Состав дамасская сталь: Дамасская сталь для ножей плюсы и минусы

Дамасская сталь для ножей плюсы и минусы



История возникновения дамасской стали

   История дамасской стали уходит глубоко в древность. Существует несколько версий возникновения фразы «дамасский клинок». Одни ученые историки говорят, что первыми дамасские мечи стали ковать Гималайские кузнецы, другие говорят, что Индийские и Персидские, третьи Сирийские. Впрочем доподлинно мы скорее всего ни когда и не узнаем где и когда появился первый дамасский клинок.

   На сегодняшний день одно известно точно — дамаск это слоеный металл, полученный путем сварки между собой пластин из нескольких видов сталей с разным содержанием углерода и раскованный до нужной толщины. В зависимости от вида дамаска и мастерства кузнеца, количество слоев в клинке может варьироваться от минимального количества сваренных пластин, до тысячи слоев и более.

Состав дамасской стали

Состав дамасской стали каждый кузнец выбирает сам опытным путем. Более чем за два десятилетия работы мы определились с составом сталей входящих в состав дамаска и с оптимальным количеством слоев. В состав дамаска, который мы производим в своей кузнице входят три стали: У8А (так называемый углерод), ШХ15 и ХВГ.

У8А содержит в своем составе углерод 0,75-0,84% , отвечающий за твердость. Так же в состав этой стали в малых количествах входят марганец, никель и хром. Эта сталь за счет своей твердости используется в производстве промышленных ножей, металлорежущего инструмента, рабочих элементов штампов, напильники и зубила так же делают из этой стали.

ШХ15 – основное применение данной стали, это производство подшипников. В составе содержит углерод до 1,05%, хром 1,5%, а так же марганец, кремний и в минимальных количествах другие элементы.

ХВГ – эта сталь широко применяется при изготовления мерительного инструмента. Кроме углерода около 1,0 % и хрома 0,9-1,2 %, содержит в составе вольфрам, марганец, молибден.

В результате кузнечной сварки и переплетения слоев при производстве, эти стали дают красивый рисунок, высокую твердость и прочность дамасским ножам. За многолетний опыт работы и множество экспериментов мы выяснили, что оптимальное количество слоев в дамасском ноже составляет от 400 до 1000. При таком количестве слоев в дамасском клинке образуется красивый рисунок и сохраняется агрессивный рез.

Плюсы дамасской стали

Основное применение дамасской стали, это конечно ножи. И как у любой другой стали, у дамаска есть свои плюсы и свои минусы. Начнем с плюсов:

  • Главный плюс дамаска, это конечно его красота! Такого рисунка как на клинке из дамаска Вы не увидите больше ни на одной стали. В настоящее время существует несколько видов дамаска, от простого дольного до торцевого и ламинированного и каждый имеет свой неповторимый рисунок.

  • Но красота красотой, а один из главных показателей в ноже это его рез. И здесь еще один плюс дамасским ножам. Рез дамасского ножа по настоящему агрессивен ! И получается этот агрессивный рез за счет микропилы, которая образуется на режущей кромке дамасского ножа из-за сваренных слоев. При этом в зависимости от вида сталей, входящих в пакет, твердость клинка находится в пределах 60-64 HRC, а это довольно высокий показатель и соответственно клинок будет долго держать заточку.
  • Еще один плюс дамасских ножей, это их невысокая стоимость. Конечно ламинированный или торцевой дамаск будет стоить достаточно дорого, но если брать рядовой дамаск, то его цена достаточно бюджетная и любой человек может позволить себе купить дамасский нож.

Минусы дамасской стали

Но конечно есть у дамаска и свои минусы, а точнее один минус, но большинство людей считают его очень существенным !

  • Это коррозионная активность дамасской стали. Дамасские ножи требуют за собой ухода ! А уход за дамасским ножом, что бы тот приносил удовольствие при работе с ним, не такой уж и сложный. Промыть водой после работы, протереть насухо и в идеале смазать техническим маслом, вот и весь уход за дамасским ножом ! И тогда нож будет служить не один год своему владельцу.

И еще один небольшой плюсик в пользу дамасского ножа. Если Вы все-таки не утруждали себя уходом за ножом и рисунок дамаска стал более тусклым и темным, есть простой способ восстановить рисунок дамаска в домашних условиях. С помощью мелкой наждачной бумаги и уксусной кислоты, все это можно купить в магазине, Вы можете восстановить рисунок и нож снова будет как новый !

Дамасская сталь.


    Кузнечная сварка является ключевой операцией в создании дамасской стали. Этот процесс требует температуры и давления для создания прочного сварного соединения. Наиболее популярный метод изготовления дамасской стали заключается в компоновке из контрастных слоёв стали пакета, его нагрева и непосредственной сварки составляющих при определённой температуре. При этом необходимо, чтобы сопрягаемые поверхности составляющих пакета были очищены от оксидных плёнок и шлаков. Отлично отполированные и плотно подогнанные бруски металла «прилипают» друг другу (как в случае с калибрами) и в идеальных условиях могут быть скованы и без нагрева. При нагреве металла электроны обретают подвижность и при правильно выбранной температуре и давлении приобретают возможность мигрировать в прилегающие поверхности соседних сопряженных металлов, формируя прочный сварочный шов.



Схема сборки многослойного пакета.


    Проиллюстрировать это можно так. Набранный блок из восьми слоев металла с различным уровнем содержания углерода в них сковывается воедино. По завершению кузнечной сварки блок изгибается. Если сварка произведена с надлежащим качеством, между слоями не происходит растрескивание и расслаивание, — весь пакет ведет себя как цельный брус стали. Зашлифовав его торец и протравив его раствором хлорного железа можно увидеть простейший узор – параллельные полоски. После этого пакет расковывается и режется на две и более частей, собирается вновь и сваривается. Общее число слоев в законченном пакете зависит от количества слоев в исходном и количестве сворачиваний и сварок.


    Наметившийся в конце XX века ренессанс в изготовлении дамаска вызвал к жизни и огромное количество спекуляций на этой ниве. Как ни странно это звучит, по настоящему качественный рабочий дамаск, в отличие от декоративного, производят единицы. Главной причиной этого видится малая информированность и коммерческая раскрученность данного направления: спрос рождает предположение, и на рынке появляется все больше и больше изделий из материала, отнести который к дамаску можно только по внешнему виду. Недостаток информации обусловил ряд заблуждений, господствующих в массовом сознании на счет такого материала.


    В качестве главной характеристики дамасской стали, определяющей ее достоинства, обычно называют чередование слоев с высоким содержанием углерода, придающим клинку остроту, и низким, придающим ему прочность. На самом деле, в ходе кузнечной сварки слоев стали с разным содержанием углерода, имеет место его диффузия (т.е. перемещение из областей с высоким содержанием в область с низким). Это ухудшает режущие свойства высокоуглеродистых составляющих пакета за счет объединения по углероду, причем из-за обилия сварочных швов даже могут ухудшаться прочностные свойства всего клинка. Кроме того, выгорание углерода при многократной кузнечной сварке может снижать его содержание на 0,3-0,4%. Дабы компенсировать такие значительные потери, многие мастера идут на более жестокие режимы закалки, что сказывается на прочностных свойствах РК.


    Другое популярное заблуждение гласит, что для пакета древние мастера брали очень дорогие и секретные марки стали, которые и образовывали редкие по красоте узоры. Но известны клинки уже XIX века из Германии и Франции, на которых легко считаются даже внедренные в узор буквы и цифры. Современным мастерам, владеющим технологией кузнечной сварки, создать подобные узоры тоже не представляет особых затруднений. Красота дамасских сталей в своей основе имеет различие цветов слоев сталей с разным химическим составом. Для ярких линий могут применяться простые углеродистые стали или даже низкоуглеродистые.


    Светлые линии.


    — 6 (отечественный аналог – 5ХНМ) – сталь с высоким содержанием никеля. При комбинации с углеродистыми сталями дает блестящие яркие линии. Эта сталь известна высокой прочностью, и ее добавка в пакет улучшает его прочностные свойства.


    — O1 (отечественный аналог –ХВГ) – популярная инструментальная сталь с достаточным количеством хрома для формирования ярких линий в пакете с низкоуглеродистыми и высокоуглеродистыми сталями. Чувствительна к перегреву – начинает крошиться, но зато великолепно сваривается при невысоких температурах.


    — никель – часто используется для яркой и блестящей составляющей пакета. Не рекомендуется для материала клинка. Никель является блокиратором углерода, и если в многослойном пакете слои никеля будут выходить на лезвие, то это негативно скажется на функциональности клинка. Популярен для менее критичного к нагрузкам прибора ножа, где формирует четкие контрастные линии.


    Темные линии.


    Темные линии дамасской стали формируются низколегированными углеродистыми сталями. Путем подбора сталей с разным содержанием углерода можно получить оттенки от светло-серого до густого черного; светлые тона обычно формируются за счет низкоуглеродистого проката. Добавка низкоуглеродистых элементов в состав пакета ведет к обеднению законченного клинка углеродом, что необходимо иметь в виду при проектировании и сборке пакета. На завершающей стадии поковки пакета среднее содержание углерода у большинства мастеров варьирует от 0,6 до 0,8%, и поэтому перед его сборкой обязателен перерасчет относительного количества углерода по каждой отдельной весовой составляющей пакета. Кроме того, следует брать в расчет выгорание части углерода в ходе кузнечной сварки.


    При выборе дамаска стоит обратить внимание на протравку и оконечную окраску полированного клинка. Когда производится зонная закалка клинка из безузорчатой стали также получаются цветовые вариации между закаленной и незакаленной частью. Использованием технологий химического или термического оксидирования дамасскому клинку можно придать дополнительный эффект.


    Наиболее распространенные углеродистые стали для дамаска.


    — 1095 – хорошая ножевая сталь, имеющая избыточный начальный состав углерода и великолепно сочетающаяся с 15N20 или L-6;


    — 1086 (отечественный аналог – 85) – более низкое содержание углерода, хорошо проваривается;


    — 5160 (отечественный аналог – 50ХГА) – многие мастера по настоящему любят эту сталь. Эта сталь масляной закалки имеет великолепный потенциал «защиты от дурака» — склонна прощать огрехи с ковкой и закалкой;


    — 52100 (отечественный аналог – ШХ15, но следует иметь в виду, что эта марка часто имеет избыточное содержание хрома – более 1,5%, — что серьезно затрудняет свариваемость) – это легированная сталь. Она не для начинающих, требует точного контроля процесса термообработки, но, в конечном счете, эти сложности оправдываются качеством клинка;


    — W-2 (У9) – очень популярная сталь: хорошо куется и закаливается. Имеет хорошую структуру зерна.


    Главным при комбинировании различных сталей является их ковкость и температуры сварки. Если одна из составляющих пакета при сварочной температуре начинает течь, в то время как другая еще сохраняет твердость, сварочный шов начинает искажаться при последующей вытяжке пакета. Большое количество нержавеющих сталей имеет этот недостаток.


Авторская работа – пятислойный «турецкий» дамаск. Мастера Л.Б. Архангельский.


    Больше всего ошибок допускается с определением количества операций при создании пакета: количество сварок соотносится к количеству слоев не прямо пропорционально, а в геометрической прогрессии. Например, начав со сваренной из 4 слоев заготовки, первое сворачивание и сварка дает 8 слоев, вторая – 16, третья – 32, 4 – 64, пятая – 128, шестая – 256, седьмая – 512 и т.д. С другой стороны, есть объективные физические законы, которые не дают создавать пакеты с количеством слоев более 40 – 50 тысяч. При многократном сворачивании углерод имеет тенденцию к выравниванию своей концентрации по всему объему пакета вследствие диффузии, в конечном итоге формируется квазигомогенную заготовку. Оптимальным для дальнейшего развития узора являются пакеты с 300 – 500 слоями. Взяв пакет с количеством слоев, близким к 1000 мастер рискует получить чересчур тонкий узор, а взяв пакет с количеством слоев менее 300 наоборот – слишком толстый и широкий. Конечно, из этого правила есть и исключения.


    Когда пакет сформирован, можно создать несколько типов узоров. Вообще существует бесконечное множество узоров, формируемых в узорчатой сварочной стали, но все они разбиты на несколько основных групп.


«Древесная» структура узора. Мастер В.О. Сосков.


    «Древесная» структура формируется в результате проковки пакета произвольным образом и напоминает рисунок древесного шпона. Она может задаваться преднамеренно, но чаще формируется произвольно в результате воздействия молота при придании клинку заданной формы. Ценна отражающаяся в ней внутренняя природа металла и внешняя ограниченность узора.


Торсирование (закручивание) прямоугольного сварного пакета в горячем состоянии с целью «крученого» узора.



    Схема развития узора закрученного шестнадцатислойного (А) и восьмислойного


    (В) прутка в зависимости от величины сошлифованного с поверхности металла (в процессах).



Многослойный крученый дамаск. Мастер С. Данилов.


    Крученый узор («турецкий»): обычно предусматривает небольшое количество слоев в исходном пакете. Пакет вытягивается в прут или брусок, после чего закручивается в горячем состоянии. Большое разнообразие узора можно получить различной техникой кручения.



«Штемпельный» дамаск. ГАО «Русские Палаты».


    Врезанный узор получают путем фрезерования или штамповки поверхности прямослойного пакета. После этого на поверхность проглядывают нижележащие слои. Затем пакет нагревается и проковывается в полосу снова, в результате чего дно выточки поднимается на поверхность клинка и раскрывается на фоне наружных слоев. Наиболее популярным видом рисунка врезанного узора является «лестница», получаемая путем проточки канавок или поясков поперек клинка и «павлиний глаз» — серия концентрических окружностей. Такой дамаск обычно именуют штемпельным.



Основные техники развития узора. Слева-направо: предварительная фрезеровка и засверливание с последующей прокаткой;


кручение с последующей расковкой; штамповка поверхности фасонными бойками с последующей холодной шлифовкой.


    Обычный многослойный пакет может быть подвергнут ряду комбинированных техник, то есть может быть врезанным, крученым и пр. Специфические узоры могут быть получены и при особых техниках ковки. Например, волнистый узор – кованный кувалдой с чуть закругленными поверхностями бойков, сетчатый получается косой ковкой узкими бойками (обжимками, кувалдами с оттянутыми узкими носиками, как у молотков). Удары наносятся крестообразно узкой частью кувалды или молотка сначала по одной стороне, а затем по другой, с обязательным проглаживанием. Элементы в виде колечек, напоминающих гроздья винограда, получаются при косой ковке нанесением ударов кувалдой или пневмомолотком по узким обжимкам крест на крест под углом 45 градусов. Получаются глубокие вмятины, а на месте пересечений вмятин остаются возвышения, холмики. При проглаживании эти холмики расплющиваются и получаются колечки. Сходные техники применяются и для улучшения узора булатов.


    Особенностью и отличием мозаичного дамаска от традиционного, полученного кузнечной сваркой, является то, что узор проектируется заранее и создается путем размещения контрастных металлов различного размера и профиля внутри заготовки. Когда части сковываются вместе внутри заготовки, формируется сложносоставной пакет. Аналогичным образом создаются и мозаичные полотна – контрастные части композиции, приходя в соприкосновение, формируют определенный узор.



Фрагмент клинка из «мозаичного» дамаска. Мастер И. Пампуха.


    Господствует мнение, что качество дамасской стали прямо пропорционально количеству слоев (и, соответственно, числу сворачиваний и сварок). Это справедливо для популярного в XIX веке и ранее процесса рафинирования стали, который имел целью получение однородной структуры, но при изготовлении дамаска из современных, достаточно качественных исходных материалов, это подчас просто потеря времени и сил. Да и с увеличением количества слоев возрастает риск появления брака. Иногда для изготовления качественного прочного пакета достаточно всего нескольких операций по складыванию и сварке. Таким образом, даже диффузия углерода становится на службу мастеру, помогая избежать наличия крупных низкоуглеродистых областей на режущих кромках.


    Что можно порекомендовать человеку, который хочет приобрести клинок из дамаска? Во-первых, риск брака на дамаске намного выше, чем на клинке из обыкновенной стали. Это происходит по причине сложности и длительности процесса его изготовления. Недокал и перекал, непровар и обезуглероживание, ошибки при сборке исходного пакета – вот далеко не полный перечень проблем, которые могут полностью перечеркнуть результат длительных трудов. Да и что греха таить – подчас даже опытные мастера дают себе поблажку и собирают пакет с расчетом на его внешнюю красоту, но не на рабочие свойства. В результате клиенты мучаются с клинком со средним значением углерода не выше 0,3-0,4% или даже вообще с незакаленным пакетом.


    Есть марки сталей, столь сложные в обработке, что малоопытные мастера их избегают. Теперь представьте, что в пакете несколько таких сталей. Каждая имеет свои собственные температуры сварки и закалки. Комбинации из трех и более сталей налагают еще более жестокие требования на их термообработку – подчас при неверно выбранном режиме, под действием внутренних напряжений, вызванных неоднородностью структуры, клинок деформируется или лопается, иногда сразу, а иногда – при первом же ударе. Иногда наоборот – режущая кромка сминается при первом же контакте с чем-то более твердым, чем масло. Таким образом, попытка связать несколько металлов в едином пакете сродни задаче «запрячь в телегу коня и трепетную лань».


    Перед приобретением авторского дамаска попытайтесь понять точку зрения самого мастера на свой продукт. Два крайних случая: мастер, который дрожит над каждым кусочком своего материала, как скупой рыцарь, и мастер, который безжалостно отправляет «не показавшийся» ему кусок в большое ведро, уже набитое битком неудачными продуктами поиска. Всегда выбирайте второго – первый просто не производит дамаска в достаточном количестве, вот и дрожит над каждым, даже в высшей степени проблемным, куском, в то время как второй предъявляет к своей работе самые жесткие стандарты, постоянно совершенствуя и развивая свою технику.


    Спросите мастера, из чего он кует клинки. Если прозвучит фраза о старых напильниках, стальных тросах, цепях, рессорах и пружинах, то изделий этого мастера стоит избегать. Изготовление современного дамаска базируется на определенных марках сталей с определенными процентным составом, и помимо индивидуального мастерства, опыта и интуиции отталкивается еще и от теоретического металловедения. Особо стоит избегать тех, кто переводит разговор о своем материале на историко-мифологические темы или начинает беспардонно нахваливать самого себя.


    Правда о дамаске заключается в том, что у знающего и опытного мастера он может получиться совсем не хуже по свойствам, чем клинок из любой составляющей пакета, но ожидать каких то светх-свойств не стоит. Более того, — если мастер не слишком опытен, попытка сварить стали с высокой прочностью и хорошей стойкостью режущей кромки, может закончиться непрочным клинком с недолговечным лезвием.


    Промышленное производство узорчатых сталей, в основном, базируется на тех же принципах, что и авторского дамаска. Некоторые считают его безличным и однообразным, но высокий спрос на полуфабрикаты при низком уровне предложений со стороны индивидуалов стимулировал эту отрасль промышленности. Современный рынок промышленного дамаска крайне не однороден – от малосерийных образцов из мастерских известных мастеров до массового производства промышленных предприятий. Тем не менее, мощное технологическое оборудование ( промышленные кузнечные прессы, прокатные станы, электродуговые печи с контролируемой атмосферой и т.п. ) позволяют создавать не плохой серийный дамаск, в том числе коррозионностойкий, требующий специального оборудования. Одним из наиболее известных крупных производителей нержавеющей дамасской стали является шведская компания Dammasteel AB. Промышленный дамаск охотно приобретают крупные серийные производители, такие как Bear MGC, Heinr. Boeker Baumwerk GmbH и Nieto, для использования на эксклюзивных моделях.

Александр Марьянко

Дамасская сталь. Секреты производства.

Дамасская сталь (дамаск) — это сталь, полученная методом кузнечной ковки из пакета, состоящего из металла разного сорта. Благодаря наличию этих слоев, нож из дамасской стали имеет на поверхности характерный рисунок. Главное достоинство дамаска — сочетание твердости и гибкости, которая получается как раз из-за «смешивания» разносортного металла, но все-таки дамаск по своим характеристикам существенно уступает булату. С некоторой натяжкой можно сказать, что дамасская сталь это искусственный булат. Но вот сварочный дамаск и литой булат — это абсолютно разные стали. Принципиальная разница булата и дамаска в том, что булат это однородная высокоуглеродистая сталь, а дамаск представляет собой композицию из слоев разносортного металла.

Есть версия, что сварочный дамаск появился в Персии как искусственное подражание настоящему булату как более дешевый материал для изготовления оружия. С Юго-Востока данная технология пришла в Европу, где превратилась в настоящую индустрию. Расцвет школы сварного дамаска приходится на начало 18 века, в Европе это Золинген, в России — Златоуст. Великолепный дамаск также в те времена ковали и на Кавказе.

Сейчас, среди ножеманов, дамасский клинок благодаря своим качествам и эстетике набирает силу и признание. После некоторого забвения, кузнецы вновь открыли секреты его изготовления. Можно предположить, что в ближайшее время, после того как нож из дамасской стали обрел высокую популярность, появятся и ружья со стволами из дамасской стали.

Дамаск — это высокоуглеродистая сталь, с содержанием углерода до 1,3%, обладающая превосходными характеристиками, нередко приближающимися к свойствам настоящего булата. Процесс изготовления дамасской стали известен и достаточно прост в разговорах и на бумаге, но кузнецов, кто изготавливает дамаск с феноменальными свойствами очень мало. И весь секрет дамаска — именно в кузнице, и не каждый «нож из дамаска» обладает теми качествами, которые присущи этому металлу.

Суть получения сварочного дамаска такова:

  • собирается пакет из разносортного металла с различным содержанием углерода,
  • посыпается флюсом, нагревается в горне и куется,
  • по мере вытяжки брусок разрезается поперек, опять складывается в пакет и операция повторяется,
  • и так несколько раз. Число слоев может доходить в итоге до десятков тысяч, но оптимальным, на наш взгляд является число примерно в триста слоев.

Если разогрев металла происходит в газовом горне — то настоящая дамасская сталь не получится, поскольку будет происходить выгорание углерода, а вот в угольных горнах — как раз и рождается первосортный дамаск — клинок, находясь в горящем угле хорошо науглероживается.

Именно благодаря чередованию слоев с высоким и низким содержанием углерода — одних твердых, а других вязких, как раз и достигаются те свойства, которыми знаменит нож из дамасской стали.

В зависимости от того, как кузнец скомпоновал и сварил различные сорта стали — формируется и вырисовывается знаменитый «рисунок дамаска». Эти узоры бывают разных видов, но наиболее часто встречающиеся — волны, полосы, сетка и букет.
Если Вы решили купить нож из дамаска, то с точки зрения прочностных и эксплуатационных характеристик — чем рисунок проще (границы слоев представляют равные по толщине и без особых зигзагов струи), тем лучше. Рекомендуем выбирать именно такие ножи. Также стоит отдать предпочтение более мелкому рисунку, чем крупному, поскольку это говорит о большем количестве слоев.

Проявление узора и подчеркивание эстетики ножа из дамасской стали достигается травлением.

Один из самых популярных пакетов для ножей из дамасской стали это ХВГ+У8+ШХ15

Одно из самых главных правил при обращении с клинком из дамаска — дамасские ножи нельзя шлифовать и обрабатывать абразивом. Эти действия «загонят» рисунок внутрь и клинок придется опять травить.

Изготовление ножа из дамаска. 15:33

Дамасская сталь. Описание.

Существует огромное количество мнений, относительно свойств дамасской стали, опубликовано большое количество статей в интернете. Есть мнения, что секрет дамасской стали утерян, и то, что сейчас предлагает рынок это не настоящий дамаск, а попытка эмитировать легендарную сталь, из которой в древности производили холодное оружие.

Но, тем не менее, ножи из дамасской стали пользуются огромным спросом у охотников, не смотря на то, что на рынке присутствует большое количество других видов стали, как отечественных (95Х18, Х12МФ, 65Х18, 9ХС), так и импортных. Необходимо отметить, что технологически правильно скованная дамасская сталь по своим режущим качествам не уступает, а превосходит многие другие виды стали. Качественный нож из дамасской стали режет легко. В чем же заключается секрет этого удивительного материала для производства ножей?

Прежде всего, получение качественной дамасской стали зависит от мастерства и квалификации кузнеца. Необходимо очень любить свое дело и подходить к процессу ковки дамасской стали творчески, как говорится вкладывать в нее свою душу. Постоянные эксперименты, поиск новых вариантов сочетания сталей в «пакете», процесс получения нужного рисунка – все это то, чем занимается настоящий профессионал и фанат своего дела. Обычно для получения дамаска используют пакет из следующих видов стали: У8, ШХ15, ХВГ. Они собираются в определенной последовательности, формируя так называемый пакет. В дальнейшем пакет нагревается в горне и идет под механическую обработку. Когда пластина получена, она рубится, и вновь части пластины собираются в пакет. Этот процесс повторяется несколько раз, позволяет достигать до 400 слоев металла в заготовке для клинка. На этом этапе каждый мастер имеет свои секреты. Начиная от марок стали, которые используются в пакете, и заканчивая технологией ковки. Особенно интересен процесс получения необходимого рисунка. В дальнейшем мы постараемся опубликовать отдельную статью, посвященную этому процессу.

Еще необходимо отметить одну особенность, нож из дамасской стали ржавеет. И, соответственно, за данным видом ножа необходим уход. Основное правило – после работы протереть лезвие сухой тряпкой. Так же необходимо смазать нож либо маслом, либо балистолом. Но, если вдруг, пятна ржавчины появились на клинке, можно их удалить мелкой шкуркой и смазать нож. Специального ухода ножи из дамасской стали не требуют, необходима лишь профилактика.

Такой  недостаток, вполне компенсируется отличными режущими качествами и красотой ножа. Режущие качества дамасской стали, обусловлены сочетанием мягких и твердых слоев металла. Режущая кромка дамасского ножа представляет собой микро-пилу. Такое строение позволяет получать оптимальное сочетание твердости и вязкости. Если клинок слишком твердый, то режущая кромка может крошиться, если клинок слишком вязкий, то режущая кромка загибается. Подводя итог, можно сказать, что ножи из дамасской стали – это одни из самых уникальных видов ножей. Купить нож из дамасской стали — значит приобрести качественный клинок, который, при правильном уходе, будет служить Вам долгие годы.

Дамасская сталь: история, производство, виды

Дамаск или дамасская сталь – это металл с процентным содержанием углерода не более 1,3% и различными неоднородными узорчатыми вкраплениями на поверхности. Основным компонентом является железо. Неоднородности образуются при кузнечной обработке нескольких слоев металлов разного сорта, только при соблюдении определенной технологии охлаждения – медленной, сопровождающейся образованием форм феррита и карбида. Бывает дамаск сварочный и рафинированный.

Дамасская сталь в исторических фактах

Если основываться на исторических реалиях, то город Дамаск не упоминается в архивах, как центр, где развивалось кузнечное производство и выполнялась ковка дамаска. Но зато здесь находился крупнейший рынок торговли холодным оружием. Это подтверждают раритеты раскопок – оружие из узорчатой стали в захоронениях кельтов, славян, викингов, франков.

Первые сведения о металле, сходном по характеристикам с дамаском, ученые относят к 1300 году до н.э. Вначале его производили в Азии. Еще через полвека ремесло стало популярным в Европе. И только потом необычный материал появился в Поднебесной. Хотя часто и гиперболизированы свойства, которыми наделена дамасская сталь – история ее возникновения и усовершенствования, тем не менее, способствовала развитию технического прогресса, оживлению торговли между государствами. Доподлинно известно, что первое стальное оружие – продукт дамаска. Мастера из разных стран, стараясь усовершенствовать его качество, искали новые способы дополнительной обработки, осваивали сваривание различных видов стали в одной заготовке.

Как делают дамасскую сталь: особенности производственного процесса

Уникальные эксплуатационные свойства, а особенно высокая прочность и твердость, достигаются при строгом соблюдении последовательности операций по перековке. Чередующиеся слои металла с высоким содержанием углерода придают остроту изделию, с низким – прочность. Эксклюзивность состава дамаска как раз и заключается в правильно подобранных пропорциях и сочетании слоев. Число узоров здесь не ограничено. При этом практически отсутствуют легирующие добавки, чем объясняется ржавление металла.

Необходимые материалы

Изготовление дамасской стали высокого качества требует соответствующих материалов. Это реактивы: кислота ‎(HNO3 (5%), щавелевая или другая), раствор железного купороса (FeSO4) – для травления и формирования рисунка; тетраборат натрия (бура) – используется как флюс. Еще необходимо сформировать пакет из как можно большего количества правильно подобранных стальных пластин с различным содержанием углерода и параметрами: ШхД (мм) = 25-35 х 85-125. При этом общая толщина пакета (Н) не должна превышать 30-50 мм. Как правило, берется нечетное количество слоев: 9,7,5. Популярные марки металла следующие.










Марка

Характеристика/содержание С(%)

Твердость (HB 10-1) МПа

Ст3

Низкоуглеродистая обыкновенного качества

0,14-0,3

131

У9 (У8)

Инструментальная

0,9 (0,8)

192

Ст65Г

Рессорная, конструкционная, высокоуглеродистая

0,62-0,7

241

ХВГ

Инструментальная легированная

0,9-1,05

255

Чугун

Сплав железа с углеродом

более 2%

190-275

ШХ15

Конструкционная рессорно-пружинная

0,95-1,05

179-207

85

Углеродистая

0,82-0,9

269-302

50ХГА

Конструкционная рессорно-пружинная

0,47-0,52

269

Пример оптимального состава металлов для клинков:

  • ШХ-15 + ХВГ + У8А +ст3;
  • ШХ15 + ХВГ+У9.

Определение среднего процентного содержания углерода

Зная, что дамаск – сталь комбинированная, своего рода слоистый «пирог» из чередующихся сортов различных по содержанию углерода металлов, нужно правильно его сформировать. Только тогда конечный продукт будет отвечать необходимым эксплуатационным свойствам. Для этого определяется средний процентный показатель углерода в химическом составе. Вот конкретный пример.

Допустим, сформирован блок пластин, в котором три части его веса составляет ст3 с процентным содержанием углерода 0,3%, а остальные семь – приходятся на сталь У8 (0,8%С).

Средняя искомая величина находится по формуле:

(0,003*0,3 + 0,008*0,7)*100% = 0,65%

Но, это не окончательный результат. Нужно учесть обязательные потери углерода при неоднократных нагревах заготовки. В общей сложности это порядка 0,3-0,35% выгорания.

Выполнив подобный расчет, можно на предварительном этапе скорректировать состав пакета, подобрать необходимый режим закалки. Пример показывает, что данный средний показатель недостаточен для дамасской стали. Поэтому может быть 2 варианта решения проблемы:

  • изменить соотношение металлов в пакете, увеличив в нем долю стали У8;
  • полностью заменить состав блока, подобрав металлы с более высоким содержанием С.

Кузница

Процесс проходит непосредственно в кузнице и завершается механической обработкой готового изделия (клинка). Для этого нужен комплект необходимого специального оборудования и оснастки. Основные устройства – наковальня и горн.

  • Наковальня – основное опорное сооружение – должна иметь хорошо отшлифованную и закаленную верхнюю горизонтальную плоскость, а также «рог» для радиусной гибки прутков и полос и «хвост» для гибки и правки замкнутых прямоугольных заготовок.
  • Небольшая узкая печь в качестве горна накаляет металл до состояния, при котором пластичность превосходит твердость во много раз, уменьшает угар и расход топлива. Она прекрасно подойдет для сварки металла.

Также необходимы:

  • Тиски – для сборки пакета, торсирования заготовки.
  • Молотки – разного размера и веса. Ручник с длинной рукояткой (до 35 см) весит до 2,5 кг. Задействован при сварке пластин.
  • Кувалда – тяжелый (до 15 кг) молот с плоскими бойниками для нанесения мощных ударов.
  • Боевой молот – вес не менее 10-12 кг, длина рукояти до 90 см. Нужен для разгона раскаленного металла по оси пакета или перпендикулярно ей.
  • Электроточило – шлифовка пластин.
  • Тиски сутуловые – фиксируют раскаленные заготовки.
  • Зубило – для рубки холодного или горячего металла. Инструмент с прямым ножом применяется для продольной и поперечной рубки.
  • Муфельная печь – нагрев готовых пакетов до температуры закалки и последующего отпуска.
  • Клещи – незаменимы при удержании раскаленной поковки в нужном положении. Снабжаются пружинящими длинными рукоятями.

Разгадка секрета, как сделать дамасскую сталь с неповторимым узором кроется в особых методах ковки. Обработка приводит к сплющиванию различных слоев, уменьшает их толщину, делает структуру металла многослойной. Этим достигаются необходимая прочность и твердость. Для получения волнистых линий используется кувалда с немного округлыми поверхностями бойков.

Узор «сеточка» получается при обработке кувалдой, похожей на молоток – с узким носиком или обжимками. Орнамент с кольцами при косой (под углом 45 градусов) ковке образуется от нанесения ударов крестообразно по узким обжимкам. Получаются вдавленности, на месте их скрещивания появляются бугорки, которые при проглаживании превращаются в кольца.

Процесс производства

Дамаск образовывается при проковке набора из прутков (пластин) углеродистой стали. Нужны определенные условия, чтобы получилась качественная дамасская сталь: изготовление возможно только при наличии навыков у кузнеца. От того насколько правильно он сформирует пакет и профессионально сварит разные по характеристикам металлические листы, зависит качество и вид рисунка. Поэтому еще нужны и познания в металловедении.

Очевидно, чем проще и мельче узор, тем прочность клинка выше. В производственном процессе важно соблюдать последовательность операций.

  • Металлические гладкие пластинчатые фрагменты разных марок складываются один на другой в многослойный пакет.
  • Для прочной фиксации на торцах блока компоненты крепятся путем сварки или обматываются проволокой.
  • Нагрев осуществляется равномерно по всей площади заготовки до состояния, не достигающего температуры плавления металла. Важно следить за цветом стали (он должен стать бледно-желтым) и не пропустить этот момент. Иначе, при перегреве, выгорит весь углерод, нельзя будет ковать изделие. При недогреве – сталь не сварится.
  • Далее в ускоренном темпе, не допуская появления оксидной пленки, металл сваривают. Использование флюсов в растопленном состоянии предотвращает образование окалины.
  • Сразу же на наковальне ударами по пакету одновременно проводится с одной стороны вытеснение в другой конец разных примесей и флюсов и сварка заготовок.
  • В результате получается слоистый стальной блок дамаска.
  • При необходимости можно увеличить количество пластов, проковав изделие, снова сложить его вдвое и проварить.
  • В итоге стальная заготовка подвергается ковке, нижние слои перемещаются наружу, появляется узор.

Рисунок создается при травлении стали кислотой ввиду того, что реактивный состав неоднозначно воздействует на разные виды материалов. Очистка и обработка поверхности делает слоистость отчетливой, напоминающей причудливый узор.

Промышленное серийное изготовление базируется на таких же принципах. Оно позволяет удовлетворять потребность рынка в качественном коррозионно-устойчивом серийном дамаске. Тому способствует мощный технический потенциал – прокатные станы, печи, кузнечные прессы и другое оборудование.

Виды дамасской стали

Существует более 10 технологий изготовления сплавов. Различают 3 их разновидности: мозаичную, слоистую и торсионную. Ковка дамасской стали позволяет получить металлический состав разнообразного сорта многослойной структуры. Чем мельче узор, тем больше слоев использовалось при изготовлении, тем выше прочность. Но сложный орнамент в виде волн или зигзагов ухудшает качество. Поэтому самым долговечным считается продукт металлургического производства с тонкими и прямыми линиями.

Что такое дамаск мозаичный?

В пакете сформирован продуманный заранее набор сваренных пластин – с различным видом профиля внутри заготовок, разных сортов. Заготовки подбираются по типу мозаики и представляют четырехугольные формы, скомпонованные так, чтобы была идеальная подгонка и лучше производилась сварка. В результате сковки внутри пакета контрастных пластин они соприкасаются, формируя сложный узор. Получается комбинированный продукт с декорированной поверхностью. Равномерность обработки обеспечивают прессы. После сваривания нарезаются пластины (25-30 мм) с мозаичным узором – заготовки для будущих клинков, щек, наверший рукоятки. Основные «минусы» мозаичного дамаска – невысокая прочность, низкие режущие свойства.

Слоистый дамаск

Самый простой вариант стали. Пакеты из него в 20-60 слоев, полученные при многократной кузнечной сварке, используются часто в качестве заготовок для кухонных ножей. С увеличением разов складывания и поковки пакета, а также от числа компонентов увеличивается число слоев в готовом продукте. Их количество, а также способ врезки, размер готового клинка влияют и на вид узора. Даже самая простая сабля состоит не менее чем из 40-120 слоев. В сплаве они расположены параллельно изделию, поэтому при врезке получается рисунок из равноудаленных прямых.

При большом количестве складок во время термической обработки неизбежны деформации, слоистость получается спутанная. Это приводит к тому, что при врезке формируется рисунок из беспорядочных фигур. Иногда специально ковка выполняется на неровных бойках, чтобы получить на срезе плетение волнообразных линий с различной формой замкнутых контуров.

Торсионный (закрученный) дамаск

Для изготовления витого узора используется прямоугольный блок из собранных шести- или четырехгранных прутков. Это где-то 8-33 слоя. В раскаленном состоянии они вначале вытягиваются в брусок, затем скручиваются вокруг оси симметрии пакета. После расковывания заготовка напоминает винтовые линии с наклоном под определенным углом к оси симметрии. Как правило, он превышает 70 градусов.

Разнообразить орнамент можно, экспериментируя с вариантами техник кручения. Например, каждый прут оборачивать вокруг оси по ходу часовой стрелки или в противоположном направлении. Затем сварить. Сложность работ заключается в предосторожности, чтобы не перекрутить заготовки при стремлении сделать как можно больше витков, так как они могут лопнуть.

Плюсы и минусы дамасской стали

Утверждение об абсолютном превосходстве дамасской стали над другими видами беспочвенно. Зная, что такое дамасская сталь, можно предположить, что у нее, как и у любого металла, есть свои положительные стороны и недостатки. Важно правильно расставить акценты и выбрать «нужный» дамаск с учетом его характеристик. Металл, произведенный по методу порошковой металлургии, обеспечивает остроту клинкам и противостоит коррозии, а вот «классический» дамаск, наоборот, быстро ржавеет, но зато завораживает красотой рисунка.

Типичные положительные и отрицательные моменты узорчатого металла в готовом изделии сведены в таблицу.










Преимущества

Недостатки

Высокая прочность

Отсутствие легирующих добавок – подверженность коррозии

Великолепная твердость: 61 — 64 единиц по Роквеллу

Требуется постоянный уход после каждого использования оружия

Отменные режущие свойства

Высокая стоимость

Коллекционный клинок – непревзойденный по красоте и качеству сувенир

Сложный процесс изготовления, требующий недопущения перекала и недокала металла, обезуглероживания и непровара

Эксклюзивность узора

Не предназначен для рубки и метания

Многочисленность вариантов и форм рисунка

Большой расход материала

Нет необходимости в частой заточке

Необходимо обеспечить особые условия хранения в сухом месте без соприкасания с агрессивными средами

Долгий срок службы

Булат

По химическому составу, твердости, легкости заточки оба вида стали практически однотипны. Основным преимуществом булата считается стойкость к коррозийному разрушению, что обеспечивают ему легированные добавки, а также сочетание несовместимых в обычном металле характеристик – высочайшей плотности, большой твердости и пластичности.

Различить, булат или дамаск использовался для изготовления клинка, можно по способу производства. В первом случае оружие изготавливается при помощи литья и подразделяется:

  • тигельные булаты – подвержены длительной варке в тигле с последующим охлаждением и ковкой оружия;
  • литые булаты – получаются из высокоуглеродистых сталей и низкоуглеродистых сплавов, а также легированием элементов в процессе длительного плавления.

Технология производства основана на том, что при плавлении частицы из высокоуглеродистого состава частично переходят в расплав с невысоким содержанием углерода. Такая структура формирует произвольные, неповторяющиеся линии рисунка.

Использование дамасской стали и булата

Металлы могут отличаться по качеству и зависеть от структуры внутренних слоев, а также профессионализма кузнеца. Мечи из дамасской стали снискали себе славу благодаря отличным режущим характеристикам, неповторимым узорам и долговечностью. Кованый дамаск популярен сих пор. Но из-за сложности выработки из него практически не делают боевого оружия. Сталь применяется для сувенирных ножей и охотничьего снаряжения. Сегодня за вполне умеренную цену можно приобрести дамасский клинок хорошего качества.

Что касается булата, то никто не может с уверенностью утверждать, что те единичные экземпляры оружия, заявленные как булатные и появляющиеся в продаже, изготовлены именно по старинной технологии, которая была когда-то утеряна. Хотя цена на действительно качественные клинки достаточно высока.

Дамасская сталь в современной массовой культуре

Исторически сложилось так, что оружие из дамаска наделялось сверхъестественными свойствами. В легендах старины глубокой оно резало металл и рубило камни, не теряя своей остроты и прочности. Практически во всех мировых культурах дамаска фигурировала дамасская сталь. Распространялись мистические свойства оружия и в рыцарских романах. Однако, истории о том, что от сабель из дамаска легко распадались кольчуги и латы не нашли подтверждения.

Несомненно, клинки из дамасской стали – это высший пилотаж мастера. Острота их зависит от вида заточки. В старину восточные молотобойцы делали уклон не на пробивную силу оружия, а на режущую способность. Поэтому затачивали лезвие под минимально возможным углом, достигая максимальной остроты кромки. Отсюда возникали легенды о чудодейственном оружии.

Сегодня кузнец, изготавливающий оружие из дамаска, владеет своими секретами технологии производства, что является его фирменным знаком. Но только единицы производят действительно качественный рабочий металл в отличие от декоративного аналога.

Попробуйте и вы себя в роли создателя окутанного тайнами и легендами оружия. Компания ООО «Метинвест-СМЦ» обладает широким ассортиментом металлопроката различных марок сталей от украинских производителей в любой ценовой категории. Наши специалисты не только подскажут, как сделать дамасскую сталь самостоятельно, но и помогут сформировать пакет для заготовок под будущее оружие из материала, отвечающего европейским стандартам качества. Предоставляем услуги резки и доставки сборных партий металла в любом количестве.

плюсы и минусы, характеристики, отзывы.


Дама́сская сталь (или просто дама́ск) одна из самых неоднозначных сталей на которую мы готовили обзор. С одной стороны людей, которые никогда не слышали про неё очень маленькое количество, с другой мало кто хорошо знает, что она из себя представляет.


Визитной карточкой данной марки стали является узор на поверхности, который достигается за счёт неравномерного распределения углерода в связи с неоднородностью материала, что специально подчёркивается посредством травления поверхности кислотами для придания клинку красивой текстуры.


Возможно звучит это всё не до конца понятно, но в данной статье мы в большей мере рассмотрим характеристики и плюсы с минусами дамасских клинков, а не технологию производства. Тем же кто заинтересовался именно процессом рекомендуем прочитать данный материал.


Химический состав дамасской стали


Обычно в этом разделе я размещаю таблицу с процентным соотношением химических элементов в стали. Но в данном случае сделать это достаточно проблематично.


Мы изготавливаем клинки из пакета четырех сталей: ШХ-15 (конструкционная углеродистая сталь), ХВГ (сталь для измерительного и режущего инструмента), У8А (инструментальная углеродистая сталь) и сталь-3 (название условно, но до конца раскрывать секреты своей продукции не захочет ни один мастер.



На фото (слева-направо): набор и сварка пакета сталей, скрутка раскованного пакета, ковка пакета сталей молотом.



Посмотрев на фотографии нетрудно понять, как происходит набор пакета. Кузнец соблюдает технологический процесс, но измерять «в граммах» сколько какой стали пошло в заготовку не станет. Так что на вопрос о химическом составе дамасской стали ответить однозначно нельзя – он может незначительно различаться от партии к партии. Конечно можно провести радиоуглеродный анализ стали, но это весьма накладно.


Характеристики дамасской стали


Если Вы уже посещали различные ножевые сайты, то прекрасно знакомы с таким параметром, как HRC, если нет, то сделаю небольшое пояснение HRC – это твёрдость по шкале Рокве́лла, чем она выше, тем сталь прочнее, а нож дольше держит заточку, колебаться данная характеристика может от 40 с небольшим у китайской штамповки до 65-70 у японской самурайской катаны.


У ножей из дамасской стали HRC варьируется от 61 до 64 единиц. Наша продукция выпускается с HRC 62. Провести параллель с другими сталями весьма проблематично из-за того, что дамаск сам по себе является не сталью, а пакетом сталей. Наиболее близок внешне и по характеристикам булат, но у него HRC = 64 и цена немного выше.


Дамасская сталь плюсы и минусы:


Как и любая другая сталь дамаск имеет положительные и отрицательные стороны, рассмотрим их подробнее.


Плюсы:


  • Красивый узор на клинке. Просто невозможно не добавить этот пункт первым в список. Хоть на режущие свойства рисунок и не влияет, но как же он красиво выглядит.

  • Прочность в 62 единицы говорит сама за себя, нож без проблем справится с работами в походном лагере и резом по древесине и кости.


Разумеется, минусы мы тоже не обойдём стороной они, они есть у всех сталей.


Минусы:


  • Низкая коррозийная стойкость. Это плата за то, что в лезвии содержится большое количество углерода, а легирующие элементы практически полностью отсутствуют в составе стали.

  • Достаточно сложный процесс изготовления сварного дамаска не может не отразиться и на конечной цене изделия.

  • Требует бережного отношения и ухода после каждого похода на охоту, рыбалки или в поход.


Итоги:


  • По внешнему виду клинки из дамаска одни из самых красивых – как подарок идеальный вариант.

  • Нуждается в значительном уходе после использования, не предназначен для рубки и метания.

  • Хороший вариант «парадного» ножа, но для большого объёма тяжелых работ не лучший вариант.


Отзывы о ножах из дамаска


Vox populi vox Dei «глас народа — глас божий». Прислушаемся к мнению охотников и рыболовов. Выбравших ножи из данной стали.

Поделиться ссылкой

Дамасская сталь: особенности и разновидности, изготовление

Довольно необычным металлом можно назвать дамасскую сталь. Для ее изготовления кузнец должен обладать большим опытом. Сталь дамаск характеризуется тем, что по всей поверхности наблюдается неоднородность структуры. Получающиеся узоры выглядят достаточно привлекательно, и поэтому материал применяется при изготовлении различных декоративных изделий, к примеру, коллекционных ножей. Этот металл обладает большим количеством особенностей, о которых далее поговорим подробно.

Рафинированная сталь

Разновидностью дамаска можно назвать рафинированную сталь. Рассматривая то, как сделать дамасскую сталь, отметим, что в этом случае в качестве заготовки для кузнечной сварки берется однородный блок металла. Среди особенностей отметим нижеприведенные моменты:

  1. Некоторые специалисты рафинированную сталь не считают полноценным представителем дамаска по причине особенностей ее изготовления.
  2. Кузнец при работе с однородной заготовкой добивается снижения концентрации вредных примесей, которыми принято считать серу, шлак и фосфор.
  3. Существенно повысить эксплуатационные качества металла можно путем равномерного распределения углерода по всей структуре.

Практически весь дамаск до XVIII был представлен рафинированной сталью. Распространенным заблуждением назовем то, что при изготовлении японских самурайских клинков использовался подобный металл.

Сварочный дамаск

Опытные кузнецы за счет комбинирования заготовок с различной концентрацией углерода смогли получить материал, который обладает исключительными эксплуатационными качествами.

Преимущества и недостатки

Среди особенностей сварочного дамаска можно отметить:

  1. Применяется сочетание железа и стали. Железо характеризуется мягкостью и пластичностью, за счет чего оно легко поддается деформации. Высокоуглеродистая сталь обладает высокой твердостью и упругостью.
  2. За счет комбинирования двух материалов кузнец исключает их основные недостатки. Чередование слоев с высокой и низкой концентрацией углерода привело к появлению дамасской стали.
  3. Мягкий слой железа не позволяет структуре быть слишком хрупкой, а высокоуглеродистая сталь придавала требуемую твердость и упругость. Подобное сочетание качеств хорошо себя проявляет при изготовлении клинков. Получаемое лезвие имеет острую режущую кромку, которая затупляется только после продолжительной эксплуатации, но при этом ударная нагрузка не приводит к появлению деформаций в структуре. Именно поэтому одно время холодное оружие из дамаска высоко ценилось, так как при сражении не тупилось и не разбивалось из-за хрупкости.

Основным недостатком подобного металла можно назвать низкую коррозионную стойкость. Практически полное отсутствие легирующих элементов в составе и высокая концентрация углерода становится причиной образования на поверхности металла коррозии.

Рассматриваемый металл можно узнать по необычному узору на поверхности. Этот оптический эффект получается по причине неравномерного распределения углерода в структуре. Для того чтобы повысить декоративные качества изделия, довольно часто поверхность подвергается дополнительной полировке и травлению. Сегодня многие используют дамаск из-за интересного оптического эффекта, но ранее в большей степени ценились особые эксплуатационные качества.

Литой булат

Персидско-индийская тигельная сталь с высоким показателем концентрации углерода получила наибольшую известность. Отличается литейный булат также необычным узором, который проявляется за счет образования матрицы карбида и феррита. Для этого проводится медленное охлаждение структуры.

К особенностям литейного булата можно отнести нижеприведенные моменты:

  1. Карбиды и ферриты обеспечивают довольно привлекательные эксплуатационные качества. При затачивании режущей кромки мягкие ферритные волокна быстро удаляются, а твердая карбидная матрица остается. В результате кромка представлена небольшими природными зубчиками, которые без специального оборудования не разглядеть.
  2. Подобный металл практически никогда не подвергается закаливанию. Это связано с тем, что термическая обработка приводит к образованию аустенита. Закалка становится причиной исчезновения карбидной матрицы, за счет чего и рисунок становится менее отчетливым.

В заключение отметим, что рассматриваемый тип металла появился много столетий назад. Сегодня его используют в большинстве случаев при изготовлении ножей или клинков, а также некоторых украшений интерьера. Современные сплавы обходят дамаск практически по всем параметрам. Интерес к дамаску поддерживался на протяжении длительного периода по причине различных мифов о том, что оружие, изготовленное из подобного металла, делало воина практически непобедимым.

Ключевая роль примесей в лезвиях из древней дамасской стали

Ключевая роль примесей в лезвиях из древней дамасской стали

Археотехнология

J.D. Verhoeven, A.H. Pendray, W.E. Даукш

Искусство изготовления знаменитых лезвий из дамасской стали 16-18 веков, найденных во многих музеях, было давно утеряно. Однако недавно в результате исследований были получены убедительные доказательства, подтверждающие теорию о том, что отчетливые рисунки на поверхности на этих лезвиях являются результатом явления образования карбидных полос, вызванного микросегрегацией небольших количеств карбидообразующих элементов, присутствующих в слитках Wootz, из которых были выкованы лезвия. .Кроме того, вполне вероятно, что лезвия Wootz Damascus с дамасскими узорами могли быть произведены только из слитков Wootz, доставленных из тех регионов Индии, где имеются соответствующие залежи руды, содержащие примеси.


Примечание автора: Все композиции даны в массовых процентах, если не указано иное.

В разделе оружия и доспехов большинства крупных музеев представлены образцы оружия из дамасской стали. Эти стали бывают двух разных типов, сваренные по шаблону Damascus и wootz Damascus, обе из которых, по-видимому, впервые были произведены примерно до 500 г. 1,2 Эти стали имеют привлекательный узор на поверхности, состоящий из закрученных узоров из светотравленных областей на почти черном фоне. Стали с модельной сваркой получали путем ковки чередующихся листов высокоуглеродистых и низкоуглеродистых сталей. Затем этот композит сгибали и сваривали вместе, и цикл складывания / штамповки повторяли до тех пор, пока не было получено большое количество слоев.

Эта статья посвящена второму типу дамасской стали, иногда называемому восточным дамасцем.Наиболее распространенными примерами этих сталей являются мечи и кинжалы, хотя известны и примеры бронежилетов. Название Дамаск, по-видимому, произошло от этих сталей. Сама сталь производилась не в Дамаске, а в Индии и стала известна в английской литературе в начале 19 века 3 как сталь wootz, как ее здесь называют. Подробные изображения многих таких дамасских мечей представлены в книге Фигиэля, 4 , а металлургия этих клинков обсуждается в книге Смита. 5

К сожалению, технология изготовления лезвий из дамасской стали
потерянное искусство. Дата выпуска последних клинков из высококачественного дамаска.
закономерности нет, но, вероятно, около 1750 года; маловероятно, что лезвия
отображение низкокачественных дамасковых узоров было произведено позже, чем ранние
19 век. Споры в металлургическом сообществе продолжаются и в прошлом.
200 лет тому, как были сделаны эти лезвия и почему появился рисунок на поверхности. 6-8
Исследования, проводившиеся на протяжении многих лет, заявили об открытии методов воспроизведения
Wootz Дамасские стальные лезвия, 9-12 , но все эти
методы страдают той же проблемой — современные кузнецы не могут
использовать методы воспроизведения лопастей. Успешное воспроизведение wootz
Лезвия из дамасской стали требуют производства лезвий, соответствующих химическому составу,
обладают характерным дамасским поверхностным рисунком и обладают такими же внутренними
микроструктура, которая вызывает узор на поверхности.

Сталь Wootz производилась в виде слитков весом примерно 2,3 кг, обычно называемых кеками, которые затвердевали в закрытом тигле. Это была сталь с относительно высокой степенью чистоты с содержанием углерода 1,5%. Пирожные были отправлены в Дамаск, Сирия, где мастера по оружию научились выковывать из них мечи с красивым рисунком поверхности. Уровень заэвтектоидного углерода в этих сталях играет ключевую роль в создании характерного рисунка поверхности, поскольку рисунок возникает в результате совмещения частиц Fe 3 C, которые образуются в таких сталях при охлаждении.Когда западные европейцы впервые столкнулись с этим узорчатым оружием, они приняли название дамасская сталь. Клинки Wootz Damascus, обладающие высочайшим качеством дамасского узора, были изготовлены в 16-17 веках. 4

а
б
Рис. 1. (a) Реконструированный дамасский клинок, демонстрирующий дамасский узор поверхности, содержащий комбинированный узор лестницы Мухаммеда и розы. (b) Продольный разрез той же лопасти, показывающий полосы частиц цементита, ответственные за рисунок поверхности.

Как внутренняя микроструктура, так и химический состав этих сталей были хорошо известны в начале этого века. 11,13 Внутренняя микроструктура клинка из дамасского вутца с высококачественным дамасским рисунком поверхности представляет собой уникальную металлургическую микроструктуру. 8 Он состоит из полос мелких (обычно около 6 мм в диаметре) частиц Fe 3 C (цементит), сгруппированных вдоль центральной линии полосы.Ленты имеют характерный интервал в диапазоне 30-70 мм и заключены в стальную матрицу. Структура стальной матрицы варьируется в зависимости от того, как кузнец подвергал лезвие термообработке, но, как правило, это перлит. Полосы лежат параллельно плоскости поковки лопаток. Изменяя угол наклона поверхности лезвия по отношению к плоскости лент, кузнец может создавать множество извилистых узоров пересечения лент с поверхностью лезвия. При полировке и травлении частицы Fe 3 C заставляют полосы казаться белыми, а стальная матрица — почти черной; таким образом создается поверхностный узор.В недавней работе была разработана технология производства лезвий, которые соответствуют лучшему музейному качеству лезвия из дамасского волокна как по внешнему виду, так и по внутренней микроструктуре. На рисунке 1 представлен клинок, недавно сделанный одним из авторов, А.Х. Пендреем, с характерным дамасским рисунком на поверхности. Он был специально подготовлен для включения знаменитого рисунка лестницы Мухаммеда, который встречается на многих более качественных музейных мечах и клинках. Круглый узор между лестницами часто называют рисунком розы, он также иногда встречается на высококачественных музейных лезвиях. 4 Также показан продольный разрез соседней части этого лезвия, который иллюстрирует выровненные полосы сгруппированных частиц цементита, типичные для музейных лезвий лучшего качества.

Подробное графическое описание процесса производства этого лезвия было недавно опубликовано. 14 Кроме того, методика была полностью описана в литературе, 15-17 , и было показано, что лезвия, обладающие высококачественными дамасскими узорами, могут быть повторно изготовлены с использованием этой техники.Этот метод, по сути, является простым воспроизведением общего метода, описанного более ранними исследователями. Небольшой стальной слиток правильного состава (Fe + 1,5C) получают в закрытом тигле, а затем выковывают его в форму лезвия. Однако теперь уточняются некоторые ключевые факторы. К ним относятся запись времени / температуры подготовки слитка, температура операций ковки, а также тип и уровень примесных элементов в стали Fe + 1.5C. Представляется, что наиболее важным фактором является тип примесных элементов в стальном слитке.Недавняя работа 17-18 показала, что полосы сгруппированных частиц Fe 3 C могут быть образованы в лезвиях путем добавления очень небольших количеств (0,03% или меньше) одного или нескольких карбидообразующих элементов, таких как V , Mo, Cr, Mn и Nb. Элементы ванадий и молибден, по-видимому, являются наиболее эффективными элементами, вызывающими образование полос. Очевидный вопрос, поднятый этими результатами, заключается в том, присутствуют ли эти элементы в небольших количествах в дамасских клинках 16-18 веков?

Рисунок 2. Макрофотографии клинков мечей Zschokke.

Основной проблемой при проведении научных экспериментов с дамасской сталью Wootz является невозможность получить образцы для исследования. Такое исследование требует, чтобы лезвия были разрезаны на части для микроскопического исследования, а небольшие количества должны быть принесены в жертву для разрушающего химического анализа. Редкий пример, когда дамасские лезвия музейного качества были переданы в дар науке для изучения, описан в статье Zschokke 1924 года. 13 Знаменитый исследователь и коллекционер Анри Мозер собрал коллекцию из примерно 2000 дамасских клинков и подарил Зшокке два кинжала и четыре меча для изучения. Коллекция Мозера сейчас выставлена ​​в Историческом музее Берна в Швейцарии, а оставшиеся части четырех мечей исследования Чокке остаются там. Недавно Эрнст Клай из Бернского музея пожертвовал небольшой образец каждого меча для дальнейшего изучения.

В данной статье представлены результаты исследования этих четырех образцов.Кроме того, были приобретены и включены в комплект четыре дополнительных лезвия из дамасского войлока, которым, как считается, несколько сотен лет. Следовательно, всем изученным здесь клинкам более двух столетий, и они предположительно были изготовлены из вутц-стали. Эти лезвия называются настоящими лезвиями из дамасского войса, чтобы отличать их от реконструированных лезвий из дамасского войса, изготовленных по методике, разработанной авторами.

Zschokke идентифицировал четыре меча своего исследования как мечи 7-10, и здесь используется тот же код.Первоначальная ширина мечей составляла около 30 мм. Предоставленные образцы имели ширину примерно 18 мм и длину 88 мм и содержали режущую кромку. Поверхность образцов была отполирована тонкой бумагой из SiC с последующим травлением в хлористом железе. Контраст на поверхности образца усиливался нанесением хлорида железа с многократным протиранием с ткани. На рис. 2 представлены макрофотографии четырех образцов мечей; меч 9 имеет наиболее четкий рисунок.

С одного конца каждого образца вырезали кусочки тонкой алмазной пилой.Отрезок длиной 2 см отрезали для исследований химического анализа, а образец длиной 8 мм использовали для анализа микроструктуры. Химические анализы были выполнены с использованием эмиссионной спектроскопии на калиброванной машине Nucor Steel Corporation. В таблице I представлены результаты химического анализа вместе со значениями, указанными Zschokke. Согласие между анализом, проведенным Zschokke в 1924 г., и настоящими данными достаточно хорошее.

Таблица I. Сравнение текущих химических анализов с анализами Жокке 13 *
Меч 7 Меч 8 Меч 9 Меч 10
Материал Текущий Zschokke Текущий Zschokke Текущий Zschokke Текущий Zschokke
К 1.71 1,87 0,65 0.60 1,41 1,34 1,79 1,73
млн 150 50 1,600 1,590 <100 190 300 280
п. 1,010 1,270 1 975 2,520 980 1 080 1,330 1,720
S 95 130 215 320 60 80 160 200
Si 350 490 1,150 1,190 500 620 500 620
* Анализы даны в частях на миллион по массе, за исключением C, который выражается в% по массе.

Меч 8 является доэвтектоидным и, следовательно, не может быть настоящей дамасской сталью Wootz, потому что такие стали не будут образовывать частицы Fe 3 C при охлаждении. Металлографическое исследование подтвердило это ожидание и показало, что рисунок поверхности, видимый на этой шпаге (рис. 2), обусловлен полосами феррита в перлитной матрице. Следовательно, этот меч не будет считаться подлинным дамасским мечом в нижеследующем обсуждении.

Микрофотографии поверхности и поперечных сечений остальных трех мечей показаны на рисунке 3.Микрофотографии поверхностей, по сути, представляют собой конические сечения полос, видимых на микрофотографиях сечений, и, как и ожидалось, ширина полос увеличена на видах поверхности.


Таблица II представляет собой сводку микроструктурных наблюдений сталей. Все три дамасских меча показывают расстояние между полосами в диапазоне 40-50 мм. Меч 7 содержит графитовые стрингеры, не показанные на микрофотографиях. Меч 10 содержит смесь крупных и мелких частиц в полосах.Меч 9 показывает наиболее отчетливые полосы на микрофотографиях, а также дает наиболее привлекательный дамасский узор (рис. 2). Полосы наиболее отчетливы, потому что эта лопатка содержит наименьшее количество частиц Fe 3 C, лежащих между карбидными полосами. Интересно, однако, что Зшокке оценил разрушительное качество четырех мечей и назвал меч 10 «самым красивым и самым драгоценным из четырех». Три других лезвия музейного качества были разделены на части, 8 , и карбидные ленты похожи на меч 9, будучи более отчетливыми, чем у мечей 7 и 10, и без крупных частиц цементита меча 10.

Данные твердости по шкале С по Роквеллу были взяты вдоль средней линии поперечных сечений всех четырех мечей для более полной их характеристики. Был обнаружен большой разброс твердости, который представлен в Таблице II. Твердость коррелировала с микроструктурой матрицы. В матричной структуре лопаток произошел переход от перлита на тонком острие к разведенному эвтектоидному ферриту + цементит на толстом конце (толщина = 3-4 мм). Эти структуры согласуются с недавними кинетическими исследованиями эвтектоидной реакции в заэвтектоидных сталях. 19-20 Исследования показывают, что в двухфазных сталях (аустенит + Fe 3 C) преобразование разведенного эвтектоида (DET) преобладает при низких скоростях охлаждения, а перлитная реакция — при более высоких скоростях охлаждения; DET предпочтительнее, поскольку плотность частиц Fe 3 C в трансформирующемся аустените увеличивается. Следовательно, микроструктуры матрицы указывают на то, что лезвия охлаждались воздухом с преобладанием перлита вблизи режущей кромки с более быстрым охлаждением. Преобладание матричной структуры DET в мечах 7 и 10, вероятно, является результатом большего количества межзонного Fe 3 C, присутствующего в этих мечах.

Таблица II. Данные о микроструктуре и твердости мечей Wootz Zschokke
Меч Микроструктура Диапазон твердости
7 Диффузные полосы вытянутых частиц Fe 3 C в матрице.
Значительные графитовые стрингеры. Расстояние между полосами = 42 мкм. Матрица: перлит, выступающий на 7 мм от режущей кромки; остаток = DET
R c = 32, Перлитная матрица
R c = 8, матрица DET *
9 Очень отчетливые полосы частиц Fe 3 C в матрице.
Расстояние между полосами = 50 мкм. Матрица: перлит, за исключением тонкой области DET около толстого конца
R c = 23, Перлитная матрица
R c = 9, матрица DET *
10 Отчетливые полосы частиц Fe 3 C в матрице.
Расстояние между полосами = 46 мкм. Перлит, выступающий на 3 мм от режущей кромки; остаток = DET
R c = 37, Перлитная матрица
R c = 5, матрица DET *
* Разделенная матрица с эвтектоидным преобразованием, дающая частицы Fe 3 C в феррите.

Из-за уникальной исторической ценности этих лезвий было проведено довольно тщательное исследование, чтобы охарактеризовать морфологию карбидных частиц, составляющих полосы, образующие дамасские узоры. Грани на образцах длиной 2 см, использованных для анализа эмиссионного спектрографа, были закреплены, отполированы и протравлены в пикрале. Эти лицевые поверхности вместе с поперечными и продольными сечениями мечей, подготовленными с помощью аналогичной металлографии, затем были исследованы с помощью цифровой камеры высокого разрешения.Программное обеспечение для анализа изображений использовали для определения средней площади, максимального диаметра и минимального диаметра частиц Fe 3 C (Таблица III). Для каждого зарегистрированного измерения были исследованы три региона. Среднее значение из 20 самых больших несвязанных частиц в поле образца из 500-600 частиц было определено в каждой области, и в таблице представлено среднее значение трех средних измерений. Результаты представляют собой количественную меру анизотропии формы частиц, которая видна на рисунке 3.

В мечах 7 и 10 частицы имеют преимущественно пластинчатую форму с тонким направлением, выровненным в плоскости ковки лезвий меча. Следовательно, площадь частиц на лицевой стороне меча обычно больше, чем на секциях. Стандартное отклонение данных постоянно находится в диапазоне 20-25%, так что различия в площадях на трех поверхностях проблематичны, тогда как различия в минимальном и максимальном диаметрах значительны. Для лезвий 7 и 10 максимальное / минимальное соотношение размеров частиц в среднем составляет около трех на поперечном и продольном сечениях и около двух на лицевых сторонах меча.Соотношения немного меньше для лопатки 9, что отражает более шаровидную форму частиц и наблюдение, что у продолговатых частиц нет хорошо выровненной широкой поверхности в плоскости ковки, как у лопаток 7 и 10.

Таблица III. Резюме измерений размера частиц Fe 3 C *
Раздел
Меч Размер Лицо продольный Поперечный
7 Диаметр (макс./ мин.)
Площадь
13 / 7,4
88
16 / 4,6
69
10 / 3,230
9 Диаметр (макс. / Мин.)
Площадь
11 / 5,7
59
12 / 5,6
65
11 / 3,9
41
10 (малый) Диаметр (макс. / Мин.)
Площадь
13 / 6,6
76
16/4.8
62
15.4.9
63
10 (большой) Диаметр (макс. / Мин.)
Площадь
54/27
1,300
44/14
590
46/15
640
Kard Blade Диаметр (макс. / Мин.)
Площадь
8,0 / 4,0
30
* Диаметр измеряется в мм; площадь в мм 2 .

Крупные частицы в лезвии 10 представляют значительно большую площадь на поверхности лезвия, и можно ожидать, что они улучшат дамасский узор. Это усиление не было обнаружено на образце, повторно отполированном для этого исследования. Однако трудно вызвать потемнение матрицы на лезвиях 7 и 10 из-за большого количества феррита, производимого DET-структурой матрицы в этих лезвиях. При пикральном травлении поверхности лезвия показывают очень слабый узор из-за этой проблемы, в отличие от блестящего рисунка на лезвии 9 с его перлитной матрицей.При протравливании с помощью протравки хлоридом железа матрица травится темнее, но все же не так темно, как лезвие 9, как показано на рисунке 2. Возможно, что Зшокке, который отполировал лезвия для своего исследования 1924 года, использовал превосходную технику травления, которая была способный вытравить DET-матрицу лезвия 10 темнее и, таким образом, произвести более отчетливые полосы, что привело к заключению, что его дамасский узор лучше, чем у лезвия 9.

Чтобы получить лучшую статистическую выборку уровня примесных элементов в настоящих лезвиях из дамасского войска, были проанализированы четыре дополнительных лезвия.Три лезвия были ранее изучены, с разрезами, показывающими хорошо выровненные полосы частиц Fe 3 C, сходные по морфологии с мечом 9. Кроме того, поверхности всех лезвий демонстрировали превосходные дамасские узоры. Три лезвия были идентифицированы как Voigt, 21 Figiel, 8 и Old B. 15 Все три были повторно проанализированы для этого исследования на том же эмиссионном спектрометре, который использовался для мечей Zschokke. Результаты анализа, а также полный анализ четырех мечей Zschokke, представлены в Таблице IV.

Таблица IV. Химический анализ семи лезвий Wootz Damascus *
Элемент 7 9 10 Старый B Фигиэль Войт Кард
К 1,71 1.41 1,79 1,51 1,64 1,00 1,49
млн 150 <100 300 100 200 500 100
п. 1,010 980 1,330 950 1,620 260 1,440
S 95 60 160 53 85 115 90
Si 350 500 500 470 460 975 500
Ni 600 400 700 <100 180 <100 200
Кр <100 <100 <100 <100 <100 <100 <100
Пн <100 <100 <100 <100 <100 <100 <100
Cu 1,750 900 1830 330 780 300 900
Al <10 <10 10 12 8 25 30
В 145 50 270 40 40 <10 60
Nb <100 <100 <100 <100 <100 <100 <100
Пб <10 <10 <10 <10 10 10 40
Sn <10 10 <10 <10 <10 15 <10
Ti 9 11 6 13 16 7 19
Zr <10 <10 <10 <10 <10 <10 <10
B <1 <1 <1 <1 2 <1 <1
Ca 19 17 15 11 2 13 <1
* Все анализы даны в массовых частях на миллион, за исключением C, который указан в массовых процентах.

Клинок карда, упомянутый в таблицах III и IV, представляет собой нож в стиле персидского карда, недавно полученный от Л. Фигиэля. У него есть рукоять из моржовой кости (известная как шамони) и резьба на поверхности лезвия, которая примыкает к рукоятке, как показано на рис. 4. Он был приобретен в Индии Фигилом и считается подлинным дамасским клинком Wootz, произведенным в 18-ый век. Этот клинок был изучен для расширения базы данных и демонстрации возможности получения данных химического анализа с использованием эмиссионного спектрометрического анализа без постоянной потери дамасского рисунка.Электрическая дуга, используемая в этом анализе, создает обесцвеченный диск в форме кратера диаметром около 1 см на поверхности, на которой происходит испарение поверхностных атомов и разрушение рисунка. Для успешной дуги лезвия необходимо очистить обе стороны лезвия, окружающие область кратера, наждачной бумагой для достижения надлежащего электрического контакта. На рис. 4а показана поверхность лезвия карда после легкой полировки наждачной бумагой и искры в эмиссионном спектрометре. Впоследствии он был отполирован наждачной бумагой, чтобы удалить мелкую область кратера; затем поверхность была повторно протравлена ​​методом трения / хлорида железа.

а
б
Рис. 4. (a) Поверхность лезвия карты, на которой видны царапины наждачной бумагой и следы ожога, нанесенные анализом эмиссионного спектрографа. (б) Область возле пятна прижога после повторной отделки.

После полировки эффекты эмиссионного спектрометрического анализа больше не проявляются (рис. 4b).Первоначальный дамасский узор был восстановлен, и, даже зная, где был кратер, очень трудно обнаружить его присутствие при визуальном осмотре. Дамаскиновый узор в этом клинке хорошо сформирован, но для его четкого видения требуется небольшое увеличение из-за комбинации небольшого размера частиц цементита и большого количества межзонных частиц Fe 3 C в этом клинке. Цифровые микрофотографии поверхности лезвия карда были исследованы с помощью того же метода анализа изображений, что и для лезвий Zschokke.Результаты, представленные в нижней части таблицы III, показывают значительно меньшую площадь частиц Fe 3 C в лезвии карда по сравнению с лезвиями Zschokke.

Дамасские лезвия музейного качества с наиболее привлекательными рисунками поверхности часто демонстрируют рисунок лестницы Мухаммеда, аналогичный рисунку лезвия на рисунке 1 и мечу Зшокке 9 на рисунке 2. Появилось несколько теорий относительно того, как были созданы эти рисунки лестниц. Ранние авторы, такие как Zschokke, 13 , поддерживали теорию, приписываемую Чернову, о том, что они возникли в результате радиальных дендритов в стальных корках, которые были выровнены поперек лезвий, протыкая слитки и раскрывая их на начальных этапах ковки.Смит 5 утверждает, что этот процесс маловероятен, и предполагает, что они были получены путем вырезания или шлифования неглубоких канавок на почти готовом клинке с последующей плоской штамповкой лезвия, метод, который он приписывает Массальскому 22 и Де Люинсу. 23 Пансери проводил эксперименты с лопатками, сваренными по шаблону, в которых он создавал поперечные канавки в почти готовом лопатке путем резки и ковки с помощью штампа в форме долота. 24 Он показал, что обе техники создают лестничный узор, и утверждал, что узоры из кованых канавок больше напоминают узоры на лезвиях из дамасского камня, чем узоры из вырезанных канавок.Этот вопрос о том, как были созданы лестничные узоры, также обсуждается Фигилом, 4 , который представляет несколько отличных фотографий различных лестничных узоров.

Рис. 5. (a) Продольный разрез после надреза поперек лезвия — (b) Деформация карбидных лент в результате ковки. (c) Схема поверхности лопатки, показывающая расстояние между полосами после ковки.

Качественная иллюстрация механизма формирования лестницы с использованием техники вырезания надрезов представлена ​​на рисунке 5. Для заданного расстояния между полосами в лезвии расстояние между полосами на поверхности лезвия, S, регулируется углом плоскостей лент с поверхность лезвия, показанная как a на рисунке 5. При увеличении a расстояние между полосами на поверхности уменьшается. Именно систематическое изменение этого угла a приводит к колебаниям расстояния между полосами на поверхности лезвия и вызывает характерный волнистый узор дамасского полотна.Эксперименты показывают, что волнистость рисунка может быть значительно увеличена путем простого использования закругленных или закаленных головок молотков для увеличения вариаций a. После прорезания канавки на почти готовом лезвии последующая ковка заставляет металл в основании канавки заполнять полость канавки. Направление этого ковочного потока показано вертикальной стрелкой на фиг. 5а. Этот поток деформирует ленты, вызывая увеличение локальных углов a на поверхности лопасти в местах расположения стенок надрезов. Результирующее уменьшение расстояния между поверхностями S в этих двух местах показано на рисунке 5c.Если канавки широкие, суженные промежутки между полосами появляются вдоль двух стенок канавки, а не на дне, в зависимости от глубины канавки. Детали рисунка являются сложной функцией ширины и глубины полости канавки и формы полости канавки.

Эксперименты были проведены на реконструированных лопастях из дамасского уотца, в которых рисунок лестницы и розетки был изготовлен как методом нарезания канавок, так и методом ковки. Узоры на лезвии на Рисунке 1 были сделаны с помощью техники вырезания канавок, и недавно были опубликованы подробные фотографии этого процесса (Рисунок 6a). 14 Эти узоры можно сравнить с аналогичными узорами «лестница / розетка», изготовленными методом штамповки (рис. 6b). Круговой узор на рисунке 6b (называемый розовым узором на древних лезвиях) был получен с помощью полого цилиндрического штампа, в то время как узор на рисунке 6а был получен путем удаления металла твердым сверлом специальной формы. В случае штампованных моделей гребни, образовавшиеся в результате осадки штампа, были удалены с помощью ленточно-шлифовального станка перед дополнительной ковкой.

Сравнение схем лестниц, полученных путем шлифовки и ковки, показывает почти идентичные характеристики (рис. 6).Фигиль указывает на то, что узор полос на нескольких примерах, представленных в его книге, сильно различается. 4 Таким образом, это исследование позволяет сделать вывод только о том, что древние кузнецы создавали лестничные узоры, делая параллельные канавки на поверхности почти готовых лезвий путем ковки или резки / шлифования.

а
б
Рисунок 6. Рисунок лестницы и розетки, образованный (a) канавками, вырезанными на поверхности почти законченного лезвия, и (b) канавками, выкованными на поверхности почти законченного лезвия.

Основным выводом исследований реконструированной стали Wootz Damascus 17-18 является то, что образование полос в этих сталях является результатом микросегрегации низких уровней карбидообразующих элементов из V, Mo, Cr, Mn и Nb с ванадием и молибден является наиболее эффективным.Эксперименты показали, что такие низкие уровни ванадия, как 40 частей на миллион по массе (ppmw), достаточно эффективны для образования полос сгруппированных частиц Fe 3 C. Данные таблицы III показывают, что все заэвтектоидные стали содержат ванадий на этом уровне или выше, за исключением лезвия Фойгта. Однако лезвие Voigt содержит марганец на уровне 500 частей на миллион по массе, и эксперименты показывают 18 , что образование полос возникает при уровне марганца всего 200 частей на миллион по массе. Следовательно, анализ семи подлинных сталей Wootz Damascus из Таблицы III согласуется с теорией, согласно которой низкие уровни карбидообразующих элементов, по-видимому, в основном ванадия и, в меньшей степени, марганца, важны для формирования рисунка поверхности этих лопаток.Мы полагаем, что именно микросегрегация этих элементов во время затвердевания заставляет частицы Fe 3 C группироваться в полосы во время ковки, которые, в свою очередь, создают дамасские узоры.

Хорошо известно 25-28 , что образование полос феррит / перлит доэвтектоидных сталей является результатом микросегрегации элемента X в сплавах Fe-C-X, где X обычно представляет собой марганец, фосфор или добавку сплава. Для примера X = P установлено, что микросегрегация фосфора в междендритные области (IR) вызывает зарождение феррита преимущественно в IR.Если скорость охлаждения достаточно низкая, феррит растет как блочные аллотриоморфы на границах зерен и выталкивает углерод перед фронтом роста до тех пор, пока перлит не образуется между соседними IR. По-видимому, деформация прокаткой или ковкой весьма эффективна для выравнивания IR затвердевших слитков в плоские массивы, поскольку феррит выглядит как плоские полосы, параллельные плоскости деформации, разделенные полосами перлита. Ферритно-перлитные полосы меча 8, вероятно, образовались из-за этого типа полос, вызванного, скорее всего, микросегрегацией фосфора.

Было получено убедительное количество доказательств 16-18 , которые подтверждают теорию о том, что слоистые структуры в обычных заэвтектоидных сталях Damascus создаются по механизму, аналогичному механизму, вызывающему образование полос феррита / перлита в доэвтектоидных сталях с одним важным отличием в феррите / перлитная окантовка, полосы образуются за один термический цикл. Например, полосы феррита / перлита могут быть разрушены путем полной аустенизации при низких температурах (чуть выше температуры A 3 ) с последующим быстрым охлаждением и затем риформингом за один нагрев до аустенита с последующим достаточно медленным охлаждением. 26 (Низкотемпературная аустенизация необходима, чтобы избежать гомогенизации микросегрегированного X-элемента.) Карбидные ленты из дамасской стали Wootz разрушаются полной аустенизацией при низких температурах (чуть выше температуры A см ) с последующим охлаждением любой скоростью, медленной или быстрой. Однако, если сталь затем повторно подвергнуть циклической обработке до максимальных температур примерно 50-100 ° C ниже A см , полосы карбида начнут развиваться после нескольких циклов и станут прозрачными после 6-8 циклов.

Механизм образования карбидов, селективно сгруппированных вдоль ИК-диапазона во время циклического нагрева процесса ковки, не решен. Однако кажется вероятным, что он включает в себя процесс избирательного укрупнения, в результате чего частицы цементита, лежащие на ИК, медленно становятся больше своих соседей, лежащих на участках дендритов, и вытесняют их. Была представлена ​​модель такого избирательного процесса огрубления. 17 Во время стадии нагрева каждого термического цикла более мелкие частицы цементита будут растворяться, и только более крупные частицы останутся при температуре ковки, которая находится чуть ниже температуры A см .Модель требует, чтобы сегрегированные примесные атомы, лежащие в ИК-диапазоне, избирательно снижали подвижность границ раздела цементит / аустенит в этих областях. В этом случае более крупные частицы будут появляться в ИК-диапазоне при температуре ковки. Они, вероятно, сохраняют свое доминирование при охлаждении, потому что нельзя было ожидать, что мелкие частицы, которые растворились, будут повторно образовывать ядро ​​при охлаждении в присутствии соседних частиц цементита. Эти находящиеся поблизости частицы будут обеспечивать места для роста цементита до адекватного локального переохлаждения, достаточного для зарождения новых частиц.

В ходе наших исследований по созданию реконструированных лезвий из дамасской стали стало очевидным, что гораздо проще выковать лезвия из маленьких слитков, которые практически не имеют дамасского рисунка, чем изготавливать лезвия с дамасским орнаментом. Частицы Fe 3 C все еще присутствуют в этих лезвиях, но они расположены в случайном порядке, а не в виде полос. Такие лезвия широко распространены в коллекциях и часто называются гранулированными лезвиями. 4 Для изготовления полосатой структуры требуется правильное сочетание времени / температуры обжига во время изготовления слитка, правильный химический состав (добавление незначительных элементов) и надлежащая термомеханическая последовательность во время процесса ковки. Относительно легко сделать слиток, не имеющий рисунка при ковке.

Основываясь на этом опыте, кажется вероятным, что доля индийской тигельной стали, которая была успешно выкована в поврежденные лезвия, была, вероятно, довольно маленькой; Большинство сохранившихся клинков из дамасского войлока, вероятно, имеют некачественный рисунок поверхности.Craddock 29 пришел к такому же выводу, основываясь на анализе литературы по сталям с дамасским узором. Результаты для четырех лезвий Moser, исследованных Zschokke, подтверждают тот же вывод. Предположительно, эти клинки представляли собой качественные дамасцированные клинки с востока, и все же из четырех только меч 9 имеет высококачественные ленты Fe 3 C, характерные для лучших клинков из дамасского войса музейного качества.

Открытию того, что ванадий чрезвычайно эффективен для получения полос Fe 3 C из высокоуглеродистой стали 17 , способствовало случайное использование металла Сореля в качестве сырья для изготовления небольших слитков.Металл Sorel представляет собой сплав Fe-C высокой чистоты, содержащий 3,9-4,7% C, продаваемый компанией Rio Tinto Iron and Titanium America, Чикаго. Сплав добывается из крупного месторождения ильменитовой руды в озере Тио на северном берегу реки Святого Лаврентия. Анализ нескольких партий металла Сорель показал, что он постоянно содержит несколько сотен мас. Ч. / Млн примеси ванадия. По-видимому, примесь содержится в ильменитовой руде. Это предполагает возможность того, что низкие уровни ванадия, обнаруженные в настоящих лопастях Wootz из Таблицы III, могли быть результатом рудных месторождений в Индии, где производились стали Wootz.

Одна из самых больших загадок дамасской стали заключалась в том, почему было утрачено искусство изготовления этих лезвий. Уровни ванадия составляют основу теории. Основываясь на наших исследованиях, ясно, что для создания дамасского узора дамасского клинка музейного качества кузнецу необходимо выполнить как минимум три требования. Во-первых, слиток Wootz должен был быть получен из рудного месторождения, которое обеспечивало значительные уровни определенных микроэлементов, в частности Cr, Mo, Nb, Mn или V.Эта идея согласуется с теорией некоторых авторов 30 , которые полагают, что лезвия с хорошими узорами были произведены только из слитков, сделанных в южной Индии, по-видимому, в районе Хайдарабада. Во-вторых, данные Таблицы IV подтверждают предыдущие знания о том, что лезвия из дамасской стали с хорошими рисунками характеризуются высоким уровнем фосфора. Это означает, что слитки этих лезвий будут сильно короткими, что объясняет, почему кузнецы 19-го века Брэнта 9 в Париже не могли ковать слитки Wootz.Следовательно, как было показано ранее, успешная ковка 15 потребует разработки методов термообработки, обезуглероживающих поверхность, чтобы получить пластичный поверхностный обод, достаточный для удержания горячих коротких внутренних областей. В-третьих, кузнец, который разработал технику термообработки, которая позволяла выковывать слитки горячего короткого замыкания, возможно, все еще не научился создавать поверхностные узоры, потому что они не появляются до тех пор, пока поверхность с декарбовой областью не стачивается с лезвий; этот процесс измельчения — непростое дело.

Кузнецы, которые производили высококачественные лезвия, скорее всего, сохранили бы процесс изготовления этих лезвий в строжайшем секрете, который передавался бы только своим ученикам. Кузнецы смогут научить учеников второму и третьему перечисленным пунктам, но первый пункт — это то, чего они не знали. Нет никакой разницы во внешнем виде между слитком с присутствующими надлежащими второстепенными элементами и слитком без них. Предположим, что в течение нескольких поколений все слитки из Индии происходили из рудного тела с надлежащим количеством присутствующих второстепенных элементов, и производились лезвия с хорошими узорами.Затем, по прошествии нескольких столетий, источник руды мог быть исчерпан или стал недоступен для кузнецов; следовательно, техника больше не работала. Со временем кузнецы, которые знали об этой технике, вымерли, не передав ее своим ученикам (поскольку она больше не работала), поэтому, даже если позже был найден аналогичный источник, знаний для его использования уже не было. Возможная обоснованность этой теории могла бы быть исследована, если бы были доступны данные об уровне карбидообразующих элементов в различных рудных месторождениях Индии, используемых для производства вутц-стали.

Авторы признательны покойному Дэвиду Петерсону и Рохиту Триведи за полезные обсуждения. Марк Шмидт выполнил химический анализ на заводе в Дарлингтоне Nucor Steel Corporation. Хэл Сейлсбери из лаборатории Эймса выполнил большую часть металлографии. Исследование финансировалось совместно грантом Nucor Steel Corporation и Управления фундаментальных энергетических исследований Министерства энергетики США через лабораторию Эймса, Университет штата Айова, контракт W-7405-ENG-82.1. М. Саше, Дамасская сталь, миф, история, применение технологий (Дюссельдорф, Германия: Stahleisen, 1994).
2. Б. Бронсон, «Изготовление и продажа Wootz», «Археоматериалы», 1 (1986), стр. 13-51.
3. У. Ростокер и Б. Бронсон, «Доиндустриальное железо, его технология и этнология», Монография по археоматериалам № 1 (Филадельфия, Пенсильвания: Археоматериалы, 1990), с. 127.
4. Л.С. Фигиэль, на дамасской стали (Атлантас, Флорида: Atlantas Arts Press, 1991).
5. К.С. Смит, История металлографии, главы 3 и 4 (Кембридж, Массачусетс: MIT Press, 1988).
6. C.S. Smith, «Damascus Steel», Science, 216 (1983), стр. 242-244.
7. Дж. Уодсворт, О.Д. Шерби, «Damascus Steel-Making», Science, 216 (1983), стр. 328–330.
8. Дж. Д. Верховен и Д. Т. Петерсон, «Что такое дамасская сталь?» Мат. Char., 29 (1992), стр. 355-341.
9. М. Бреант, «Описание процесса изготовления булатной стали», Annals of Philosophy, 8 (1824), стр. 267-271.
10. П. Аносов, О. Булатах, Горный журнал (2) (1841), стр. 157-318.
11. N.T. Беляев, «Убер Дамаст», Металлургия, 8 (1911), стр.449-456; «Damast, seine Struktur und Eigenschaften», Metallurgie, 8 (1911), стр. 699-704; «Damascene Steel», J. Iron and Steel Inst., 97 (1918), стр. 417-439.
12. Дж. Уодсворт, О.Д. Шерби, «Возвращение к булатно-дамасской стали», Прог. Мат. Sci., 25 (1980), стр. 35-68.
13. Б. Зшокке, «Du Damasse et des Lames de Damas», Rev. Met., 21 (1924), стр. 635-669.
14. Дж. Д. Верховен и А. Х. Пендрей, «Тайна дамасского меча», Muse, 2 (2) (апрель 1998 г.), стр. 35-43.
15. Дж.Д. Верховен и А. Х. Пендрей, «Эксперименты по воспроизведению узора лезвий из дамасской стали», Матем. Char., 29 (1992), стр. 195-212.
16. J.D. Verhoeven, A.H. Pendray, P.M. Берге, «Исследования лезвий из дамасской стали: Часть II Разрушение и реформирование узора», Матем. Char., 30 (1993), стр. 187-200.
17. J.D. Verhoeven, A.H. Pendray, E.D. Гибсон, «Wootz Damascus Steel Blades», Матем. Char., 37 (1996), стр. 9-22.
18. J.D. Verhoeven и др., «Микросегрегация и образование полос в гиперэвтектоидной стали: дамасская сталь», ISS Trans., 25 (в печати).
19. E.M. Taleff и др., «Перлит в сверхвысокоуглеродистых сталях: термическая обработка и механические свойства», Met. Мат. Пер. А, 27А (1996), стр. 111-118.
20. J.D. Verhoeven, E.D. Гибсон, «Разведенное эвтектоидное преобразование (DET) в стали», Met. Мат. Пер. А, 29А (1998), стр. 1181-1189.
21. Д. Т. Петерсон, Х. Х. Бейкер, Дж. Д. Верховен, «Дамасская сталь, характеристика одного меча из дамасской стали», Матем. Char., 24 (1990), стр. 355-374.
22. Massalski, «Preparation de l’acier Damasse en Perse», Ann.Du Journal des Mines de Russie (1841), стр. 297-308.
23. H.T.P. Ж. герцог де Люин, Memoire sur la Fabrication de l’acier Foundu et Damassee (Париж: 1844 г.).
24. К. Пансери, «Дамасская сталь в легендах и в реальности», Gladius, IV (1965), стр. 5-66.
25. Р.А. Гранж, «Эффект микроструктурных полос в стали», Met. Мат. Пер. А, 2 (1971), стр. 417-426.
26. L.E. Самуалс, Оптическая микроскопия углеродистой стали (Metals Park, OH: ASM, 1980), стр. 154-161.
27. S.W. Томпсон и П.Р. Хауэлл, «Факторы, влияющие на полосчатость феррита / перлита и происхождение крупных перлитных конкреций в доэвтектоидной пластинчатой ​​стали», Матем.Sci. Tech., 8 (1992), стр. 777-784.
28. Р. Гросстерлинден и др., «Формирование перлитных полосчатых структур в феррит-перлитных сталях», Steel Research, 63 (1992), стр. 331-336.
29. P.T. Крэддок, «Чугун, оцинкованное железо, тигельная сталь: жидкое железо в древнем мире», «Предыстория горной и добывающей металлургии», изд. P.T. Крэддок и Дж. Лэнг (Лондон: Британский музей, в печати).
30. Х. Марион, «Сварка по образцу и наплавка лезвий меча-Часть 2», J. of Intern. Inst. по сохранению хист.and Art Works, 5 (1960), стр. 52-60.

ОБ АВТОРАХ

J.D. Verhoeven в настоящее время является профессором материаловедения
Департамент науки и техники в Айове
Государственный университет. А.Х. Пендрей в настоящее время является президентом
Гильдии мастеров ножей. МЫ.
Даукш ушел с поста вице-президента и генерального директора Nucor.
Стальная корпорация.

За дополнительной информацией обращайтесь к J.D. Verhoeven, Университет штата Айова, факультет материаловедения и инженерии, 104 Wilhelm Hall, Ames, Iowa 50011; (515) 294-9471; факс (515) 294-4291; jver @ iastate.edu.


Авторское право принадлежит Обществу минералов, металлов и материалов, 1998 г.

Направляйте вопросы об этой или любой другой странице JOM на [email protected]

Дамасская сталь — Материаловедение

Дж. Хорнинг

Крупный план лезвия из дамасской стали:

Около 500 г. н.э. кузнецы Ближнего Востока начали производить ножи и мечи с силой и режущими способностями, не имеющими себе равных ни в одной другой цивилизации того времени.Превосходство этого оружия исходило от стали, из которой его изготавливали. Сталь была тверже и могла удерживать лезвие дольше, чем другие стали. Утверждается, что одно из этих лезвий могло разрезать падающий шелковый шарф. Европейцы, увидевшие этот подвиг, были поражены: их оружие было не способно ни на что подобное. Лезвия этого оружия также имели характерный волнистый рисунок. Поскольку изначально предполагалось, что сталь будет изготавливаться в Дамаске, сталь получила название «дамасская».

Многие люди в Европе видели эти стали и пытались воссоздать эффект путем обработки. Однако они не смогли раскрыть секрет, да и не смогли его раскрыть. Несмотря на то, что дамасская сталь пользовалась спросом, в 19 веке ее производство прекратили. Эту сталь производили в течение 11 веков, и буквально за одно поколение средства ее производства были полностью утеряны. Причина его исчезновения оставалась загадкой всего несколько лет назад.

Как оказалось, техника не пропала, просто перестала работать.«Секрет» изготовления такого высококачественного оружия заключался не в технике кузнецов, а скорее в составе материала, который они использовали. Стальные слитки мастера получали из Индии. В XIX веке горнодобывающий регион, откуда добывали эти слитки, изменился. Эти новые слитки имели немного другие примеси, чем предыдущие слитки. Из-за нового состава новые слитки нельзя было выковывать в дамасскую сталь. Поскольку кузнецы не понимали природу материала, который они использовали, при изменении этого материала дамасская сталь была утеряна.

В 1998 году J.D. Verhoeven заново открыл композицию, которая позволила создать эту сталь. Его статью по этой теме можно найти на сайте JOM. Теперь снова можно покупать изделия из настоящей дамасской стали (а не из сваренной по образцу).

Damascus Steel — обзор

2.2 Ферросплавы в разработке сталей

Как уже упоминалось, старые исторические железные артефакты были сделаны из почти чистого железа, содержащего только углерод в качестве легирующего элемента.Такие свойства, как твердость, прочность и ударная вязкость, контролировались путем изменения содержания углерода с использованием науглероживания или обезуглероживания — навыков, которые были освоены кузнецами. Исторические «суперстали», такие как сталь «Дамаск» и сталь «Булат», в которых в качестве сырья использовалось индийское железо «Wootz», обладали удивительными свойствами, которые трудно достичь с помощью современных технологий. Скорее, свойства этих сталей были основаны на сложной и сложной обработке с комбинацией исходных материалов с высоким и низким содержанием углерода, которые образуют композитную слоистую структуру путем ковки-складывания-сварки десятки и, возможно, сотни раз (Reibold et al., 2006; Смит, 1988). Знаменитые японские мечи катана были сделаны из железа Татара, которое содержало некоторое количество титана в железном песке (ильменит FeO · TiO 2 ) и обычно использовалось в качестве источника железа. Также традиционные японские мастера меча использовали технику складывания / ковки.

Общее легирование стали было возможным только в XIX веке. Когда понимание основ химии, включая аналитическую химию, улучшилось, стало возможным измерять состав стали. В то же время большие успехи были достигнуты в исследовании и характеристике материалов.Важным инструментом в исследовании материалов была оптическая микроскопия, которая могла выявить микроструктуру стали и установить взаимосвязь между составом стали, микроструктурой и свойствами. Современник Бессемера, Х. Сорби из Шеффилда был одним из пионеров, исследовавших микроструктуру стали (Tylecote, 1984). Значение металлографии было оценено в Европе к 1885 году. В то время французская исследовательская группа в Creusot-Loire исследовала взаимосвязь между микроструктурой и термообработкой сталей.Выявлены полиморфные формы железа и различные микроструктуры (аустенит, феррит, цементит, перлит, мартенсит и, несколько позже, бейнит в 20-е годы прошлого века). Изобретение электронной микроскопии в 1930-х годах и ее развитие в качестве обычного инструмента для материаловедов еще больше улучшило знания о структуре стали и явлениях, влияющих на ее структуру и свойства.

В большинстве сталей углерод является основным элементом, влияющим на структуру, но путем добавления различных легирующих элементов можно контролировать образование микроструктур и их свойства.Кроме того, могут быть получены новые осажденные фазы, такие как карбиды (с Cr, Mo, Nb, Ti, V, W и т.д.), нитриды или карбонитриды (Al, Nb, Ti, V). Эдгар С. Бейн, открывший в начале 1920-х годов структуру, названную бейнитом, и Х. Пакстон дал исчерпывающий обзор поведения различных легирующих элементов в сталях и их влияния на микроструктуру и свойства в книге «Легирующие элементы в стали» (Bain and Paxton, 1966). В последующие 50 лет был достигнут огромный прогресс в разработке новых сталей с улучшенными эксплуатационными характеристиками.Улучшенные знания термодинамики, кинетики и механизмов образования выделений и фазовых превращений в различных сталях стали основой для создания новых марок сталей и методов производства. Процессы и наука о термообработке сильно эволюционировали. Одним из примеров является термомеханический контролируемый процесс прокатки, который может обеспечить лучшие механические свойства сталей с меньшим количеством легирования, но более дешевый и быстрый процесс (DeArdo et al., 1990). На рисунке 2.1 приведены наиболее важные свойства сталей и этапы процесса, на которых эти свойства в основном определяются.

РИСУНОК 2.1. Связь свойств стали с металлургической обработкой стали в жидком и твердом состояниях.

Благодаря большим инновациям в процессах производства стали, стали могут производиться с высокой «чистотой» (с низким содержанием примесей, таких как S, P), с низким содержанием межузельных атомов (N, H и C в сверхнизкоуглеродистых). степени чистоты (низкое содержание кислорода, строгий контроль включений, отсутствие вредных осадков). Технологические разработки в процессах также дали средства для нового развития микролегированных и высоколегированных сталей.Требования к легирующим материалам зависят не только от необходимости легирования для достижения желаемых пределов анализа, но и в зависимости от стадии процесса и обстоятельств, иногда могут быть установлены довольно строгие требования в отношении химического состава и физического состояния сплавов. Следовательно, стало доступно большое количество материалов сплава с различными составами, определенными для определенных целей и в различных формах (например, куски, зерна, порошок, проволока, порошковая проволока). За исключением различных марок углерода, ферросплавы можно разделить на категории, например, по содержанию Al, Ti, Ca, Mg, P или S, а также по металлическим примесям (Cr, Ni, Cu, Sn, Ас, Сб и др.).

Понимание дилером Damascus Steel

Понимание дамаскской стали непрофессионалами

Автор
Паркер Браун
ARMA Denton, TX

термин «дамасская сталь» может относиться к двум различным типам черных металлов.
(содержащие железо) материалы, характеризующиеся водянистым рисунком
от контролируемой смеси и физических манипуляций с утюгом и
стали.Западные европейцы впервые познакомились с этим материалом около
III-IV вв. от исторического торгового центра Дамаска,
в современной Сирии. Хотя есть примеры того, что этот материал
производится в самом Дамаске, его техническое и физическое происхождение происходит от
Индия и Ближний Восток. Дамасскую сталь не следует путать с дамасской,
который представляет собой процесс инкрустации сусального золота на поверхность стали для
цель украшения.

Литая дамасская сталь

, известная как wootz , была популярна на Востоке.
Его получают путем плавления кусков железа и стали с древесным углем в восстановительной печи.
атмосфера (недостаток кислорода). При этом металлы поглощают углерод.
из древесного угля и полученный сплав охлаждается с очень медленной скоростью.
В результате получается материал с видимой кристаллической структурой различной
содержание карбидов. Придание материалу желаемой формы (например,
лезвие меча) превращает кристаллическую структуру в знакомую развевающуюся
или политый узор, которым известна дамасская сталь.Эта техника
чрезвычайно трудоемкий и требует высокого уровня навыков, чтобы сохранить
необходимые температуры постоянны на протяжении всего процесса. Результирующий
объем производимого материала достаточен для крупномасштабного производства
дом, но это было бы непрактично для небольших индивидуально изготовленных деталей.

Готовая дамасская сталь, известная как сварная по шаблону сталь , была
более популярны на Западе и производят практически тот же продукт, что и
wootz с меньшими трудозатратами и меньшим доходом.Наслоение двух или более линейных элементов
чугуна и стали и кузнечная сварка их вместе производится сварным узором
стали. Кузнечная сварка требует штабелирования двух металлических частей и
сколачивая их вместе, пока все находится при высокой температуре. В
поверхности отдельных металлов находятся в почти расплавленном состоянии, в то время как
сердечник из металла по-прежнему твердый. Сжимая поверхности вместе в
эта температура (с наличием флюса для герметизации стыка от
кислород), в результате получается сварное соединение, по существу заставляющее два металла
в один.Растягиваем по длине композитный материал и ковку
приваривание его к себе приводит к получению нескольких слоев, которыми можно манипулировать
чтобы получился такой же политый узор, как у wootz.

Помимо красивого эстетического вида, как вутц, так и при сварке по шаблону
стали производили металл, который был более твердым и гибким, чем традиционные
кованое железо. Эти особенности были критически важны при изготовлении длинного лезвия.
оружие, например, меч.В то время как использование стали Wootz в первую очередь связано с
в Индию и на Ближний Восток норвежские кузнецы мастерски производили
сваренные по шаблону лезвия в VI веке нашей эры, за несколько веков до знаменитого
Катана, сваренная по шаблону, была разработана в период японского Камакура (ок. 1185–1333).
Однако, несмотря на свою знаменитую долговечность и качество, дамасская сталь является
относительно неоднородный (неравномерно перемешанный) материал по сравнению с современным
высокоуглеродистые стали, произведенные по бессемеровскому процессу XIX века.Для
В свое время это был великолепный материал, который стоил дорого и дорого.
изготавливать и позволяли кузнецам изготавливать качественное длинноклинковое оружие.

Паркер Браун — ученик оружейника и владелец
полумесяца
Лунная Оружейная.

Ключевая роль примесей в лезвиях из древней дамасской стали

Ключевая роль примесей в лезвиях из древней дамасской стали

Археотехнология

Дж.Д.
Верховен,
А.
Пендрей и
МЫ.
Даукш

СОДЕРЖАНИЕ

  • ВВЕДЕНИЕ
  • DAMASCUS STEEL
    • Реплика Wootz Damascus Blades
  • МЕЧИ
    • Zschokke Swords
    • Four Wootz Damascus Blades
  • УЗОР ЛЕСТНИЦЫ
  • РОЛЬ ПРИМЕСЕЙ В ОБРАЗОВАНИИ ЛЕНТЫ
  • КАЧЕСТВО СУЩЕСТВУЮЩИХ ДАМАСНЫХ ЛЕЗВИЙ
  • ПОЧЕМУ ИСКУССТВО БЫЛО УТЕРЯНО
  • БЛАГОДАРНОСТИ
  • Список литературы

Искусство изготовления знаменитых лезвий из дамасской стали 16-18 веков
найденные во многих музеях давно утеряны.Однако в последнее время исследования
установили убедительные доказательства, подтверждающие теорию о том, что отчетливая поверхность
рисунки на этих лезвиях являются результатом явления образования карбидных лент, вызванного
микросегрегация небольших количеств карбидообразующих элементов, присутствующих в
слитки wootz, из которых были выкованы лезвия. Кроме того, вполне вероятно, что
Wootz Дамасские клинки с дамасскими узорами могли быть изготовлены только из
слитки wootz, поставляемые из тех регионов Индии, которые имеют соответствующие
рудные месторождения, содержащие примеси.


Примечание автора: Все композиции указаны в весе.
процентов, если не указано иное.

В разделе оружия и доспехов большинства крупных музеев выставлены образцы
Оружие из дамасской стали. Эти стали бывают двух разных типов: сварные по шаблону.
Damascus и wootz Damascus, оба из которых, по-видимому, впервые были произведены до
примерно до 500. 1,2 Эти стали имеют привлекательную поверхность.
узор, состоящий из закрученных узоров из светотравленных областей на почти черном
задний план.Стали с модельной сваркой получали методом кузнечной сварки.
чередующиеся листы из высокоуглеродистых и низкоуглеродистых сталей. Этот композит был тогда
складывались и сваривались вместе, и цикл складывания / штамповки повторялся до тех пор, пока
было получено большое количество слоев.

Эта статья касается второго типа дамасской стали, иногда
называется восточным Дамаском. Самыми распространенными примерами этих сталей являются мечи.
и кинжалы, хотя известны и примеры бронежилетов.Название Дамаск
очевидно, возникла из этих сталей. Сама сталь производилась не в
Дамаск, но в Индии и стал известен в английской литературе в начале 19 века.
век 3 как сталь Wootz, как она здесь упоминается. Подробно
изображения многих подобных дамасских мечей представлены в книге Фигиэля.
book, 4 , а металлургия этих лезвий обсуждается в работе Смита.
книга. 5

К сожалению, технология изготовления лезвий из дамасской стали
потерянное искусство.Дата выпуска последних лезвий самого высокого качества.
образцы дамасского периода неизвестны, но, вероятно, около 1750 года; маловероятно
что клинки с низкокачественными дамасскими узорами были произведены позже, чем
начало 19 века. В металлургическом сообществе продолжаются споры по поводу
последние 200 лет о том, как были изготовлены эти лезвия и почему узор на поверхности
появившийся. 6-8 В результате многолетних исследований
открытие методов воспроизведения лопастей из дамасской стали, 9-12
но все эти методы страдают одной и той же проблемой: у современных мастеров клинка есть
не удалось использовать методы для воспроизведения лопастей.Успешный
для воспроизведения клинков из дамасской стали необходимо, чтобы были произведены такие лезвия.
соответствуют химическому составу, обладают характерной дамасской поверхностью
узор и обладают той же внутренней микроструктурой, которая заставляет поверхность
шаблон.

Сталь

Wootz производилась в виде слитков весом примерно 2,3 кг, обычно называемых
лепешки, затвердевающие в закрытом тигле. Это было относительно
высокочистая железная сталь с содержанием углерода 1,5%.Пирожные отправили в Дамаск,
Сирия, где мастера по оружию научились выковывать из них мечи с
красивый рисунок поверхности. Уровень заэвтектоидного углерода в этих сталях
играет ключевую роль в создании характерного рисунка поверхности, потому что
картина возникает в результате выравнивания частиц Fe 3 C, которые образуются в
такие стали при охлаждении. Когда западные европейцы впервые столкнулись с этими
узорчатое оружие они приняли название дамасская сталь.Лезвия Wootz Damascus
обладающие высочайшим качеством дамасских узоров, были произведены в
16-17 век. 4

a
Большая версия
б
Рисунок 1. (a) A
реконструированный дамасский клинок с дамасским рисунком поверхности
содержащий комбинированный образец лестницы Мухаммеда и розы. (б) А
продольный разрез той же лопатки с полосами частиц цементита
отвечает за рисунок поверхности.

Как внутренняя микроструктура, так и химический состав этих
стали хорошо зарекомендовали себя в начале этого века. 11,13 В
внутренняя микроструктура клинка из дамасского уотца, обладающего качественным
Дамаскиновый узор поверхности представляет собой уникальную металлургическую микроструктуру 8 .Он состоит из полос мелких (обычно около 6 мм в диаметре) частиц
Fe 3 C (цементит) сгруппированы вдоль средней линии полосы. Группы имеют
характерный интервал в диапазоне 30-70 мм и
содержатся в стальной матрице. Структура стальной матрицы варьируется
в зависимости от того, как кузнец подвергал лезвие термообработке, но обычно
быть перлитом. Полосы лежат параллельно плоскости поковки лопаток. От
манипулирование углом поверхности лезвия относительно плоскости лент,
кузнец может создать множество запутанных узоров пересечения
ленты с поверхностью лезвия.С полировкой и травлением Fe 3 C
частицы заставляют полосы казаться белыми, а стальная матрица — почти черной;
таким образом создается поверхностный узор. .

Воспроизведение клинков Wootz Damascus

. В недавней работе был разработан метод производства лезвий, соответствующих лучшим
Дамасские лезвия музейного качества как по внешнему виду, так и внутри
микроструктура была разработана. На рисунке 1 представлен клинок, недавно изготовленный
один из авторов, А.Х. Пендрей, показывающий характерную дамасскую поверхность
шаблон. Он был специально подготовлен для включения знаменитой лестницы Мухаммеда.
узор, который появляется на многих музейных мечах и клинках более высокого качества.
Круглый узор между лестницами часто называют рисунком розы, и
его также иногда можно найти на высококачественных музейных лезвиях. 4 А
Также показан продольный разрез от примыкающей части этой лопатки, которая
иллюстрирует выровненные полосы сгруппированных частиц цементита, типичные для
музейные клинки лучшего качества.

Подробное описание процесса производства этого лезвия
недавно был опубликован. 14 Кроме того, техника полностью
описано в литературе, 15-17 , и было показано, что лезвия
обладающие качественными дамасковыми узорами, могут производиться многократно с использованием
техника. По сути, техника представляет собой простое воспроизведение
общий метод, описанный ранее исследователями. Небольшой стальной слиток
правильный состав (Fe + 1.5C) производится в закрытом тигле, а затем
выкованы в форму лезвия. Однако теперь уточняются некоторые ключевые факторы. Эти
включать запись времени / температуры приготовления слитка, температуры
ковочных операций, а также тип и уровень примесей
элементы из стали Fe + 1.5C. Похоже, что наиболее важным фактором является
тип примесных элементов в стальном слитке. Последние работы 17-18
показал, что полосы кластеризованных частиц Fe 3 C могут образовываться в
лезвия добавлением очень небольших количеств (0.03% или меньше) одного или нескольких
карбидообразующие элементы, такие как V, Mo, Cr, Mn и Nb. Элементы ванадий
и молибден, по-видимому, являются наиболее эффективными элементами, вызывающими
образование должно произойти. Очевидный вопрос, возникающий в связи с этими результатами: являются ли эти
элементы также присутствуют в небольших количествах в Дамаске 16-18 веков
лезвия?

Рисунок 2.
Макрофотографии клинков мечей Zschokke.

Основной проблемой при проведении научных экспериментов с дамасской сталью Wootz является
невозможность получить образцы для исследования. Такое исследование требует, чтобы лезвия
разрезать на части для исследования под микроскопом, и небольшие количества должны быть
принесены в жертву деструктивному химическому анализу. Редкий пример, когда
Дамасские клинки музейного качества были переданы в дар науке для изучения.
сообщалось в газете Zschokke 1924 года. 13 Известный исследователь и
коллекционер Анри Мозер собрал коллекцию из около 2000 дамасских клинков и
пожертвовал два кинжала и четыре меча Зшокке для изучения.Коллекция Moser
сейчас выставлен в Историческом музее Берна в Швейцарии, а
Остальные части от четырех мечей исследования Zschokke остаются там.
Недавно Эрнст Клай из Бернского музея подарил небольшой образец каждого из них.
меч для дальнейшего изучения.

В данной статье представлены результаты исследования этих четырех образцов. Также,
четыре дополнительных лезвия из дамасского войлока, всем предположительно несколько сотен лет
старые, были приобретены и включены.Следовательно, все изученные здесь лезвия
им более двух столетий, и они предположительно были изготовлены из вутцовой стали.
Эти лезвия называются настоящими лезвиями Wootz Damascus, чтобы отличать
их из реконструированных дамасских клинков, выполненных по технике
разработан авторами.

Zschokke идентифицировал четыре меча своего исследования как мечи 7-10, а
здесь используется тот же код. Первоначальная ширина мечей составляла около 30 мм. В
предоставленные образцы имели ширину примерно 18 мм и длину 88 мм и содержали
передний край.Поверхность образцов отполирована полировкой
тонкая бумага SiC, а затем травление в хлористом железе. Контраст на
Поверхность образца была улучшена нанесением хлорида железа с повторным нанесением
протирание тканью. На рис. 2 представлены макрофотографии четырех образцов мечей;
меч 9 имеет наиболее четкий рисунок.

С одного конца каждого образца тонкой алмазной пилой было вырезано

кусков.
Для химического анализа был отрезан кусок длиной 2 см, а образец длиной 8 мм.
был использован для анализа микроструктуры.Химический анализ проводился с использованием
эмиссионная спектроскопия на калиброванной машине при
Nucor Steel Corporation.
В Таблице I представлены результаты химического анализа, а также значения, представленные
Zschokke. Согласие между анализами, проведенными Zschokke в 1924 г., и
имеющиеся данные достаточно хороши.

Таблица I. Сравнение
Текущие химические анализы с анализами Zschokke 13 *
Меч
7
Меч
8
Меч
9
Меч
10
Материал Текущий Zschokke Текущий Zschokke Текущий Zschokke Текущий Zschokke
К 1.71 1,87 0,65 0.60 1,41 1,34 1,79 1,73
млн 150 50 1,600 1,590 <100 190 300 280
п. 1 010 1,270 1 975 2 520 980 1 080 1,330 1,720
Si 95 130 215 320 60 80 160 200
Si 350 490 1,150 1,190 500 620 500 620
* Анализы даны по частям
на миллион по весу, за исключением C, который выражается в% по весу.

Sword 8 является доэвтектоидным и, следовательно, не может быть настоящим Wootz Damascus.
стали, поскольку такие стали не образуют частиц Fe 3 C при охлаждении.
Металлографическая экспертиза подтвердила это ожидание и показала, что
Поверхностный узор, видимый на этом мече (рис. 2), был обусловлен ферритовыми полосами в
перлитная матрица. Следовательно, этот меч не будет считаться подлинным.
wootz Дамаск меч в следующем обсуждении.

Микрофотографии поверхности и поперечных срезов остальных трех мечей.
показаны на рисунке 3. Микрофотографии поверхностей, по сути, имеют конусообразную форму.
разрезы через полосы, видимые на микрофотографиях разрезов, и,
как и ожидалось, ширина полос увеличивается на видах поверхности.

Таблица II представляет собой сводку микроструктурных наблюдений
стали. Все три дамасских меча показывают расстояние между полосами 40-50
мм диапазон.Меч 7 содержит графитовые стрингеры, не показанные на микрофотографиях.
Меч 10 содержит смесь крупных и мелких частиц в полосах. Меч 9
отображает наиболее отчетливые полосы на микрофотографиях, а также дает
наиболее привлекательный дамасский узор (рис. 2). Группы самые
отличается тем, что эта лопатка содержит наименьшее количество Fe 3 C
частицы, лежащие между карбидными лентами. Интересно, однако, что Zschokke
оценил поражающее качество четырех мечей и сообщает о мече 10 как
«самый красивый и самый драгоценный из четырех.»Три других
были разрезаны лезвия музейного качества, появились 8 и твердосплавные ленты
похож на меч 9, будучи более отчетливым, чем мечи 7 и 10, и без
крупные частицы цементита шпаги 10.

Данные твердости по шкале C по шкале Роквелла были взяты вдоль средней линии поперечного
секции всех четырех мечей, чтобы более полно их охарактеризовать. Большой
Было обнаружено изменение твердости, которое представлено в Таблице II. Твердость
коррелирует с микроструктурой матрицы.Матричная структура лопаток
претерпел переход от перлита на тонком кончике к разведенному эвтектоиду
феррит + цементит на толстом конце (толщина = 3-4 мм). Эти структуры
согласуется с недавними кинетическими исследованиями эвтектоидной реакции в
заэвтектоидные стали. 19-20 Исследования показывают, что в двухфазной
(аустенит + Fe 3 C) стали, разведенное эвтектоидное превращение
(DET) преобладает при низких скоростях охлаждения, а перлитная реакция — при низких скоростях охлаждения.
более высокие скорости охлаждения; DET предпочтительнее как плотность Fe 3 C
частиц в превращающемся аустените увеличивается.Следовательно, матрица
микроструктуры свидетельствуют о воздушном охлаждении лопаток перлитом.
доминирует около режущей кромки с более быстрым охлаждением Доминирование DET
структура матрицы в мечах 7 и 10, вероятно, является результатом большего количества
interband Fe 3 C присутствует в этих мечах.

Таблица II. Микроструктурные и
Данные о твердости мечей Wootz Zschokke
Меч Микроструктура Диапазон твердости
7 Диффузные полосы удлиненной формы
Fe 3 C в матрице.
Значительные графитовые стрингеры. Расстояние между полосами = 42 мкм. Матрица: Перлит
выступающий на 7 мм от режущей кромки; остаток = DET
R c = 32, Перлит
матрица
R c = 8, матрица DET *
9 Очень отчетливые полосы
Fe 3 C в матрице.
Расстояние между полосами = 50 мкм. Матрица: перлит, за исключением тонкой области DET около
толстый конец
R c = 23, Перлит
матрица
R c = 9, матрица DET *
10 Отчетливые полосы
Fe 3 C в матрице.
Расстояние между полосами = 46 мкм. Перлит, выступающий на 3 мм от режущей кромки;
остаток = DET
R c = 37, Перлит
матрица
R c = 5, матрица DET *
* Разведенный эвтектоид с трансформацией
матрица, дающая частицы Fe 3 C в феррите.

Из-за уникальной исторической ценности этих лезвий,
исследование было проведено для характеристики морфологии карбидных частиц
состоящие из полос, вызывающих дамасские узоры.Лица на 2 см.
образцы длины, использованные для выполнения анализа эмиссионного спектрографа, были смонтированы
и отполированы и вытравлены пикралем. Эти лицевые поверхности вместе с обоими
поперечный и продольный срезы мечей подготовлены аналогичными
металлографии, затем исследовали с помощью цифровой камеры высокого разрешения.
Программное обеспечение для анализа изображений использовалось для определения средней площади, максимальной
диаметр и минимальный диаметр частиц Fe 3 C (Таблица III).Для каждого зарегистрированного измерения были исследованы три региона. В среднем
20 самых больших несвязанных частиц в поле выборки из 500-600 частиц были
определяется по каждому региону, а в таблице представлены средние значения трех
средние измерения. Результаты представляют собой количественную меру формы
анизотропия частиц, которая видна на рисунке 3.

В мечах 7 и 10 частицы имеют преимущественно пластинчатую форму с тонкими
направление совмещено в плоскости ковки лезвий меча.Следовательно,
площадь частиц на лицевой стороне меча обычно больше, чем на
разделы. Стандартное отклонение данных постоянно находилось в диапазоне
20-25%, так что различия в площадях на трех поверхностях проблематичны,
тогда как различия в минимальном и максимальном диаметрах значительны. Для
лезвия 7 и 10, максимальное / минимальное соотношение сторон частиц в среднем
около трех на поперечном и продольном сечениях и около двух на
лица меча.Для лезвия 9 передаточные числа немного меньше, отражая более
шаровидная форма частиц и наблюдение, что продолговатые частицы
не имеют ровного лица, хорошо выровненного в плоскости ковки, как на
лезвия 7 и 10.

Таблица III. Краткое изложение
Fe 3 C Измерение размера частиц *
Раздел
Меч Размер Лицо продольный Поперечный
7 Диаметр
(Максимум./ мин.)
Площадь
13 / 7,4
88
16 / 4,6
69
10 / 3,230
9 Диаметр
(макс. / мин.)
Площадь
11 / 5,7
59
12 / 5,6
65
11 / 3,9
41
10 (малый) Диаметр
(макс. / мин.)
Площадь
13/6.6
76
16 / 4,8
62
15.4.9
63
10 (большой) Диаметр
(макс. / мин.)
Площадь
54/27
1,300
44/14
590
46/15
640
Kard Blade Диаметр
(макс. / мин.)
Площадь
8,0 / 4,0
30
* Диаметр измеряется в
мм; площадь в мм 2 .

Крупные частицы в лезвии 10 представляют значительно большую площадь на
лицо клинка, и можно было ожидать, что он усилит дамасский узор. Этот
На образце, повторно отполированном для этого исследования, усиление обнаружено не было. Однако это
трудно вызвать потемнение матрицы на лезвиях 7 и 10 из-за
большое количество феррита, производимого DET-структурой матрицы в этих
лезвия. При травлении по пикралю на поверхности лезвий виден очень слабый узор из-за
эта проблема, в отличие от блестящего рисунка на клинке 9 с его перлитом.
матрица.При протравке хлорным железом матрица вытравливается темнее, но
все еще не такой темный, как лезвие 9, как видно на рис. 2. Возможно, что Zschokke, который
отполировал лезвия для своего исследования 1924 года, применил превосходное травление
техника, которая смогла вытравить DET-матрицу лезвия 10 темнее и, таким образом,
производят более отчетливые полосы, что приводит к выводу, что его дамасский
шаблон превосходил лезвие 9.

Для получения более точной статистической выборки уровня примесей
элементы в подлинных лезвиях Wootz Damascus, четыре дополнительных лезвия были
проанализированы.Три лопасти были изучены ранее, с разрезами.
показаны хорошо выровненные полосы частиц Fe 3 C, сходные по морфологии
к мечу 9. Кроме того, поверхности всех клинков выглядели превосходно.
дамасские узоры. Три лезвия были идентифицированы как
Voigt, 21 Figiel, 8 и Old B. 15 Все трое были
повторно проанализированы для этого исследования на том же эмиссионном спектрометре, который использовался для
Zschokke мечи. Результаты анализов, а также полный анализ
четыре меча Zschokke, представлены в Таблице IV.

Таблица IV. Химический анализ
Семь Wootz Damascus Blades *
Элемент 7 9 10 Старый B Фигил Войт Кард
К 1.71 1,41 1,79 1,51 1,64 1,00 1,49
млн 150 <100 300 100 200 500 100
п. 1 010 980 1,330 950 1,620 260 1,440
S 95 60 160 53 85 115 90
Si 350 500 500 470 460 975 500
Ni 600 400 700 <100 180 <100 200
Кр <100 <100 <100 <100 <100 <100 <100
Пн <100 <100 <100 <100 <100 <100 <100
Cu 1,750 900 1830 330 780 300 900
Al <10 <10 10 12 8 25 30
В 145 50 270 40 40 <10 60
Nb <100 <100 <100 <100 <100 <100 <100
Пб <10 <10 <10 <10 10 10 40
Sn <10 10 <10 <10 <10 15 <10
Ti 9 11 6 13 16 7 19
Zr <10 <10 <10 <10 <10 <10 <10
B <1 <1 <1 <1 2 <1 <1
Ca 19 17 15 11 2 13 <1
* Все анализы
в частях на миллион по весу, кроме C, который является весовым
процентов.

Лезвие карда, указанное в таблицах III и IV, представляет собой нож в стиле
Персидский кард получен недавно от Л. Фигиэля. Имеет ручку из моржовой кости.
(известное как шамони) и долбление на поверхности лезвия, которая примыкает к
ручка, как показано на рисунке 4. Она была приобретена в Индии компанией Figiel и является
Считается, что это настоящий дамасский клинок, произведенный в 18 веке.
Этот клинок был изучен для расширения базы данных и демонстрации того, что он
возможность получения данных химического анализа с помощью эмиссионно-спектрометрического анализа
без безвозвратной утраты дамасского узора.Используемая электрическая дуга
в этом анализе получается обесцвеченный кратерообразный диск размером около 1 см в
диаметр на поверхности, в которой поверхностные атомы испаряются, и
шаблон уничтожен. Чтобы лезвие получилось правильно, необходимо очистить оба
стороны лезвия, окружающие область кратера, наждачной бумагой для достижения
адекватный электрический контакт. На рисунке 4а показана поверхность лезвия карда.
после того, как он был слегка отполирован наждачной бумагой и загорелся
спектрометр.Впоследствии он был отполирован наждачной бумагой, чтобы удалить
мелководный кратерный регион; затем поверхность была протравлена ​​трением / железом.
хлоридная техника.

а
б
Рис. 4. (a)
поверхность лезвия карда с царапинами от наждачной бумаги и следом ожога
проведен эмиссионным спектрографическим анализом. (б) Область возле ожога
марка после ремонта.

После полировки исчезают эффекты эмиссионного спектрометрического анализа.
очевидный (рис. 4b). Восстановлен первоначальный дамасский узор, и,
даже зная, где был кратер, очень трудно обнаружить его
присутствие при визуальном осмотре. Дамаскиновый узор в этом клинке хорошо
сформирован, но требует небольшого увеличения, чтобы его было хорошо видно из-за
сочетание небольшого размера частиц цементита и большого количества
межзонных частиц Fe 3 C в этой лопатке.Цифровые микрофотографии
Поверхность кард-лезвия была исследована с помощью того же анализатора изображений
техника, используемая для лезвий Zschokke. Результаты представлены внизу
Таблица III иллюстрирует значительно меньшую площадь Fe 3 C.
частицы в лезвии карда по сравнению с лезвиями Zschokke.

Лезвия из дамасского войлока музейного качества с самой привлекательной поверхностью
шаблоны часто отображают рисунок лестницы Мухаммеда, подобный тому из
лезвие на рисунке 1 и меч Zschokke 9 на рисунке 2.Несколько теорий развились как
о том, как были созданы эти модели лестниц. Ранние авторы, такие как
Zschokke, 13 поддержал приписываемую Чернову теорию о том, что они
возник в результате радиальных дендритов в стальных корках, которые располагались поперек
лезвия, протыкая слитки и открывая их на начальных этапах
ковка. Smith 5 утверждает, что этот процесс маловероятен, и предлагает
что они были получены путем нарезания или шлифования неглубоких канавок почти на
закончил лезвие, а затем выковал лезвие плоско — технику, которую он приписывает
Massalski 22 и Де Люин. 23 Пансери проведено
эксперименты с лопатками, сваренными по шаблону, в которых он проделывал поперечные канавки в
почти законченное лезвие путем резки и ковки с помощью долотообразного
умри. 24 Он показал, что обе техники создают лестничный узор и
утверждал, что узоры из кованых пазов больше напоминают узоры
в лезвиях Wootz Damascus, чем в лезвиях с прорезанными канавками. Этот вопрос о том, как
были изготовлены модели лестниц, также обсуждаются Фигиэлем, 4 , который
представляет несколько отличных фотографий различных лопастей с лестничным рисунком.

Рисунок 5. (a) A
продольный разрез после надреза поперек лезвия — (б) Деформация
карбидных лент методом ковки. (в) Схема лезвия
поверхность, показывающая расстояние между полосами после ковки.

Качественная иллюстрация механизма формирования лестницы с помощью
Техника надреза представлена ​​на рисунке 5.Для заданного интервала между полосами в
лезвие, расстояние между полосами на поверхности лезвия S регулируется углом
плоскостей ленты с поверхностью лопатки, как показано на рисунке 5. Когда
увеличивается, расстояние между полосами на поверхности уменьшается. Это систематический
изменение этого угла a, что приводит к колебаниям расстояния между
полосы на поверхности клинка и вызывает характерный волнистый дамасский
шаблон. Эксперименты показывают, что волнистость узора может быть значительно уменьшена.
увеличиваются за счет простого использования закругленных или закаленных головок молотков для увеличения
вариации в.После прорезания канавки на почти готовом лезвии,
последующая ковка заставляет металл в основании канавки заполнять канавку
полость. Направление этого ковочного потока показано вертикальной стрелкой на
Рисунок 5а. Этот поток деформирует ленты, вызывая локальные углы на лопатке.
поверхность для увеличения в местах надреза стен. В результате уменьшение
расстояние между поверхностями S в этих двух точках показано на рисунке 5c. Если пазы
широкие, по двум стенкам канавки появляется зауженный промежуток между полосами
а не дно, в зависимости от глубины проточки.Детали
рисунок является сложной функцией ширины и глубины полости канавки и
форма пазовой полости.

Проведены эксперименты на реконструированных лопастях из дамасского уотца.
в котором рисунок лестницы и розы были произведены путем нарезания канавок
и методы штамповки пазов. Узоры на лезвии на Рисунке 1 были сделаны
с техникой нарезания канавок, а подробные фотографии процесса есть
недавно был опубликован (рис. 6а). 14 Эти шаблоны могут быть
по сравнению с аналогичными образцами лестниц / роз, изготовленных методом штамповки
(Рисунок 6b). Круговой узор на рисунке 6b (на рис.
древние лезвия) изготовлен полым цилиндрическим штампом, а узор в
Рисунок 6а был получен путем удаления металла твердым сверлом специальной формы. В
в случае штампованных шаблонов гребни, образованные высадкой
Действия штампа были устранены с помощью ленточно-шлифовального станка перед дополнительной ковкой.

Сравнение схем лестниц, полученных шлифованием и ковкой
обнаруживает почти идентичные черты (рис. 6). Фигиль отмечает, что существует
большой разброс в узоре полос в нескольких представленных примерах
в его книге. 4 Следовательно, это исследование может только сделать вывод о том, что
древние кузнецы изготавливали образцы лестниц, делая параллельные канавки поперек
поверхность почти готовых лезвий путем ковки или резки / шлифования.

а
б
Рисунок 6. Лестница и
узор розы, образованный (а) канавок, прорезанных на поверхности почти
готовое лезвие и (b) канавок, выкованных на поверхности почти
готовое лезвие.

Основное заключение исследований реконструированного Wootz Damascus
сталь 17-18 состоит в том, что образование полос в этих сталях происходит в результате
микросегрегация низких уровней карбидообразующих элементов из V, Mo, Cr, Mn,
и Nb, причем наиболее эффективными являются ванадий и молибден.Эксперименты
показали, что уровни ванадия, составляющие всего 40 частей на миллион по массе (ppmw), являются
весьма эффективен для создания полос кластеризованных частиц Fe 3 C.
Данные таблицы III показывают, что все заэвтектоидные стали содержат
ванадий на этом уровне или выше, за исключением лезвия Фойгта. Однако Фойгт
лезвие содержит марганец на уровне 500 ppmw, и эксперименты
показать 18 , что кольцевание индуцируется только при уровне марганца 200
ppmw.Таким образом, анализ семи настоящих дамасских сталей Wootz из Таблицы III
согласуются с теорией, что низкий уровень карбидообразующих элементов,
очевидно, в основном ванадий и, в меньшей степени, марганец, необходимы для
формирование рисунка поверхности этих лезвий. Мы считаем, что это
микросегрегация этих элементов во время затвердевания, вызывающая
Частицы Fe 3 C группируются в полосы во время ковки, которые в
В свою очередь, производят дамасские узоры.

Хорошо известно 25-28 , что ферритно-перлитная полоса
доэвтектоидные стали являются результатом микросегрегации элемента X в Fe-C-X
сплавы, где X обычно представляет собой марганец, фосфор или добавку сплава. Для
на примере X = P установлено, что микросегрегация фосфора до
междендритные области (IR) вызывают зарождение феррита преимущественно в
МС. Если скорость охлаждения достаточно низкая, феррит вырастает в виде блочного зерна.
граничные аллотриоморфы и выталкивают углерод перед фронтом роста до тех пор, пока
перлит образуется между соседними IR.Видимо прокатка или ковка
деформация достаточно эффективна для выравнивания IR затвердевших слитков.
в плоские массивы, потому что феррит выглядит как плоские полосы, параллельные
Плоскость деформации разделена полосами перлита. Ферритовые / перлитные полосы
меч 8, вероятно, возник из-за этого типа полос, вызванных, скорее всего,
микросегрегация фосфора.

Получены убедительные доказательства 16-18 , подтверждающие
теория о том, что слоистые структуры в нормальном заэвтектоидном дамаске
стали производятся с помощью механизма, аналогичного механизму, вызывающему
ферритно-перлитные полосы в доэвтектоидных сталях с одним важным отличием:
В полосах из феррита и перлита полосы образуются за один термический цикл.Для
Например, полосы феррита / перлита могут быть разрушены полным
аустенизация при низких температурах (чуть выше температуры A 3 )
с последующим быстрым охлаждением и затем риформинг за один нагрев до
аустенит с последующим достаточно медленным охлаждением. 26 (низкотемпературный
аустенизация необходима, чтобы избежать гомогенизации микросегрегированных X
элемент.) Твердосплавные ленты из дамасской стали Wootz разрушаются
полная аустенизация при низких температурах (чуть выше A см
температура) с последующим охлаждением на всех скоростях, медленном или быстром.Однако если
затем сталь многократно подвергается циклической обработке до максимальной температуры около 50-100 ° C.
ниже A см карбидные ленты начнут развиваться через несколько
циклов и становятся прозрачными после 6-8 циклов.

Механизм образования карбидов, селективно сгруппированных по ИК
при циклическом нагреве процесс ковки не разрешается. Похоже, что это
однако вероятно, что это включает в себя процесс выборочного огрубления, в результате чего
частицы цементита, лежащие на ИК, медленно становятся крупнее своих соседей.
лежат на дендритных участках и вытесняют их.Модель для такой селективной
представлен процесс огрубления. 17 На этапе нагрева
при каждом тепловом цикле более мелкие частицы цементита будут растворяться, и только
более крупные частицы останутся при температуре ковки, которая находится чуть ниже
температура A см . Модель требует сегрегированной примеси
атомы, лежащие в ИК, чтобы избирательно уменьшить подвижность
границы раздела цементит / аустенит в этих областях. Тогда более крупные частицы
возникают в ИК при температуре ковки.Они, вероятно, сохраняют свои
преобладание при охлаждении, потому что нельзя было ожидать, что мелкие частицы, которые
растворился, чтобы повторно образовать ядро ​​при остывании в присутствии ближайшего окружения.
частицы цементита. Эти близлежащие частицы обеспечат места для цементита.
рост до адекватного местного переохлаждения, достаточного для зарождения новых
частицы.

В ходе наших исследований по изготовлению реконструированных вузов Дамаск
стальные лезвия, стало очевидно, что ковать лезвия из
маленькие слитки, которые практически не демонстрируют дамасского узора, чем производят
клинки с дамасским узором.Частицы Fe 3 C по-прежнему
присутствуют в этих лезвиях, но они расположены в случайном порядке, а не в виде
группы. Такие лезвия широко распространены в коллекциях и часто называются
гранулированные лезвия. 4 Для изготовления ленточной конструкции право
сочетание времени / температуры обжига во время изготовления слитков, правильный химический
состав (незначительные добавки элементов) и надлежащие термомеханические
Требуется последовательность в процессе ковки.Относительно легко
сделать слиток, не имеющий рисунка при ковке.

На основании этого опыта кажется вероятным, что доля индийского
тигельная сталь, которая была успешно вкована в дамасцированные лезвия, была
наверное, совсем маленький; большинство из уцелевших дамасских клинков вероятно
отображать некачественные рисунки поверхности. Крэддок 29 пришел к этому
тот же вывод, основанный на анализе литературы по дамасским узорам
стали.Результаты на четырех лезвиях Moser, изученных Zschokke, подтверждают это.
такой же вывод. Эти лезвия предположительно были представителями хорошего качества.
дамасцированные клинки с востока, и все же из четырех только меч 9 показывает
высококачественные ленты Fe 3 C, характерные для лучшего музейного качества
Wootz Damascus лезвия.

Открытие того, что ванадий чрезвычайно эффективен при производстве
Fe 3 C в высокоуглеродистых сталях 17
случайное использование металла Сорель в качестве сырья для изготовления небольших слитков.Металл Sorel представляет собой сплав Fe-C высокой чистоты, содержащий 3,9-4,7% C, продаваемый компанией Rio.
Tinto Iron and Titanium America, Чикаго. Сплав получают из крупногабаритного
Месторождение ильменитовой руды на озере Тио на северном берегу реки Св. Лаврентия.
Анализ нескольких партий металла Sorel показал, что он постоянно
содержит несколько сотен мас. ч. / млн примеси ванадия. По-видимому, примесь
содержится в ильменитовой руде. Это предполагает возможность того, что низкий
уровни ванадия, обнаруженные в настоящих лопастях Wootz из Таблицы III, могут иметь
возникла из рудных месторождений в Индии, где производились стали Wootz.

Одна из самых больших загадок дамасской стали заключалась в том, почему искусство
изготовление этих лезвий было потеряно. Уровни ванадия обеспечивают основу для
теория. На основании наших исследований ясно, что для производства дамасцена
образцы дамасского клинка музейного качества, который кузнец должен был бы
выполнить как минимум три требования. Во-первых, слиток Wootz должен иметь
происходят из рудного месторождения, обеспечивающего значительные уровни определенных следов
элементы, особенно Cr, Mo, Nb, Mn или V.Эта идея согласуется с
теория некоторых авторов 30 , которые считают лезвия с хорошими узорами
были произведены только из слитков wootz, сделанных в южной Индии, очевидно, около
Хайдарабад. Во-вторых, данные таблицы IV подтверждают предыдущие знания о том, что wootz
Лезвия из дамасской стали с хорошим рисунком отличаются высоким содержанием фосфора.
уровень. Это означает, что слитки этих лезвий будут сильно короткими,
что объясняет, почему кузнецы Брэнта 9 19 века в Париже не могли
кузнечные слитки.Следовательно, как было показано ранее, 15 успешно
ковка потребует разработки методов термообработки, которые
обезуглерожил поверхность, чтобы получить пластичный поверхностный край, соответствующий
содержат горячие короткие внутренние области. В-третьих, кузнец, который разработал
технология термообработки, которая позволила выковать слитки горячего короткого замыкания, может
до сих пор не научились создавать узоры на поверхности, потому что они не
появляются до тех пор, пока поверхность лезвия не будет стачиваться; это измельчение
процесс не из простых.

Кузнецы, которые производили высококачественные лезвия, скорее всего, сохранили бы
процесс изготовления этих лезвий — тщательно охраняемый секрет, который нужно передать
только своим ученикам. Кузнецы смогут научить учеников
второй и третий пункты перечислены, но пункт один — это то, что они не будут
Знал. Нет никакой разницы во внешнем виде между слитком с
присутствуют надлежащие второстепенные элементы и один без Предположим, что в течение нескольких
поколениями все слитки из Индии происходили из рудного тела с
присутствовало надлежащее количество мелких элементов, и лезвия с хорошим рисунком были
производятся.Затем, по прошествии нескольких столетий, источник руды, возможно, был
истощены или становятся недоступными для кузнечного сообщества; Следовательно
техника больше не работала. Со временем кузнецы, знавшие эту технику,
вымерли, не передав его своим ученикам (так как он больше не
работал), поэтому, даже если подобный источник был позже найден, знания не было
дольше, чтобы эксплуатировать это. Возможная справедливость этой теории может быть
проверили, имеются ли данные об уровне карбидообразующих элементов в
различные рудные месторождения в Индии использовались для производства вутц стали.

Авторы выражают признательность за полезные обсуждения с покойным Дэвидом Петерсоном.
и с Рохитом Триведи. Марк Шмидт выполнил химические анализы в
Дарлингтонский завод Nucor Steel
Корпорация. Хэл Сейлсбери в
Лаборатория Эймса
выполнил большую часть металлографии. Исследование финансировалось совместно
грант от Nucor Steel
Корпорация и США
Министерство энергетики,
Офис
фундаментальных исследований в области энергетики через
Лаборатория Эймса,
Государственный университет Айовы,
контракт W-7405-ENG-82.

1. М. Саше, Дамасская сталь, миф, история,
Технологические приложения (Дюссельдорф, Германия:
Stahleisen, 1994).
2. Б. Бронсон, «Изготовление и продажа Wootz»,
Археоматериалы, 1 (1986), стр. 13-51.
3. У. Ростокер и Б. Бронсон, «Pre-Industrial Iron»,
Его технология и этнология, Монография по археоматериалам № 1.
(Филадельфия, Пенсильвания: Археоматериалы, 1990), стр. 127.
4. Л.С. Фигиэль, на дамасской стали (Атлантас, Флорида:
Atlantas Arts Press, 1991).
5. К.С. Смит, История металлографии, главы
3 и 4 (Кембридж, Массачусетс: MIT Press, 1988).
6. К.С. Смит, «Дамасская сталь», Science,
216 (1983), стр. 242-244.
7. Дж. Уодсворт, О.Д. Шерби, Дамаск
Производство стали, «Science», 216 (1983), стр. 328-330.
8. Дж. Д. Верховен и Д. Т. Петерсон, «Что такое Дамаск
Сталь? »Mat. Char., 29 (1992), стр. 355-341.
9. М. Бреант,« Описание процесса изготовления
Damasked Steel, Annals of Philosophy, 8 (1824), стр.267-271.
10. Аносов П., Булатах О. Горный журнал (2)
(1841), стр. 157-318.
11. N.T. Белаев, «Убер Дамаст»,
Металлургия, 8 (1911), стр. 449-456; «Damast, seine Struktur und
Eigenschaften, Metallurgie, 8 (1911), стр. 699-704; Damascene
Steel, J. Iron and Steel Inst., 97 (1918), стр. 417-439.
12. Дж. Уодсворт и О.Д. Шерби, «О
Возвращение к булат-дамасской стали, Прогр. Мат. Наук, 25 (1980), стр.
35-68.
13. B. Zschokke, Du Damasse et des Lames de
Дамас, преп.Мет., 21 (1924), стр. 635-669.
14. Дж. Д. Верховен и А. Х. Пендрей, «Тайна
Дамасский меч «Muse, 2 (2) (апрель 1998 г.), стр. 35-43.
15. Дж. Д. Верховен и А. Х. Пендрей,» Эксперименты по
Воспроизведите узор лезвий из дамасской стали, Матем. Ч., 29.
(1992), стр. 195-212.
16. J.D. Verhoeven, A.H. Pendray, P.M. Берже,
«Исследования лезвий из дамасской стали: Часть II Разрушение и реформирование
Узор, Матем. ч., 30 (1993), стр. 187-200.
17.Дж.Д. Верховен, А.Х. Пендрей, Э.Д. Гибсон,
«Wootz Damascus Steel Blades», Мат. Char., 37 (1996), стр.
9-22.
18. J.D. Verhoeven et al., «Микросегрегация и
Кольцо из заэвтектоидной стали: дамасская сталь, ISS Trans., 25
(в прессе).
19. E.M. Taleff et al., «Перлит в сверхвысоком углероде.
Стали: термическая обработка и механические свойства, Met. Mat. Trans. A,
27A (1996), стр. 111-118.
20. J.D. Verhoeven, E.D. Гибсон, «Разведенные»
Эвтектоидное преобразование (DET) в стали, «Met.Мат. Пер. А,
29A (1998), стр. 1181-1189.
21. D.T. Peterson, H.H. Baker, J.D. Verhoeven,
«Дамасская сталь, характеристика одного меча из дамасской стали»,
Мат. Char., 24 (1990), стр. 355-374.
22. Massalski, «Preparation de l’acier Damasse en»
Перс, «Ann. Du Journal des Mines de Russie» (1841), стр. 297-308.

23. H.T.P. Ж. герцог де Люин, Memoire sur la Fabrication
de l’acier Foundu et Damassee (Париж: 1844 г.).
24. К. Пансери, «Дамасская сталь в легенде и
Реальность », Гладиус, IV (1965), стр.5-66.
25. Р.А. Грейндж, «Эффект микроструктурной полосатости».
в стали, «Мет.
Мат. Пер. А, 2 (1971), стр. 417-426.
26. L.E. Samuals, Оптическая микроскопия углерода
Стали (Metals Park, OH: ASM, 1980), стр. 154-161.
27. S.W. Томпсон и П.Р. Хауэлл, «Факторы».
Влияние полосчатости феррита / перлита и происхождения крупных перлитных конкреций в
Гипоэвтектоидная пластинчатая сталь, Mat. Sci. Tech., 8 (1992), стр. 777-784.

28. Р. Гросстерлинден и др., «Образование перлита.
Ленточные структуры в ферритно-перлитных сталях, Steel Research, 63
(1992), стр.331-336.
29. P.T. Крэддок, «Чугун, Очищенный чугун, Тигель»
Сталь: жидкое железо в древнем мире, «Предыстория горного дела и
Добывающая металлургия / Под ред. P.T. Крэддок и Дж. Лэнг (Лондон:
Британский
Музей, в печати).
30. Х. Марион, «Сварка образцов и наплавка
Лезвия-меч-Часть 2, J. of Intern. Inst.
Художественные произведения, 5 (1960), стр. 52-60.

ОБ АВТОРАХ

J.D. Verhoeven в настоящее время является профессором
Материаловедение и
Инженерный факультет Университета штата Айова.А.Х. Пендрей в настоящее время является президентом
Гильдия мастеров ножей.
МЫ. Даукш ушел в отставку с должности вице-президента и генерального директора
менеджер Nucor Steel
Корпорация.

За дополнительной информацией обращайтесь к J.D. Verhoeven,
Государственный университет Айовы,
Материаловедение и
Технический отдел, 104 Wilhelm Hall, Ames, Iowa 50011; (515) 294-9471;
факс (515) 294-4291; [email protected]


Авторские права принадлежат The Minerals,
Общество металлов и материалов, 1998 г.

Прямые вопросы
об этой или любой другой странице JOM на jom @ tms.орг.

Что такое дамасская сталь? | Ф. Sharp

Легендарная дамасская сталь, неуловимый процесс ковки которой охраняли немногие избранные, пережила современное возрождение. На протяжении веков эта уникальная техника ковки считалась утерянной для истории, поскольку исчезли все известные традиции создания этой великолепно обработанной, богато украшенной стали. К счастью как для профессиональных металлургов, так и для любителей, современные технологии и металлургическая наука продвинулись достаточно далеко, чтобы ученые открыли современные способы воссоздания упругой и изысканно сложной дамасской стали.

Новое изобретение дамасской стали

Дамасская сталь, названная в честь нынешней столицы Сирии, изначально была недокументированной техникой ковки, которую использовали производители мечей на Ближнем и Среднем Востоке. Хотя некоторые свидетельства позволяют предположить, что дамасская сталь восходит к 300 г. до н. Э., Первые упоминания о знаменитой стали относятся к 300–500 г. н. Э.

Западная Европа впервые ощутила вкус дамасской стали во время крестовых походов 11 -го гг., Когда крестоносцы стали свидетелями безоговорочной остроты знаменитого клинка в руках арабских воинов.Свирепость этих арабских воинов с их уникальными клинками породила легенды, распространившиеся по Ближнему Востоку и Европе.

Традиционную дамасскую сталь можно отличить по разнообразным завиткам на плоской поверхности лезвия. Считается, что эти уникальные узоры изначально были получены из блоков индийской и шри-ланкийской вутц-стали. Эти стальные слитки содержали различные «примеси», такие как вольфрам и ванадий, которые в сочетании с традиционным индийским процессом плавки, а также с многочисленными раундами наслоения, используемыми для изготовления каждого лезвия, создали великолепные лезвия из дамасской стали.

Арабы веками успешно импортировали слитки Wootz. Однако по мере изменения границ, разорения войн и иссякания резервов мир начал терять связь с мастерами этой бесподобной стали. К сожалению, к середине 18 века клинки исчезли, как и методы их создания.

Современное изобретение

К счастью, человечество просто стойкое и ностальгирующее. Металлурги, историки и коллекционеры со всего мира в сочетании с радикальным развитием технологий смогли реконструировать общий процесс ковки дамасской стали и, конечно же, по ходу дела добавили свои особые штрихи.

Статья в New York Times от 29 сентября 1981 года показала, что два ученых из Стэнфордского университета, исследующие металлы со сверхпластичными характеристиками, случайно обнаружили секрет создания дамасской стали. Их исследования показали, что сталь, используемая для создания древних лезвий, требовала высокого содержания углерода и относительно низкой температуры для процесса ковки и ковки, что затем требовало быстрого нагрева с последующим быстрым охлаждением.

Помимо тех, кто любит кровавую историю, процесс «закалки» или охлаждения лезвий из древней дамасской стали — это пища для небылиц.Легенда гласит, что именно в процессе закалки лезвия приобрели свою магическую силу. Считалось, что фальсификаторы вонзали раскаленные лезвия в рабов, чтобы передать свою силу в лезвие, или что лезвия были «закалены» кровью дракона.

Хотя идея закаливания стали кровью для придания прочности может показаться нереальной, некоторые современные
Ученые полагают, что азот в крови на самом деле укрепил сплав.

В настоящее время известно, что дамасская сталь не является чистым металлом, поскольку она основана на различных примесях и высоком содержании углерода, что обеспечивает красоту, прочность и долговечность, которые открывают путь возрождению современной дамасской стали.Пластичность нагретого металла и долговечность охлаждаемого продукта позволяют использовать эту сталь в самых разных инструментах, от шестеренок и автозапчастей до стильных высококачественных кухонных ножей.

Гайки и болты из дамасской стали

Создание современной дамасской стали по-прежнему является видом искусства. От выбора подходящей стали с подходящими сплавами и содержанием углерода до различных температур для ковки, формовки и закалки стали, процесс является обширным и точным.

Например, F.N. Sharp использует комбинацию стали VG10 и VG2, чтобы показать узор с перьями из дамасской стали. VG10 содержит примерно 1% углерода и молибдена, 15% хрома, 1,5% кобальта и менее 1% ванадия, марганца и фосфора, в то время как VG2 состоит из примерно 1% углерода, 15% хрома и менее 1% меди, молибдена. и никель. Добавление марганца в VG10 дает сталь более темного цвета, а включение никеля в VG2 дает яркий серебряный оттенок.

Разные элементы из стали также имеют разное назначение.Например, добавление углерода улучшает твердость лезвия, прочность кромки, прочность на разрыв и сопротивление износу и истиранию, а добавление марганца улучшает структуру зерна, прокаливаемость, прочность и износостойкость. Добавление хрома, который является одним из наиболее важных элементов нержавеющей стали (для нержавеющей стали требуется не менее 13% хрома), улучшает жгут, прочность на разрыв и устойчивость к износу и коррозии.

При создании Дамаска две стали укладываются в чередующиеся слои для создания заготовок, которые затем скручиваются, складываются, нагреваются и забиваются молотком.После того, как заготовки были многократно согнуты и забиты молотком и горячий металл приобрел надлежащий оттенок темно-красного цвета (светло-красный цвет указывает на высокую температуру, которая приведет к растрескиванию металла), сталь затем закаливают для упрочнения конструкции. Наконец, мастер заканчивает процесс формовки, ударяя молотком, удлиняя и сплющивая металл, пока не будет обнаружен уникальный узор Дамаска.

Типы стали, из которых делают дамасские ножи

Сталь, необходимая для ковки дамасских клинков, различается в зависимости от назначения клинка.Основными требованиями являются высокоуглеродистая сталь, нержавеющая сталь или их комбинация. Лезвия из высокоуглеродистой стали известны своими острыми кромками, а лезвия из нержавеющей стали известны своей непроницаемостью к окислению. Некоторые обычно используемые марки стали включают VG1, VG2, VG10, AUS8 и AUS10.

AUS8, японская сталь, производимая Aichi Foundry, представляет собой нержавеющую сталь, которая считается сталью среднего уровня по сравнению с высококачественной сталью VG10 или AUS10. Эта сталь имеет высокое содержание углерода, что позволяет использовать ее в качестве жесткого ножа, но, как известно, требует частой заточки.Эта проблема с удержанием кромки отличает ножи, изготовленные из этой стали, от ножей более высокого качества, изготовленных из стали VG10 или AUS10. Это позволяет сделать ножи из этой стали более доступными и простыми в массовом производстве.

AUS10 — это японская сталь, также производимая Aichi Foundry. Это нержавеющая сталь с твердостью от 58 до 60 по шкале Роквелла. Хотя его кромка остается лучше, чем у AUS8, для этой стали это все еще проблема. AUS10 похож на VG10 и обычно используется для создания высококачественных и кухонных ножей.

Сталь

VG1 — это японская сталь, созданная Takefu Special Steel Company, которая в основном является нержавеющей сталью, но имеет более высокое содержание углерода, чем большинство других сталей VG. Эта сталь была предшественницей VG10. В VG1, известном своей остротой и отличными кромками, отсутствует добавка кобальта и ванадия, а это означает, что лезвия, изготовленные из этой стали, склонны к сколам и коррозии.

Сталь

VG2, также разработанная Takefu Special Steel Company, представляет собой твердую нержавеющую сталь с 62 по шкале Роквелла.Содержание углерода ниже, чем у VG1 и VG10, но его сочетание с другими металлами, такими как хром, никель и медь, делает его чрезвычайно устойчивым к коррозии.

VG10 — это знаменитая японская нержавеющая сталь, также созданная Takefu Special Steel Company, которая в сочетании с определенным рядом других металлов, включая кобальт, углерод, хром и ванадий, дает сталь, которая не только не подвержена окислению, но и отличается жесткий, результат от 60 до 62 баллов по шкале Роквелла. VG10 также известен своей пугающе острой кромкой, что делает его одной из самых почитаемых сталей на рынке кухонных ножей.

F.N. Sharp с гордостью использует сталь VG2 и VG10 для создания наших исключительно острых и потрясающе красивых кухонных ножей из дамасской стали.

Насколько прочна дамасская сталь и подходит ли она для кухонных ножей?

Прочность любого изделия из дамасской стали напрямую зависит от того, какая сталь использовалась для изготовления клинка. Качественная дамасская сталь обеспечит не только красивое изделие с уникальным и замысловатым дизайном, но и прочное лезвие с долговечной острой кромкой.

Carbon — настоящий герой в создании жесткого и прочного ножа. Количество углерода, используемого в вышеописанных стальных сплавах, хотя и более мягкое для работы, затвердевает сильнее, чем обычная нержавеющая сталь, но при этом обеспечивает некоторую гибкость стали во избежание поломки.

кухонных ножей Damascus нашли применение на домашних кухнях по всему миру. Красивые узоры делают их произведением искусства для кухни, а их исключительная резкость и удержание краев позволяют быстро справиться с повседневным приготовлением еды.

В зависимости от стали, использованной для ее создания, дамасская сталь обеспечивает идеальное соотношение углерода и микроэлементов нержавеющей стали, чтобы предложить идеальный баланс пластичности, коррозионной стойкости и остроты, что является ключом к требованию любого шеф-повара к универсальности использования ножа.

Уход и очистка дамасской стали

Лучший способ обеспечить долговечность дамасской стали — это следовать инструкциям производителя по уходу и очистке лезвия.Важно быстро мыть и сушить лезвие после каждого использования, чтобы удалить любой органический материал, который может разрушить сталь.

Если вы выберете лезвия из углеродистой дамасской стали, не менее важно полностью высушить излишки воды перед хранением лезвий, поскольку углеродные лезвия склонны к ржавчине и коррозии. Вам также необходимо регулярно затачивать их, чтобы сохранить острие. Чтобы усилить и сохранить красоту замысловатых узоров, еженедельно полируйте лезвие неабразивной полировальной тканью.Если лезвие предназначено для декоративных целей, а не для утилитарных, регулярная смазка лезвия маслом сохранит яркий блеск, который усилит дамасский узор.

Если вы не хотите заниматься дополнительным обслуживанием, лучше всего выбрать ножи из дамасской стали, изготовленные из нержавеющей стали. Нержавеющая сталь Damascus намного проще в обслуживании, и в зависимости от типа используемой стали она может быть непроницаемой для ржавчины и коррозии. Например, мы здесь, в F.N. Компания Sharp выбрала комбинацию нержавеющей стали VG10 и VG2, чтобы создать исключительно острые и простые в обслуживании ножи из дамасской стали для людей с большими жизнями — ведь ни у кого (занятые домашние повара) нет времени каждый день полировать и точить свои ножи.

Дополнительные советы о том, как держать кухонные ножи (и пальцы) в идеальном состоянии, можно найти в книге F.N. Руководство по безопасности кухонных ножей и выбору лучшей разделочной доски.

Король (или королева) кухни

Благодаря исследованиям и экспериментам энтузиастов клинков и ученых из Стэнфорда, дамасская сталь превратилась из потрясающе устрашающих клинков мавританской легенды в универсальный материал с бесконечным применением.

Благодаря прочности и долговечности лезвий, выкованных с использованием техник дамасской стали, все большее число профессиональных поваров выбирают кухонные ножи из дамасской стали в качестве основных лезвий. Отчасти очарование этих кухонных ножей заключается в их необычайно острой кромке; однако новичку может быть сложно их правильно затачивать. Если вы позволите специалисту заточить ваши ножи из дамасской стали, они прослужат вам долгие годы.

Почувствуйте красоту кухонных ножей из дамасской стали вместе с F.Н. Шарп! Наши кухонные ножи премиум-класса доступны в наборах из 3 и 6 ножей, и каждый поставляется с бесплатным блоком для ножей, поэтому вам не придется беспокоиться о поиске лучшего варианта хранения ножей. Изготовленный из красивой древесины акации, F.N. Блок Sharp Knife Block оснащен внешними магнитами и внутренними гибкими стержнями для дополнительного хранения.

Нужны ножи для стейка? Они у нас тоже есть! И если вы просто ищете один нож, чтобы все сделать, нет лучшего соперника, чем F.N. Острый поварской нож.В любом случае, если вы ищете лучшие ножи из дамасской стали для своей кухни, тогда вам не стоит искать дальше, чем F.N. Острый!

Дамасская сталь | Металлургия для чайников

Дамасская сталь — одно из величайших чудес древнего мира. Изобретенный более 1500 лет назад, забытый, а затем вновь открытый, этот тип стали известен своей прочностью, жесткостью и долговечностью. Кузнечные методы, необходимые для создания и обработки дамасской стали, значительны. Его изготавливают путем слияния шести различных типов стали, нагрева их в кузнице и совместной обработки на наковальне, складывая их снова и снова, чтобы создать единую металлическую заготовку, содержащую многослойный слой разных металлов.
Дамасский нож
Так как это трудоемкий процесс, хороший нож из дамасской стали может стоить более 1000 долларов. Изготовление такого ножа — непростая задача кузнеца в обработке металла. Существует несколько теорий происхождения термина «дамасская сталь», но ни одна из них не может быть подтверждена окончательно.
Damascus может ссылаться на:
  • Мечи, выкованные в Дамаске. Например, аль-Кинди называет мечи, сделанные в Дамаске, дамасскими.Это слово часто использовалось как эпитет в легендах Восточной Европы (Сабя Дамаскинья или Сабля Димиския, что означает «дамасская сабля»), включая сербские и болгарские легенды о принце Марко, историческом деятеле конца 14 века на территории нынешней Республики. Македонии.
  • Мечи продаются в Дамаске.
  • Имя кузнеца мечей. Например, автор аль-Беруни ссылается на мечи, сделанные человеком, которого он называет Дамашки.
  • Сравнение узоров на мечах с дамасскими тканями, сотканными в Византийской империи.

Историки, такие как Хобсон, Синополи и Джулефф, утверждают, что материал, использованный для изготовления оригинального дамаска, был слитками из стали Wootz, которая возникла в Индии и Шри-Ланке, а затем распространилась в Персию. С 3-го по 17-й век Индия поставляла стальные слитки на Ближний Восток для использования в дамасской стали. Сегодня этот термин используется для описания стали, которая имитирует внешний вид и характеристики дамасской стали, обычно той, которую производят ковкой в ​​тигле или сваркой по шаблону.

Дамасская сталь — одно из величайших чудес древнего мира

Первоначальный метод производства дамасской стали неизвестен. Какими бы ни были утерянные методы производства дамасской стали, очистки руды и ковки, они использовали примеси и изменения на молекулярном уровне. Хотя современная сталь превосходит эти мечи, микроскопические химические реакции, возможно, сделали лезвия выдающимися для своего времени. Этот процесс был потерян для мастеров после того, как производство узорчатых мечей постепенно пришло в упадок и в конечном итоге прекратилось примерно в 1750 году.Считается, что сырье для производства оригинальной дамасской стали импортируется из Индии.

Обнаружение углеродных нанотрубок в составе дамасской стали подтверждает эту гипотезу, поскольку осаждение углеродных нанотрубок, вероятно, произошло в результате определенного процесса, который может быть трудно воспроизвести, если технология производства или используемое сырье будут значительно изменены. Поскольку узорчатая сварка была распространенной техникой, используемой для мечей и ножей, и создавала узоры поверхности, аналогичные тем, которые встречаются на лезвиях из дамасской стали, существовало поверье, что лезвия из дамасской стали были изготовлены с использованием техники узорной сварки.

Сталь

, полученная сваркой по шаблону, именуется «дамасской сталью» с 1973 года, когда кузнец Уильям Ф. Моран представил свои «дамасские ножи» на выставке Гильдии мастеров ножей. Этот «Современный Дамаск» сделан из нескольких видов стальных и железных ломтиков, которые затем свариваются в одну заготовку. Вера в то, что дамасская сталь была сварной по шаблону, была поставлена ​​под сомнение в 1990-х годах, когда Дж. Д. Верхувен и А. Х. Пендрей опубликовали статью о своих экспериментах по воспроизведению элементарных, структурных и визуальных характеристик дамасской стали.

Экспериментальная археология — это попытка воссоздать дамасскую сталь. Верхувен и Пендрей начали с пирога из стали, которая соответствовала свойствам оригинальной вутц-стали из Индии, которая также соответствовала ряду оригинальных дамасских мечей, к которым имели доступ Верховен и Пендрей. Верхувен и Пендрей уже определили, что зерна на поверхности стали представляют собой зерна карбида железа, поэтому их вопрос заключался в том, как воспроизвести узор карбида железа, который они видели на лезвиях из дамасской стали, по зернам в вотце.

Хотя такой материал можно было обрабатывать при низких температурах, чтобы получить полосатый дамасский узор из смешанных полос феррита и цементита, аналогично сваренному узором дамасской стали, любая термическая обработка, достаточная для растворения карбидов, навсегда разрушит узор. Однако Верховен и Пендрей обнаружили, что в образцах настоящей дамасской стали дамасский узор можно восстановить путем старения при умеренной температуре.

Два типа современной кованой стали имеют рисунок и физические свойства, напоминающие оригинальную дамасскую сталь:

  • Кованая тигельная сталь: Слитки, состоящие из высокоуглеродистой стали с добавлением металлических примесей, получают путем плавления и медленного охлаждения и кристаллизации в тигле.Затем полученные слитки медленно выковывают на «красном огне» до тех пор, пока не будет достигнута желаемая форма.
  • Сталь, сваренная по шаблону: стальные детали с различным содержанием углерода свариваются вместе с помощью флюса и непрерывно изгибаются, скручиваются и коваются до тех пор, пока изделие не станет твердым, а его стальное зерно не приобретет правильную форму и размеры.

Большинство современных сталей, призванных имитировать внешний вид оригинального Дамаска, представляют собой ламинированную гнутую сталь, отобранную с косметическими свойствами, с шлифовкой и полировкой специально для обнажения слоев.Ограниченное количество производителей стали пытаются воссоздать оригинальную дамасскую сталь, используя слитки, произведенные с помощью методов Wootz.

Некоторые технологии производства стали, отличные от оригинальной стали Wootz (например, дамасская сталь и иногда обводненная сталь), могут приводить к образованию узорчатых поверхностей, хотя и не по тем же причинам, и были проданы как дамасская сталь. Исторически аутентичная дамасская сталь обрабатывается из вутцовой стали или ее эквивалента. Современные материалы, имитирующие внешний вид дамасской стали, обычно изготавливаются путем узорной сварки двух инструментальных сталей, одна из которых с высоким содержанием никеля выглядит яркой, а другая — более серой, так что чередующиеся стали дают светлые-темные полосы.

Обработка или протравливание стали разбавленной кислотой после полировки улучшает рисунок, делая одну из сталей темнее, чем другую. Скручивание и скручивание при ковке стали с молотком контролирует полосатый рисунок, и используемый метод часто является товарным знаком. Опытные мастера могут манипулировать слоистыми узорами, чтобы имитировать узоры на поверхности средневековой дамасской стали.

Углеродные нанотрубки и нанопроволоки были обнаружены в образце меча 17 века, выкованного из дамасской стали.Петер Пауфлер, член команды из Дрездена, говорит, что эти наноструктуры являются результатом процесса ковки. До начала 20 века все стволы для дробовиков выковывались путем нагрева узких полос железа и стали и придания им формы вокруг оправки. Из-за внешнего вида дамасской стали бельгийские и британские производители оружия производили стволы более высокого класса. Современные производители оружия, такие как Caspian Arms, производят затворные узлы и мелкие детали, такие как спусковые крючки и предохранители для пистолетов Colt M1911, из порошковой шведской стали, что дает эффект завихрения в двух тонах; эти части часто называют «нержавеющим дамаском».

Возможно вам понравится

Случайные сообщения

  • Сплав с памятью формы
    Сплав с памятью формы (SMA, умный металл, металл с памятью, сплав с памятью, мышечная проволока, интеллектуальный сплав) — это сплав, который «запоминает …
  • Фазы железо-углерод
    Кристаллическая структура стали изменяется с повышением температуры.Для чистого железа это изменение происходит при 910 ° C. Тело …
  • Фотографии процесса литья
    Это фотографии металлургических работ и работ в области литья металлов.Есть очень горячие, но интересные …
  • Вольфрам
    Вольфрам был окончательно выделен Фаусто и Хуаном Хосе де Эльхуяром в 1783 году восстановлением подкисленного вольфрамита древесным углем …
  • Чугун
    Чугун получают из свиней железо, и хотя это обычно относится к серому чугуну, оно также определяет большую группу железа …

.