История дамасской стали
Дамасская сталь это материал используемый для изготовления знаменитых дамасских клинков известных своей твердостью и остротой и способных при этом изгибаться на 90 градусов распрямляясь обратно как пружина без каких либо последствий для высоких качеств клинка.
Такие качества всегда высоко ценились в клинках как в античные времена, так и сегодня. Как приятное дополнение к этому клинки обладают декоративным узором на поверхности, который служил своего рода знаком качества. Широко распространенная легенда гласит, что европейские крестоносцы впервые познакомились с дамасской сталью на Ближнем востоке, где исламские солдаты использовали фантастические дамасские сабли. Крестоносцы принесли истории о этих удивительных клинках обратно в Европу.
Технология изготовления дамасской стали не только интересная историческая и археологическая проблема — исследования этой области оказали огромное влияние на современную науку. Этот материал неизвестный для большинства тем не менее так или иначе коснулся каждого рожденного в ХХ веке и будет оказывать влияние на род людской в обозримом будущем. Без ранних исследований дамасской стали не существовало бы автомобилей, поездов, самолетов, небоскребов.
Впервые Европа познакомилась с булатом при столкновении армии Александра Македонского с войсками индийского царя Пора. Особенно поразил македонцев панцирь захваченного в плен царя. Он был сделан из необыкновенно прочного белого металла, на котором македонское оружие не смогло сделать ни вмятины, ни царапины. Из булата были изготовлены и широкие индийские мечи, которые легко рассекали пополам македонское железо.
По свидетельству историков, древнее европейское железное оружие было настолько мягкое, что после двух-трех ударов уже гнулось, и воины вынуждены были отходить, чтобы выпрямить клинок. Естественно, что индийские мечи для македонцев казались чудом.
Появление названия «дамасская сталь» часто приписывается крестоносцам. Несмотря на то, что это мнение довольно распространено, тем не менее не существует ни одного подтверждение тому, что крестоносцы когда-либо использовали этот термин ни в одном литературном источнике. Более того не существует ни одного археологического подтверждения тому, что хотя бы одно такое лезвие когда-либо было произведено в Дамаске. Существуют более правдоподобные объяснения появлению словосочетания «дамасский меч». Исламские авторы обычно именовали мечи по рисунку на поверхности, расположению мастерской или имени мастера оружейника. Альтернативные причины именования некоторых мечей показывают, что даже в раннеисламский период источники имен для мечей были не очевидны.
Существуют три правдоподобные гипотезы возникновения фразы «дамасский меч». Вода по-арабски называется «дамас» и дамасские клинки часто описываются, как имеющие водообразный рисунок на поверхности. Другой вариант — некоторые исламские авторы утверждают, что некоторые мечи, называемые «дамасцины», были произведены и окованы в Дамаске. Однако другие ссылаются на кузнеца-оружейника по имени Дамаскуй, который делал мечи из литой стали.
Любая из этих гипотез, если не все вместе, вполне могут соответствовать действительности. Но совершенно точно, что это не крестоносцы назвали дамасскую сталь таким образом. Корень «дамас» (вода) кажется наиболее вероятным, поскольку связан с характерным и специфичным рисунком на поверхности. Возможно, это ошибка европейцев, которые, не разбираясь в арабском, решили, что речь идет о сирийском городе Дамаске, а не водообразном рисунке на поверхности.
Существует четыре основных типа клинков или сталей которые называются дамасскими — сварные, инкрустированные, травленые и тигельные.
Это разнообразие под одним именем приводило к путанице в литературе. Сварной дамаск, еще называемый механическим дамаском, делался путем кузнечной сварки нескольких составляющих железа или стали вместе для получения декоративного и функционального узора. Эта методика широко использовалась в Европе веками. Узор и декорирование с помощью инкрустации или травления часто называется искусственным дамаском. Узоры и рисунки, сделанные инкрустацией разных металлов и драгоценных камней в стальное лезвие, широко распространены в оружии из России и других мест. В основном травленый рисунок на клинках использовался в Индии в ХХ веке, видимо для того что бы подделать тигельную дамасскую сталь. И четвертая разновидность сделана из тигельной стали, иногда ее называют восточным (азиатским) дамаском или кристаллическим дамаском. Именно этот дамаск и вызывал такой интерес и столько споров на протяжении столетий.
Дамасская сталь делается из тигельной стали, которую куют особым образом, в результате чего образуется рисунок. Тигельная сталь, как видно из названия, производиться в тигле — керамической форме — горшке. Сталь это железо с содержанием углерода в размере около 0.8%. В античные времена сталь производилась самыми разными способами, но тигельная выгодно отличалась тем, что была жидкой в процессе производства и потому клинок получался гомогенным стальным и без остатков шлака. Эти два свойства, которых остальные технологии были лишены.
На протяжении последних 200 лет бытовало мнение, что дамасскую сталь делали из тигельной стали производимой в Индии, известной как «вутц». Британские торговцы и офицеры были свидетелями производства и использования этой удивительной стали в Индии. Восторженные свидетели привозили образцы ее в Британию, что бы исследовать и понять причину, почему же эта сталь так хороша. Потому устоялось мнение, что дамасскую сталь производила Индия и Шри-Ланка (которые были частями Британской Империи) по так называемой «вутц» технологии. Это смешивание железа и растительного материала — листьев в тигле и нагревание его. Листья сгорали, производя насыщенную углеродом атмосферу, которая насыщала углеродом железо для образования стали. Тигли обычно имели конусообразную форму и делались из обычной глины с добавкой шелухи риса. Не существует энтографических свидетельств из Южной Индии и Шри-Ланки подтверждающих, что из вутца делались клинки с дамасским рисунком. Похоже, что вутц и дамасский узор оказались ассоциированы друг с другом с 1820-х годов и остаются ассоциированными до сих пор.
Процесс выплавки дамасской стали
До недавнего времени многие исследователи заявляли, что знания об изготовлении дамасской стали были «утеряны». Действительно, почему клинки вели себя таким уникальным образом не было понятно, пока не закончилось предыдущее тысячелетие. Не все тигельные стали способны произвести дамасский узор. Это то, что озадачивало столько много кузнецов и исследователей такое длительное время. Столетиями существовала вера в то, что качество стали каким-то образом связано с рисунком.
Такие великие ученые как Фарадей и производитель мечей Вилкинсон исследовали дамасскую сталь, чтобы разобраться, что делает ее острее и крепче чем ординарные европейские конкуренты. Исследования дамасской стали привели к экспериментам с добавлением разных металлов в сталь, в надежде повторить узор. Дамасского узора не получилось, но исследователи обратили внимание на то, как разные добавки в сталь меняют ее свойства — упрочняют, делают ее нержавеющей. В результате исследования продолжались, но уже не с целью повторить дамасский узор, но изучить свойства сплавов со сталью.
Таким образом исследования дамасской стали прямо привели к открытию и развитию легированных сталей — материалу без которого немыслима современная цивилизация, из которой делаю все от миниатюрного винтика до океанского корабля. Однако как воспроизвести узор так и осталось не выяснено.
Попытки повторить узор были не вполне удачны в Европе в ХХ веке. Русский ученый Аносов успешно добился этого в Западной Сибири. Однако детали его исследований остаются практически неизвестными за пределами России. Аносов был в курсе исследований Фарадея и послал ему клинок собственного изготовления. Этот клинок теперь храниться в Музее Фарадея в Лондоне. Узор уже не так хорошо виден из-за возраста клинка и чистки, но все равно по тому что видно можно заключить, что Аносов действительно изготовил клинок дамасской стали. При том, что он умел повторять узор, научное объяснение этому оставалось загадкой.
Так продолжалось до начала XXI века, когда научное объяснение самых известных дамасских рисунков стало открыто. Существует две основные группы узоров дамасской стали и каждый имеет огромное количество вариаций, один с содержанием углерода менее 0.8% углерода и другой с содержанием более 0.8%. Разное содержание углерода производит различную микроструктуру, когда сталь откована и протравлена. Недавние исследования показали, что образование узора в стали с содержанием углерода более 0.8% вызвано микроскопическим наличием некоторых модифицирующих элементов. В процессе продолжительной холодной ковки, фазы этих микроструктур упорядочивались в стали. После протравки эти фазы проявлялись как темные линии или нити видимые невооруженным глазом, образуя дамасский узор. Пока современное лабораторное оборудование не смогло обнаружить эти модифицирующие элементы в микроскопических количествах, никто не мог предположить, что это ключевой момент в создании дамасского узора.
Процесс изготовления вутца — слитка высокоуглеродистой стали в индийских литейных мастерских. Железная руда и древесный уголь смешивались и нагревались примерно до 1200С в каменном горне. При этом железо восстанавливалось (освобождалось от кислорода) вследствие реакций с углеродом древесного угля и образовывало губчатую массу. Примеси «выжимались» из губчатого железа ковкой. В результате получался кусок сварочного железа с низким содержанием углерода. Эти куски железа науглероживали, нагревая их вместе с древесным углем в закрытом глиняном тигле, предотвращавшем вторичное окисление железа. При появлении хлюпающего звука в тигле, свидетельствовавшего об образовании некоторого количества расплава, тигель подвергали медленному охлаждению, оставляя его в остывающей печи.
Индия вела широкую торговлю вутцем в виде слитков диаметром около 8 см. Кузнецы Среднего Востока ковали из этих слитков дамасские клинки после их нагрева до 650−850С. В этом интервале температур сверхвысокоуглеродистые стали становятся пластичными. Готовые клинки закаливали путем нагрева и быстрого охлаждения в воде, рассоле или другой жидкости.