науглероженным после повторного использования, что приводит к пространственным изменениям и короблению. Контейнеры из нержавеющей стали используются в течение нескольких лет, и не было выявлено ни одной из этих проблем. Контейнер, используемый для колодок двуствольных ружей и других похожих по размеру частей оружия состоит из трубы со стенками 1/8 дюйма, имеет внешний диаметр 3 1/2 дюйма и в высоту 12 дюймов. Другой контейнер, который используется главным образом для железных частей цевья сделан из трубы со стенками 1/16 дюйма, диаметром 2 1/2 дюймов и высотой 8 1/2 дюймов. Другие подобные контейнеры меньшего размера используются для разных мелких частей оружия.

 

Ко всем контейнерам приварены кольцевые кромки с внешней стороны цилиндра в 2 дюймах от вершины цилиндра. Эти кромки позволяют точно и одинаково закаливать содержимое цилиндрических контейнеров, так как находятся на заданной высоте над поверхностью воды для закаливания. Это достигнуто сдвигающейся системой задвижек, расположенной на вершине резервуара закаливания. После нагревания, контейнер науглероживания вынимают из печи, крышку снимают, а контейнер быстро переворачивают на систему задвижек. Затем задвижки быстро отодвигают и контейнер сразу падает через отверстие, которое немного больше чем диаметр контейнера, он останавливается на кольцевой кромке, а содержимое контейнера падает в воду для закаливания на определенном расстоянии от водной поверхности. Такой точный контроль процесса закаливания необходим, чтобы можно было получать каждый раз однообразные результаты, что очень важно. Расстояния 1/2 до 1 1/2 дюйма были найдены, чтобы в большинстве случаев получать желаемые результаты. Когда используется хороший костный уголь 80 размера, это расстояние должно быть увеличено с 2 до 2 1/2 дюймов для получения необходимых результатов.

Печь, используемая и для отжига, и для цветной калки была разработана и построена автором, при этом использовалось изолирование из огнеупорных кирпичей и коммерческий высокотемпературный нагревательный элемент Cal-Rod. Температура контролируется электронным котроллером, который поддерживает температуру с точностью до 1 градуса Цельсия. Печь имеет верхнюю загрузку и внутренние размеры 6x6x15 дюймов.

Резервуар для закаливания позволяет поддерживать температуру воды для закаливания около 45-55 градусов по Фаренгейту (7,2-12,8 градусов Цельсия*). Опыт показал, что такая температура воды для закаливания способствует цветам, которые являются более насыщенными, чем при использовании воды с большей температурой. Вода с более высокой температурой, обычно способствует смазанным цветам без четких разделительных линий, от бесцветных до бледно-желтых цветовых оттенков, Colt Mfg. Co. также заметила, что этот эффект в восстановленной цветной калке не используется с середине 1950-х (согласно Don Wilkerson).

Резервуар закаливания имеет двойную стенку как термос и состоит из высокого цилиндра из нержавеющей стали диаметром 14 дюймов и высотой 27 дюймов и стандартного 30 галлонов стального цилиндра. 3-дюймовый слой пенополистирола разделяет основания внутреннего и внешнего цилиндров, а шарики пены заполняют 2-дюймовый интервал между вертикальными стенками — вполне достаточная изоляция, чтобы заполненный водой внутренний резервуар оставался в вышеупомянутом диапазоне температур в течение 2-3 часов. Вода в резервуаре охлаждается большими кубиками льда, приготовленного в морозильнике. Кран и шланги расположены у основания внутреннего резервуара и предназначены чтобы осуществлять слив воды. У основания резервуара расположена решетка, она позволяет древесному углю просыпаться через нее, а части оружия предназначенные для цветной калки, остаются сверху для закаливания. Части для закаливания проходят около 20 дюймов через воду для закаливания прежде, чем они опустятся на остановившую их решетку. К тому же у основания резервуара около стенки размещена медная трубка диаметром 3/8 дюйма, которая подключена к оборудованию со сжатым воздухом. Много крошечных отверстий в медной трубке позволяют аэрировать воду для закаливания. Опыт показал, что аэрирование только в течение процесса закаливания не очень эффективно. Для усилении цветов, намного более эффективным является аэрирование перед процессом закаливания, по крайней мере, за один час при норме не менее 5 кубических футов в минуту.

 

Аэрирование выполняется после того, как вода охлаждена. В процессе закаливания никакое аэрирование не используется. Предполагается, что аэрирование увеличивает содержание кислорода в воде, при этом усиливается контролируемый процесс окисления, который является сущностью цветной калки. Вероятно, благоприятное влияние низкой температуры воды для закаливания, также происходит из-за увеличения количества растворимого кислорода, который лучше растворяется в более низких температурах.

После того, как вся подготовительная работа закончена, колодки полностью обезжиривают в трихлорэтане и кладут в контейнер для науглероживания со смесью костного и древесного угля. Если части оружия будут помещены в контейнер науглероживания, нагреты за определенное время и затем закалены, то на их поверхностях будет получена очень небольшая окраска или части вообще будут без оттенков цвета. Должны быть предприняты определенные меры к тому, чтобы на поверхностях частей оружия, где должен быть цвет, находился тонкий слой костного угля. Есть свидетельство, что изготовители огнестрельного оружия, которые используют методы массового производства, чтобы достигнуть результата, помещают вместе несколько колодок в ящик для карбюризации. Как говорят, для получения цветной калки фирма Colt закаливает 4 колодки одновременно. В старом рекламном черно-белом немом кино, сделанном Marlin Firearms Co. в начале 1930-х, показано производство цветной калки, где несколько винтовочных коробок помещены близко друг к другу в одном прямоугольном коробе для карбюризации. После нагревания короба, накрытого плохо прилегающей погнутой крышкой, его вынимают из печи и, не убирая крышку, опускают в воду для закаливания. Сочетание крышки, сначала опущенной в воду, и отсутствия интервала между колодками в пакете служит более медленному смыванию смеси древесного и костного угля с поверхностей колодок для придания цвета при закаливании.

 

Когда цветную калку делают только на одной колодке, во время процесса должны использоваться и другие методы, чтобы достичь цели и проявить необходимые цвета в нужных местах. Был найден очень эффективный метод, который подразумевает использование прижимных приспособлений называемых щитами (это прямоугольные полосы из нержавеющей стали), они призваны защитить стенки, основание и хвостовик колодки от преждевременного контакта с водой при закаливании, чтобы усилить цвета в этих областях. Richard Grozik (Game Gun, Willow Creek Press, Oshkosh, Wisconsin, 1986) упоминает, что британские мастера для усиления цвета прикрепляли к колодкам стальные гайки, болты и шайбы. Эти прикреплённые предметы называют британскими блоками, очевидно они служат, чтобы замедлить вымывание смеси костного и древесного угля водой при закаливании. Автор думает, что эта техника не может быть очень хорошей, так как выдает беспорядочные результаты. А щиты, используемые автором, есть система прижимных приспособлений, предназначенных снизить до минимума количество горячей смеси костного и древесного угля, рассыпающейся при снятии крышки при быстром перевороте контейнера на систему задвижек, как описано выше. Когда задвижка открыта, контейнер падает на кольцевую кромку, колодка с прикрученными щитами выпадает из контейнера, и начинается закаливание в окружающей смеси костного и древесного угля и газов. Заглушка выдавливает воду для закаливания в стороны, позволяя воде испарятся на частях оружия во всех направлениях при их погружении глубже в воду. Очевидно в процессе закаливания, частями оружия также поглощается некоторое количество воздуха, это делает цвета немного зависимыми от расстояния от кромки контейнера науглероживания до поверхности воды, поскольку части оружия и смесь костного и древесного угля не сразу начинают погружаться в воду. Чем больше это расстояние, тем более светло-голубые, белые и красные оттенки цветов будут получены, указывая на немного более высокую степень окисления в течение закаливания.

Смесь для науглероживания и цикл нагревания изменяются в зависимости от цветов, которые желательно получить для отдельных частей оружия в процессе закаливания. Эти параметры могут быть определены только методом подбора и опытом. Смесь 30-50 процентного костного угля обычно используют, когда делают цветную калку на оружии типа L. C. Smiths и Remington. Это оружие обычно науглероживается в течение одного часа при 725 градусах Цельсия, затем температура в течение одного часа опускается до 675 градусов перед закаливанием. Для оружия Parker Bros, характерно использование очень маленьких процентов (приблизительно 10%) костного угля для науглероживания, а нагревающийся цикл — обычно 60 минут при 725 градусов и около 60 минут при 650-675 градусов перед закаливанием. Соответствующее смеси и цикл нагревания могут легко быть определены цветной калкой небольших испытательных образцов, как описано выше.

После закалки, части оружия вынимают из резервуара закаливания, щиты убирают и части полностью промывают в горячей воде, чтобы удалить всю оставшуюся смесь костного и древесного угля, особенно с внутренней стороны колодки. После этого части оружия должны быть полностью высушены сжатым воздухом и электрическим нагреванием. Если цвета и цветовая гамма правильны, части оружия можно или лакировать, или покрывать маслом. Сильно гравированное оружие должно быть только покрыто маслом, поскольку покрытие лаком имеет тенденцию скрывать гравюру.

Если в некоторых областях гамма цветов недостаточна или неправильна, небольшая правка может быть проведена повтором процедуры, однако это обычно не нужно, если щиты были закреплены должным образом на частях оружия и закалка выполнена правильно. Так как при науглероживании цвета тесно связаны с высокой температурой, то может использоваться местное нагревание, чтобы изменить или добавлять цветовую палитру в местах, где есть только серые или желто-коричневые оттенки. John Bivins («A Winter’s Project,» Part 3, Muzzle Blasts, October, 1984) описывает как Colt Mfg. Co. использует индукционное нагревание, чтобы нагреть области цветной калки револьвера и сформировать примерно оттенки цветов, которые нужны.

К колодке при помощи гаек из нержавеющей стали, винтов и шайб прикрепляют щиты, так что бы постоянное расстояние между щитом и стальной поверхностью было приблизительно от 3/32 до 1/8 дюйма. Когда колодку закаливают с боковыми основаниями замков, также подкладывают к их тыльной стороне 1/8 дюймовые толстые пластины из нержавеющей стали, чтобы предотвратить быстрое охлаждение в воде. Щиты удерживают смесь костного и древесного угля в одном месте у поверхности оружия, предотвращая его быстрое вымывание водой для закаливания. Отверстия в щитах позволяют воде проникать под щит, их диаметр подобран экспериментально, чтобы позволить определенному объему смеси костного и древесного угля вымываться из этого места. Диаметры отверстия приблизительно .100 дюймов являются наиболее правильными. Это позволяет смеси костного и древесного угля, горячей воде для закаливания и пару необходимое время удерживаться в этой области для необходимого окисления и других химических реакций и получения финишной цветовой палитры. Точное сочетание цветов, произведенных в процессе закаливания, весьма случайно и отличаются раз от раза, однако, щиты позволяют цветам всегда получаться в прикрытых областях.

Щиты присоединяют к обезжиренным частям оружия, а затем помещают в контейнер самую тяжелую часть – колодку, а наверх другие части. Держа в руках обезжиренные части оружия, надо всегда одевать хлопковые перчатки, чтобы препятствовать появлению масляных отпечатков пальцев на поверхностях частей оружия. Когда контейнер заполнен, смесь костного и древесного угля добавляют немного сверху колодки или других частей оружия. После того как смесь костного и древесного угля уложена, мягко постукивают по контейнеру науглероживания; смесь угля не утрамбовывается, поскольку это может быть причиной медленного закаливания. Части оружия, а так же заглушку из нержавеющей стали крепко прикрепленную к колодке тремя витками проволоки помещают в контейнер, а поверх насыпают смесь угля. Добавляют больше смеси угля, чтобы обеспечить, по крайней мере, двухдюймовый слой выше частей оружия. Во время цикла нагревания на контейнер науглероживания аккуратно, но не плотно помещается крышка.

После нагревания, в течении определенного времени, контейнер вынимают из печи. Колодки локальным способом подготавливают к закаливанию для исправления цветов. Очень хорошо работают природный газ, пропан, а также кислород, при этом пламя будет очень маленьким и богатым кислородом. Также помогает в этой операции предварительный прогрев частей оружия в печи, пока они не достигнет однородной температуры приблизительно 200 градусов Цельсия. С небольшой практикой и большим желанием можно добавлять цвета к бесцветным областям и смешать их с цветами, полученными в течение закаливания. Также цвета очень легко могут быть добавлены к бесцветным областям и даже к областям желтого и серого оттенков после того, как произведено закаливание со слоем частиц окиси железа и локальным нагревом. Тонкий равномерный слой окиси железа на стальной поверхности дает цвета с такой же текстурой, как и соседние, полученные при закаливании. Желательно не переусердствовать с изменением цветов, при возрастании температуры цвета изменяются от желтого до коричневого, темно-синего, светло-голубого, белого и красного оттенков. Четкие переходы между желтыми и серыми фоновыми областями могут быть получены очень осторожным травлением хлопковым тампоном смоченным в сильно разбавленной ортофосфорной кислотой.

Используемые приемы и методы, описанные выше, это возможность при наличии небольшой практики восстановить цветную калку на старом огнестрельном оружии, где цветовые оттенки, текстура и узор станут очень близкими к первоначальному виду этого оружия. Это не значит, что они являются единственными приемами, которые могут использоваться, чтобы получить привлекательную цветную калку. Однако, автор находит эти методы очень полезными в получении превосходных цветов и повторении результатов впоследствии.

Можно задать вопрос об этике восстановления оружия таким способом. Конечно было бы кощунственно восстанавливать огнестрельное оружие с почти любой степенью сохранности оригинального внешнего вида, даже если остался только налет с намеком на оригинальную цветную калку. Многим очень хорошим старым оружием злоупотребили предыдущие или сегодняшние владельцы, «оружейные мастера» и другие так называемые эксперты, вплоть до не оригинального восстановления остатков отделки или полностью неуместной финишной отделки, которая была сделана в какой-то момент. Это огнестрельное оружие — кандидат на надлежащее восстановление. Суть в том, что любое восстановленное оружие должно быть представлено только для того, чтобы появиться с новой финишной отделкой, и конечно это не оригинал.