Damascus Steel: Techniky starověkých mečů

Damašská ocel a perská zalévaná ocel jsou běžné názvy pro meče s vysokou uhlíkovou ocelí vytvořené islámskými civilizačními řemeslníky ve středověku a po jejich evropských protějšcích bezvýsledně pronásledované. Čepele měly vynikající houževnatost a špičku a věří se, že pro ně nebyly pojmenovány město Damašku, ale z jejich povrchů, které mají charakteristický zalévaný hedvábí nebo damaškové víření vzor.

Rychlá fakta: Damasková ocel

Je pro nás těžké představit si kombinovaný strach a obdiv vyvolaný těmito zbraněmi dnes: Naštěstí se můžeme spolehnout na literaturu. Kniha britského spisovatele Waltera Scotta z roku 1825

Legendární meč známý jako ocel Damašku zastrašil evropské útočníky „Svaté země patřící do Islámská civilizace po celé křížové výpravy (1095–1270 nl). Kováři v Evropě se pokoušeli spojit ocel s použitím „techniky svařování vzorů“, kované ze střídavých vrstev oceli a železa, skládáním a kroucením kovu během procesu kování. Svařování vzorů bylo technikou používanou výrobci mečů z celého světa, včetně Keltové 6. století před naším letopočtem, Vikingové z 11. století nl a 13. století Japonský samuraj meče. Svařování vzorů však nebylo pro damašskou ocel tajemstvím.

Někteří učenci připisují hledání procesu oceli v Damašku jako původ moderní vědy o materiálech. Ale evropští kováři nikdy neduplikovali masivní jádro damašské oceli technikou svařování vzorů. Nejblíže přišli k replikaci síly, ostrosti a zvlněné dekorace bylo záměrně leptání povrchu listu svařovaného vzorem nebo zdobení tohoto povrchu stříbrem nebo mědí filigrán.

V technologii kovů středního věku byla ocel pro meče nebo jiné předměty obvykle získávána prostřednictvím procesu kvetení, které vyžadovaly zahřívání surové rudy dřevěným uhlím, aby se vytvořil pevný produkt, známý jako "květ" kombinovaného železa a struska. V Evropě se železo oddělilo od strusky zahřátím květu na nejméně 1200 stupňů Celsia, což jej zkapalnilo a oddělilo nečistoty. Ale v procesu damašské oceli byly kvetoucí kousky umístěny do kelímků s uhlíkem materiál a zahříval se po dobu několika dnů, dokud ocel nevytvořila kapalinu při 1300–1400 stupňů.

A co je nejdůležitější, proces kelímku poskytl způsob, jak regulovaným způsobem přidat vysoký obsah uhlíku. Vysoký uhlík poskytuje ostrou hranu a odolnost, ale jeho přítomnost ve směsi je téměř nemožné kontrolovat. Příliš málo uhlíku a výsledné věci jsou kované železo, příliš měkké pro tyto účely; příliš mnoho a dostanete litinu, příliš křehkou. Pokud se proces nepovede správně, ocel vytvoří desky z cementitu, fáze železa, která je beznadějně křehká. Islámští metalurgové dokázali ovládnout inherentní křehkost a zkombinovat surovinu do bojových zbraní. Vzorovaný povrch damašské oceli se objevuje až po extrémně pomalém procesu chlazení: evropská kovářství tato technologická vylepšení nezná.

Damašská ocel byla vyrobena ze suroviny zvané wootz ocel. Wootz byla výjimečná třída železné rudy, která byla poprvé vyrobena v jižní a jižní střední Indii a Srí Lanka snad již v roce 300 BCE. Wootz byl extrahován ze surové železné rudy a formován pomocí kelímkové metody k roztavení, spálení nečistot a přidání důležitých přísady, včetně obsahu uhlíku mezi 1,3 - 1,8 procenta hmotnostního - kované železo má obvykle obsah uhlíku okolo 0,1 procent.

Přestože evropští kováři a hutníci, kteří se pokusili vyrobit vlastní čepele, nakonec překonali problémy spojené s s vysokým obsahem uhlíku nedokázali vysvětlit, jak starí syrští kováři dosáhli filigrovaného povrchu a kvality hotového produkt. Skenovací elektronová mikroskopie identifikovala řadu známých účelných přídavků k Wootzově oceli, jako je například kůra Cassia auriculata (také se používá při činění zvířecích kůží) a listů Calotropis gigantea (mléčná řasa). Spektroskopie wootz také identifikovala malá množství vanadu, chrómu, manganu, kobaltu a niklu a některé vzácné prvky, jako je fosfor, síra a křemík, jejichž stopy pravděpodobně pocházely z dolů Indie.

Úspěšné rozmnožování listů damascenu, které odpovídají chemickému složení a mají zalévané hedvábné dekorace a vnitřní mikrostruktura byla uvedena v roce 1998 (Verhoeven, Pendray a Dautsch) a kováři byli schopni tyto metody použít k reprodukci příkladů ilustrováno zde. Upřesnění předchozí studie poskytují informace o složitých metalurgických procesech (Strobl a její kolegové). Živá debata o možné existenci „nanotrubice“ mikrostruktury damašské oceli vyvinul mezi vědci Peter Paufler a Madeleine Durand-Charre, ale nanotrubice byly z velké části diskreditovaný.

Nedávný výzkum (Mortazavi a Agha-Aligol) na safavidech (16. – 17. Století) prolamované ocelové pláty s tekoucí kaligrafií byly také vyrobeny z wootzové oceli za použití damascénového procesu. Studie (Grazzi a kolegové) čtyř indických mečů (tulwarů) od 17. do 19. století pomocí měření přenosu neutronů a metalografická analýza byla schopna identifikovat wootzovou ocel na základě její komponenty.

• Durand-Charre, M. Les Aciers Damassés: Du Fer Primitif Aux Aciers Modernes. Paříž: Presses des Mines, 2007. Tisk.
• Embury, David a Olivier Bouaziz. "Kompozity na bázi oceli: hnací síly a klasifikace"Roční přehled materiálového výzkumu 40.1 (2010): 213-41. Tisk.
• Kochmann, Werner, et al. "Nanowires ve starověké damašské oceli"Journal of Alloys and Compounds 372.1-2 (2004): L15-L19." Tisk.
• Reibold, Marianne, et al. "Objev nanotrubic ve starověké damašské oceli. "Fyzika a inženýrství nových materiálů. Eds. Kočka, Doran, Annemarie Pucci a Klaus Wandelt. Sv. 127. Fyzika Springer: Springer Berlin Heidelberg, 2009. 305-10. Tisk.
• Mortazavi, Mohammad a Davoud Agha-Aligol. "Analytický a mikrostrukturální přístup ke studiu historických ocelových plátů z ultravysokarbonu (Uhc) náležejících do Národní knihovny a muzejní instituce v Iráku.„Material Characterization 118 (2016): 159-66. Tisk.
• Strobl, Susanne, Roland Haubner a Wolfgang Scheiblechner. "Nové kombinace oceli vyrobené technikou Damašku„Fórum pro pokročilé inženýrství 27 (2018): 14-21. Tisk.
• Strobl, Susanne, Roland Haubner a Wolfgang Scheiblechner. "Damašská ocelová vložka na meči - výroba a charakterizace. "Key Engineering Materials 742 (2017): 333-40. Tisk.
• Verhoeven, John D. a Howard F. Clarku. "Difúze uhlíku mezi vrstvami v moderních vzorem svařovaných damaškových listech."Material Characterization 41.5 (1998): 183-91. Tisk.
• Verhoeven, J. D. a A. H. Pendray. "Původ damaškového vzoru v damašských ocelových listech. "Material Characterization 47.5 (2001): 423-24. Tisk.
• Wadsworth, Jeffrey. "Archeometalurgie související s meči"Charakterizace materiálů 99 (2015): 1-7. Tisk.
• Wadsworth, Jeffrey a Oleg D. Sherby. "Reakce na komentáře Verhoevena k Damašské oceli."Charakterizace materiálů 47,2 (2001): 163-65." Tisk.