Решение
1) Вуц – это высокоуглеродная («дамасская») сталь (1,2 – 2% С), состоящая из цементита (Fe3C) (и как считают некоторые оптимисты нанотехнологических подхродов - углеродных нанотрубок), распредленных в матрице из мартенсита.
2) Дамасские клинки твердые и упругие.
3) Крица – это железо, которое получали восстановлением минералов железа углем в горне. Крицу очищали от шлаков и карбидов ковкой. Она представляла собой мягкое железо, содержащее небольшое количество углерода.
4) При температуре белого каления (1200°С) железо науглероживали. Тигель закрывали крышкой во избежание попадания кислорода. При этой температуре железо переходит в гамма-модификацию, оставаясь твердым. Гамма-железо способно растворять значительно больше углерода, чем альфа-железо, устойчивое при комнатной температуре. По мере растворения углерода в железе температура его плавления понижается. Как только доля углерода в гамма-железе достигает 2%, железо начинает плавиться при 1200°С, что мастер и определял по появлению хлюпающего звука. Этот звук означает – железо поглотило необходимое количество углерода.
5) Медленное охлаждение проводят с целью обеспечить равномерное распределение углерода в стали. Когда температура опускается ниже 700°С, часть углерода выделяется в виде цементита – карбида железа, который образует сетку, окружающую твердый раствор железа в альфа-железе (аустенит). Сетка цементита придает вуцу хрупкость. Чтобы сделать вуц не только твердым, но и упругим, необходимо раздробить эту сетку. Для этого заготовку нагревают примерно до 800°С (цвет металла вишневый, соответствует благородному пурпуру).
6) Горячий металл (в нем железо опять перешло в гамма-модификацию) становится ковким. Ковка позволяет разрушить сетку цементита, сделать изделие менее хрупким.
7) Клинок вонзали в тело раба с целью закалки – быстрого охлаждения. Уже давно для это используют воду или слабый раствор поваренной соли. Закалка приводит кт тому, что железо не успевает перейти в альфа-форму, а образует мартенсит – вытянутую тетрагональную структуру, в которой больше места для углерода. Отдельные зерна мартенсита разделены кристаллами цементита (остатками цементитной сетки) и связаны («сцементированы») углеродными нанотрубками, которые при ковке в отличие от хрупкого цементита не разрушаются.
8) Красивый узор клинков проявляется при травлении поверхности кислотами и полировке. Он образован разрушенной сеткой из цементита.
Эти ответы очень упрощенно отражают лишь малую долю научных, материаловедческих и химических, открытий, сделанных за всю историю человечества при получении материалов на основе железа. Это и искусство, и наука, и технология. Реальная картина сложна, красива и многогранна.