بودكاست التاريخ

Wootz Steel: المعدن الغامض الذي تم استخدامه في شفرات دمشق القاتلة

Wootz Steel: المعدن الغامض الذي تم استخدامه في شفرات دمشق القاتلة

كان Wootz الصلب من بين الأفضل في العالم. إنه المعدن الذي استخدم في صناعة الأسلحة مثل شفرات دمشق الشهيرة في العصور الوسطى. ومع ذلك ، يعود تاريخ Wootz الصلب إلى أبعد بكثير من فترة العصور الوسطى. نشأت التكنولوجيا في الهند القديمة منذ آلاف السنين قبل أن تكتشفها العديد من الثقافات الأخرى.

هذا نوع من الصلب ذو البوتقة ، أي نوع من الصلب يتم إنتاجه عن طريق صهر المواد الخام في بوتقة. نظرًا لجودتها العالية ، تم تداول فولاذ Wootz في جميع أنحاء العالم القديم والعصور الوسطى ، بما في ذلك أوروبا والشرق الأوسط والصين. كانت صفات فولاذ Wootz مناسبة تمامًا لصنع الأسلحة.

أصول Wootz Steel

لقد زُعم أن "Wootz" هو في الواقع تحريف لـ "ukku" ، كلمة للصلب في العديد من لغات جنوب الهند. دخلت هذه الكلمة اللغة الإنجليزية فقط في نهاية القرن الثامن عشر ، عندما بدأ الأوروبيون في التعرف على طريقة إنتاج هذا الفولاذ. من المعروف أنه بحلول ذلك الوقت كان الهنود ينتجون فولاذ ووتز بالفعل لأكثر من ألفي عام.

  • عشرة أشياء فعلها القدماء أفضل منا
  • خطوة أقرب إلى الأصل الغامض لسيف الفايكنج Ulfberht
  • تراث أرمينيا: التجارة والتعدين وتزوير المعادن الثمينة في العالم القديم

في حين أنه من غير الواضح متى تم إنتاج فولاذ Wootz بالضبط لأول مرة في الهند ، يمكن العثور على أقدم مرجع أدبي معروف للصلب الذي أنتجه الهنود القدماء في سجلات حملة الإسكندر الأكبر هناك. حدثت هذه الحملة في نهاية القرن الرابع قبل الميلاد ، ويقال إن الحاكم اليوناني قد تلقى 100 موهبة من الفولاذ الهندي. هناك أيضًا أدلة أثرية على إنتاج الفولاذ في الهند القديمة. وهذا واضح ، على سبيل المثال ، في موقع كودومانال ، في ولاية تاميل نادو جنوب الهند. اكتشف علماء الآثار مركزًا صناعيًا للحديد والصلب يرجع تاريخه إلى عهد أسرة شيرا (التي تأسست في القرن الثالث قبل الميلاد) في ذلك الموقع.

صانع السيف من دمشق ، سوريا. حوالي عام 1900.

سر خاضع للحراسة

كانت تقنية إنتاج فولاذ Wootz سراً خاضعًا لحراسة مشددة بين علماء المعادن في الهند لفترة طويلة جدًا. وهكذا احتكر الهنود إنتاج وتصدير هذا المعدن المطلوب بشدة. تم تصدير الفولاذ المنتج في الهند على شكل سبائك ووصل إلى أماكن مثل العالم الروماني في الغرب والصين في الشرق.

تشكيل حديد دمشق في سولينجن. '(NearEMPTiness / CC BY SA 3.0 )

يُعتقد أنه خلال فترة العصور الوسطى ، تم تصدير فولاذ Wootz إلى الشرق الأوسط ، حيث تم تصنيعه في شفرات دمشق الشهيرة. بفضل الصليبيين ، الذين واجهوا محاربين مسلمين يحملون هذا النصل عالي الجودة ، انتشرت شهرة شفرة دمشق إلى أوروبا أيضًا.

في ذلك الوقت ، لم يتم إنتاج أي شيء في أوروبا يضاهي جودة فولاذ ووتز الهندي ، وظلت الهند الدولة الرائدة في إنتاج الصلب في القرون التالية. خلال أواخر القرن السابع عشر ، على سبيل المثال ، كان يتم إنتاج فولاذ ووتز على نطاق صناعي تقريبًا ، حيث تم شحن عشرات الآلاف من سبائك الصلب من ساحل كورومانديل إلى بلاد فارس.

سيف دمشق حديث من صنع نيلوند سكاكين ، فنلندا. (Sami Länsipaltta / CC BY NC SA 2.0.0 تحديث )

لم يكتسب الأوروبيون أخيرًا فكرة عن كيفية إنتاج فولاذ ووتز إلا في بداية القرن التاسع عشر. سجل المسافرون الأوروبيون إلى الهند ، مثل فرانسيس بوكانان وبنجامين هاين وهنري ويسلي فولسي ، في حساباتهم أن الهنود كانوا ينتجون فولاذ ووتز باستخدام عملية بوتقة.

عملية البوتقة

عملية البوتقة هي واحدة من ثلاثة أنواع رئيسية من صناعة الحديد المستخدمة خلال فترة ما قبل العصر الحديث ، والنوعان الآخران هما الزهر وفرن الصهر. تتضمن عملية البوتقة وضع مصدر الحديد ، مثل الحديد الزهر أو الحديد المطاوع ، والمواد الغنية بالكربون ، مثل رقائق الخشب ، في بوتقة من الطين.

  • تم صنع السيف الهندي التاريخي ببراعة
  • 6 اختراعات قديمة متقدمة تتجاوز الفهم الحديث
  • من طلاء الكروم إلى الأنابيب النانوية: الكيمياء الحديثة المستخدمة لأول مرة في العصور القديمة

شفرة السيف دمشق الصلب. (ألبيرتستراب / CC BY 2.0 )

ثم يتم إغلاق هذا الوعاء وتسخينه على مدى عدة أيام عند درجة حرارة تتراوح بين 1300 درجة مئوية و 1400 درجة مئوية. نتيجة لذلك ، يمتص الحديد الكربون ، مما يقلل من درجة انصهاره ، ويتسبب في تسييله. هذه الإضافة للكربون إلى الحديد (التي تتراوح بين 1٪ و 2٪) تضفي أيضًا صفات معينة على المنتج الجديد ، مثل الليونة العالية وقوة التأثير العالية وتقليل الهشاشة. وغني عن القول ، هذه صفات مرغوبة لصنع الشفرات. بعد عملية تبريد بطيئة ، أصبحت كعكات Wootz جاهزة للتصدير وتحويلها إلى شفرات.

فقط خلال القرن العشرين ، بعد عقود من التجارب ، تم فهم العلم الكامن وراء إنتاج فولاذ Wootz. في الواقع ، يمكن القول إن علماء المعادن في الهند القديمة كانوا ، من الناحية التكنولوجية ، متقدمين على عصرهم.


الدور الرئيسي للشوائب في شفرات دمشق الفولاذية القديمة

لقد ضاع فن إنتاج الشفرات الحديدية الشهيرة في دمشق التي تعود للقرن السادس عشر والثامن عشر والتي عثر عليها في العديد من المتاحف منذ زمن بعيد. ومع ذلك ، فقد أثبتت الأبحاث مؤخرًا أدلة قوية تدعم النظرية القائلة بأن الأنماط السطحية المتميزة على هذه الشفرات ناتجة عن ظاهرة نطاقات الكربيد الناتجة عن الفصل الدقيق لكميات صغيرة من العناصر المكونة للكربيد الموجودة في سبائك ووتز التي تم تشكيل الشفرات منها . علاوة على ذلك ، من المحتمل أن تكون شفرات ووتز دمشق ذات الأنماط الدمشقية قد تم إنتاجها فقط من سبائك ووتز الموردة من تلك المناطق في الهند التي تحتوي على رواسب خام مناسبة تحتوي على شوائب.

ملاحظة المؤلف: جميع التركيبات معطاة كنسبة مئوية للوزن ما لم يذكر خلاف ذلك.

تتناول هذه المقالة النوع الثاني من صلب دمشق ، والذي يسمى أحيانًا دمشق الشرقية. أكثر الأمثلة شيوعًا على هذا الفولاذ هي السيوف والخناجر ، على الرغم من أن أمثلة الدروع الواقية للبدن معروفة أيضًا. يبدو أن اسم دمشق نشأ من هذا الفولاذ. لم يُنتج الفولاذ نفسه في دمشق ، بل في الهند وأصبح معروفًا في الأدب الإنجليزي في أوائل القرن التاسع عشر 3 باسم فولاذ ووتز ، كما يشار إليه هنا. يتم عرض الصور التفصيلية للعديد من سيوف ووتز دمشق في كتاب فيجيل ، 4 وتمت مناقشة تعدين هذه الشفرات في كتاب سميث. 5

لسوء الحظ ، فإن تقنية إنتاج شفرات الصلب ووتز دمشق هي فن ضائع. تاريخ الشفرات الأخيرة التي تم إنتاجها بأعلى جودة دمشقية غير مؤكد ، ولكن من المحتمل أنه في حوالي عام 1750 ، من غير المحتمل أن تكون الشفرات التي تعرض أنماط دمشقية منخفضة الجودة قد تم إنتاجها في وقت لاحق من أوائل القرن التاسع عشر. استمر الجدل في مجتمع التعدين على مدار المائتي عام الماضية حول كيفية صنع هذه الشفرات ولماذا ظهر نمط السطح. 6-8 زعمت الجهود البحثية على مر السنين اكتشاف طرق لإعادة إنتاج شفرات الصلب wootz دمشق ، 9-12 ولكن كل هذه الطرق تعاني من نفس المشكلة ، ولم يتمكن صانعو الشفرات الحديثون من استخدام طرق إعادة إنتاج الشفرات. يتطلب الاستنساخ الناجح لشفرات ووتز دمشق أن يتم إنتاج شفرات تتناسب مع التركيب الكيميائي ، وتمتلك نمط السطح الدمشقي المميز ، وتمتلك نفس البنية المجهرية الداخلية التي تسبب نمط السطح.

أ
ب
الشكل 1. (أ) شفرة دمشق ووتز أعيد بناؤها تظهر نمط السطح الدمشقي الذي يحتوي على سلم محمد ونمط وردة مدمجين. (ب) مقطع طولي من نفس الشفرة يُظهر نطاقات جسيمات السمنتيت المسؤولة عن نمط السطح.
تم تأسيس كل من البنية الدقيقة الداخلية والتركيب الكيميائي لهذا الفولاذ جيدًا في أوائل هذا القرن. 11،13 إن البنية الدقيقة الداخلية لشفرة ووتز دمشق التي تمتلك نمط سطح دمشقي عالي الجودة هي بنية مجهرية معدنية فريدة من نوعها. 8 يتكون من شرائط من جزيئات صغيرة (قطرها حوالي 6 مم عمومًا) من Fe 3 C (سمنتيت) متجمعة على طول خط الوسط للشريط. تتميز الأشرطة بمسافات مميزة في نطاق 30-70 مم وهي موجودة في مصفوفة فولاذية. يختلف هيكل المصفوفة الفولاذية اعتمادًا على كيفية معالجة الحداد للشفرة ، ولكن وجد بشكل عام أنه من البرليت. العصابات موازية لمستوى تزوير الشفرات. من خلال معالجة زاوية سطح الشفرة بالنسبة إلى مستوى النطاقات ، يمكن أن ينتج الحداد مجموعة متنوعة من الأنماط المعقدة لتقاطع العصابات مع سطح الشفرة. مع التلميع والحفر ، تتسبب جزيئات Fe 3 C في ظهور العصابات باللون الأبيض والمصفوفة الفولاذية تقريبًا سوداء وبالتالي يتم إنشاء نمط السطح.

تم مؤخرًا نشر وصف تفصيلي للصورة لعملية إنتاج هذه الشفرة. 14 بالإضافة إلى ذلك ، تم وصف التقنية بالكامل في الأدبيات ، 15-17 وقد ثبت أن الشفرات ذات الأنماط الدمشقية عالية الجودة يمكن إنتاجها بشكل متكرر باستخدام التقنية. هذه التقنية ، في جوهرها ، هي استنساخ بسيط للطريقة العامة التي وصفها الباحثون السابقون. يتم إنتاج سبيكة فولاذية صغيرة من التركيب الصحيح (Fe + 1.5C) في بوتقة مغلقة ثم يتم تشكيلها على شكل شفرة. ومع ذلك ، تم تحديد بعض العوامل الرئيسية الآن. وهي تشمل سجل الوقت / درجة الحرارة لتحضير السبيكة ، ودرجة حرارة عمليات التشكيل ، ونوع ومستوى تكوين عناصر الشوائب في فولاذ Fe + 1.5C. يبدو أن العامل الأكثر أهمية هو نوع عناصر الشوائب في سبيكة الفولاذ. أظهر العمل الأخير 17-18 أنه يمكن إنتاج مجموعات من جسيمات Fe 3 C المجمعة في الشفرات عن طريق إضافة كميات صغيرة جدًا (0.03٪ أو أقل) من عنصر أو أكثر من العناصر المكونة للكربيد ، مثل V ، Mo ، Cr و Mn و Nb. يبدو أن عنصري الفاناديوم والموليبدينوم هما أكثر العناصر فاعلية في التسبب في حدوث تكوين الشريط. السؤال الواضح الذي أثارته هذه النتائج هو ، هل هذه العناصر موجودة أيضًا بمستويات منخفضة في شفرات ووتز دمشق في القرنين السادس عشر والثامن عشر؟

الشكل 2. صور ماكروفوتوغرافي لشفرات سيف Zschokke.
مشكلة كبيرة في إجراء التجارب العلمية على ووتز دمشق الصلب هو عدم القدرة على الحصول على عينات للدراسة. تتطلب هذه الدراسة تقطيع الشفرات إلى أقسام للفحص المجهري ، ويجب التضحية بكميات صغيرة من أجل التحليل الكيميائي المدمر. تم الإبلاغ عن مثال نادر حيث تم التبرع بشفرات ووتز دمشق بجودة المتاحف للعلم لدراستها في ورقة زشوك عام 1924. 13 قام المستكشف والمجمع الشهير هنري موزر بتجميع مجموعة من حوالي 2000 شفرة دمشقية وتبرع بخنجرين وأربعة سيوف إلى زشككي للدراسة. تُعرض مجموعة Moser الآن في متحف برن التاريخي في سويسرا ، وتبقى القطع المتبقية من السيوف الأربعة لدراسة Zschokke هناك. في الآونة الأخيرة ، تبرع Ernst J. Kl & aumly من متحف برن بعينة صغيرة من كل سيف لإجراء مزيد من الدراسة.

تقدم هذه المقالة نتائج دراسة هذه العينات الأربع. أيضًا ، تم الحصول على أربع شفرات إضافية من ووتز دمشق ، يُعتقد أنها تعود إلى بضع مئات من السنين ، وتم تضمينها. ومن ثم ، فإن جميع الشفرات التي تمت دراستها هنا عمرها أكثر من قرنين ، ويُفترض أنها مصنوعة من فولاذ ووتز. يشار إلى هذه الشفرات على أنها شفرات wootz Damascus الأصلية لتمييزها عن شفرات wootz Damascus التي أعيد بناؤها بواسطة التقنية التي طورها المؤلفون.

تم قطع القطع من أحد طرفي كل عينة بمنشار رفيع من الماس. تم قطع طول 2 سم لدراسات التحليل الكيميائي ، واستخدمت عينة طولها 8 مم لتحليل البنية المجهرية. تم إجراء التحليلات الكيميائية باستخدام التحليل الطيفي للانبعاثات على آلة معايرة في شركة Nucor Steel Corporation. يقدم الجدول الأول التحليلات الكيميائية ، إلى جانب القيم التي أبلغ عنها Zschokke. الاتفاق بين التحليلات التي أجراها Zschokke في عام 1924 والبيانات الحالية جيد بشكل معقول.

الجدول 1. مقارنة بين التحليلات الكيميائية الحالية مع تحليلات Zschokke 13 *
السيف 7 السيف 8 السيف 9 سيف 10
مادة تيار Zschokke تيار Zschokke تيار Zschokke تيار Zschokke
ج 1.71 1.87 0.65 0.60 1.41 1.34 1.79 1.73
مينيسوتا 150 50 1,600 1,590 & lt100 190 300 280
ص 1,010 1,270 1,975 2,520 980 1,080 1,330 1,720
س 95 130 215 320 60 80 160 200
سي 350 490 1,150 1,190 500 620 500 620
* يتم إعطاء التحليلات في أجزاء لكل مليون بالوزن ، باستثناء C ، والتي تكون في الوزن٪.

Sword 8 عبارة عن مادة hypoeutectoid ، وبالتالي ، لا يمكن أن تكون صلبًا حقيقيًا في دمشق ، لأن مثل هذا الفولاذ لن يشكل جزيئات Fe 3 C عند التبريد. أكد الفحص المعدني هذا التوقع وكشف أن نمط السطح الذي شوهد على هذا السيف (الشكل 2) كان بسبب أشرطة الفريت في مصفوفة من اللؤلؤ. لذلك ، لن يعتبر هذا السيف سيفًا أصليًا في ووتز دمشق في المناقشة التالية.

يتم عرض الصور المجهرية للمقاطع السطحية والعرضية للسيوف الثلاثة المتبقية في الشكل 3. الرسوم المجهرية للأسطح هي ، في الواقع ، مقاطع مستدقة من خلال النطاقات التي تظهر على الصور المجهرية لمناظر القسم ، وكما هو متوقع ، عرض يتم توسيع العصابات في مناظر السطح.

أ ب ج
د ه F
الشكل 3. صور مجهرية لشفرات Zschokke تُظهر (أ) سطح الشفرة 7 ، (ب) مقطع عرضي للشفرة 7 ، (ج) سطح الشفرة 9 ، (د) مقطع طولي للشفرة 9 ، (هـ) المقطع العرضي للشفرة سطح الشفرة 10 ، و (و) مقطع عرضي من الخيط 10.

يقدم الجدول II ملخصًا للملاحظات الهيكلية الدقيقة للفولاذ. تعرض سيوف ووتز دمشق الثلاثة مسافات شريطية في نطاق 40-50 ملم. يحتوي Sword 7 على مراسلين من الجرافيت غير معروضين في الصور المجهرية. يحتوي Sword 10 على مزيج من الجزيئات الكبيرة والصغيرة في العصابات. يعرض Sword 9 النطاقات الأكثر تميزًا على الصور المجهرية ويبدو أيضًا أنه يعطي النمط الدمشقي الأكثر جاذبية (الشكل 2). العصابات هي الأكثر تميزًا لأن هذه الشفرة تحتوي على أقل كمية من جزيئات Fe 3 C الموجودة بين نطاقات الكربيد. ومن المثير للاهتمام ، مع ذلك ، أن Zschokke صنف الجودة المدمرة للسيوف الأربعة وذكر أن السيف 10 هو الأجمل والأثمن من بين الأربعة. & quot أن تكون أكثر وضوحا مما كانت عليه في السيوف 7 و 10 وبدون جزيئات السمنتيت الكبيرة للسيف 10.

تم أخذ بيانات صلابة Rockwell C على طول الخط المركزي للأقسام المستعرضة لجميع السيوف الأربعة من أجل توصيفها بشكل كامل. تم العثور على تباين كبير في الصلابة وهو معروض في الجدول الثاني. ترتبط الصلابة بالبنية المجهرية للمصفوفة. خضع هيكل المصفوفة للشفرات لانتقال من البرليت عند الطرف الرفيع إلى الفريت سهل الانصهار المطلق + السمنتيت في نهاية الدهن (سمك = 3-4 مم). تتوافق هذه الهياكل مع الدراسات الحركية الحديثة لتفاعل eutectoid في فولاذ مفرط الجلدي. 19-20 تُظهر الدراسات أنه في الفولاذ ثنائي الطور (الأوستينيت + الحديد 3 سي) ، يسود تحويل eutectoid المطلق (DET) بمعدلات تبريد بطيئة ويهيمن تفاعل البرليت عند معدلات تبريد أعلى ، يُفضل DET نظرًا لكثافة تزداد جسيمات Fe 3 C في الأوستينيت المحول. ومن ثم ، تشير الهياكل المجهرية للمصفوفة إلى أن الشفرات تم تبريدها بالهواء مع تهيمن البرليت بالقرب من حافة قطع التبريد الأسرع. من المحتمل أن تكون هيمنة بنية مصفوفة DET في السيوف 7 و 10 ناتجة عن زيادة كمية النطاق البيني Fe 3 C الموجود في هذه السيوف.

الجدول الثاني. بيانات البنية الدقيقة والصلابة لسيوف Wootz Zschokke
سيف المجهرية نطاق الصلابة
7 نطاقات منتشرة من جسيمات Fe 3 C الممدودة في المصفوفة.
مراسلين الجرافيت الهامة. تباعد النطاق = 42 & # 181 م. المصفوفة: بيرليت يمتد 7 مم من الجزء المتبقي من حافة القطع = DET
ص ج = 32 ، مصفوفة بيرليت
R c = 8 ، مصفوفة DET *
9 نطاقات مميزة جدًا من جسيمات Fe 3 C في المصفوفة.
تباعد النطاق = 50 & # 181 م. المصفوفة: بيرليت باستثناء منطقة DET رفيعة بالقرب من نهاية الدهون
ص ج = 23 ، مصفوفة بيرليت
R c = 9 ، مصفوفة DET *
10 نطاقات مميزة من جسيمات Fe 3 C في المصفوفة.
تباعد النطاق = 46 & # 181 م. بيرليت يمتد 3 مم من الجزء المتبقي من حافة القطع = DET
ص ج = 37 ، مصفوفة بيرليت
R c = 5 ، مصفوفة DET *
* مصفوفة متغيرة الانصهار المطلقة تعطي جزيئات Fe 3 C في الفريت.

بسبب القيمة التاريخية الفريدة لهذه الشفرات ، تم إجراء دراسة متأنية إلى حد ما لتوصيف مورفولوجيا جسيمات الكربيد التي تتكون منها العصابات التي تسبب الأنماط الدمشقية. تم تركيب وصقل الوجوه الموجودة في العينات التي يبلغ طولها 2 سم والمستخدمة لإجراء تحليلات مقياس الطيف الانبعاث وصقلها وحفرها في picral. تم فحص أسطح الوجه هذه ، جنبًا إلى جنب مع كل من المقاطع العرضية والطولية من السيوف التي تم تحضيرها باستخدام ميتالوغرافيا مماثلة ، باستخدام كاميرا رقمية عالية الدقة. تم استخدام برنامج تحليل الصور لتحديد متوسط ​​المساحة والقطر الأقصى والقطر الأدنى لجزيئات Fe 3 C (الجدول الثالث). تم فحص ثلاث مناطق لكل قياس تم الإبلاغ عنه. تم تحديد متوسط ​​أكبر 20 جسيمًا غير متصل في حقل عينة من 500-600 جسيم في كل منطقة ، ويعرض الجدول متوسط ​​القياسات الثلاثة المتوسطة. تقدم النتائج مقياسًا كميًا لتباين شكل الجسيمات ، وهو ما يتضح في الشكل 3.

في السيوف 7 و 10 ، تكون الجسيمات على شكل صفيحة بشكل سائد مع اتجاه نحيف محاذي في مستوى تزوير شفرات السيف. وبالتالي ، فإن مساحة الجسيمات على وجه السيف أكبر بشكل عام من مساحة الأقسام. كان الانحراف المعياري للبيانات بشكل ثابت في نطاق 20-25٪ ، لذا فإن الاختلافات في المساحات على الأسطح الثلاثة تمثل مشكلة ، في حين أن الاختلافات في الحد الأدنى والأقصى للأقطار كبيرة. بالنسبة للشفرات 7 و 10 ، يبلغ متوسط ​​الحد الأقصى / الأدنى لنسبة العرض إلى الارتفاع للجسيمات حوالي ثلاثة في كل من المقاطع العرضية والطولية وحوالي اثنين على وجه السيف. تكون النسب أقل قليلاً للشفرة 9 ، مما يعكس الشكل الأكثر كرويًا للجسيمات والملاحظة أن الجسيمات المستطيلة ليس لها وجهها العريض المحاذاة جيدًا في مستوى التزوير ، كما هو الحال في الشفرات 7 و 10.

الجدول الثالث. ملخص لقياسات حجم جزيئات الحديد 3 ج *
الجزء
سيف البعد وجه طولية مستعرض
7 القطر (حد أقصى / دقيقة)
منطقة
13/7.4
88
16/4.6
69
10/3.230
9 القطر (حد أقصى / دقيقة)
منطقة
11/5.7
59
12/5.6
65
11/3.9
41
10 (صغير) القطر (حد أقصى / دقيقة)
منطقة
13/6.6
76
16/4.8
62
15.4.9
63
10 (كبير) القطر (حد أقصى / دقيقة)
منطقة
54/27
1,300
44/14
590
46/15
640
كارد بليد القطر (حد أقصى / دقيقة)
منطقة
8.0/4.0
30
* يُقاس القطر بالمساحة بالملمتر 2.

تمثل الجسيمات الكبيرة في الشفرة 10 مساحة أكبر بكثير على وجه الشفرة وقد يُتوقع أن تعزز النمط الدمشقي. لم يتم العثور على هذا التحسين في العينة المعاد صقلها لهذه الدراسة. ومع ذلك ، من الصعب جعل المصفوفة تحفر داكنة على الشفرتين 7 و 10 بسبب الكمية الكبيرة من الفريت التي ينتجها هيكل DET للمصفوفة في هذه الشفرات. باستخدام النقش البكرالي ، تُظهر أسطح الشفرة نمطًا ضعيفًا جدًا بسبب هذه المشكلة ، على عكس النمط اللامع على الشفرة 9 مع مصفوفة من اللؤلؤ. باستخدام نقش كلوريد الحديديك ، تظهر المصفوفة أغمق ، ولكنها لا تزال غير مظلمة مثل الشفرة 9 ، كما هو موضح في الشكل 2. قد يكون Zschokke ، الذي أعاد صقل الشفرات لدراسته عام 1924 ، قد استخدم تقنية حفر فائقة كانت قادرة على حفر مصفوفة DET للشفرة 10 أغمق وبالتالي إنتاج نطاقات أكثر تميزًا ، مما يؤدي إلى استنتاج أن نمطها الدمشقي كان متفوقًا على الشفرة 9.

الجدول الرابع. التحليل الكيميائي لسبعة شفرات ووتز دمشق *
عنصر 7 9 10 قديم ب فيجيل فويغت كارد
ج 1.71 1.41 1.79 1.51 1.64 1.00 1.49
مينيسوتا 150 & lt100 300 100 200 500 100
ص 1,010 980 1,330 950 1,620 260 1,440
س 95 60 160 53 85 115 90
سي 350 500 500 470 460 975 500
ني 600 400 700 & lt100 180 & lt100 200
سجل تجاري & lt100 & lt100 & lt100 & lt100 & lt100 & lt100 & lt100
مو & lt100 & lt100 & lt100 & lt100 & lt100 & lt100 & lt100
النحاس 1,750 900 1,830 330 780 300 900
ال & lt10 & lt10 10 12 8 25 30
الخامس 145 50 270 40 40 & lt10 60
ملحوظة & lt100 & lt100 & lt100 & lt100 & lt100 & lt100 & lt100
الرصاص & lt10 & lt10 & lt10 & lt10 10 10 40
Sn & lt10 10 & lt10 & lt10 & lt10 15 & lt10
تي 9 11 6 13 16 7 19
Zr & lt10 & lt10 & lt10 & lt10 & lt10 & lt10 & lt10
ب & lt1 & lt1 & lt1 & lt1 2 & lt1 & lt1
كاليفورنيا 19 17 15 11 2 13 & lt1
* جميع التحليلات مقسمة إلى أجزاء في المليون من حيث الوزن ، باستثناء C ، والتي هي في نسبة الوزن.

شفرة الكارد المشار إليها في الجدولين الثالث والرابع هي سكين بأسلوب كارد فارسي تم الحصول عليه مؤخرًا من ل. فيجيل. لها مقبض من عاج الفظ (المعروف باسم شاموني) وعمل إزميل على سطح النصل المجاور للمقبض ، كما هو موضح في الشكل 4. تم الحصول عليها في الهند من قبل فيجيل ويعتقد أنها شفرة أصيلة ووتز دمشق تم إنتاجها في القرن ال 18. تمت دراسة هذه الشفرة لتوسيع قاعدة البيانات وتوضيح أنه من الممكن الحصول على بيانات التحليل الكيميائي باستخدام تحليل مطياف الانبعاث دون الفقد الدائم للنمط الدمشقي. ينتج القوس الكهربائي المستخدم في هذا التحليل قرصًا على شكل فوهة متغيرة اللون يبلغ قطره حوالي 1 سم على السطح حيث يتم تبخير ذرات السطح وتدمير النمط. لقوس النصل بنجاح ، من الضروري تنظيف جانبي الشفرة المحيطة بمنطقة الحفرة بورق الصنفرة لتحقيق اتصال كهربائي مناسب. يوضح الشكل 4 أ سطح شفرة كارد بعد صقلها برفق بورق الصنفرة وتسبب في مطياف الانبعاث. تم صقله لاحقًا بورق الصنفرة لإزالة منطقة الحفرة الضحلة ، ثم تمت إعادة حفر السطح باستخدام تقنية كلوريد الحديديك / الاحتكاك.

أ
ب
الشكل 4. (أ) يظهر سطح شفرة كارد خدوش ورق الصنفرة وعلامة الاحتراق الناتجة عن تحليل مطياف الانبعاث. (ب) المنطقة القريبة من علامة الاحتراق بعد إعادة الصقل.
بعد التلميع ، لم تعد آثار تحليل مطياف الانبعاث ظاهرة (الشكل 4 ب). تمت استعادة النمط الدمشقي الأصلي ، وحتى معرفة مكان الحفرة ، من الصعب للغاية اكتشاف وجودها عن طريق الفحص البصري. تم تشكيل النمط الدمشقي في هذه الشفرة بشكل جيد ، ولكنه يتطلب تكبيرًا صغيرًا ليتم رؤيته بوضوح ، بسبب الجمع بين الحجم الصغير لجزيئات السمنتيت والكمية الكبيرة من جزيئات Fe 3 C interband في هذه الشفرة. تم فحص الصور المجهرية الرقمية لسطح شفرة كارد بنفس تقنية تحليل الصور المستخدمة لشفرات Zschokke. توضح النتائج المقدمة في الجزء السفلي من الجدول الثالث المنطقة الأصغر بكثير لجزيئات Fe 3 C في شفرة kard مقابل شفرات Zschokke.

الشكل 5. (أ) عرض المقطع الطولي بعد قطع شق عبر الشفرة- (ب) تشويه نطاقات الكربيد عن طريق تزوير التدفق. (ج) رسم تخطيطي لسطح الشفرة يُظهر تباعد النطاق بعد تدفق الحدادة.
يوضح الشكل 5 توضيحًا نوعيًا لآلية تشكيل السلم باستخدام تقنية قطع الشق. بالنسبة لتباعد نطاق معين في الشفرة ، يتم التحكم في تباعد النطاق على سطح الشفرة ، S ، بزاوية مستويات النطاق مع سطح الشفرة ، كما هو موضح في الشكل 5. عند زيادة a ، تقل المسافة بين الشريط على السطح. إن التباين المنهجي لهذه الزاوية هو الذي ينتج عنه تذبذب تباعد العصابات على سطح الشفرة ويسبب النمط الدمشقي المتموج المميز. تظهر التجارب أنه يمكن زيادة تموج النمط بشكل كبير عن طريق استخدام رؤوس مطرقة مستديرة أو ثاقبة لزيادة الاختلافات في. بعد قطع أخدود عبر شفرة شبه مكتملة ، يتسبب الكير اللاحق في أن يملأ المعدن الموجود في قاعدة الأخدود تجويف الأخدود. يظهر اتجاه تدفق الحدادة هذا بواسطة السهم العمودي للشكل 5 أ. يشوه هذا التدفق النطاقات ، مما يتسبب في زيادة الزوايا المحلية على سطح الشفرة في مواقع جدار الشق. يظهر الانخفاض الناتج في تباعد السطح S في هذين الموقعين في الشكل 5 ج. إذا كانت الأخاديد عريضة ، فإن تباعد النطاق الضيق يظهر على طول جدارين من الأخدود وليس أسفله ، اعتمادًا على عمق الأخدود. تفاصيل النموذج هي وظيفة معقدة لعرض وعمق تجويف الأخدود وشكل تجويف الأخدود.

تم إجراء تجارب على شفرات wootz Damascus التي أعيد بناؤها حيث تم إنتاج نمط السلم والورد بواسطة تقنيات قطع الأخدود والتشكيل. تم صنع الأنماط الموجودة في شفرة الشكل 1 باستخدام تقنية قطع الأخدود ، وتم مؤخرًا نشر صور مفصلة للعملية (الشكل 6 أ). 14 يمكن مقارنة هذه الأنماط بأنماط سلم / وردة مماثلة مصنوعة بواسطة تقنية التشكيل بالقالب (الشكل 6 ب). تم صنع النمط الدائري في الشكل 6 ب (يسمى نمط الوردة على الشفرات القديمة) بقالب أسطواني مجوف ، بينما تم صنع النمط في الشكل 6 أ عن طريق إزالة المعدن باستخدام مثقاب صلب على شكل خاص. في حالة أنماط التشكيل بالقالب ، تمت إزالة الحواف الناتجة عن الحركة المزعجة للقالب باستخدام مطحنة الحزام قبل عملية تزوير إضافية.

تكشف المقارنة بين أنماط السلم الناتجة عن الطحن مقابل التزوير عن ميزات متطابقة تقريبًا (الشكل 6). يشير فيجيل إلى وجود تباين كبير في النمط في مجموعات الأمثلة العديدة المعروضة في كتابه. 4 ومن ثم ، فإن هذه الدراسة قادرة فقط على استنتاج أن الحدادين القدامى أنتجوا أنماط السلم عن طريق عمل أخاديد متوازية عبر سطح الشفرات شبه المكتملة ، إما عن طريق التزوير أو القطع / الطحن.

أ
ب
الشكل 6. نمط السلم والورد الناتج عن (أ) الأخاديد المقطوعة في سطح الشفرة شبه المكتملة و (ب) الأخاديد المزورة في سطح الشفرة شبه المكتملة.
الاستنتاج الرئيسي للدراسات حول الفولاذ الدمشقي المعاد بناؤه 17-18 هو أن تشكيل الشريط في هذا الفولاذ ناتج عن الفصل الدقيق لمستويات منخفضة من العناصر المكونة للكربيد من V و Mo و Cr و Mn و Nb ، مع وجود الفاناديوم والموليبدينوم الأكثر فعالية. أظهرت التجارب أن مستويات الفاناديوم منخفضة تصل إلى 40 جزءًا في المليون بالوزن (ppmw) فعالة جدًا في إنتاج نطاقات من جسيمات Fe 3C المتجمعة. تُظهر بيانات الجدول الثالث أن جميع أنواع الفولاذ المفرط الجلدي تحتوي على الفاناديوم عند هذا المستوى أو فوقه ، باستثناء شفرة Voigt. ومع ذلك ، تحتوي شفرة Voigt على المنغنيز عند مستوى 500 جزء في المليون ، وتظهر التجارب 18 أن النطاقات ناتجة عن مستويات منجنيز تبلغ 200 جزء من المليون فقط. ومن ثم ، فإن تحليلات فولاذ ووتز دمشق الأصيل السبعة في الجدول 3 تتوافق مع النظرية القائلة بأن المستويات المنخفضة من العناصر المكونة للكربيد ، على ما يبدو بشكل أساسي الفاناديوم وبدرجة أقل المنغنيز ، ضرورية لتشكيل النمط السطحي لهذه الشفرات. نعتقد أن التفكك الدقيق لهذه العناصر أثناء التصلب هو الذي يتسبب في تجمع جسيمات Fe 3 C في حزم أثناء عملية التشكيل ، والتي بدورها تنتج الأنماط الدمشقية.

من المعروف جيدًا 25-28 أن النطاقات الفريتية / البرليت من فولاذ hypoeutectoid تنتج عن الفصل الدقيق للعنصر X في سبائك Fe-C-X ، حيث يكون X عمومًا عبارة عن المنغنيز أو الفوسفور أو إضافة سبيكة. بالنسبة للمثال X = P ، ثبت أن التفكك الدقيق للفوسفور في المناطق المتداخلة (IRs) يتسبب في نواة الفريت بشكل تفضيلي في الـ IRs. إذا كان معدل التبريد بطيئًا بدرجة كافية ، فإن الفريت ينمو على هيئة أشكال متآصلة لحدود حبيبات ممتلئة ويدفع الكربون أمام جبهة النمو حتى يتشكل البرليت بين IRs المجاورة. على ما يبدو ، فإن تشوه التدحرج أو التشكيل فعال للغاية في محاذاة الـ IRs للسبائك الصلبة في مصفوفات مستوية ، لأن الفريت يظهر كأشرطة مستوية موازية لمستوى التشوه مفصولة بشرائط من البرليت. من المحتمل أن تكون عصابات الفريت / البرليت للسيف 8 ناتجة عن هذا النوع من النطاقات ، على الأرجح ، عن طريق الفصل الدقيق للفوسفور.

تم الحصول على مجموعة قوية من الأدلة 16-18 التي تدعم النظرية القائلة بأن الهياكل ذات الطبقات في فولاذ دمشق الفوقي الطبيعي يتم إنتاجها بواسطة آلية مشابهة للآلية التي تسبب ربط الفريت / البرليت في الفولاذ تحت القصبة مع اختلاف واحد مهم في الفريت / البرليت. النطاقات ، تتشكل العصابات في دورة حرارية واحدة. على سبيل المثال ، يمكن تدمير عصابات الفريت / البرليت عن طريق الأوستنية الكاملة عند درجات حرارة منخفضة (أعلى بقليل من درجة الحرارة A 3) متبوعة بالتبريد السريع ثم إعادة تشكيلها في حرارة واحدة حتى الأوستينيت ، متبوعًا بتبريد بطيء مناسب. 26 (يلزم وجود أوستنة بدرجة حرارة منخفضة لتجنب تجانس عنصر X المجهرية.) يتم تدمير عصابات الكربيد من فولاذ ووتز دمشق من خلال أوستنة كاملة عند درجات حرارة منخفضة (أعلى بقليل من درجة حرارة A سم) متبوعًا بالتبريد بجميع المعدلات ، بطيء أو سريع. ومع ذلك ، إذا تم تدوير الفولاذ بعد ذلك بشكل متكرر إلى درجات حرارة قصوى تبلغ حوالي 50-100 & # 176 درجة مئوية تحت A سم ، فستبدأ نطاقات الكربيد في التطور بعد بضع دورات وتصبح شفافة بعد 6-8 دورات.

لم يتم حل آلية تشكيل الكربيدات المتجمعة بشكل انتقائي على طول IRs أثناء التسخين الدوري لعملية التشكيل. ومع ذلك ، يبدو من المحتمل أنها تنطوي على عملية تقشير انتقائية ، حيث تصبح جزيئات السمنتيت الموجودة على الـ IRs أكبر ببطء من جيرانها المستلقين على مناطق التغصنات وتزاحمهم. تم تقديم نموذج لعملية التقشير الانتقائي هذه. 17 أثناء مرحلة التسخين لكل دورة حرارية ، تذوب جسيمات السمنتيت الأصغر ، وتبقى الجسيمات الأكبر فقط في درجة حرارة التزوير ، والتي تقع أقل بقليل من درجة حرارة A سم. يتطلب النموذج وجود ذرات الشوائب المنفصلة الموجودة في الـ IRs للحد بشكل انتقائي من تنقل واجهات السمنتيت / الأوستينيت في تلك المناطق. ثم تحدث الجسيمات الأكبر حجمًا في الـ IRs عند درجة حرارة التزوير. من المحتمل أن يحافظوا على هيمنتهم على التبريد لأن المرء لا يتوقع أن الجسيمات الصغيرة التي ذابت لتتحول إلى أن تبرد في وجود جزيئات السمنتيت القريبة. ستوفر هذه الجسيمات القريبة مواقع لنمو السمنتيت قبل التبريد الفائق المحلي الكافي الكافي لتكوين جزيئات جديدة.

بناءً على هذه التجربة ، يبدو من المحتمل أن جزء فولاذ البوتقة الهندي الذي تم تزويره بنجاح في الشفرات الدمشقية كان صغيرًا جدًا على الأرجح ، حيث من المحتمل أن تعرض غالبية شفرات ووتز دمشق الباقية أنماطًا سطحية منخفضة الجودة. توصل كرادوك 29 إلى هذا الاستنتاج نفسه بناءً على تحليل الأدبيات حول الفولاذ ذي النمط الدمشقي. النتائج على شفرات Moser الأربعة التي درسها Zschokke تدعم هذا الاستنتاج نفسه. كان من المفترض أن تمثل هذه الشفرات شفرات دمشقية عالية الجودة من الشرق ، ومع ذلك ، فإن السيف 9 فقط من بين الأربعة ، يعرض نطاقات Fe 3 C عالية الجودة المميزة لأفضل شفرات ووتز دمشق بجودة المتاحف.

كان أحد أكبر الألغاز في ووتز دمشق للصلب هو سبب ضياع فن صناعة هذه الشفرات. توفر مستويات الفاناديوم الأساس للنظرية. بناءً على دراساتنا ، من الواضح أنه لإنتاج الأنماط الدمشقية لشفرة ووتز دمشق بجودة المتحف ، يجب أن يفي الحداد بثلاثة متطلبات على الأقل. أولاً ، يجب أن تأتي سبيكة wootz من رواسب خام توفر مستويات كبيرة من بعض العناصر النزرة ، ولا سيما Cr ، أو Mo ، أو Nb ، أو Mn ، أو V. هذه الفكرة تتفق مع نظرية بعض المؤلفين 30 الذين يعتقدون أن blades with good patterns were only produced from wootz ingots made in southern India, apparently around Hyderabad. Second, the data of Table IV confirm previous knowledge that wootz Damascus blades with good patterns are characterized by a high phosphorus level. This means that the ingots of these blades would be severely hot short, which explains why Breant's 9 19th century smiths in Paris could not forge wootz ingots. Therefore, as previously shown, 15 successful forging would require the development of heat-treating techniques that decarburized the surface in order to produce a ductile surface rim adequate to contain the hot-short interior regions. Third, a smith who developed a heat-treatment technique that allowed the hot-short ingots to be forged might still not have learned how to produce the surface patterns, because they do not appear until the surface decarb region is ground off the blades this grinding process is not a simple matter.

The smiths that produced the high-quality blades would most likely have kept the process for making these blades a closely guarded secret to be passed on only to their apprentices. The smiths would be able to teach the apprentices the second and third points listed, but point one is something they would not have known. There is no difference in physical appearance between an ingot with the proper minor elements present and one without. Suppose that during several generations all of the ingots from India were coming from an ore body with the proper amount of minor elements present, and blades with good patterns were being produced. Then, after a few centuries, the ore source may have been exhausted or become inaccessible to the smithing community therefore, the technique no longer worked. With time, the smiths who knew about the technique died out without passing it on to their apprentices (since it no longer worked), so even if a similar source was later found, the knowledge was no longer around to exploit it. The possible validity of this theory could be examined if data were available on the level of carbide-forming elements in the various ore deposits in India used to produce wootz steel.


Carbon nanotechnology in an 17th century Damascus sword

In medieval times, crusading Christian knights cut a swathe through the Middle East in an attempt to reclaim Jerusalem from the Muslims. The Muslims in turn cut through the invaders using a very special type of sword, which quickly gained a mythical reputation among the Europeans. These ‘Damascus blades‘ were extraordinarily strong, but still flexible enough to bend from hilt to tip. And they were reputedly so sharp that they could cleave a silk scarf floating to the ground, just as readily as a knight’s body.

They were superlative weapons that gave the Muslims a great advantage, and their blacksmiths carefully guarded the secret to their manufacture. The secret eventually died out in the eighteenth century and no European smith was able to fully reproduce their method.

Two years ago, Marianne Reibold and colleagues from the University of Dresden uncovered the extraordinary secret of Damascus steel – carbon nanotubes. The smiths of old were inadvertently using nanotechnology.

Damascus blades were forged from small cakes of steel from India called ‘wootz’. All steel is made by allowing iron with carbon to harden the resulting metal. The problem with steel manufacture is that high carbon contents of 1-2% certainly make the material harder, but also render it brittle. This is useless for sword steel since the blade would shatter upon impact with a shield or another sword. Wootz, with its especially high carbon content of about 1.5%, should have been useless for sword-making. Nonetheless, the resulting sabres showed a seemingly impossible combination of hardness and malleability.

Reibold’s team solved this paradox by analysing a Damascus sabre created by the famous blacksmith Assad Ullah in the seventeenth century, and graciously donated by the Berne Historical Museum in Switzerland. They dissolved part of the weapon in hydrochloric acid and studied it under an electron microscope. Amazingly, they found that the steel contained carbon nanotubes, each one just slightly larger than half a nanometre. Ten million could fit side by side on the head of a thumbtack.

Carbon nanotubes are cylinders made of hexagonally-arranged carbon atoms. They are among the strongest materials known and have great elasticity and tensile strength. In Reibold’s analysis, the nanotubes were protecting nanowires of cementite (Fe3C), a hard and brittle compound formed by the iron and carbon of the steel. That is the answer to the steel’s special properties – it is a composite material at a nanometre level. The malleability of the carbon nanotubes makes up for the brittle nature of the cementite formed by the high-carbon wootz cakes.

It isn’t clear how ancient blacksmiths produced these nanotubes, but the researchers believe that the key to this process lay with small traces of metals in the wootz including vanadium, chromium, manganese, cobalt and nickel. Alternating hot and cold phases during manufacture caused these impurities to segregate out into planes. From there, they would have acted as catalysts for the formation of the carbon nanotubes, which in turn would have promoted the formation of the cementite nanowires. These structures formed along the planes set out by the impurities, explaining the characteristic wavy bands, or damask (see image at top), that patterns Damascus blades.

By gradually refining their blade-making skills, these blacksmiths of centuries past were using nanotechnology at least 400 years before it became the scientific buzzword of the twenty-first century. The ore used to produce wootz came from Indian mines that were depleted in the eighteenth century. As the particular combination of metal impurities became unavailable, the ability to manufacture Damascus swords was lost. Now, thanks to modern science, we may eventually be able how to replicate these superb weapons and more importantly, the unique steel they were shaped from.


THE MYSTERY OF DAMASCUS STEEL APPEARS SOLVED

TWO metallurgists at Stanford University, seeking to produce a ''superplastic'' metal, appear to have stumbled on the secret of Damascus steel, the legendary material used by numerous warriors of the past, including the Crusaders. Its formula had been lost for generations.

Analyses of steel by Jeffrey Wadsworth and Oleg D. Sherby, in their search for a highly plastic form, revealed properties almost identical to those they then found in Damascus steel, though their own plastic steel had been produced through contemporary methods.

The remarkable characteristics of Damascus steel became known to Europe when the Crusaders reached the Middle East, beginning in the 11th century. They discovered that swords of this metal could split a feather in midair, yet retain their edge through many a battle with the Saracens. The swords were easily recognized by a characteristic watery or '⟚mask'' pattern on their blades.

Through the ages - perhaps from the time of Alexander the Great in the fourth century B.C. -the armorers who made swords, shields and armor from such steel were rigidly secretive regarding their method. With the advent of firearms, the secret was lost and never fully rediscovered, despite the efforts of men like [email protected] Anossoff, the Russian metallurgist, who knew the steel as bulat.

In 1841 Anossoff declared: ''Our warriors will soon be armed with bulat blades, our agricultural laborers will till the soil with bulat plow shares. . Bulat will supersede all steel now employed for the manufacture of articles of special sharpness and endurance.'' Yet his lifelong efforts to fulfill that dream were in vain.

Dr. Wadsworth and Dr. Sherby realized that they might be on the track of the method when a sword fancier, at one of their presentations, pointed out that Damascus steel, like their own product, was very rich in carbon. This led them to conduct comparative analyses of their steels and those of the ancient weapons.

Dr. Wadsworth, while still associated with Stanford, now works at the nearby Lockheed Palo Alto Research Laboratory. Dr. Sherby, a professor at Stanford, is an authority on deformable metals.

When moderately heated, superplastic steel can be shaped into such complex forms as gears for an automobile, with minimal need for machining, leading to major economies in manufacture. Their research, Dr. Wadsworth said recently, has shown how to make steel even more amenable to shaping than the Damascus variety.

A basic requirement, as suspected by a number of early metallurgists, is a very high carbon content. Dr. Wadsworth and Dr. Sherby believe it has to be from 1 to 2 percent, compared to only a fraction of 1 percent in ordinary steel. Another key element in Damascus blade produ ction seems to have beenforging and hammering at relatively low tempe rature - about 1,700 degrees Fahrenheit. After shaping, the blades were apparently reheated to about the same temperature, then rapidly cooled, as by quenching in a fluid. Quenching in ɽragon Blood'

The secrets of Damascus steel were shared by armorers in many parts of the ancient world, notably in Persia, where some of the finest specimens were produced. It was in the quenching that many believed it acquired magical properties. According to Dr. Helmut Nickel, curator of the Arms and Armor Division of the Metropolitan Museum of Art in New York, legend had it that the best blades were quenched in 'ɽragon blood.''

In a recent letter to the museum a Pakistani told of a sword held in his family for many generations, quenched by its Afghan makers in donkey urine. Some medieval smiths recommended the urine of redheaded boys or that from a ''three-year-old goat fed only ferns for three days.''

For eight centuries the Arab sword makers succeeded in concealing their techniques from competitors -and from posterity. Those in Europe only revealed that they quenched in ''red medicine'' or ''green medicine.'' A less abrupt form of cooling, according to one account, was achieved when the blade, still red hot, was '⟊rried ina furious gal lop by a horseman on a fast horse.''

Writings found in Asia Minor said that to temper a Damascus sword the blade must be heated until it glows ''like the sun rising in the desert.'' It then should be cooled to the color of royal purple and plunged ''into the body of a muscular slave'' so that his strength would be transferred to the sword.

In the ancient accounts there is more than one reference to such homicidal quenching. In a recent interview, Dr. Nickel pointed out that while many of the quenching techniques were based on superstition, they may have contributed to the success of the process, as by adding nitrogen to the alloy.

Most, if not all, Damascus steel was derived from blocks of ''wootz,'' a form of steel produced in India. A mystery, to those seeking to recapture the technique, was the property of wootz that produced such blades - malleable when heated, yet extraordinarily tough when cooled. The Structure of Wootz

According to Dr. Wadsworth and Dr. Sherby, before doing his historic work on magnetism, Michael Faraday, himself the son of a blacksmith, sought with J. Stodart, a cutler, to determine the composition of wootz. They incorrectly concluded that the key factor was its silica and aluminum content.

Reports of their findings, published in 1820 and 1822, led Jean Robert Breant, Inspector of Assays at the Paris Mint, to conduct in a six-week period over 300 experiments seeking to reproduce the properties of wootz.

He tried adding to ordinary steel such elements as platinum, gold, silver, copper, tin, zinc, lead, bismuth, manganese, uranium, arsenic and boron. Anossoff even tried diamond. None of the efforts succeeded.

Wootz, it now appears, was apparently prepared in crucibles containing cakes of porous iron plus wood or charcoal to enrich it in carbon. A critical factor, Dr. Wadsworth said, appears to have been that the wootz was processed at temperatures as high as 2,300 degrees. After being held there for days, it was cooled to room temperature over a day or so. It was then shipped to the Middle East for relatively low-temperature fabrication.

This moderate heat preserved enough carbide (in which three atoms of iron are mated to one of carbon) to give the blades great strength, yet not enough to make them brittle. The large carbide grains gave the blades their typical watery pattern.

The superplastic steel developed at Stanford is kept at high temperature for only a few hours. It is shaped during cooling, reheated to moderate temperature for further working and may then be quenched to achieve extreme hardness. This process, Dr. Wadsworth said, produces very small carbide grains and hence even greater hardness and ductility than in Damascus steel.

According to Dr. Nickel, once blades of Damascus steel had been rough-shaped by hammering, they were ground to a fine edge. When they were hammered chiefly on one side, a curved shape resulted - the origin of the sabre, he said.

The finest blades ever made, he added, were the Samurai swords of Japan, whose blades may contain a million layers of steel. The layers resulted from hammering out a bar to double its original length, then folding it over as many as 32 times.

The multiple layers used by the Japanese and by makers of the Malay dagger or kris are sometimes referr ed to as ' 'welded Damascus steel.'' Although the production method diffe rs from that of true Damascus steel, the blades may show a very si milar pattern.

Dr. Wadsworth said a number of knife-making societies, such as The Anvil's Ring, which has 1,500 members, have sought to learn details of the Stanford findings. The research is described in Volume 25 of Progress in Materials Science, a British publication.


فولاذ دمشق

Damascus Steel, also known as Ukku, Hindvi Steel, Hinduwani Steel, Teling Steel and Seric Iron had a near-mythical status in the ancient world and was forged in the Near-East from the 3rd century right up until the 17th century when the technology was lost to history. The forging method used a form of pattern welding to create blades, which took ingots of wootz steel produced in India and Sri Lanka and folded them into intricate patterns that looked like flowing water. The technology was extremely advanced for its time, and in 2006 a German research team found carbon nanotubes within the blade, which explains the steel’s legendary properties of being both superplastic and sharp.

There are tales that describe the ability of Damascus steel sword to cut through the barrel of a rifle or to split hairs that fall across their blade. These tales have likely been the inspiration for the fictitious ‘Valaryian’ steel mentioned in the Game of Thrones books and television series.

If you’d like more information about steel production, and steel fabrication or if you need quality steel that is fabricated to suit your unique needs, contact Steel Fabrication Services today.

Our team of expert structural steel fabricators have the experience and knowledge to answer any of your questions and will ensure that you find the best solution to suit your needs. To contact us today, simply call, fax or email for information or a steel fabrication quote, or drop by our Brookvale location.


Nanotech Used 2000 Years Ago to Make History's Sharpest Swords

لإعادة مراجعة هذه المقالة ، قم بزيارة ملفي الشخصي ، ثم اعرض القصص المحفوظة.

لإعادة مراجعة هذه المقالة ، قم بزيارة ملفي الشخصي ، ثم اعرض القصص المحفوظة.

Damascus swords -- sharp enough to slice a falling piece of silk in half, strong enough to split stones without dulling -- owe their legendary qualities to carbon nanotubes, says chemist and Nobel laureate Robert Curl.

The blades used so-called wootz steel, smelted with a technique developed 2000 years ago in India, where craftsmen added wood and other organic debris to their furnaces. The resulting carbon-laced steel, hard but flexible, was soon celebrated across the ancient world.

Perhaps because the tungsten-rich ores used to make wootz steel ran out, the making of Damascus blades stopped during the 18th century. The techniques vanished from metalsmith lore. Modern metallurgists tried again and again to recreate the blades, but without success. Then, a little more than a year ago, German scientists explained their difficulty: wootz steel was full of carbon nanotubes, a miracle material "discovered" in 1991. Some chemists argued that regular steel possesses these nanotubes, but Curl, speaking at the just-concluded Indian Science Congress, sides with the Germans.

Cyberpunk pioneer turned history junky Neal Stephenson described the manufacture of wootz steel in The Confusion, the second volume of his frustrating, exhilirating and historical awe-inspiring Baroque Cycle. As luck would have it, much of The Confusion is available on Google Books:

They moved on to a pile of crucibles that had been removed from the furnace and allowed to cool. A boy picked these up one at a time, tossing them from hand to hand because they were still too hot to hold, and dashed them against a flat stone to shatter the clay crucible. What remained among those smoking pot-shards was a hemisphere of spongy grey metal.
"The egg!" exclaimed Enoch.

A smith picked up each egg with a pair of tongs, set it on an anvil, and struck it at once with a a hammer, then examined it carefully. Eggs that dented were tossed away on a discard-heap. Some were so hard that the hammer left no mark on them -- these were put into a hod that was eventually carried acrss the compound to another pit where an entirely different sort of clay was being mixed up, according to some arane recipe, by the stomping feet of Hindoo boys, while a village elder walked around the edge peering into it and occasionally tossing handfuls of mysterious powders into the mix. The eggs of metal were coated in thick jackets of this clay and then set aside to dry. The first clay had been red when wet and yellow when fired, but this stuff was grey, as if the clay itself were metalliferous.

Once the gray clay had dried around the eggs, these were carried to a different furnace to be heated -- but only to a dull red heat. The difference became obvious to Jack only when the sun went down, and he could stand between the two furnaces and compare the glow of one with that of the other. Again, the firing continued for a long time. Again, the eggs that emerged were cooled slowly, over a period of days. Agin they were subjected to the test of the anvil -- but with different results. For something about this second firing caused the steel egg to become more resilient. Still, most of them were not soft enough to be forged after a single firing in the gray clay, and had to be put through it again and again. But out of every batch, a few responded in just the right way to the hammer, and these were set aside. But not for long, because Persians and Armenians bought them up almost before they had hit the ground.


Damascus Knives

Damascus steel knives come in a variety of type for any number of purposes that range from camping and survival to wood-cutting and hunting. The composites banded together to make a Damascus knife necessarily depend on the type of knife and the context in which it is expected and/or intended for use. Some common types are listed below:

  • Carving knives
  • Hunting knives
  • Serrated knives
  • Flip-flop knives
  • Rigging knives
  • Tactile folding knives
  • Tactile fixed blades

The beautiful thing about any type of Damascus knife is that, by design, it endures any forces put to it. Not only is a Damascus knife strong but also long-lasting.

Below are some beautiful examples of Damascus blades I have come across. Most of the top production brands like Spyderco, Benchmade, Kershaw and others have released limited editions in Damascus recently.


Derived from Iron Age sickle-shaped knives and best known for its use by the Carthaginians during the Punic Wars against Rome, the falcata was a Celtiberian single-edged sword with a curved blade that narrowed towards the middle. It featured a hook-shaped grip made of the same piece of metal as the blade, which was often stylized in the shape of a bird or horse, with a chain connecting the hilt and the hooked butt of the grip.

The falcata design, with the blade swelling towards the tip, gave it extra mass upfront. It thus combined the speed and mobility of a sword with the cleaving or chopping power of an ax at the front. The falcata could hack off spear shafts, shatter inferior swords, and deliver tremendous blows that could split shields and helmets, The blade had the added menace of a curve that enhanced the effectiveness of the falcata&rsquos cutting edge. The broad front tapered off into a sharp point, which rendered the sword suitable for thrusting as well.

It was one of the most devastating swords ever faced by the Romans, who first encountered it in the hands of Iberian mercenaries fighting as light infantry for Carthage during the Second Punic War, and by Iberian warriors defending their lands during the subsequent century and half of the wars fought by the Roman Republic to subdue and conquer the Iberian Peninsula. Iberian warriors wielding falcatas usually fought light, armed only with sword, small shield, and a javelin. After casting their javelins, Iberian warriors quickly closed in and sought to overwhelm their foes with speed and ferocity, employing their falcatas in combinations of slashing cuts, thrusts, and smashing overhand blows.

4th century Iberian falcata. ويكيميديا

It was not only the quality of the falcata&rsquos design and the ferocity of its wielders that discomfited the Romans, but also the quality of the metal that went into making it. Falcata blades were made from three layers of steel that had been buried for years in order to corrode out weaknesses, that were then joined together in a furnace. Ancient sources report that blade quality was tested by a warrior placing the flat of the blade atop his head, then bending it so handle and tip touched his shoulders. A good falcata blade was expected to spring back into shape, with no hint of the bend.


استنتاج

At the end of the day, YES - it is possible to make a functional folded sword - just not on the cheap.

There is no doubt that Japanese made Nihonto are 100% functional, but this comes down more to the skill of the smiths and the level of effort put into the blade making process than the folding itself.

But they are STILL not as functional as a blade WITHOUT folding - it is, quite simply, an unnecessary step due to the quality of modern steel. And because it is so abused by marketers looking to make a quick buck at the expense of the truth, I call BS..


The Results

After following the steps in this article, a reader named Alex sent us the below before-and-after photo of his Spyderco. We'd say it turned out pretty cool — nice work, Alex.

Planning to try refinishing one of your knives? We'd love to see the results. Snap some photos and email them to me.


شاهد الفيديو: True Damascus Steel: History, Metallurgy, Production (كانون الثاني 2022).