Stal damasceńska
Termin stal damasceńska (też: stal damasceńska i damasceńska), pochodzi od damasceńskiego ( arab. م Dimaschq ) oznacza materiał wykonany z jednego lub więcej rodzajów żelaza / stali , który w stanie polerowanym lub wytrawionym wykazuje wyraźną strukturę złożoną z kilku naprzemiennych warstw różnych materiałów wyjściowych.
Obecnie termin stal damasceńska odnosi się głównie do spawanej stali kompozytowej, która jest produkowana w Europie od ponad 2000 lat. Stal ta znów jest popularna ze względu na swój dekoracyjny wzór.
Stal tyglowa importowana do Europy przez Damaszek ( Wootz ), która była produkowana w regionie indo-perskim do początku XVIII wieku, była pierwotnie nazywana stalą damasceńską. Dokładny proces produkcji nie jest znany. Ta stal ma również wzór, który można uwidocznić poprzez trawienie. Jednak nie jest tak wyraźny, jak w przypadku stali kompozytowej.
Spawanie stali damasceńskiej
Materiałem wyjściowym jest żelazo lub stal
Stal to stop żelaza z innymi pierwiastkami, głównie węglem , który nie jest jednolicie zdefiniowany. Zgodnie z normą DIN EN 10020: 2000-07 zawartość węgla w żelazie nie może przekraczać 2,06% wagowo, w przeciwnym razie jest to żeliwo . Rozróżnienie między żelazem a stalą nie jest możliwe w przypadku starych procesów produkcyjnych, ponieważ żelazo w postaci stałej (chemicznie czyste) prawie nie występuje w przyrodzie. Stal kompatybilna z ostrzami charakteryzuje się zawartością węgla od około 0,5 do 1,2% i powinna być niezwykle czysta i łatwa do spawania i kucia .
Materiałem wyjściowym do produkcji nowoczesnej stali damasceńskiej są stale o różnej zawartości pierwiastków towarzyszących. Najważniejszymi pierwiastkami towarzyszącymi, które decydują o właściwościach są węgiel, mangan, krzem i nikiel. Stale o określonym składzie chemicznym nie mogły być specjalnie produkowane aż do czasów współczesnych.
Jedynym sposobem produkcji żelaza do późnego średniowiecza było wytapianie rudy żelaza w piecu wyścigowym . Produktem tego procesu jest tak zwane żelazo gąbczaste , znane również jako luppe . Ponieważ kęs ma bardzo różnie rozmieszczoną zawartość węgla i wtrącenia żużla, materiał musiał najpierw zostać ujednorodniony i przekuty w nadający się do użytku wlewek, co osiągnięto poprzez wielokrotne kucie, składanie i spawanie ogniowe. Proces ten nazywa się rafinacją lub fermentacją. Tylko taki zhomogenizowany materiał ma przewidywalne, jednorodne właściwości. Stosując pewne techniki (odświeżanie, cementowanie) można osiągnąć docelową redukcję lub wzrost zawartości węgla. Wraz ze znajomością prawidłowej obróbki cieplnej materiału można było bardzo precyzyjnie określić właściwości techniczne.
Różnice między stalą rafinowaną a spawaną stalą damasceńską
Przejścia od stali rafinowanej do stali damasceńskiej są płynne. Oba terminy to spawana stal kompozytowa .
Stal rafinowana powstaje podczas produkcji surowca, gdy nie ma ciekłego żelaza jako bazy. Tak jest w przypadku produkcji pieców wyścigowych. Celem procesu rafinacji jest homogenizacja skorupy w materiał o tym samym składzie. Rafinacja jest zatem częścią procesu produkcji surowców.
Stal damasceńska to celowe połączenie różnych surowców w celu zagwarantowania określonych właściwości produktu. Na początku nie chodziło o tworzenie wzorów, a jedynie o homogenizację. Stal damasceńska Viking była kombinacją różnych rodzajów żelaza, z których jeden zawierał fosfor, który w końcowym wytrawieniu okazał się metalicznie srebrzysty, podczas gdy inne składniki były raczej ciemne. W końcu udało się również wyprodukować próbkę.
Spawanie identycznych rodzajów żelaza / stali i złomu żelaza (OROSHIGANE) do produkcji ostrza, jak to robią japońscy miecznicy, nie prowadzi do wyraźnego wzoru spawania (= adamaszek). Tutaj chodzi tylko o homogenizację i ustalenie pewnych właściwości.
Spawana stal kompozytowa to definicja stali rafinowanej, która została złożona z kilku kawałków różnych surowców za pomocą spawania ogniowego. Analiza niektórych znalezisk archeologicznych jest trudna.
Nowoczesna stal otrzymywana w postaci płynnej nie jest stalą rafinowaną. Rafinacja nie jest konieczna, ponieważ płynna forma zapewnia wystarczające wymieszanie elementów. Stal damasceńska może być wykonana z nowoczesnych stali, o ile można je spawać na gorąco.
Wymagania dotyczące stali do broni
Problemy w produkcji broni o ostrych krawędziach , na przykład mieczy, wynikają z właściwości hartowanej stali . Ze względu na swoje przeznaczenie miecz musi wytrzymać duże obciążenia udarowe, musi pozostać ostry i nie może się łamać ani wyginać.
Za pomocą obróbki cieplnej (hartowanie i odpuszczanie) stalom można nadać różne właściwości. W ten sposób można wytwarzać ostrza, które pozostają ostre przez bardzo długi czas i nie wyginają się, ale są kruche i stosunkowo łatwo pękają. Stal ostrza może również uzyskać większą udarność poprzez odpowiednią obróbkę cieplną, akceptując nieco niższą twardość. W ten sposób można wytwarzać ostrza, które nie łamią się łatwo, ale też nie pozostają ostre tak długo. Mit „twardych” i „miękkich” warstw stali damasceńskiej nie był rozwiązaniem dla wczesnośredniowiecznych mieczników, ponieważ używali oni adamaszku – głównie ze względów dekoracyjnych – tylko w korpusie ostrza, a nie w ostrzu ostrza.
Hartowność
Jedną z najważniejszych właściwości stali przewyższających brąz jest jej hartowność . Stal hartuje się poprzez jak najszybsze schłodzenie rozżarzonych detali. Można to zrobić na przykład w zimnej wodzie lub oleju. Od kiedy ten proces hartowania był świadomie i specyficznie stosowany, nie jest dokładnie identyfikowalny, ale prawdopodobnie był już znany późnym Celtom. Można przypuszczać, że efekt ten został zauważony wcześnie, ponieważ pewne pożądane kombinacje różnych surowców miały sens dopiero przy późniejszym hartowaniu. Zasadniczo stal można doprowadzić do pełnej twardości od 62 do 67 HRC . Ponieważ hartowanie (głęboki efekt hartowania w materiale) jest ograniczone do ok. 4 mm w niskostopowych stalach węglowych, narzędzia i ostrza mogą być w pełni utwardzone na wczesnym etapie ze względu na ich małe przekroje materiału. Istnieją znaleziska archeologiczne z czasów rzymskich, w których ostrza miały stopnie twardości powyżej 66 HRC.
Podczas twardnienia struktury mikrokrystalicznej w związki węgla, tworząc na siatce metalowej, które mają wysoki poziom wytrzymałości i twardości. Utwardza się tylko żelazo o zawartości węgla powyżej 0,22%. Wraz ze wzrostem zawartości węgla wzrasta stopień twardości. Stal staje się bardziej krucha, mocniejsza i mniej odporna na zużycie. Jednak nie tylko zawartość węgla decyduje o właściwościach mechanicznych stali. Inne pierwiastki stopowe, takie jak fosfor (szkodnik stalowy, powoduje kruche żelazo), mangan (utwardza żelazo, poprawia hartowność) lub krzem ( utwardza żelazo).
Historia i rozwój
Jedna z teorii dotyczących rozwoju stali damasceńskiej w Europie głosi, że była to próba skopiowania sztuki orientalnej . W ten sposób nie da się potwierdzić tego założenia, gdyż ostrza wykonane ze stali damasceńskiej znajdowano w Europie już w przedrzymskiej epoce żelaza , natomiast orientalna stal tyglowa znana była dopiero od XVII wieku. Jedynie określenie pochodzi od nazwy orientalnej stali. Można przypuszczać, że w dawnych czasach stal nie miała własnej nazwy i nosiła nazwę stali fermentacyjnej. Najstarszym dowodem celowej stali damasceńskiej do tej pory są miecze celtyckie wykonane z pasiastej stali damasceńskiej z około 300 rpne. Chr.
Dla kucia starożytności było najpierw ważne, aby proces pieca wyścigowego wytwarzany Renneisen ( zwany także Luppe ) był nawet plastyczny. W tamtych czasach kowale mogli jedynie z grubsza oszacować zawartość węgla, usunąć żużel z metalu i doprowadzić do pewnej homogenizacji żelaza. Ze względu na złożony proces wytopu rudy żelaza, wcześnie rozdzielono produkcję surowców, dzięki czemu kuźnicze pręty żelazne o różnej jakości były dostępne jako towar. Badania wczesnych ostrzy wykazały, że stosowano stosunkowo czystą stal, zwłaszcza w obszarze cięcia.
Jednym z powodów rozwoju stali damasceńskiej w starożytności i we wczesnym średniowieczu było to, że stale otrzymywane w piecu wyścigowym nie zawsze były tej samej jakości, ponieważ w procesie wytapiania nie można było wytwarzać znormalizowanych stali. Dodatki takie jak węgiel, fosfor i siarka miały wpływ na jakość i często wymagały przeróbek w celu ukierunkowanej kontroli właściwości gotowego produktu. Kowale byli więc w stanie wybrać różne cechy specjalnie do produkcji niektórych produktów, takich jak miecze czy podkowy.
Być może z czasem uznano, że ostrza wykonane z różnych stali są bardziej wydajne. Ostrza żelazne ze stalową wkładką w krawędzi skrawającej miały lepsze trzymanie krawędzi niż te wykonane z jednego kawałka żelaza. Odpowiadały za to różne zawartości węgla i obróbka cieplna. Recykling był już prowadzony w kuźni, ponieważ stal ze starych narzędzi znajdowała się w antycznej i średniowiecznej broni i narzędziach. Już w okresie Hallstatt znaleziono miecze wykonane z różnych szlachetnych stali, które po wytrawieniu przypominają tzw. dziki adamaszek . W tym przypadku nie można dostrzec żadnej zamierzonej lub regularnej struktury.
Konstrukcje ze stali damasceńskiej można w niektórych przypadkach rozpoznać po znaleziskach w ziemi, ponieważ różne warstwy stali korodują w różnym tempie. To ujawnia strukturę stali. Skorodowane wykopy, w których widoczne są różne warstwy stali, niekoniecznie są wykonane ze stali damasceńskiej; skorodowana stal rafineryjna/stal fermentacyjna również wykazuje strukturę warstwową. Źle uszlachetniona stal zwykle ma wyraźniejsze struktury niż drobno uszlachetniona stal.
Celtowie wprowadzili do handlu żelazo w postaci szpiczastych prętów, których cienkie kute końce można było łamać lub wyginać w celu sprawdzenia jakości materiału, co pozwalało na wyciągnięcie wniosków na temat czystości i ciągliwości materiału. Takie sztabki były często sprzedawane na duże odległości i były w obiegu w rozmiarach handlowych, które ważyły do ponad 11 kg. Miecz wymagał dużej ilości surowca z pewną ilością węgla, aby nadać ostrzu twardość. Doprowadziło to na wczesnym etapie do specjalizacji w zawodzie kowala. Ponieważ sztabki pochodziły niekiedy z różnych rejonów hutniczych, mogły zawierać różne zanieczyszczenia i pierwiastki towarzyszące, głównie węgiel i fosfor.
Rozwój ten osiągnął swój pierwszy punkt kulminacyjny w Latène okresie z bulwiastych rękojeści mieczy z Celtami , które prawdopodobnie zostały wykonane celowo ze stali spawanej kompozytowego. Nie wiadomo jednak, czy początki stosowania spawanych stali kompozytowych można znaleźć w kulturze Celtów. Możliwe, że technologia została przyjęta przez inne ludy, takie jak Scytowie .
Jednak w rzymskich przekazach miecze Celtów były przedstawiane jako kiepskiej jakości. Zgodnie z tradycją rzymską: „Wojownicy celtyccy musieli często wycofywać się z zamieszania za swoimi szeregami, aby wyprostować miecze stopami”. Nie musi to jednak oznaczać sprzeczności: można sobie wyobrazić, że wyposażenie całej armii w broń najwyższej jakości było po prostu niemożliwe. Status społeczny wojownika i zasoby finansowe mogły mieć wpływ na jego ekwipunek. W tym kontekście konieczne jest rozróżnienie między różnymi plemionami celtyckimi. Celtowie składali się z wielu pojedynczych plemion, które często toczyły ze sobą wojny. Różnice w kowalstwie między plemionami nie byłyby zatem zaskakujące. Na przykład celtyckie plemię Norikerów słynęło z wyrobów podrabianych, zwłaszcza mieczy, i było do pewnego stopnia „dostawcami do domu” dla bogatych Rzymian. Rzymskie doniesienia o złych mieczach celtyckich Galów (patrz np. Wojna galijska ) również mogą być propagandą.
Spawana stal kompozytowa była również używana w Cesarstwie Rzymskim , ale znaleziska z tego okresu są rzadkie.
Do Niemców stworzony w czasie wędrówek ludów doskonała broń z bardzo ozdobną Damascus hutach, które również zostały selektywnie hartowana (robak kolorowe ostrza). Po raz pierwszy na pierwszy plan wysunęła się nie tylko funkcjonalność, ale artystyczne wykonanie - z artystycznym ostrzem obiecującym wysoki poziom funkcjonalności. Wiele mieczy nosiło nazwy i było niemal kultowymi przedmiotami.
Stwierdzono, że germańskie ostrza saksofonu i późnorzymskie miecze są równoważne pod względem utwardzania japońskim mieczom samurajskim. Odkryto to traktując wybrane ostrza zgodnie z tradycyjnym japońskim polerowaniem, zdobywając w ten sposób wiedzę na temat ich wytwarzania i budowy wewnętrznej.
Z biegiem czasu kowale nauczyli się kontrolować procesy składania i skręcania w taki sposób, aby mogli wytwarzać określone wzory w ukierunkowany sposób. Jest to najbardziej znane z Wikingów i Franków.
Od późnego średniowiecza istniały wielkie piece, w których można było upłynniać żelazo i wytwarzać wysokiej jakości surówkę ciągliwą . Wymieniono dotychczasowe procesy produkcji żelaza i związaną z nim rafinację. W rezultacie skomplikowany proces produkcji stali damasceńskiej stracił na znaczeniu. Dopiero pod koniec XVII wieku. Spowodowało to ponowne zwiększenie użycia, głównie w przypadku luf broni palnej.
Wraz z dostępnością dobrej, taniej stali w czasach rewolucji przemysłowej , stal damasceńska w końcu straciła na znaczeniu.
Przygotowanie materiału źródłowego i tła
Ruda żelaza (często darń żelazna ), która była spiętrzana na przemian z węglem drzewnym w piecu wyścigowym , została doprowadzona do wysokiej temperatury (około 1250 °C), powodując stopienie skały i spływanie w postaci żużla . Zawarty tlenek żelaza został zredukowany do żelaza przez gazy reakcyjne w piecu w fazie stałej, która pod koniec procesu była obecna jako kuper na dnie pieca wyścigowego. Porowate żelazo gąbczaste było przeplatane żużlem i pozostałościami węgla i miało różną zawartość węgla w zależności od położenia w piecu. Proces ten nazywa się redukcją bezpośrednią.
Aby uzyskać materiał użytkowy, muszlę trzeba było oczyścić (uszlachetnić) poprzez dalszą obróbkę w specjalnych piecach uszlachetniających lub w kuźni i przerobić na półprodukt. Kolejny niezbędny etap procesu, który jest kluczowy dla tego rodzaju produkcji stali!
Celem rafinacji jest usunięcie zanieczyszczeń i przekształcenie żelazka gąbczastego w zwarty, jednorodny materiał. Uszlachetnianie zasadniczo polegało na ciągłym powtarzaniu spawów ogniowych pomiędzy materiałem a nim samym, puste przestrzenie w skorupie zostały zamknięte, zanieczyszczenia zostały w dużej mierze usunięte, a reszta była bardzo drobno rozprowadzona w materiale. Ten krok może być postrzegany jako kluczowa technologia w produkcji wczesnych wyrobów żelaznych i spawanej stali damasceńskiej.
Rafinacja jest jeszcze ważniejszym technicznie etapem produkcji żelaza. Celem odświeżania jest obniżenie zawartości węgla do poziomu wymaganego dla produktu końcowego. Proces ten odbywa się podczas wytapiania żelaza w ogniu kuźniczym.
„Nawęglanie” – zwane cementowaniem – było znane bardzo wcześnie. Jest to proces, którego celem jest zwiększenie zawartości węgla w żelazie. Był używany do produkcji stali hartowalnej.
Dzięki znajomości tych trzech technik opanowano ustawianie zawartości węgla, a tym samym ustawianie podstawowych właściwości stali. Stosując odpowiednią metodę obróbki cieplnej, te właściwości, takie jak twardość, twardość, miękkość, kruchość, odporność na zużycie, elastyczność itp. mogą być podkreślone i specjalnie stworzone w odniesieniu do pożądanego zastosowania.
Spawanie procesu produkcji stali damasceńskiej
Stal damasceńska, która nie jest produkowana przemysłowo, jest dziś nadal produkowana w podobny sposób jak wcześniej, ale wspierana innowacjami technicznymi. Proces jest podobny do procesu uszlachetniania stali metodą zgrzewania ogniowego.
Na początku kilka (zwykle od 3 do 15) warstw (zwykle dwie lub trzy) różnych materiałów wyjściowych układa się naprzemiennie jedna na drugiej i mocuje (czasami przez zgrzewanie elektryczne , jeśli chcesz bezpiecznie wykluczyć przesuwanie się warstw). Powstały blok jest następnie podgrzewany i spawany ogniowo. Kompozyt jest następnie rozdzielany wzdłużnie lub poprzecznie, układany jeden na drugim i ponownie spawany (fałdy). Procedurę powtarza się kilkakrotnie , podobnie jak przy produkcji ciasta francuskiego .
Świecące opakowanie z blachy z topiącym się boraksem
Kucie z małpą
Kucie z małpą
Produkt końcowy: wielowarstwowa stal damasceńska
Do nowoczesnej stali damasceńskiej stosuje się różne gatunki stali, takie jak
| Stale europejskie: | |
| ck45 | prosta stal węglowa o dobrej wytrzymałości |
| C60 | Stal węglowa, twarda, łatwo hartowalna |
| C105W1 | Stal węglowa najwyższej jakości i twardości do wysokowydajnych stali damasceńskich oraz jako materiał wyjściowy do rafinacji stali. |
| 16MnCr5 | Stal do nawęglania. Trudne do spawania ze względu na zawartość chromu, ale bardzo dobre do ciągnienia. |
| 90MnCrV8 | Stal narzędziowa. Klasyczny „producent adamaszku” w dużej mierze wyparł C 105 W1 z rynku niemieckiego. Ciemny rysunek ze względu na zawartość manganu, wysoka twardość. |
| 1.2008 i 1.2063 | Stale narzędziowe używane głównie do pilników. Twardość do 67 HRC. |
| Stale japońskie: | |
| San-Mai: | Termin dla stali trójwarstwowej |
Ponieważ liczba warstw podwaja się po każdym ułożeniu jedna na drugiej, po kilku powtórzeniach pojawiają się setki warstw. Główną trudnością przy spawaniu ogniowym jest to, że materiał nie może przekraczać określonej temperatury , w przeciwnym razie węgiel spali się. Jednocześnie materiał nie może się zbytnio złuszczać (utleniać), ponieważ wtedy nie można go już ze sobą kuć. Ponieważ stal zaczyna się palić przed temperaturą topnienia ( utlenianie ), boraks jest rozprowadzany jako topnik na spawanym obszarze pod koniec procesu nagrzewania . Topi się w płynną warstwę szkła, chroniąc w ten sposób stal przed wnikaniem tlenu. Właściwym na to momentem jest (w zależności od materiału) pojawienie się pierwszych gwiazd ( iskier ) płonącego węgla. Powstaje szklista osłona, która otacza dwie spawane części. Służy to nie tylko jako ochrona przed wnikaniem tlenu, ale także jako rozpuszczalnik dla tlenków tworzących się na świecącej powierzchni. W tym procesie ważne jest szybkie, zdecydowane leczenie kowadła , które nabywa się poprzez praktykę.
W celu uzyskania wzorów na powierzchni, stal może być skręcana ( skręcana stal damasceńska ) lub dalej obrabiana „asymetrycznie” ( dzika stal damasceńska ). Obecnie, po hartowaniu i dokładnym szlifowaniu / polerowaniu, stal damasceńska jest trawiona, aby wzór był widoczny. Poszczególne warstwy są w różnym stopniu atakowane kwasem, tworząc w ten sposób wzór na powierzchni ostrza. W dawnych czasach ostrza były bardzo dokładnie polerowane, co zapewnia pewien stopień ochrony przed korozją, a także pozwala wyraźnie uwidocznić różne sekwencje warstw. Ta technika została udoskonalona na japońskich ostrzach i jest stosowana do dziś. Znacznie drobniejsza struktura jednorodnej stali, która powstała w wyniku rafinacji, liczy się tutaj jako cecha jakościowa. Nie można tego uwidocznić przez trawienie.
W przypadku noży wykonanych z prostej stali damasceńskiej (np. żelaza i stali) istnieje teoretyczny problem polegający na tym, że krawędź tnąca może zużywać się „jak piła”, ponieważ miękkie warstwy w mieszance zużywają się znacznie szybciej niż twarde. Ponieważ jednak zawartość węgla w cienkich warstwach szybko wyrównuje się poprzez dyfuzję, w praktyce zwykle nie stanowi to problemu, jeśli warstwy nie są zbyt grube.
Stal damasceńska w różnych obszarach kulturowych
Stal damasceńska w Azji Południowo-Wschodniej
Stal damasceńska produkowana była również w Indonezji . Używano go głównie do tzw. kerisu ( sztyletu ze spiczastym, często falistym ostrzem). Te indonezyjskie stale mają często podwyższoną zawartość niklu , co wskazuje na wytwarzanie tej stali z meteorytów żelaznych . Te często mają wysoki udział tego pierwiastka. Według mitologii Empu (indonezyjskiego mistrza kowalskiego) żelazo przyszło z nieba i zostało zesłane przez bogów.
Emalia ze stali damasceńskiej „Wootz” lub „Bulat”
początek
Stopiona stal damasceńska jest znana jako stal Wootz lub w skrócie „Wootz” lub „Bulat”. Termin „ Wootz ” pochodzi z obszaru języka indyjskiego. Stal prawdopodobnie po raz pierwszy została wyprodukowana w Azji Środkowej, a później w całym regionie orientalno-arabskim .
Wydajność i jakość
Orientalna stal damasceńska jest często opisywana jako legendarna i znacznie lepsza od średniowiecznej europejskiej stali na miecze. Te stwierdzenia nie odpowiadają rzeczywistości. Między stalami orientalnymi były duże różnice w jakości. Istnieją jednak miecze doskonałej jakości, które mają bardzo dobrą retencję krawędzi i odporność na pękanie, a także mają wysoką wartość artystyczną.
Można powiedzieć na pewno, że zawartość węgla w ostrzach wykonanych z Wootz jest znacznie wyższa niż w większości mieczy adamaszkowych. Większość udokumentowanych znalezisk produktów Wootz ma wspólną zawartość węgla między 1,2 a 1,8%. Ta wysoka zawartość węgla jest konieczna, ponieważ tworzenie wzoru jest reprezentowane jedynie przez rozkład węgla w postaci węglików i ich wygląd w stali.
Z metalurgicznego punktu widzenia takie materiały są uważane za nadperlityczne lub prawie ledeburytyczne . Oznacza to, że węgiel może być rozpuszczony w żelazie tylko w ograniczonym stopniu lub wcale podczas obróbki cieplnej. Występuje w postaci osadów cementytu (węglika). Te osady i forma ich wyglądu w dużej mierze determinują wzór, który jest podkreślany w stali poprzez polerowanie i trawienie. Właśnie dlatego stopy te są dość kruche, zwłaszcza po obróbce cieplnej. Doprowadziło to do z. B. Miecze były tylko nieznacznie wynagradzane miejscami, inaczej szybko by się zepsuły.
Produkcja Wootz
Materiał wyjściowy, tak zwany placek Wootza , składa się z żelaza , około 1,5% węgla i drobnych śladów zanieczyszczeń, m.in. B. wanad , molibden , chrom , niob lub mangan . Materiał topi się, a następnie powoli schładza. W tym procesie powstają dendrytyczne kryształy austenitu . Mają wydłużony, podobny do jodły kształt i pchają się coraz głębiej w roztopiony materiał. Zanieczyszczenia nie mieszczą się w sieci krystalicznej i są wpychane w szczeliny.
Jeśli materiał nadal stygnie i spadnie poniżej dolnej granicy temperatury austenitu, tworzą się losowo rozmieszczone cząstki cementytu . Gdy stal jest kuta, cząstki cementytu ponownie rozpuszczają się, z wyjątkiem obszaru granicznego między kryształami austenitu, gdzie nagromadziły się ciała obce. Stal jest teraz każdorazowo podgrzewana do zakresu temperatur, w którym tworzą się nowe cząstki cementytu. Następnie stal jest kuta . W ten sposób stopniowo powstają części cementowe. Aby były widoczne, powierzchnia musi być jeszcze wypolerowana i wytrawiona.
W przypadku mieczy i szabli wykonanych z tej stali, na ostrzu powstaje wzór poprzez polerowanie lub trawienie, jak ma to miejsce w przypadku spawanej stali damasceńskiej. Taka broń była produkowana do około końca XVIII wieku. Produkcja tej stali została od tego czasu prawie zapomniana, ponieważ właściwości tak specjalnej konstrukcji metalurgicznej nie odzwierciedlają wymagań stawianemu nowoczesnemu i wysokowydajnemu materiałowi. Ze względu na rosnącą czystość i powtarzalność stali mono, stal damasceńska została w ostatnim czasie zredukowana do swoich właściwości dekoracyjnych. Część entuzjastów i specjalistów nadal uważa, że ostrze ze stali kompozytowej spawanej ogniowo jest wariantem szlachetniejszym i lepszym technicznie. Rzeczywiście, te ręcznie wykonane arcydzieła są pięknymi, unikalnymi dziełami i pokazują „żywą” stal.
Jest teraz wielu ekspertów, którzy opanowali ten stary proces produkcyjny.
Badania
W 2006 roku badania pod mikroskopem elektronowym na Politechnice w Dreźnie wykazały, że nanorurki węglowe o długości do 50 nm i średnicy od 10 do 20 nm zbudowane z atomów węgla w mieczu damasceńskim z XVII wieku wskazują na wciąż nieznany proces metalurgiczny. Istnieją spekulacje, że na przykład drewno lub liście dodawano do wytopu przy użyciu specjalnych indyjskich rud żelaza jako katalizatorów lub substancji tworzących kryształy. Jednak nadal nie ma dowodów na to, że te nanocząstki mają jakikolwiek wpływ na właściwości techniczne stali. Nie udało się udowodnić zakładanej zwiększonej odporności na korozję.
W tej stali, zdaniem naukowców, to cząstki martenzytu ułożone w kształt fali w strukturze mają decydować o rzekomo doskonałych właściwościach. To już w rafinacji dotarło do żelaza a nie przez Stany Zjednoczone wykucie kilku rodzajów stali. Nie możemy tutaj mówić o technologii kucia w Damaszku. Ta surowa stal, produkowana w procesie topienia w tyglu , znana jest jako Wootz .
Sposób, w jaki stal Wootz Damaszek była używana w średniowieczu i współczesne podejście do stalowych ostrzy, przedstawia trzeźwy obraz. Cytowane badania nie prowadzą do żadnej szczególnej poprawy właściwości w porównaniu ze zwykłą stalą lub spawaną stalą damasceńską.
Stal damasceńska i miecz samurajski
Jak wspomniano powyżej, miecze samurajskie nie są w rzeczywistości wykonane ze stali damasceńskiej, ale ze stali rafinowanej (również spawanej stali kompozytowej ). Często stosowane różne konstrukcje ostrza z np. twardszą stalą w rdzeniu lub grzbiecie oraz hartowanie różnicowe ostrza mają wspólny tylko podstawowy proces obróbki ze stalą damasceńską.
Stal używana do produkcji japońskiego miecza jest składana i przyspawana do siebie (rafinacja). Powodem tego jest osiągnięcie pewnej jednorodności (równomierne rozmieszczenie składników chemicznych w stali) oraz usunięcie żużla , co jest niezbędne ze względu na zanieczyszczony surowiec Tamahagane . Tamahagane pozyskiwany jest w tzw. Tatarze i odpowiada europejskiemu wyrobowi do wypalania szmat . Tatara odpowiada bardzo dużemu piekarnikowi wyścigowemu. Tamahagane jest towarem i nie jest już wyrabiany przez samego japońskiego kowala. Jednak uszlachetnianiem zajmuje się kowal, który wcześniej wykuwa odpowiednie kawałki Tamahagane i łączy je w blok. Kowal nie ma dostępnej stali rafinowanej jako towaru. W przypadku mieczy samurajskich rafinacja jest częścią procesu wytwarzania produktu. Następuje łączenie różnych materiałów wyjściowych, ze względu na dużą liczbę fałd jest to homogenizacja, czyli rafinacja, a nie produkcja stali damasceńskiej.
Optyczne właściwości stali uszlachetniającej, zwanej po japońsku Hada , to jedna z najważniejszych cech jakościowych japońskich ostrzy. Ponadto nacisk kładziony jest na efekty optyczne poprzez struktury, które zasadniczo powstają w wyniku obróbki cieplnej. Te struktury martenzytu występują w strefie twardości hamon i są klasyfikowane według wielkości (Nie, Nioi) i wyglądu (np. Kinsuji, Chikei, Inazuma, Sunagashi czy Utsuri). Są one również częścią cech jakościowych japońskiego ostrza iw dużej mierze decydują o jego wartości.
Użycie w broni palnej
Lufy broni palnej zawsze wykonywane były ze stali damasceńskiej ( kompozyt spawany ogniowo ) . Materiał oferuje dokładnie takie właściwości, jakie są wymagane dla broni palnej: jest elastyczny, wytrzymały i mocny. Wczesne lufy odlewane (znajdujące się m.in. w karabinach ręcznych , hakowych i ściennych ) były cięższe i mogły pękać pod wpływem nacisku podczas strzelania , co wiązało się ze znacznym niebezpieczeństwem dla strzelca . Beczki z Damaszku miały większą wytrzymałość pomimo mniejszej wagi, ale wielokrotne procesy spawania powodowały również zwiększone ryzyko rozerwania podczas strzelania.
Beczki damasceńskie powstawały m.in. poprzez nawijanie poszczególnych stalowych drutów na pręt i kucie ich razem. W Muzeum Broni Suhl można zobaczyć, gdzie w biegu wokół słupa wykuto pas z kilku skręconych nici ze stali damasceńskiej.
Istnieją ulepszone metody, w których wstęgę damasceńską nawijano na rurę i zgrzewano.
Damasceński
Damaszek to proces trawienia na polerowanej powierzchni metalu, który ma na celu symulację wzoru stali damasceńskiej. To nie jest stal damasceńska. Takie efekty są czasami nie do odróżnienia wizualnie od prawdziwej stali damasceńskiej. W heraldyce przez damasceński rozumie się zdobienie herbów roślinnymi zawijasami i wiciowymi wzorami w stylu arabeski .
Stal damasceńska dzisiaj
posługiwać się
Obecnie, ze względu na estetykę trawionej powierzchni, stal damasceńska znów cieszy się coraz większą popularnością, zwłaszcza do produkcji noży kuchennych i myśliwskich . Robi się z niego również naczynia i biżuterię . Niemal zawsze użyteczność zastosowania stali damasceńskiej ogranicza się do jej walorów dekoracyjnych. Niektóre noże kuchenne zachowują swoje krawędzie dzięki zastosowaniu rdzenia ze stali o wysokiej wytrzymałości. Stal damasceńska tworzy jedynie zewnętrzne warstwy dekoracyjne i musi być bardziej miękka niż rdzeń, aby zminimalizować ryzyko pęknięcia. Monostal spełnia to zadanie w ten sam sposób. W przypadku noży myśliwskich zastosowanie stali damasceńskiej zapewnia dobrą elastyczność i zwiększoną odporność na złamanie. W praktyce tylko kilka gatunków stali spełnia to wymaganie, które nie jest jasno zdefiniowane. Termin „stal damasceńska” jest ponownie używany w USA dopiero od 1973 roku.
Damasteel
Tak zwany Damasteel może być wytwarzany przy użyciu nowszych procesów produkcyjnych . To zupełnie inny proces, w którym gatunki stali odpornej na rdzę w postaci proszku miesza się ze sobą w taki sposób, że powstaje wzór. Pod wpływem wysokiego ciśnienia i jednocześnie wysokich temperatur materiał spieka się w zwarty stalowy blok, który jest cięty i dalej przetwarzany. Po wyprodukowaniu stal ta nazywana jest stalą metalurgiczną proszków.
Proces został opracowany dopiero w 1993 roku. Powodem rozwoju był fakt, że stale stopowe z chromem nie mogą być spawane na gorąco. Stal nierdzewna to stal wysokostopowa, która musi zawierać więcej niż 13% chromu w osnowie, aby była odporna na rdzę. Ze względu na zawartość węgla stale te nigdy nie są całkowicie odporne na rdzę.
Egzotyczna stal damasceńska
Oprócz konwencjonalnej stali damasceńskiej w wersji rdzewiejącej i nierdzewnej istnieją tak zwane „egzotyki damasceńskie”, które charakteryzują się specjalnym pochodzeniem jednego lub dwóch rodzajów stali. Kolekcjonerzy i entuzjaści są zainteresowani, ale właściwości nie wykraczają poza właściwości innych odpowiednich stali przemysłowych.
Egzotyki obejmują:
- Leo-I-Damaszek - 320 warstw ( stal lufy działa z czołgu Leopard-I ze stalą narzędziową)
- Leo-II-Damaszek - 320 warstw (stal lufy działa z czołgów Leopard-I ze stalą na łożyska wałeczkowe)
- Leo III Damaszek - 320 warstw (stal lufy działa z czołgów Leopard I ze stalą narzędziową i stalą łożyskową)
- Leo IV Damaszek - 640 warstw (stal lufy z czołgów Leopard I ze stalą narzędziową, stalą łożyskową i stalą do pracy na zimno)
- Eurofighter Damaszek - 320 warstw (materiał armaty pokładowej z myśliwca " Eurofighter " ze stalą narzędziową)
- Tirpitz Damaszek - 320 warstw (materiał Tirpitz ze stalą narzędziową)
- G3 Damaszek (materiał lufy z karabinu szturmowego G3 ze stalą narzędziową)
- Żelazny adamaszek meteorytu
Zobacz też
literatura
- Manfred Sachse : Stal damasceńska. Mit. Fabuła. Technologia. Posługiwać się. Stahleisen-Verlag, 1993, ISBN 3-514-00520-6 .
- Heinz Denig: Stare kowalstwo. Tom 2: Stal damasceńska. Wydanie II. Publikacja własna , 2000, ISBN 3-87022-258-1 .
- Manouchehr M. Khorasani: Broń i zbroja z Iranu - Epoka brązu do końca okresu Qajar. Legat, Tybinga 2006, ISBN 3-932942-22-1 . (w tym starożytna nauka o broni)
- Masakuni Ishii, Minoru Sasaki: Kodaitô do Tetsu no Kagaku (miecze wczesnego okresu i chemia stali). Tokio 1995, ISBN 4-639-01300-0 .
- L. Kapp, H. Kapp, Y. Yoshihara: Rzemiosło japońskiego miecza. Tokio/Nowy Jork 1987, ISBN 4-7700-1298-5 .
- Niemiecki: japoński miecznik. Ordonnanz-Verlag, Freiburg i.Br. 1996, ISBN 3-931425-01-0 .
- Roman Landes: Ostrza noża i stal: Rozważania technologiczne krawędzi noża. Wydanie II. Wieland-Verlag , Bad Aibling 2006, ISBN 978-3-938711-04-0 .
- Stefan Mäder : Stale, kamienie i węże. Uniwersytet Humboldta, Berlin 2001, DNB 971697175 .
linki internetowe
- Noże damasceńskie do samodzielnego kucia. Na: die-roemer-online.de
- Trudność i czary. „Historyczny rdzeń” magicznych mieczy. Uniwersytet w Kilonii
- Kluczowa rola nieczystości w starożytnych ostrzach ze stali damasceńskiej (angielski)
- Krucjata przeciwko nanotechnologii. Dnia: Wissenschaft z dnia 16 listopada 2006 r.
Indywidualne dowody
- ↑ polime.ch
- ↑ Przykład w niemieckim domu aukcyjnym. ( Pamiątka z 8 grudnia 2015 w Internetowym Archiwum )
- ^ Regionalgeschichte.net
- ↑ Zjedz kowadło młotkowe. W: Archeologia online
- ↑ Rapiery celtyckie
- ↑ Dział Inżynierii Materiałowej i Procesowej ( Memento z 4 listopada 2013 w Internet Archive ) (PDF; 1,0 MB)
- ↑ Ujawniono sekrety europejskiego kowalstwa. W: welt.de
- ↑ archaeologie-online.de
- ^ M. Reibold, P. Paufler, AA Levin, W. Kochmann, N. Pätzke, DC Meyer: Materiały: nanorurki węglowe w starożytnej szabli damasceńskiej. W: Natura. 444, (2006), s. 286. (Angielski)
- ↑ drut scotts_talisman_damastlat_und_nano. W: Archeologia online
- ↑ home.datacomm.ch
- ↑ https://www.washingtonpost.com/wp-dyn/content/article/2006/02/14/AR2006021402058.html