Damask čelik: tehnike izrade drevnih mačeva

Damask čelik i perzijski zaliveni čelik uobičajena su imena mačevima od visokog ugljika od čelika koje su izrađivali zanatri islamske civilizacije tijekom srednjeg vijeka i bez ikakvih plodova voljenja svojih europskih kolega. Oštrice su imale vrhunsku čvrstoću i reznost, a vjeruje se da nisu imenovane za grad Damask, ali s njihovih površina koje imaju karakterističan nabreknutu svilu ili nalik na damask uzorak.

Brze činjenice: Damask čelik

Teško nam je zamisliti kombinirani strah i divljenje izazvano ovim oružjem danas: Srećom, možemo se osloniti na literaturu. Knjiga britanskog pisca Waltera Scotta iz 1825. godine

Legendarni mač poznat kao čelik iz Damaska ​​zastrašio je europske okupatore 'Svete zemlje ' koji pripadaju Islamska civilizacija tijekom križarskih ratova (1095. - 1270. godine prije Krista). Kovači u Europi pokušali su uskladiti čelik pomoću "tehnike zavarivanja uzorka", kovane iz naizmjeničnih slojeva čelika i željeza, presavijajući i uvijajući metal tijekom postupka kovanja. Zavarivanje uzorka bila je tehnika koju su koristili proizvođači mačeva iz cijelog svijeta, uključujući Kelti 6. stoljeća prije Krista, Vikinzi 11. st. I XIII Japanski samuraj mačevi. Ali zavarivanje uzorka nije bila tajna Damaskovog čelika.

Neki znanstvenici zaslužuju potragu za čeličnim procesom u Damasku kao izvorima moderne znanosti o materijalima. No, europski kovači nikada nisu duplicirali čelik od čvrstog jezgra Damask koristeći tehniku ​​zavarivanja uzorka. Najbliže su namjerno ponavljali snagu, oštrinu i valovito ukrašavanje jetkanje površine noža zavarenog uzorkom ili ukrašavanje te srebra ili bakra filigran.

U tehnologiji metala u srednjim godinama čelik za mačeve ili druge predmete obično se dobija postupkom procvata, koji je zahtijevao zagrijavanje sirove rude drvenim ugljenom kako bi se stvorio čvrsti proizvod, poznat kao "cvat" kombiniranog željeza i šljaka. U Europi se željezo odvajalo od šljake zagrijavanjem cvjeta na barem 1200 Celzijevih stupnjeva, što ga je likvidiralo i odvojilo nečistoće. Ali u procesu čelika u Damasku, komadi cvjeta su stavljeni u lonci s ugljikom materijal i zagrijavalo se nekoliko dana, sve dok čelik nije stvorio tekućinu na 1300–1400 stupnjeva.

Najvažnije je da je postupak pritiskanja omogućavao dodavanje visokog udjela ugljika na kontrolirani način. Visoko ugljik pruža oštru prednost i trajnost, ali njegovu je prisutnost u smjesi gotovo nemoguće kontrolirati. Premalo ugljika i dobiveni materijali su kovano željezo, previše mekano za te svrhe; previše i dobivate lijevano željezo, previše krhko. Ako postupak ne ide kako treba, čelik formira ploče od cementita, fazu željeza koja je beznadno krhka. Islamski metalurzi bili su u stanju da se kontrolišu zbog urođene krhkosti i krivotvore sirovinu u borbeno oružje. Površina s uzorkom od čelika Damaska ​​pojavljuje se tek nakon izuzetno sporog procesa hlađenja: ta tehnološka poboljšanja nisu bila poznata europskim kovačima.

Damask čelik izrađen je od sirovine zvane wootz čelik. Wootz je bio izvanredan razred čelika željezne rude koji je prvi put izrađen u južnoj i južnoj središnjoj Indiji i Šri Lanka možda već 300. godine prije Krista. Wootz je ekstrahiran iz sirove željezne rude i formiran pomoću metode lončenja kako bi se rastopio, spalio nečistoće i dodao važno sastojci, uključujući sadržaj ugljika između 1,3 i 1,8 mas.% - kovano željezo obično sadrži oko 0,1 posto.

Iako su europski kovači i metalurzi koji su pokušali napraviti vlastite oštrice, na kraju su prevladali probleme svojstvene visok sadržaj ugljika, nisu mogli objasniti kako su drevni sirijski kovači postigli filigranu površinu i kvalitetu gotovog materijala proizvod. Skenirajuća elektronska mikroskopija utvrdila je niz poznatih svrhovitih dodataka Wootzovom čeliku, poput kore Cassia auriculata (koristi se i za štavljenje životinjskih koža) i lišća Calotropis gigantea (mliječna trava). Spektroskopijom woota utvrđene su i malene količine vanadija, kroma, mangana, kobalta i nikla, a neki rijetki elementi kao što su fosfor, sumpor i silicij, čiji tragovi su vjerojatno došli iz rudnika u Indija.

Uspješna reprodukcija oštrica damascena koja odgovaraju kemijskom sastavu i imaju ukras od vodene svile i unutarnju mikrostruktura je izviještena 1998. (Verhoeven, Pendray i Dautsch), a kovači su mogli koristiti te metode za reprodukciju primjera ovdje je ilustrirano. Poboljšanja ranije studije pružaju informacije o složenim metalurškim procesima (Strobl i suradnici). Živa rasprava o mogućem postojanju mikrostrukture "nanocjevčice" od čelika iz Damaska razvijen između istraživača Petera Pauflera i Madeleine Durand-Charre, ali nanocjevčice su uglavnom bile diskreditirana.

Nedavna istraživanja (Mortazavi i Agha-Aligol) na Safavidu (16.-17.st.) otvorene čelične ploče s tekućom kaligrafijom također su izrađena od wootz čelika primjenom postupka damascena. Studija (Grazzi i suradnici) o četiri indijska mača (tulvari) od 17. do 19. stoljeća pomoću mjerenja neutronskog prijenosa i metalografske analize uspjeli su identificirati wootz čelik na temelju njega komponente.

• Durand-Charre, M. Les Aciers Damassés: Du Fer Primitif Aux Aciers Modernes. Pariz: Presses des Mines, 2007. Ispis.
• Embury, David i Olivier Bouaziz. "Kompoziti na bazi čelika: Pokretačke snage i klasifikacije. "Godišnji pregled istraživanja materijala 40.1 (2010): 213-41. Ispis.
• Kochmann, Werner i sur. "Nanowires u drevnom Damasku Čeliku"Časopis za legure i spojeve 372.1-2 (2004): L15-L19. Ispis.
• Reibold, Marianne i sur. "Otkrivanje nanocjevčica u drevnom Damasku Čeliku. „Fizika i inženjering novih materijala. Ur. Mačka, DoTran, Annemarie Pucci i Klaus Wandelt. Vol. 127. Springer Zbornik radova iz fizike: Springer Berlin Heidelberg, 2009. 305-10. Ispis.
• Mortazavi, Mohamed i Davoud Agha-Aligol. "Analitički i mikrostrukturni pristup proučavanju povijesnih čeličnih ploča ultra visokog ugljika (Uhc) koje pripadaju Nacionalnoj instituciji biblioteke i muzeja Malek, Iran.„Karakterizacija materijala 118 (2016): 159-66. Ispis.
• Strobl, Susanne, Roland Haubner i Wolfgang Scheiblechner. "Nove čelične kombinacije proizvedene tehnikom Damask. "Napredni inženjerski forum 27 (2018): 14-21. Ispis.
• Strobl, Susanne, Roland Haubner i Wolfgang Scheiblechner. "Damask čelični umetak na oštricu mača - proizvodnja i karakterizacija. "Ključni inženjerski materijali 742 (2017): 333-40. Ispis.
• Verhoeven, John D. i Howard F. Clark. "Difuzija ugljika između slojeva u modernim noževima Damask-zavarenim uzorkom."Karakterizacija materijala 41.5 (1998): 183-91. Ispis.
• Verhoeven, J. D. i A. H. Pendray. "Podrijetlo uzorka Damask u čelikima od Damask čelika. "Karakterizacija materijala 47.5 (2001): 423-24. Ispis.
• Wadsworth, Jeffrey. "Arheometallurgija povezana s mačevima. "Karakterizacija materijala 99 (2015): 1-7. Ispis.
• Wadsworth, Jeffrey i Oleg D. Sherby. "Odgovor na Verhoevenove komentare o Damasku Čeliku."Karakterizacija materijala 47.2 (2001): 163-65. Ispis.