Дамасская сталь: методы изготовления древних мечей

Дамасская сталь и персидская обводненная сталь – общие названия мечей из высокоуглеродистой стали, созданные мастерами исламской цивилизации в средние века и безуспешно желанные их европейскими коллегами. Лезвия обладали превосходной прочностью и режущей кромкой, и, как полагают, они были названы не в честь города Дамаск, а из-за их поверхностей, которые имеют характерный водяной шелк или закрученный узор, похожий на дамасский.

Нам трудно вообразить объединенный страх и восхищение, вызываемые этим оружием сегодня. : К счастью, на литературу можно положиться. Книга британского писателя Вальтера Скотта 1825 года Талисман описывает воссозданную сцену октября 1192 года, когда Ричард Львиное Сердце из Англии и Саладин Сарацин встретились, чтобы положить конец Третьему крестовому походу. (Их будет еще пять после того, как Ричард уйдет на пенсию в Англию, в зависимости от того, как вы считаете свои крестовые походы). Скотт представил демонстрацию оружия между двумя мужчинами: Ричард владеет хорошим английским палашом, а Саладин – ятаганом из дамасской стали, «изогнутым и узким клинком, который сверкает не так, как мечи франков, а, напротив, представляет собой меч тускло-синим цветом, отмеченным десятью миллионами извилистых линий … “Это грозное оружие, по крайней мере, в чрезмерно раздутой прозе Скотта, представляло собой победителя в этой средневековой гонке вооружений или, по крайней мере, честное противостояние.

Дамасская сталь: понимание алхимии

Легендарный меч, известный как дамасская сталь, запугал европейских захватчиков «Святых земель», принадлежащих исламской цивилизации, на протяжении всей Крестовые походы (1095–1270 гг. Н. Э.). Кузнецы в Европе пытались подобрать сталь, используя «технику узорной сварки», выкованную из чередующихся слоев стали и железа, складывая и скручивая металл в процессе ковки. Сварка образцов использовалась мастерами мечей со всего мира, в том числе кельтами 6 века до нашей эры, викингами 11 века нашей эры и японскими самурайскими мечами 13 века. Но узорная сварка не была секретом дамасской стали..

Некоторые ученые считают, что поиск дамасской стали истоками современного материаловедения. Но европейские кузнецы никогда не дублировали твердую сердцевину дамасской стали методом узорчатой ​​сварки. Ближе всего к воспроизведению прочности, резкости и волнистого орнамента они подошли путем преднамеренного протравливания поверхности сваренного по шаблону лезвия или украшения этой поверхности серебряной или медной филигранью.

Сталь Wootz и клинки сарацинов

В технологии металла среднего века сталь для мечей или других предметов обычно добывалась в процессе обжига, который требовал нагревания сырой руды с древесным углем для создания твердого продукта. , известный как «цветение» комбинированного железа и шлака. В Европе железо отделяли от шлака, нагревая блюм как минимум до 1200 градусов по Цельсию, что приводило к его сжижению и отделению примесей. Но в процессе производства дамасской стали обломки были помещены в тигли с углеродсодержащим материалом и нагревались в течение нескольких дней, пока сталь не превратилась в жидкость при температуре 1300–1400 градусов.

Но, что наиболее важно, тигельный процесс предоставил способ контролируемого добавления высокого содержания углерода. Высокое содержание углерода обеспечивает острую кромку и долговечность, но его присутствие в смеси практически невозможно контролировать. Слишком мало углерода, и в результате получается кованое железо, слишком мягкое для этих целей; слишком много, и получится чугун, слишком хрупкий. Если процесс идет неправильно, сталь образует пластины цементита, фазы железа, которая безнадежно хрупкая. Исламские металлурги смогли контролировать присущую ему хрупкость и выковать сырье для изготовления боевого оружия. Узорчатая поверхность дамасской стали появляется только после чрезвычайно медленного процесса охлаждения: эти технологические усовершенствования не были известны европейским кузнецам.

Дамасская сталь производилась из необработанного материала. называется Wootz Steel. Wootz был исключительным сортом железорудной стали, впервые произведенной в южной и южно-центральной Индии и Шри-Ланке, возможно, еще в 300 г. до н.э. Wootz был извлечен из сырой железной руды и сформирован с использованием тигельного метода для плавления, выжигания примесей и добавления важных ингредиентов, включая содержание углерода от 1,3 до 1,8 процента по весу – кованое железо обычно имеет содержание углерода около 0,1 процента.

Современная алхимия

Хотя европейские кузнецы и металлурги, которые пытались сделать свои собственные лезвия, в конечном итоге преодолели проблемы, связанные с высоким содержанием углерода Они не могли объяснить, как древние сирийские кузнецы добивались филигранной поверхности и качества готового изделия. Сканирующая электронная микроскопия выявила ряд известных целенаправленных добавок к стали Wootz, таких как кора Cassia auriculata (также используется для дубления шкур животных) и листья Calotropis gigantea (молочай). Спектроскопия Wootz также выявила крошечные количества ванадия, хрома, марганца, кобальта и никеля, а также некоторых редких элементов, таких как фосфор, сера и кремний, следы которых предположительно были добыты на рудниках в Индии.

В 1998 г. было сообщено об успешном воспроизведении дамасских клинков, соответствующих химическому составу и обладающих декором из мокрого шелка и внутренней микроструктурой (Верхувен, Пендрей и Дауч), а кузнецы были возможность использовать эти методы для воспроизведения проиллюстрированных здесь примеров. Уточнения к более раннему исследованию продолжают предоставлять информацию о сложных металлургических процессах (Штробл и его коллеги). Между исследователями Питером Пауфлером и Мадлен Дюран-Шарр развернулась оживленная дискуссия о возможном существовании микроструктуры «нанотрубок» дамасской стали, но нанотрубки были в значительной степени дискредитированы.

Недавние исследования (Мортазави и Ага-Алигол) сефевидских (XVI – XVII веков) ажурных стальных бляшек с плавной каллиграфией также были изготовлены из вутц-стали с использованием дамасского процесса. Исследование (Грацци и его коллеги) четырех индийских мечей (тулваров) 17-19 веков с использованием измерений пропускания нейтронов и металлографического анализа позволило идентифицировать сталь Wootz на основе ее компонентов.

Источники

• Дюран-Шарр, M. Les Aciers Damassés: Du Fer Primitif Aux Aciers Modernes. Париж: Press des Mines, 2007. Печать.
• Эмбури, Давид и Оливье Буазиз. «Композиты на основе стали: движущие силы и классификации». Ежегодный обзор исследований материалов 40.1 (2010): 213-41. Печать.
• Кохманн, Вернер и др. «Нанопроволока из древней дамасской стали». Журнал сплавов и соединений 372.1–2 (2004): L15-L19. Печать.
• Рейбольд, Марианна и др. «Открытие нанотрубок в древней дамасской стали». Физика и инженерия новых материалов. Ред. Кот, ДоТран, Аннемари Пуччи и Клаус Вандельт. Vol. 127. Springer Proceedings in Physics: Springer Berlin Heidelberg, 2009. 305-10. Печать.
• Мортазави, Мохаммад и Давуд Ага-Алигол. «Аналитический и микроструктурный подход к изучению исторических пластинок из сверхвысокоуглеродистой стали, принадлежащих Национальной библиотеке и музею Малека, Иран». Характеристика материалов 118 (2016): 159-66. Печать.
• Штробль, Сюзанна, Роланд Хобнер и Вольфганг Шайблехнер. «Новые комбинации сталей, произведенные по дамасской технологии». Advanced Engineering Forum 27 (2018): 14-21. Печать.
• Штробль, Сюзанна, Роланд Хобнер и Вольфганг Шайблехнер. «Инкрустация из дамасской стали на клинке меча – производство и характеристика». Ключевые технические материалы 742 (2017): 333-40. Печать.
• Верховен, Джон Д. и Ховард Ф. Кларк. «Диффузия углерода между слоями в современных лопатках из дамасского материала, сваренных по образцу». Характеристика материалов 41.5 (1998): 183-91. Печать.
• Верховен, Дж. Д., и А. Х. Пендрей. «Происхождение дамасского узора на лезвиях из дамасской стали». Характеристики материалов 47.5 (2001): 423-24. Печать.
• Уодсворт, Джеффри. «Археометаллургия, связанная с мечами». Характеристика материалов 99 (2015): 1-7. Печать.
• Уодсворт, Джеффри и Олег Д. Шерби. «Ответ на комментарии Верховена о дамасской стали». Характеристики материалов 47.2 (2001): 163-65. Печать.