Χάλυβα της Δαμασκού: Τεχνικές δημιουργίας αρχαίων σπαθιών

Χάλυβα της Δαμασκού και ο περσικός χαλυβουργός είναι κοινά ονόματα για σπαθιά χάλυβα υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα που δημιουργήθηκαν από τους ισλαμιστές τεχνίτες του πολιτισμού κατά τη διάρκεια του μεσαίωνα και άκουσαν από τους ευρωπαίους ομολόγους τους. Τα πτερύγια είχαν ανώτερη αντοχή και κοπτική άκρη και πιστεύεται ότι δεν έχουν ονομαστεί για το πόλη της Δαμασκού, αλλά από τις επιφάνειές τους, που έχουν ένα χαρακτηριστικό ποτισμένο-μεταξωτό ή φτιαγμένο από δαιμόνιο πρότυπο.

Γρήγορα γεγονότα: Χάλυβας της Δαμασκού

Είναι δύσκολο να φανταστούμε τον συνδυασμένο φόβο και τον θαυμασμό που προκαλούν αυτά τα όπλα σήμερα: Ευτυχώς, μπορούμε να βασιστούμε στη λογοτεχνία. Το βιβλίο του Βρετανό συγγραφέα Walter Scott του 1825 Ο Ταλισμάν περιγράφει μια αναδημιουργημένη σκηνή του Οκτωβρίου 1192, όταν ο Richard Lionheart της Αγγλίας και ο Σαλαντίν ο Σαρακηνός συναντήθηκαν για να τερματίσουν την Τρίτη σταυροφορία. (Θα υπήρχαν πέντε ακόμα, αφού ο Ρίτσαρντς αποχώρησε στην Αγγλία, ανάλογα με το πώς εσύ μετρήστε τις σταυροφορίες σας). Ο Σκοτ ​​φαντάζετο μια διαδήλωση για τα όπλα μεταξύ των δύο ανδρών, ο Ρίτσαρντ που χειρίζονταν μια καλή αγγλική πλατφόρμα και ο Σαλαντίν μια σφαίρα του χάλυβα της Δαμασκού. καμπύλη και στενή λεπίδα, η οποία δεν έμοιαζε με τα ξίφη των Φράγκων, αλλά ήταν, αντιθέτως, με ένα θαμπό μπλε χρώμα, σημειωμένο με δέκα εκατομμύρια των οδοντωτών γραμμών... "Αυτό το φοβερό όπλο, τουλάχιστον στην υπερβολική πεζογραφία της Scott, αντιπροσώπευε τον νικητή σε αυτόν τον μεσαιωνικό αγώνα των εξοπλισμών ή τουλάχιστον δίκαιο αγώνα.

Το θρυλικό σπαθί που είναι γνωστό ως χαλκός της Δαμασκού εκφοβίζει τους Ευρωπαίους εισβολείς του "Ιερά εδάφη ' που ανήκουν στο Ισλαμικό πολιτισμό κατά τη διάρκεια των Σταυροφοριών (1095-1270 CE). Οι σιδηρουργοί στην Ευρώπη προσπάθησαν να ταιριάξουν με τον χάλυβα, χρησιμοποιώντας την «τεχνική συγκόλλησης προτύπων», σφυρηλατημένη από εναλλασσόμενα στρώματα από χάλυβα και σίδηρο, αναδιπλώνοντας και στρέφοντας το μέταλλο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σφυρηλάτησης. Η συγκόλληση με μοτίβα ήταν μια τεχνική που χρησιμοποίησαν οι κατασκευαστές σπαθιών από όλο τον κόσμο, μεταξύ άλλων Κέλτες του 6ου αιώνα π.Χ., Βίκινγκ του 11ου αιώνα και του 13ου αιώνα Ιαπωνικά σαμουράι σπαθιά. Αλλά η συγκόλληση προτύπων δεν ήταν το μυστικό του χάλυβα της Δαμασκού.

Μερικοί μελετητές πιστοποιούν την αναζήτηση της χαλυβουργικής διαδικασίας στη Δαμασκό ως την προέλευση της σύγχρονης επιστήμης των υλικών. Όμως, οι Ευρωπαίοι σιδηρουργούς ποτέ δεν διπλασίασαν τον στερεό πυρήνα της Δαμασκού χρησιμοποιώντας την τεχνική συγκόλλησης προτύπων. Οι πλησιέστεροι που ήρθαν να αναπαράγουν τη δύναμη, την ευκρίνεια και την κυματιστή διακόσμηση ήταν σκόπιμα χάραξη της επιφάνειας μιας λεπίδας συγκολλημένης με μοτίβο ή διακόσμηση αυτής της επιφάνειας με ασημί ή χαλκό κεντώ.

Στη μεσαία τεχνολογία μέταλλο, ο χάλυβας για σπαθιά ή άλλα αντικείμενα τυπικά ελήφθη μέσω της διαδικασίας άνθισης, που απαιτούσε τη θέρμανση του ακατέργαστου μεταλλεύματος με κάρβουνο για να δημιουργήσει ένα στερεό προϊόν, γνωστό ως "ανθίσει" από συνδυασμένο σίδηρο και σκωρία. Στην Ευρώπη, ο σίδηρος διαχωρίστηκε από τη σκωρία με θέρμανση της ανθοφορίας σε τουλάχιστον 1200 βαθμούς Κελσίου, που την υγράριζε και διέσχισε τις ακαθαρσίες. Αλλά στη χαλυβουργική διαδικασία της Δαμασκού, τα κομμάτια της ανθοφορίας τοποθετήθηκαν σε χωνευτήρια με άνθρακα υλικό και θερμάνθηκε για μια περίοδο αρκετών ημερών, μέχρις ότου ο χάλυβας σχηματίσει ένα υγρό στα 1300-1400 βαθμούς.

Αλλά το πιο σημαντικό είναι ότι η διαδικασία του χωνευτηρίου προσέφερε έναν τρόπο να προσθέσετε υψηλό περιεχόμενο άνθρακα με ελεγχόμενο τρόπο. Υψηλός άνθρακας παρέχει την έντονη άκρη και την ανθεκτικότητα, αλλά η παρουσία του στο μείγμα είναι σχεδόν αδύνατο να ελεγχθεί. Πολύ μικρός άνθρακας και τα προκύπτοντα υλικά είναι σφυρήλατο σίδερο, πολύ μαλακό για αυτούς τους σκοπούς. πάρα πολύ και παίρνετε χυτοσίδηρο, πολύ εύθραυστο. Εάν η διαδικασία δεν είναι σωστή, ο χάλυβας σχηματίζει πλάκες του cementite, μια φάση σιδήρου που είναι απελπιστικά εύθραυστη. Οι ισλαμιστές μεταλλουργοί μπόρεσαν να ελέγξουν για την εγγενή ευθραυστότητα και να σφυρηλατήσουν την πρώτη ύλη στην καταπολέμηση των όπλων. Η επιφάνεια με μοτίβο του Damascus εμφανίζεται μόνο μετά από εξαιρετικά αργή διαδικασία ψύξης: οι τεχνολογικές βελτιώσεις δεν ήταν γνωστές στους Ευρωπαίους σιδηρουργούς.

Ο χάλυβας της Δαμασκού ήταν κατασκευασμένος από μια πρώτη ύλη που ονομάζεται χάλυβα wootz. Ο Wootz ήταν ένας εξαιρετικός βαθμός σιδηρομεταλλεύματος που κατασκευάστηκε για πρώτη φορά στη νότια και νότια κεντρική Ινδία και Σρι Λάνκα ίσως ήδη από το 300 π.Χ. Ο Wootz εξήχθη από ακατέργαστο σιδηρομετάλλευμα και σχηματίστηκε χρησιμοποιώντας τη μέθοδο του χωνευτηρίου για να λιώσει, να καψει τις ακαθαρσίες και να προσθέσει σημαντικά συστατικά, περιλαμβανομένης περιεκτικότητας σε άνθρακα μεταξύ 1.3-1.8 τοις εκατό κατά βάρος-σφυρήλατο σίδερο έχει συνήθως περιεκτικότητα σε άνθρακα περίπου 0.1 τοις εκατό.

Παρόλο που οι ευρωπαίοι σιδηρουργοί και μεταλλουργοί που επιχείρησαν να κατασκευάσουν τα δικά τους πτερύγια τελικά ξεπέρασαν τα προβλήματα που είναι εγγενή με υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα, δεν μπορούσαν να εξηγήσουν πόσο αρχαίοι συριακοί σιδεράδες πέτυχαν την επιφάνεια με φιλιέρες και την ποιότητα των τελικών προϊόν. Η ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης έχει εντοπίσει μια σειρά γνωστών σκόπιμων προσθηκών στον χάλυβα Wootz, όπως ο φλοιός του Cassia auriculata (που χρησιμοποιείται επίσης και στα δερμάτινα δέρματα) και τα φύλλα του Calotropis gigantea (γαλακτοκομικός). Η φασματοσκοπία του wootz έχει επίσης εντοπίσει μικροσκοπικές ποσότητες βαναδίου, χρωμίου, μαγγανίου, κοβαλτίου και νικελίου και μερικά σπάνια στοιχεία όπως ο φώσφορος, το θείο και το πυρίτιο, τα ίχνη των οποίων προέρχονταν πιθανότατα από τα ορυχεία Ινδία.

Η επιτυχημένη αναπαραγωγή λεπίδων από δαμασκένια που ταιριάζουν με τη χημική σύνθεση και διαθέτουν το διακοσμημένο με πορφυρό μετάξι και το εσωτερικό η μικροδομή αναφέρθηκε το 1998 (Verhoeven, Pendray και Dautsch) και οι σιδεράδες μπόρεσαν να χρησιμοποιήσουν αυτές τις μεθόδους για να αναπαραγάγουν τα παραδείγματα εικονογραφημένο εδώ. Οι βελτιώσεις στην προηγούμενη μελέτη συνεχίζουν να παρέχουν πληροφορίες σχετικά με σύνθετες μεταλλουργικές διεργασίες (Strobl και συνεργάτες). Μια ζωντανή συζήτηση σχετικά με την πιθανή ύπαρξη μιας μικροδομής «νανοσωλήνων» του χάλυβα της Δαμασκού αναπτύχθηκε μεταξύ των ερευνητών Peter Paufler και Madeleine Durand-Charre, αλλά οι νανοσωλήνες ήταν σε μεγάλο βαθμό δυσπιστία.

Πρόσφατες έρευνες (Mortazavi και Agha-Aligol) στην Safavid (16ος-17ος αιώνας) ατσάλινες πλάκες χάλυβα με ροή καλλιγραφία έγιναν επίσης από χάλυβα wootz χρησιμοποιώντας τη διαδικασία damascene. Μια μελέτη (Grazzi και συνεργάτες) από τέσσερα ινδικά σπαθιά (tulwars) από τον 17ο έως τον 19ο αιώνα χρησιμοποιώντας οι μετρήσεις μετάδοσης νετρονίων και η μεταλλογραφική ανάλυση ήταν σε θέση να προσδιορίσουν τον ατσάλι wootz με βάση το δικό του συστατικά.

• Durand-Charre, Μ. Les Aciers Damassés: Du Fer Primitif Aux Aciers Μοντέρνες. Παρίσι: Presses de Mines, 2007. Τυπώνω.
• Embury, David και Olivier Bouaziz. "Συστατικά με βάση το χάλυβα: Δυνάμεις οδήγησης και ταξινομήσεις. "Ετήσια επισκόπηση της έρευνας υλικών 40.1 (2010): 213-41. Τυπώνω.
• Kochmann, Werner, et αϊ. "Nanowires στην αρχαία Δαμασκό χάλυβα"Journal of Κiυgs and Compounds 372.1-2 (2004): L15-L19. Τυπώνω.
• Reibold, Marianne, et αϊ. "Ανακάλυψη των νανοσωλήνων στον αρχαίο χάλυβα της Δαμασκού. "Φυσική και Μηχανική Νέων Υλικών. Eds. Cat, DoTran, Annemarie Pucci και Klaus Wandelt. Vol. 127. Springer Πρακτικά στη Φυσική: Springer Berlin Heidelberg, 2009. 305-10. Τυπώνω.
• Μορταζάβι, Μοχάμαντ και Νταβούντ Άγκα-Αλίγκολ. "Αναλυτική και Μικροδομική προσέγγιση της μελέτης ιστορικών χαλύβδινων πλακών Ultra-High Carbon (Uhc) ανήκουν στην Εθνική Βιβλιοθήκη και Μουσειακό Ίδρυμα Malek, Ιράν."Χαρακτηρισμός Υλικών 118 (2016): 159-66. Τυπώνω.
• Strobl, Susanne, Roland Haubner και Wolfgang Scheiblechner. "Νέοι συνδυασμοί χάλυβα που παράγονται από τη τεχνική της Δαμασκού"Advanced Engineering Forum 27 (2018): 14-21. Τυπώνω.
• Strobl, Susanne, Roland Haubner και Wolfgang Scheiblechner. "Χαλύβδινη επένδυση της Δαμασκού σε μια λεπίδα σπαθί-Παραγωγή και χαρακτηρισμός"Βασικά Τεχνικά Υλικά 742 (2017): 333-40. Τυπώνω.
• Verhoeven, John D. και Howard F. Κλάρκ. "Διάχυση άνθρακα μεταξύ των επιπέδων των σύγχρονων συγκολλημένων λεπίδων της Δαμασκού."Χαρακτηρισμός Υλικών 41.5 (1998): 183-91. Τυπώνω.
• Verhoeven, J. D. και Α. Η. Pendray. "Προέλευση του μοτίβου της Δαμασκης στις χαλύβδινες λεπίδες της Δαμασκού. "Χαρακτηρισμός Υλικών 47.5 (2001): 423-24. Τυπώνω.
• Wadsworth, Jeffrey. "Αρχαιομεταλλουργία που σχετίζεται με σπαθιά"Χαρακτηρισμός Υλικών 99 (2015): 1-7. Τυπώνω.
• Wadsworth, Jeffrey και Oleg D. Sherby. "Απάντηση στο Verhoeven Σχόλια για Damascus Steel."Χαρακτηρισμός Υλικών 47.2 (2001): 163-65. Τυπώνω.