Damascus Steel: Ancient Sword Making Techniques

Damascus staal en Perzisch gedrenkt staal zijn veel voorkomende namen voor zwaarden met een hoog koolstofgehalte, gemaakt door ambachtslieden uit de islamitische beschaving tijdens de middeleeuwen en vruchteloos begeerd door hun Europese tegenhangers. De bladen hadden een superieure taaiheid en snijkant, en er wordt aangenomen dat ze niet genoemd zijn voor de stad Damascus, maar van hun oppervlakten, die een karakteristieke waterige zijde of damastachtige wervelingen hebben patroon.

Snelle feiten: Damascus Steel

Het is moeilijk voor ons om ons de gecombineerde angst en bewondering voor te stellen die tegenwoordig door deze wapens wordt veroorzaakt: gelukkig kunnen we op literatuur vertrouwen. Het boek van de Britse schrijver Walter Scott uit 1825 The Talisman beschrijft een nagebouwd tafereel van oktober 1192, toen Richard Leeuwenhart van Engeland en Saladin de Saraceen ontmoet om de Derde Kruistocht te beëindigen. (Er zouden er nog vijf zijn nadat Richard met pensioen was gegaan in Engeland, afhankelijk van hoe jij tel je kruistochten). Scott stelde zich een wapendemonstratie tussen de twee mannen voor, Richard met een goed Engels slagzwaard en Saladin een kromzwaard van Damascus-staal, "een gebogen en smal lemmet, dat niet glinsterde als de zwaarden van de Franken, maar juist dofblauw was, gemarkeerd met tien miljoen van meanderende lijnen... 'Dit angstaanjagende wapen, althans in Scotts uitgeblazen proza, vertegenwoordigde de winnaar in deze middeleeuwse wapenwedloop, of in ieder geval een eerlijke wedstrijd.

Het legendarische zwaard dat bekend staat als het Damascus-staal intimideerde de Europese indringers van de 'Holy Lands ' behorend tot de Islamitische beschaving gedurende de kruistochten (1095–1270 CE). Smeden in Europa probeerden het staal te matchen met behulp van de "patroonlastechniek", gesmeed uit afwisselende lagen staal en ijzer, waarbij het metaal tijdens het smeedproces werd gevouwen en gedraaid. Patroonlassen was een techniek die werd gebruikt door zwaardmakers van over de hele wereld, waaronder Kelten uit de 6e eeuw voor Christus, Vikingen uit de 11e eeuw CE en de 13e eeuw Japanse samurai Zwaarden. Maar patroonlassen was niet het geheim van Damascus-staal.

Sommige geleerden waarderen de zoektocht naar het Damascus-staalproces als de oorsprong van de moderne materiaalwetenschap. Maar de Europese smeden hebben het Damascus-staal met vaste kern nooit gedupliceerd met behulp van de patroonlastechniek. Het dichtst kwamen ze bij het repliceren van de kracht, scherpte en golvende decoratie was door opzettelijk het oppervlak van een patroongelast mes etsen of dat oppervlak versieren met zilver of koper filigraan.

In de metaaltechnologie van middelbare leeftijd werd staal voor zwaarden of andere objecten meestal verkregen via het bloeiproces, waarbij het ruwe erts moest worden verwarmd met houtskool om een ​​stevig product te creëren, bekend als een "bloei" van gecombineerd ijzer en slak. In Europa werd het ijzer van de slak gescheiden door de bloei te verhitten tot minimaal 1200 graden Celsius, waardoor het vloeibaar werd en de onzuiverheden werden afgescheiden. Maar in het Damascus-staalproces werden de bloemstukken in koolstofkroezen geplaatst met kroezen materiaal en enkele dagen verwarmd tot het staal een vloeistof vormde op 1300–1400 graden.

Maar het belangrijkste was dat het smeltkroesproces een manier bood om op een gecontroleerde manier een hoog koolstofgehalte toe te voegen. Hoge koolstof zorgt voor de scherpe rand en duurzaamheid, maar de aanwezigheid in het mengsel is bijna onmogelijk te beheersen. Te weinig koolstof en het resulterende spul is smeedijzer, te zacht voor deze doeleinden; te veel en je krijgt gietijzer, te broos. Als het proces niet goed gaat, vormt het staal platen van cementiet, een hopeloos kwetsbare fase van ijzer. Islamitische metallurgisten waren in staat om de inherente kwetsbaarheid te beheersen en de grondstof te smeden tot gevechtswapens. Het patroonoppervlak van Damascus-staal verschijnt pas na een extreem langzaam koelproces: deze technologische verbeteringen waren de Europese smeden niet bekend.

Damascusstaal is gemaakt van een grondstof genaamd wootz staal. Wootz was een uitzonderlijke kwaliteit ijzerertsstaal, voor het eerst gemaakt in Zuid- en Zuid-Centraal-India en Sri Lanka misschien al in 300 BCE. Wootz werd gewonnen uit ruw ijzererts en gevormd volgens de smeltkroesmethode om te smelten, onzuiverheden weg te branden en belangrijk toe te voegen ingrediënten, waaronder een koolstofgehalte tussen 1,3 en 1,8 gewichtsprocent - smeedijzer heeft doorgaans een koolstofgehalte van ongeveer 0,1 procent.

Hoewel Europese smeden en metallurgisten die probeerden hun eigen messen te maken, uiteindelijk de problemen overwonnen die inherent zijn aan een hoog koolstofgehalte, konden ze niet uitleggen hoe oude Syrische smeden het filigraan oppervlak en de kwaliteit van het afgewerkte materiaal bereikten Product. Scanning-elektronenmicroscopie heeft een reeks bekende doelgerichte toevoegingen aan Wootz-staal geïdentificeerd, zoals de schors van Cassia auriculata (ook gebruikt bij het looien van dierenhuiden) en de bladeren van Calotropis gigantea (een kroontjeskruid). Spectroscopie van wootz heeft ook kleine hoeveelheden vanadium, chroom, mangaan, kobalt en nikkel geïdentificeerd, en enkele zeldzame elementen zoals fosfor, zwavel en silicium, waarvan vermoedelijk sporen afkomstig zijn uit de mijnen in India.

Succesvolle reproductie van damascene bladen die passen bij de chemische samenstelling en die de gedrenkt zijden decoratie en de binnenkant hebben microstructuur werd gerapporteerd in 1998 (Verhoeven, Pendray en Dautsch), en smeden hebben die methoden kunnen gebruiken om de voorbeelden te reproduceren hier geïllustreerd. Verfijningen op de eerdere studie blijven informatie verschaffen over complexe metallurgische processen (Strobl en collega's). Een levendig debat over het mogelijke bestaan ​​van een "nanobuis" microstructuur van Damascus-staal ontwikkeld tussen onderzoekers Peter Paufler en Madeleine Durand-Charre, maar nanobuizen zijn grotendeels geweest in diskrediet gebracht.

Recent onderzoek (Mortazavi en Agha-Aligol) naar Safavid (16e-17e eeuw) opengewerkte stalen platen met vloeiende kalligrafie werden ook gemaakt van wootz-staal met behulp van het damascene proces. Een studie (Grazzi en collega's) van vier Indiase zwaarden (tulwars) uit de 17e tot 19e eeuw met gebruik van neutron transmissiemetingen en metallografische analyse konden wootz-staal identificeren op basis van zijn componenten.

• Durand-Charre, M. Les Aciers Damassés: Du Fer Primitif Aux Aciers Modernes. Parijs: Presses des Mines, 2007. Afdrukken.
• Embury, David en Olivier Bouaziz. "Op staal gebaseerde composieten: drijvende krachten en classificaties. "Jaaroverzicht van materiaalonderzoek 40.1 (2010): 213-41. Afdrukken.
• Kochmann, Werner, et al. "Nanodraden in het oude Damascus-staal. "Journal of Alloys and Compounds 372.1–2 (2004): L15-L19. Afdrukken.
• Reibold, Marianne, et al. "Ontdekking van nanobuizen in het oude Damascus-staal. "Fysica en engineering van nieuwe materialen. Eds. Cat, DoTran, Annemarie Pucci en Klaus Wandelt. Vol. 127. Springer Proceedings in Physics: Springer Berlin Heidelberg, 2009. 305-10. Afdrukken.
• Mortazavi, Mohammad en Davoud Agha-Aligol. "Analytische en microstructurele benadering van de studie van historische ultrahoge koolstof (Uhc) stalen platen behoort tot de Malek National Library and Museum Institution, Iran."Materiaalkarakterisering 118 (2016): 159-66. Afdrukken.
• Strobl, Susanne, Roland Haubner en Wolfgang Scheiblechner. "Nieuwe staalcombinaties geproduceerd door de Damascus-techniek. "Advanced Engineering Forum 27 (2018): 14-21. Afdrukken.
• Strobl, Susanne, Roland Haubner en Wolfgang Scheiblechner. "Damascus stalen inlay op een zwaardblad - productie en karakterisering. "Key Engineering Materials 742 (2017): 333-40. Afdrukken.
• Verhoeven, John D. en Howard F. Clark. "Koolstofdiffusie tussen de lagen in moderne patroongelaste Damascus-bladen."Materiaalkarakterisering 41.5 (1998): 183-91. Afdrukken.
• Verhoeven, J. D., en A. H. Pendray. "Oorsprong van het damastpatroon in Damascus stalen bladen. "Materiaalkarakterisering 47.5 (2001): 423-24. Afdrukken.
• Wadsworth, Jeffrey. "Archeometallurgie met betrekking tot zwaarden. "Materiaalkarakterisering 99 (2015): 1-7. Afdrukken.
• Wadsworth, Jeffrey en Oleg D. Sherby. "Reactie op Verhoeven opmerkingen over Damascus Steel."Materiaalkarakterisering 47.2 (2001): 163-65. Afdrukken.