Stal damasceńska

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Wzór stali damasceńskiej na ostrzu noża kieszonkowego

Stal damasceńska (staropol. „demeszka”) – stal mająca bardzo dobre własności mechaniczne, stosowana w średniowieczu do produkcji broni białej. W trakcie badań w 2006 roku, znaleziono w niej nanorurki, co może tłumaczyć jej wytrzymałość i twardość[1][2].

Nazwa pochodzi od Damaszku w Syrii, w którego okolicach istniały liczne warsztaty produkujące z tej stali miecze i szable o unikatowej w średniowieczu jakości. Białą broń ze stali damasceńskiej produkowano w latach ok. 900–1600 w krajach muzułmańskich, zwłaszcza na Bliskim Wschodzie. Powody zaniku jej produkcji w XVII wieku nie są do końca znane. Wiedza o stali damasceńskiej dotarła do Europy w czasie wypraw krzyżowych. Wśród rycerzy europejskich szybko rozpowszechniły się legendy o szablach z tej stali, którymi można było przecinać świece bez ich przewrócenia oraz szczerbić kamienie i miecze europejskie. Większość z tych legend była przejaskrawiona, niemniej jednak stal damasceńska istotnie przewyższała jakością swoje ówczesne odpowiedniki europejskie.

Proces produkcji stali damasceńskiej był objęty tajemnicą i nigdy nie został opanowany w Europie. Nie zachowały się żadne wiarygodne opisy tego procesu. Dawna hipoteza, że stal ta była otrzymana przez skuwanie ze sobą wielu (300–1000 i więcej) warstw stali węglowej o kolejno narastającej twardości, okazała się fałszywa. Współczesne eksperymenty metalurgiczne, oparte na szczegółowych badaniach mikrostruktury tej stali, pozwoliły na opracowanie procesu technologicznego prowadzącego do uzyskania materiału o właściwościach bardzo zbliżonych do oryginalnej stali damasceńskiej.

Powstanie i rozwój technologii[edytuj | edytuj kod]

Kris wykonany ze stali damasceńskiej

W trakcie produkowania tradycyjnej stali węglowej, która - z technicznego punktu widzenia - jest stopem węgla i żelaza, można zmieniać jej właściwości mechaniczne przez zmianę udziału węgla. Ogólnie, gdy w stopie występuje około 2% węgla, otrzymana stal jest twarda, ale krucha, mało odporna na zginanie i trudna w obróbce. Stal zawierająca około 0,5% węgla jest łatwo kowalna, giętka, ale miękka. Stal do produkcji broni białej powinna być jednocześnie twarda (nie szczerbić się), giętka (aby nie pękać) i w miarę łatwo kowalna, aby można było jej nadać pożądany kształt.

Kowale z Indii, prawdopodobnie około 300 roku p.n.e. (inne źródła[Jakie?] podają 200 rok n.e.), odkryli metodę produkcji stali wysokowęglowej, o bardzo wysokiej czystości, uzyskiwanej dzięki dodaniu do stopu pewnych gatunków szkła. Metoda ta rozpowszechniła się w Azji, dochodząc do terenów współczesnego Turkmenistanu i Uzbekistanu około roku 900, oraz na Bliski Wschód około 1000 roku.

Technologia ta była dalej rozwijana na tych terenach przez eksperymenty z kombinacjami lokalnych rud żelaza i różnych gatunków szkła. Szczegóły są nieznane, ale badania próbek wykazały, że w strukturze występują regularne domeny węgliku żelaza, tworzące sieć warstw i wstążek układających się równolegle do siebie. Węgliki mają znacznie większą twardość niż sama stal węglowa. Występowanie domen węgliku umożliwia takie odkucie i naostrzenie broni, że na jej ostrzu znajduje się jednolita wstążka węgliku i równolegle do niej rozmieszczone są dalsze jego warstwy i wstążki, których gęstość występowania stopniowo maleje wraz z odległością od ostrza. Taka struktura powoduje, że ostrze jest bardzo twarde i nie szczerbi się, przy jednoczesnym zachowaniu giętkości całej głowni. Domeny węgliku tworzą na powierzchni głowni wykonanych charakterystyczny wzór.

Zanik technologii i próby jej odtworzenia[edytuj | edytuj kod]

Z nieznanych powodów, metody produkcji stali damasceńskiej zostały zapomniane około roku 1600. Próbowano je odtwarzać w różnych miejscach, jednak bez pełnego powodzenia. W Rosji w pierwszej połowie XIX w. intensywne prace nad odtworzeniem metody produkcji stali damasceńskiej (zwanej tam bułat) prowadził Paweł Anosow[3][4]. Jego stal, otrzymywana prawdopodobnie innymi metodami, ma szereg właściwości zbliżonych do oryginału. W latach 80. XX i na początku XXI wieku, pojawiło się kilka doniesień o eksperymentach, które doprowadziły do otrzymania stali o niemal identycznych właściwościach i strukturze stali damastu. Verhoeven i współpracownicy opublikowali w 1998 roku opis metody, polegającej na 10–20 cyklach wygrzewania stali niskowęglowej do temperatury około 100 °C (poniżej temperatury krytycznej Acm ) i chłodzenia jej do temperatury pokojowej. co prowadziło do spontanicznego powstania mikrostruktury przypominającej stal damasceńską.Podobną metodę opublikowali Wadsworth i Sherby w 1980 i później w 2001 roku.

Przez jakiś czas wierzono, że stal damasceńska była produkowana w podobny sposób, w jaki czyniono to przy produkcji mieczy wysokiej jakości w Europie i Japonii. Proces ten polegał na skuwaniu na gorąco i zawijaniu kilkudziesięciu kolejnych warstw stali o narastającej stopniowo twardości, a następnie wkładaniu tak przygotowanej głowni do kwasu solnego i ostatecznym szlifowaniu ostrza. Proces ten istotnie prowadzi do otrzymania na powierzchni faktury dość podobnej do stali damasceńskiej, co długo wprowadzało badaczy w błąd. Współczesne badania udowodniły że stal damasceńska była wytapiania jednolicie, a głownie wykonane z tej stali nie wykazują nieciągłości struktury, które są nie do uniknięcia przy skuwaniu.

Dość długo sądzono też, że damast nie był wytapiany na miejscu, lecz importowany z Indii. Wykopaliska na terenie Turkmenistanu dowiodły jednak, że stal ta była wytapiana na miejscu, gdyż znaleziono resztki pieców hutniczych, w których zachowały się pozostałości stali o strukturze stali damasceńskiej. Mimo. że nie natrafiono na podobne wykopaliska w okolicach Damaszku, nie ma powodu sądzić, że metody wytopu tej stali nie były znane także i tam.

Z drugiej strony, badania mikrozanieczyszczeń wykonane przez Alfreda Pendraya, wskazują, że ich skład jest identyczny z zanieczyszczeniami rud żelaza pochodzących z północnych Indii. Może to sugerować, że wytop był dokonywany na miejscu, ale ruda i szkło były importowane z Indii.

Damast o niemal oryginalnych cechach jest otrzymywany współcześnie w procesie, który – zdaniem Alfreda Pendraya, Olega Sherby’ego i Jeffa Wadswartha – jest dość zbliżony do oryginalnego, na co wskazuje jego prostota i własności produktów. Badania mające na celu poprawę własności stali są prowadzone przez kilka zespołów metalurgów ze Stanów Zjednoczonych i Rosji, bo taki materiał może znaleźć wiele dochodowych zastosowań.

Stal damasceńska w świecie współczesnym[edytuj | edytuj kod]

Obecnie tak zwana „stal damasceńska” jest szeroko wykorzystywana do produkcji noży kuchennych najwyższej klasy, jednak jest to materiał, który w wyniku obróbki uzyskuje jedynie cechy wizualne do niej zbliżone, lecz w dalszym ciągu ustępuje oryginałowi pod względem wytrzymałości.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. Legendary Swords’ Sharpness, Strength From Nanotubes, Study Says.
  2. Secret’s out for Saracen sabres.
  3. J Wadsworth, OD Sherby. On the Bulat – Damascus steel revisited. „Prog Mater Sci”. 25, s. 35–68, 1980. DOI: 10.1016/0079-6425(80)90014-6. 
  4. P. Anossoff. On the Bulat. „Annuaire du Journal des Mines de Russie”, s. 192–236, 1843.  (przedruk z Gornyj Żurnał, s. 157-318, 1841)

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]