Damaskuse teras: iidsed mõõkade valmistamise tehnikad

Damaskuse teras ja Pärsia joota teras on kõrge süsinikusisaldusega terasest mõõkade üldnimed, mille keskajal lõid islami tsivilisatsiooni käsitöölised ja mille Euroopa kolleegid neile viljatuks hüüdsid. Teradel oli parem vastupidavus ja tipptase ning neid arvatakse olevat nimetatud mitte Damaskuse linn, kuid nende pinnalt, millel on iseloomulik joota-siid või damaski-laadne keerutatud muster.

Kiired faktid: Damaskuse teras

Meil on raske ette kujutada nende relvade tekitatud ühist hirmu ja imetlust: õnneks saame loota kirjandusele. Briti kirjaniku Walter Scotti 1825. aasta raamat

Damaskuse terasena tuntud legendaarne mõõk hirmutas Euroopa sissetungijadPüha maad ' kuulumine Islami tsivilisatsioon kogu ristisõdade jooksul (1095–1270 CE). Euroopas üritasid sepad terasega kokku sobitada "mustrikeevitusmeetodi" abil sepistatud vaheldumisi terase ja raua kihte, metalli sepistamise käigus voltides ja keerates metalli kokku keerates. Mustrikeevitus oli tehnika, mida kasutasid mõõgavalmistajad kogu maailmast, sealhulgas Keldid 6. sajandist eKr, 11. sajandi CE ja 13. sajandi viikingid Jaapani samurai mõõgad. Kuid mustrikeevitamine polnud Damaskuse terase saladus.

Mõned teadlased peavad Damaskuse teraseprotsessi otsimist moodsa materjaliteaduse lähtekohaks. Kuid Euroopa sepad ei kopeerinud kunagi Damaskuse tahke südamikuga terast, kasutades mustrikeevitusmeetodit. Lähemale jõudsid nad jõudu, teravust ja lainelist kaunistust tahtlikult korrata mustriga keevitatud tera pinna söövitamine või selle pinna kaunistamine hõbeda või vasega filigraanselt.

Keskmise vanusega metallitehnoloogias saadi mõõkade või muude esemete jaoks mõeldud terast tavaliselt õitsemisprotsessis, mis nõudis toormaagi kuumutamist söega, et saada tahke toode, mida tuntakse raua ja raua kombineeritud õuna "õuna" räbu. Euroopas eraldati raud räbust, kuumutades õitsemist temperatuurini vähemalt 1200 kraadi, mis selle likvideeris ja lisandid eraldas. Kuid Damaskuse terasprotsessis pandi õitsengutükid süsinikku kandvatesse tiiglitesse materjalist ja kuumutati mitu päeva, kuni teras moodustas vedeliku temperatuuril 1300–1400 kraadi.

Kuid mis kõige tähtsam - tiigeliprotsess andis võimaluse lisada kõrge süsiniku sisaldus kontrollitud viisil. Kõrge süsinikusisaldus tagab terava serva ja vastupidavuse, kuid selle olemasolu segus on peaaegu võimatu kontrollida. Liiga vähe süsinikku ja saadud kraam on sepistatud, selleks on liiga pehme; liiga palju ja saate malmi, liiga rabe. Kui protsess ei lähe õigesti, moodustab teras tsementiidist plaadid, mis on lootusetult habras rauafaas. Islami metallurgistid suutsid kontrollida loomupärast habrasust ja sepistada tooraine võitlusrelvadeks. Damaskuse terase mustriline pind ilmub alles pärast eriti aeglast jahutusprotsessi: Euroopa sepad ei teadnud neid tehnoloogilisi täiustusi.

Damaskuse teras valmistati toorainest nimega wootz teras. Wootz oli erakordselt hea kvaliteediga rauamaagi teras, mida valmistati esmakordselt Lõuna- ja Kesk-Indias ning Sri Lanka võib-olla juba 300 eKr. Wootz ekstraheeriti töötlemata rauamaagist ja moodustati tiigli meetodil lisandite sulatamiseks, põletamiseks ja oluliste ainete lisamiseks koostisosad, sealhulgas süsinikusisaldus vahemikus 1,3–1,8 massiprotsenti - sepistatud raua süsinikusisaldus on tavaliselt umbes 0,1 protsenti.

Ehkki Euroopa sepad ja metallurgid, kes üritasid ise lõiketehaseid teha, said lõpuks üle probleemidest, mis on omased kõrge süsinikusisaldusega, ei suutnud nad selgitada, kuidas muistsed Süüria sepad saavutasid viimistletud pinna ja kvaliteedi toode. Skaneeriva elektronmikroskoopia abil on tuvastatud rida teadaolevaid sihipäraseid täiendusi Wootzi terasele, näiteks Cassia auriculata (kasutatakse ka loomade naha parkimisel) ja Calotropis gigantea (piimavaht). Wootzi spektroskoopia abil on tuvastatud ka vähesed kogused vanaadiumi, kroomi, mangaani, koobaltit ja niklit ning mõned haruldased elemendid, näiteks fosfor, väävel ja räni, mille jäljed pärinevad arvatavasti India.

Damastseeni terade edukas reprodutseerimine, mis vastavad keemilisele koostisele ja millel on joota-siidi kaunistus ja sisemine sisustus mikrostruktuurist teatati 1998. aastal (Verhoeven, Pendray ja Dautsch) ning sepad on saanud neid meetodeid näidete taasesitamiseks kasutada siin illustreeritud. Varasema uuringu täpsustused pakuvad jätkuvalt teavet keerukate metallurgiaprotsesside kohta (Strobl ja tema kolleegid). Elav arutelu Damaskuse terase "nanotorude" mikrostruktuuri võimaliku olemasolu üle arenenud teadlaste Peter Paufleri ja Madeleine Durand-Charre vahel, kuid nanotorud on suures osas olnud diskrediteeritud.

Värsked teadusuuringud (Mortazavi ja Agha-Aligol) Safavidi (16. – 17. Sajand) voolava kalligraafiaga lahtistest terasplekkidest valmistati ka damastseeniprotsessi abil wootz-terasest. Uuring (Grazzi ja tema kolleegid) nelja India mõõga (tulvareid) kohta 17. – 19. Sajandil, kasutades: neutronite ülekande mõõtmine ja metallograafiline analüüs suutsid wootzi terase selle põhjal tuvastada komponendid.

• Durand-Charre, M Les Aciers Damassés: Du Fer Primitif Aux Aciers Modernes. Pariis: Presses des Mines, 2007. Prindi.
• Embury, David ja Olivier Bouaziz. "Terasest valmistatud komposiidid: liikumapanev jõud ja klassifikatsioonid. "Materjaliuuringute aastaülevaade 40.1 (2010): 213-41. Prindi.
• Kochmann, Werner jt. "Nanowires iidses Damaskuse terasest. "Journal of Alloys and Compounds 372.1–2 (2004): L15-L19. Prindi.
• Reibold, Marianne jt. "Nanotorude avastamine Damaskuse iidses terasest. "Uute materjalide füüsika ja tehnika. Toim. Kass, DoTran, Annemarie Pucci ja Klaus Wandelt. Vol. 127. Füüsika Springeri toimetised: Springer Berlin Heidelberg, 2009. 305-10. Prindi.
• Mortazavi, Mohammad ja Davoud Agha-Aligol. "Analüütiline ja mikrostrukturaalne lähenemisviis Iraani Maleki rahvusraamatukogu ja muuseumiinstituuti kuuluvate ultrakõrgsüsinikterasest (Uhc) terasplekkide uurimisele."Materjalide iseloomustus 118 (2016): 159-66. Prindi.
• Strobl, Susanne, Roland Haubner ja Wolfgang Scheiblechner. "Damaskuse tehnika toodetud uued terasekombinatsioonid. "Advanced Engineering Forum 27 (2018): 14.-21. Prindi.
• Strobl, Susanne, Roland Haubner ja Wolfgang Scheiblechner. "Damaskuse terasekujuline mõõgatera - tootmine ja iseloomustus. "Key Engineering Materials 742 (2017): 333-40. Prindi.
• Verhoeven, John D. ja Howard F. Clark. "Süsiniku difusioon kihtide vahel moodsa mustriga keevitatud Damaskuse labades."Materjalide iseloomustus 41,5 (1998): 183-91. Prindi.
• Verhoeven, J. D. ja A H Pendel. "Damaski mustri päritolu Damaskuse terasest terades. "Materjalide iseloomustus 47.5 (2001): 423-24. Prindi.
• Wadsworth, Jeffrey. "Mõõkadega seotud arheometallurgia. "Materjalide iseloomustus 99 (2015): 1-7. Prindi.
• Wadsworth, Jeffrey ja Oleg D. Sherby. "Vastus Verhoeveni kommentaaridele Damascus Terase kohta."Materjalide iseloomustus 47.2 (2001): 163-65. Prindi.