Дамаска стомана: древни техники за създаване на меч

Дамаска стомана и персийската поливана стомана са често срещани имена на мечове с висока въглеродна стомана, създадени от ислямските цивилизационни занаятчии през средните векове и безплодно примамени от европейските им колеги. Остриетата имаха превъзходна здравина и режещ ръб и се смята, че не са кръстени на град Дамаск, но от техните повърхности, които имат характерно напоена коприна или дамаска, вихрушка модел.

Бързи факти: Дамаска стомана

Трудно ни е да си представим комбинирания страх и възхищение, породени от тези оръжия днес: За щастие, можем да разчитаме на литературата. Книгата на британския писател Уолтър Скот от 1825 г.

Легендарният меч, известен като стоманата от Дамаск, сплаши европейските нашественици на „Светите земи ' принадлежащи на Ислямска цивилизация по време на кръстоносните походи (1095–1270 г. пр.н.е.). Ковачите в Европа се опитаха да съчетаят стоманата, използвайки "техниката на заваряване на шарки", изковани от редувани слоеве стомана и желязо, сгъвайки и усуквайки метала по време на процеса на коване. Заваряването на шарки е техника, използвана от производителите на мечове от цял ​​свят, включително Келтите от 6 век пр.н.е., Викингите от 11-ти век пр.н.е. и 13-ти век Японски самурай мечове. Но заваряването на шаблони не беше тайната за стоманата от Дамаск.

Някои учени кредитират търсенето на стоманения процес в Дамаск като произход на съвременната наука за материалите. Но европейските ковачи никога не са дублирали дамаската стомана с твърдо ядро, използвайки техниката за заваряване на шаблони. Най-близкото, което стигнаха до възпроизвеждането на силата, остротата и вълнообразната украса, беше умишлено ецване на повърхността на острие, заварено с шарки, или декориране на тази повърхност със сребро или мед филигран.

В металната технология за средна възраст стоманата за мечове или други предмети обикновено се получава чрез процеса на цъфтеж, което изискваше загряване на суровата руда с дървени въглища, за да се създаде твърд продукт, известен като "цъфтеж" на комбинирано желязо и шлака. В Европа желязото се отделя от шлаката чрез нагряване на цъфтежа до поне 1200 градуса по Целзий, което го ликвидира и отделя примесите. Но в процеса на стоманата в Дамаск, цъфтящите парчета бяха поставени в тигели с въглерод материал и се загрява за период от няколко дни, докато стоманата образува течност при 1300–1400 градуса.

Но най-важното е, че процесът на тигела предоставя начин да се добави високо съдържание на въглерод по контролиран начин. Високо въглеродът осигурява остър ръб и издръжливост, но присъствието му в сместа е почти невъзможно да се контролира. Твърде малко въглерод и получените неща са ковано желязо, прекалено меки за тези цели; твърде много и получавате чугун, твърде крехък. Ако процесът не върви както трябва, стоманата образува плочи от циментит, фаза желязо, която е безнадеждно крехка. Ислямските металурзи бяха в състояние да контролират присъщата чупливост и изковаха суровината в бойно оръжие. Шаблонната повърхност на дамаската стомана се появява само след изключително бавен процес на охлаждане: тези технологични подобрения не бяха известни на европейските ковачи.

Дамаската стомана е направена от суровина, наречена wootz стомана. Wootz беше изключителен клас стомана от желязна руда, произведена за първи път в Южна и Южна Централна Индия и Шри Ланка може би още от 300 г. пр.н.е. Wootz се извлича от сурова желязна руда и се образува по метода на тигела, за да се стопи, изгори примеси и да добави важни съставки, включително съдържание на въглерод между 1,3-1,8% тегловно - ковано желязо обикновено има съдържание на въглерод около 0,1 процента.

Въпреки че европейските ковачи и металурзи, които се опитаха да направят свои остриета, в крайна сметка преодоляха проблемите, присъщи на високо съдържание на въглерод, те не могат да обяснят как древните сирийски ковачи са постигнали филиграната повърхност и качеството на завършеното продукт. Сканиращата електронна микроскопия идентифицира редица известни целенасочени допълнения към Wootz стомана, като кората на Cassia auriculata (използва се също за кожи на животински кожи) и листата на Calotropis gigantea (млечна трева). Спектроскопията на wootz също така идентифицира малки количества ванадий, хром, манган, кобалт и никел, и някои редки елементи като фосфор, сяра и силиций, следи от които вероятно се идват от мините в Индия.

Успешно възпроизвеждане на дамаскинови остриета, които съответстват на химичния състав и притежават декорация от напоена коприна и вътрешна Микроструктура е докладвана през 1998 г. (Верховен, Пендра и Даут) и ковачите са успели да използват тези методи за възпроизвеждане на примерите илюстрирани тук. Уточненията на по-ранното проучване продължават да предоставят информация за сложни металургични процеси (Strobl и колеги). Оживен дебат относно евентуалното съществуване на микроструктура от нанотръбна стомана от Дамаск разработен между изследователите Петер Пауфлер и Мадлен Дюран-Шар, но нанотръбите са били до голяма степен дискредитирани.

Последните изследвания (Mortazavi и Agha-Aligol) за Safavid (16-17 век) ажурни стоманени плаки с течаща калиграфия също бяха направени от wootz стомана, използвайки процеса на дамасцена. Проучване (Grazzi и колеги) на четири индийски мечове (tulwars) от 17-ти до 19-ти век, използвайки измерванията на неутронното предаване и металографският анализ успяха да идентифицират стомана wootz въз основа на нейната компоненти.

• Дюран-Шар, М. Les Aciers Damassés: Du Fer Primitif Aux Aciers Modernes. Париж: Presses des Mines, 2007. Печат.
• Ември, Дейвид и Оливие Буазис. "Състави на основата на стомана: движещи сили и класификации. "Годишен преглед на изследванията за материали 40.1 (2010): 213-41. Печат.
• Kochmann, Werner и др. "Наножици в старинната дамаска стомана"Списание на сплави и съединения 372.1-2 (2004): L15-L19. Печат.
• Рейболд, Мариан и др. "Откриване на нанотръбите в древна Дамаска стомана. „Физика и инженерство на нови материали. Изд. Cat, DoTran, Annemarie Pucci и Klaus Wandelt. Vol. 127. Спрингерски трудове по физика: Springer Berlin Heidelberg, 2009. 305-10. Печат.
• Мортазави, Мохамед и Давуд Ага-Алигол. "Аналитичен и микроструктурен подход към проучването на исторически стоманени плаки с ултрависочен въглерод (Uhc), принадлежащи към Националната библиотека и музейна институция Малек, Иран.„Характеристика на материалите 118 (2016): 159-66. Печат.
• Strobl, Susanne, Roland Haubner и Wolfgang Scheiblechner. "Нови стоманени комбинации, произведени от Дамаската техника. "Форум за напреднали инженеринг 27 (2018): 14-21. Печат.
• Strobl, Susanne, Roland Haubner и Wolfgang Scheiblechner. "Дамаска стоманена инкрустация на острие на меча - производство и характеристики. "Ключови инженерни материали 742 (2017): 333-40. Печат.
• Верховен, Джон Д. и Хауърд Ф. Кларк. "Въглеродна дифузия между слоевете в модерни остриета от дамаски, заварени с шаблони.„Характеристика на материалите 41.5 (1998): 183-91. Печат.
• Верховен, Дж. Г., и А. H. Pendray. "Произход на модела дамаски в стоманени ножове от Дамаск. „Характеристика на материалите 47.5 (2001): 423-24. Печат.
• Уодсуърт, Джефри. "Археометалургия, свързана с мечовете. "Характеристика на материалите 99 (2015): 1-7. Печат.
• Уодсуърт, Джефри и Олег Д. Sherby. "Отговор на коментари на Верховен за Damascus Steel.„Характеристика на материалите 47.2 (2001): 163-65. Печат.