Damaskus Steel: Ancient Sword Making Techniques

Damaskus stål og persisk vandet stål er almindelige navne på højkulstofstålsværd skabt af islamiske civilisationshåndværkere i middelalderen og frugtsløst af deres europæiske kolleger. Bladene havde en overlegen sejhed og forkant, og det antages, at de ikke er navngivet til by Damaskus, men fra deres overflader, der har en karakteristisk vandret silke eller damasklignende hvirvlet mønster.

Hurtige fakta: Damaskus stål

Det er svært for os at forestille os den kombinerede frygt og beundring, som disse våben fremkalder i dag: Heldigvis kan vi stole på litteratur. Den britiske forfatter Walter Scotts bog fra 1825

Det legendariske sværd kendt som Damaskus-stål skræmmede de europæiske indtrædere af 'Hellige lande ' der hører til Islamisk civilisation gennem korstogene (1095–1270 CE). Smede i Europa forsøgte at matche stålet ved hjælp af "mønster svejsningsteknik", smedet fra skiftevis lag af stål og jern, foldning og vridning af metallet under smedningsprocessen. Mønstursvejsning var en teknik, der blev brugt af sværdproducenter fra hele verden, inklusive Kelter fra det 6. århundrede fvt, Vikinger fra det 11. århundrede CE og det 13. århundrede Japansk samurai sværd. Men mønstresvejsning var ikke hemmeligheden bag Damaskus stål.

Nogle lærde hædder søgningen efter Damaskus-stålprocessen som oprindelsen til moderne materialevidenskab. Men de europæiske smede duplikerede aldrig det faste kerne Damaskus-stål ved hjælp af mønstresvejsningsteknikken. Det nærmeste, de kom til at gentage styrken, skarpheden og bølget udsmykning var ved bevidsthed ætsning af overfladen på et mønster svejset blad eller dekorering af denne overflade med sølv eller kobber filigran.

I middelaldermetallteknologi opnåedes typisk stål til sværd eller andre genstande gennem blomsterprocessen, der krævede opvarmning af råmalm med trækul for at skabe et fast produkt, kendt som en "blomstre" af kombineret jern og slagge. I Europa blev jernet adskilt fra slaggen ved at opvarme blomstringen til mindst 1200 grader celsius, hvilket likviderede det og adskiller urenhederne ud. Men i Damaskus-stålprocessen blev de blomstrende stykker anbragt i digler med kulstofbærende materiale og opvarmet i en periode på flere dage, indtil stålet dannede en væske kl. 1300-1400 grader.

Men vigtigst af alt gav digelprocessen en måde at tilføje et højt kulstofindhold på en kontrolleret måde. Højt kulstof giver den skarpe kant og holdbarhed, men dens tilstedeværelse i blandingen er næsten umulig at kontrollere. For lidt kulstof, og de resulterende ting er smedejern, for blødt til disse formål; for meget, og du får støbejern, for sprø. Hvis processen ikke går rigtigt, danner stålet plader af cementit, en fase af jern, der er håbløst skrøbelige. Islamiske metallurgister var i stand til at kontrollere for den iboende skrøbelighed og smed råmaterialet til kampvåben. Damaskusståls mønstrede overflade vises først efter en ekstrem langsom køleproces: disse teknologiske forbedringer var ikke kendt af de europæiske smede.

Damaskus stål blev fremstillet af et råmateriale kaldet wootz stål. Wootz var en enestående kvalitet af jernmalmstål, der først blev fremstillet i det sydlige og syd-centrale Indien og Sri Lanka måske så tidligt som 300 fvt. Wootz blev ekstraheret fra rå jernmalm og dannet ved hjælp af smeltedigel-metoden til at smelte, forbrænde urenheder og tilføje vigtig ingredienser, herunder et kulstofindhold mellem 1,3-1,8 vægtprocent - smedejern har typisk kulstofindhold på omkring 0,1 procent.

Selvom europæiske smede og metallurgikere, der forsøgte at fremstille deres egne klinger, til sidst kom til at overvinde problemerne i en med et højt kulstofindhold kunne de ikke forklare, hvordan gamle syriske smede opnåede den filigrerede overflade og kvaliteten af ​​det færdige produkt. Scanningselektronmikroskopi har identificeret en række kendte målrettede tilføjelser til Wootz-stål, såsom barken af Cassia auriculata (bruges også til garvning af dyrehud) og bladene på Calotropis gigantea (en mælkeveje). Spektroskopi af wootz har også identificeret små mængder vanadium, krom, mangan, kobolt og nikkel, og nogle sjældne elementer som fosfor, svovl og silicium, hvor spor antagelig kom fra miner i Indien.

Succesfuld gengivelse af damaskene klinger, der matcher den kemiske sammensætning og besidder den vandede silkedekoration og det indre der blev rapporteret om mikrostruktur i 1998 (Verhoeven, Pendray og Dautsch), og smeder har været i stand til at bruge disse metoder til at gengive eksemplerne illustreret her. Forfininger til den tidligere undersøgelse giver fortsat information om komplekse metallurgiske processer (Strobl og kolleger). En livlig debat om den mulige eksistens af en "nanorør" -mikrostruktur af Damaskus-stål udviklet mellem forskere Peter Paufler og Madeleine Durand-Charre, men nanorør har stort set været miskrediteret.

Nyere undersøgelser (Mortazavi og Agha-Aligol) i Safavid (16.-16. Århundrede) åbent stålplader med flydende kalligrafi blev også lavet af wootz-stål ved hjælp af damaskene processen. En undersøgelse (Grazzi og kolleger) af fire indiske sværd (tulwars) fra det 17. til det 19. århundrede ved hjælp af Neutrontransmissionsmålinger og metallografisk analyse kunne identificere wootz-stål baseret på dets komponenter.

• Durand-Charre, M. Les Aciers Damassés: Du Fer Primitif Aux Aciers Modernes. Paris: Presses des Mines, 2007. Print.
• Embury, David og Olivier Bouaziz. "Stålbaserede kompositter: Drivkrafter og klassifikationer. "Årlig gennemgang af materialeforskning 40.1 (2010): 213-41. Print.
• Kochmann, Werner, et al. "Nanowires i antikt Damaskus Steel. "Journal of Alloys and Compounds 372.1–2 (2004): L15-L19. Print.
• Reibold, Marianne, et al. "Opdagelse af nanorør i det gamle Damaskus stål. "Fysik og konstruktion af nye materialer. Eds. Cat, DoTran, Annemarie Pucci og Klaus Wandelt. Vol. 127. Springer Proceedings in Physics: Springer Berlin Heidelberg, 2009. 305-10. Print.
• Mortazavi, Mohammad og Davoud Agha-Aligol. "Analytisk og mikrostrukturel tilgang til studiet af historisk ultrahøj carbon (Uhc) stålplaques tilhører Malek National Library and Museum Institution, Iran."Materialekarakterisering 118 (2016): 159-66. Print.
• Strobl, Susanne, Roland Haubner og Wolfgang Sche frouner. "Nye stålkombinationer produceret af Damaskus teknik. "Advanced Engineering Forum 27 (2018): 14-21. Print.
• Strobl, Susanne, Roland Haubner og Wolfgang Sche frouner. "Damaskus stålindlæg på et sværdblad - produktion og karakterisering. "Key Engineering Materials 742 (2017): 333-40. Print.
• Verhoeven, John D. og Howard F. Clark. "Kuldiffusion mellem lagene i moderne mønster-svejste Damaskus-klinger."Materialekarakterisering 41.5 (1998): 183-91. Print.
• Verhoeven, J. D. og A. H. Pendray. "Oprindelse af Damask Mønster i Damaskus Steel Blades. "Materialekarakterisering 47.5 (2001): 423-24. Print.
• Wadsworth, Jeffrey. "Arkæometallurgi relateret til sværd. "Materialekarakterisering 99 (2015): 1-7. Print.
• Wadsworth, Jeffrey og Oleg D. Sherby. "Svar på Verhoeven-kommentarer til Damaskus Steel."Materialekarakterisering 47.2 (2001): 163-65. Print.