دمشق للفولاذ: تقنيات صنع السيف القديم

فولاذ دمشق والفولاذ المائي الفارسي هما اسمان شائعان للسيوف الفولاذية عالية الكربون التي ابتكرها حرفيو الحضارة الإسلامية خلال العصور الوسطى وشهقوا بعدها بنظرائهم الأوروبيين. تتمتع الشفرات بصلابة فائقة وحداثة ، ويعتقد أنها لم يتم تسميتها باسم مدينة دمشق ، ولكن من أسطحها ، التي لها دوامة مميزة من الحرير أو الدمشقي نمط.

حقائق سريعة: حديد دمشق

من الصعب علينا أن نتخيل الخوف والإعجاب المشتركين اللذين ولّدتهما هذه الأسلحة اليوم: لحسن الحظ ، يمكننا الاعتماد على الأدب. كتاب الكاتب البريطاني والتر سكوت عام 1825 تعويذة يصف مشهد تمت إعادة إنشائه في أكتوبر 1192 ، عندما كان ريتشارد ليون هارت من إنجلترا وصلاح الدين

لقد أخاف السيف الأسطوري المعروف بصلب دمشق الغزاة الأوروبيينالأراضي المقدسة تابعة ل الحضارة الإسلامية في جميع أنحاء الحروب الصليبية (1095-1270 م). حاول الحدادون في أوروبا مطابقة الفولاذ ، باستخدام "تقنية اللحام بالنقش" ، التي تم تشكيلها من طبقات متناوبة من الفولاذ والحديد ، وقابلة للطي والتواء المعدن أثناء عملية التشكيل. كان اللحام بالنمط تقنية يستخدمها صناع السيف من جميع أنحاء العالم ، بما في ذلك الكلت من القرن السادس قبل الميلادالفايكنج في القرن الحادي عشر الميلادي والقرن الثالث عشر الساموراي الياباني السيوف. لكن اللحام بالنمط لم يكن سر صلب دمشق.

يعتقد بعض العلماء أن البحث عن عملية دمشق الحديدية هو أصل علم المواد الحديثة. لكن الحدادين الأوروبيين لم يكرروا أبداً صلب دمشق الصلب باستخدام تقنية اللحام بالنمط. أقرب ما توصلوا إليه لتكرار القوة والحدة والديكور المتموج كان عن قصد حفر سطح شفرة ملحومة بالنمط أو تزيين ذلك السطح بالفضة أو النحاس تخريمية.

في تقنية المعادن في منتصف العمر ، يتم الحصول على الفولاذ للسيوف أو الأشياء الأخرى من خلال عملية التفتح ، التي تتطلب تسخين الخام الخام بالفحم لخلق منتج صلب ، والمعروف باسم "ازهر" من الحديد والجمع الخبث. في أوروبا ، تم فصل الحديد عن الخبث عن طريق تسخين الإزهار إلى 1200 درجة مئوية على الأقل ، مما أدى إلى تسييله وفصل الشوائب. ولكن في عملية الصلب بدمشق ، تم وضع القطع المزهرة في بوتقات مع محمل الكربون المواد وتسخينها لعدة أيام ، حتى شكل الصلب سائلاً عند 1300-1400 درجات.

ولكن الأهم من ذلك ، أن عملية البوتقة وفرت طريقة لإضافة نسبة عالية من الكربون بطريقة خاضعة للرقابة. يوفر الكربون العالي الحافة والمتانة ، ولكن من المستحيل التحكم في وجوده في الخليط. قليل جدًا من الكربون والأشياء الناتجة هي حديد مشغول ، ناعم جدًا لهذه الأغراض ؛ كثيرًا وتحصل على حديد الزهر هش للغاية. إذا لم تسر العملية بشكل صحيح ، يشكل الفولاذ صفائح من الإسمنت ، وهي مرحلة من الحديد تكون هشة بشكل ميؤوس منه. كان علماء المعادن الإسلامية قادرين على السيطرة على الهشاشة المتأصلة وتحويل المواد الخام إلى أسلحة قتالية. لا يظهر سطح الصلب في دمشق إلا بعد عملية تبريد بطيئة للغاية: لم تكن هذه التحسينات التكنولوجية معروفة للحدادين الأوروبيين.

صُنع فولاذ دمشق من مادة خام تسمى wootz الصلب. Wootz كان درجة استثنائية من حديد خام الحديد صنع لأول مرة في جنوب وجنوب وسط الهند و سيريلانكا ربما في وقت مبكر من 300 قبل الميلاد. تم استخراج Wootz من خام الحديد الخام وتم تشكيله باستخدام طريقة بوتقة لإذابة وحرق الشوائب وإضافة هامة المكونات ، بما في ذلك محتوى الكربون بين 1.3-1.8 في المائة بالوزن - يحتوي الحديد المطاوع عادة على محتوى من الكربون يبلغ حوالي 0.1 نسبه مئويه.

على الرغم من أن الحدادين الأوروبيين وعلماء المعادن الذين حاولوا صنع شفراتهم الخاصة قد تغلبوا في النهاية على المشاكل المتأصلة في محتوى عالي الكربون ، لم يتمكنوا من تفسير كيف حقق الحدادين السوريون القدماء السطح المتميز وجودة التشطيب المنتج. حدد الفحص المجهري الإلكتروني سلسلة من الإضافات الهادفة المعروفة لصلب Wootz ، مثل لحاء كاسيا أوريكولاتا (تستخدم أيضا في دباغة الجلود) وأوراق Calotropis gigantea (الصقلاب). كما حدد مطيافية ووتز كميات ضئيلة من الفاناديوم والكروم والمنغنيز والكوبالت والنيكل ، و بعض العناصر النادرة مثل الفوسفور والكبريت والسيليكون ، والتي من المفترض أن آثارها جاءت من المناجم في الهند.

التكاثر الناجح للشفرات الدمشقية التي تتناسب مع التركيب الكيميائي وتمتلك زخرفة الحرير المائي والديكور الداخلي تم الإبلاغ عن البنية المجهرية في عام 1998 (Verhoeven و Pendray و Dautsch) ، وتمكن الحدادون من استخدام هذه الأساليب لإعادة إنتاج الأمثلة موضح هنا. تستمر تحسينات الدراسة السابقة في توفير معلومات حول العمليات المعدنية المعقدة (ستروبل وزملاؤه). نقاش حي حول احتمال وجود هيكل مجهرية من "فولاذ دمشق" وضعت بين الباحثين بيتر Paufler و Madeleine Durand-Charre ، لكن الأنابيب النانوية كانت إلى حد كبير مصداقيته.

كما تم إجراء أبحاث حديثة (مرتضوي وأغا-أليجول) في صفائح فولاذية مخرمة مع القرنفل من القرن السادس عشر إلى القرن السابع عشر مصنوعة من خط ووتز باستخدام الصلب الدمشقي باستخدام العملية الدمشقية. دراسة (جرازي وزملاؤه) لأربعة سيوف هندية (التولوار) من القرن السابع عشر حتى القرن التاسع عشر باستخدام تمكنت قياسات انتقال النيوترونات وتحليل الميتالوغرافيا من التعرف على الصلب wootz على أساسه المكونات.

• Durand-Charre، M. Les Aciers Damassés: Du Fer Primitif Aux Aciers Modernes. باريس: Presses des Mines ، 2007. طباعة.
• امبري وديفيد وأوليفييه بوعزيز. "المركبات القائمة على الصلب: القوى الدافعة والتصنيفات"المراجعة السنوية لأبحاث المواد 40.1 (2010): 213-41. طباعة.
• Kochmann ، Werner ، وآخرون. "أسلاك نانوية من حديد دمشق القديم"مجلة السبائك والمركبات 372.1-2 (2004): L15-L19. طباعة.
• Reibold، Marianne، et al. "اكتشاف الأنابيب النانوية في حديد دمشق القديم. "فيزياء وهندسة المواد الجديدة. محرران. القط ، DoTran ، Annemarie Pucci و Klaus Wandelt. المجلد 127. وقائع Springer في الفيزياء: Springer Berlin Heidelberg ، 2009. 305-10. طباعة.
• مرتضوي ومحمد وداود أغا أليغول. "النهج التحليلي والبنيوي الدقيق في دراسة اللوحات الفولاذية التاريخية عالية الكربون (Uhc) التي تنتمي إلى مكتبة مالك الوطنية ومتحف المتحف ، إيران."توصيف المواد 118 (2016): 159-66. طباعة.
• ستروبل وسوزان ورولاند هاوبنر و فولفجانج شيبليكنر. "تركيبات الصلب الجديدة التي تنتجها تقنية دمشقالمنتدى الهندسي المتقدم 27 (2018): 14-21. طباعة.
• ستروبل وسوزان ورولاند هاوبنر و فولفجانج شيبليكنر. "ترصيع فولاذ دمشق على شفرة السيف - الإنتاج والتوصيف. "المواد الهندسية الرئيسية 742 (2017): 333-40. طباعة.
• Verhoeven و John D. و Howard F. كلارك. "انتشار الكربون بين الطبقات في ريش دمشق الحديثة الملحومة بالنمط."توصيف المواد 41.5 (1998): 183-91. طباعة.
• فيرهوفن ، ج. D. و A. H. بندراي. "أصل نمط الدمشقي في ريش دمشق الحديدية. "توصيف المواد 47.5 (2001): 423-24. طباعة.
• وادزورث ، جيفري. "علم المعادن Archaometallurgy المتعلقة بالسيوف. "توصيف المواد 99 (2015): 1-7. طباعة.
• وادزورث وجيفري وأوليج د. شيربي. "الرد على تعليقات Verhoeven على دمشق للصلب."توصيف المواد 47.2 (2001): 163-65. طباعة.