Автор admin 
Чому дамаск був таким міцним
За легендами, коли у XII столітті хрестоносці зіткнулися з воїнами мусульманського полководця Саладіна, то були вражені зброєю противника. Мовляв, європейські мечі, важкі й часто ламкі, здавалися примітивними шматками заліза на фоні заморських клинків, що мали візерунок, схожий на хвилясту воду. Дамаська сталь буцімто була гострою, мов бритва, не іржавіла і не ламалася при ударі об лати.
Читайте также: «Космічна блокада». Китай і Росія розробили трирівневий план знищення Starlink — ЗМІ
Ця тема знайшла продовження в романі Талісман шотландського письменника Вальтера Скотта, дія якого розгортається під час Третього хрестового походу. В одній зі сцен король Річард Левове Серце розрубує залізний прут своїм дворучним мечем. Саладін же у відповідь легким рухом перерізає подушку своїм ятаганом — і, судячи з опису, автор мав на увазі саме клинок із дамаску.
«Чи здатна твоя зброя, брате мій, розрубати цю подушку?» — запитав [Саладін] короля Річарда. «Ні, звичайно ж, — відповів король, — жоден меч на землі, навіть Екскалібур короля Артура, не зможе розрубати те, що не чинить стійкого опору удару». «Тоді дивись», — сказав Саладін. […] Він витягнув свою шаблю — вигнуте й вузьке лезо, яке не виблискувало, як мечі франків, а навпаки, мало матовий синій колір, усіяний десятьма мільйонами звивистих ліній, що свідчили про те, з якою ретельністю зброяр зварював цей метал.
Легенди легендами, а вченим секрет дамаської сталі (або просто дамаску) не давав спокою століттями. Англійський першовідкривач електромагнітної індукції Майкл Фарадей роками намагався розгадати хімічний склад цих клинків. До 1820 року хімік дійшов висновку, що вся річ у додаванні оксиду алюмінію та кремнезему. Проте він помилявся.
Чи не найзухваліша гіпотеза з’явилася у 2006 році. Дослідники з Дрезденського технічного університету Маріанна Райбольд і Петер Пауфлер отримали зразок справжньої дамаської шаблі XVII століття, яку пов’язують із легендарним перським майстром Асадом Уллою. Щоб побачити внутрішню структуру металу, вчені розчинили крихітний шматочок клинка в соляній кислоті й дослідили залишки під електронним мікроскопом.
У статті для журналу Nature учені заявили, що структура дамаської сталі була пронизана вуглецевими нанотрубками. Це циліндричні молекули вуглецю діаметром трохи більшим за пів нанометра — у десятки тисяч разів тонші за людську волосину!
Як стверджував Петер Пауфлер, нанотрубки в структурі клинка працювали як надміцний каркас. Вони обгортали нановолокна цементиту — надтвердої сполуки заліза та вуглецю. Вміст вуглецю у клинках досягав 1,5−2%, що значно більше, ніж у більшості звичайних сталей.
Щоправда, дрезденцям повірили не в усьому. Джон Верховен з Університету штату Айова, один із головних дослідників дамаської сталі, припустив, що колеги прийняли за нанотрубки стрижні того-таки цементиту, адже він і сам здатен набувати подібної форми. Інші фахівці нагадували, що нанотрубки інколи трапляються в самому обладнанні електронних мікроскопів. Пауфлер і сам визнавав, що в дослідженні є пробіли, та все ж наполягав на своїй інтерпретації.
Хай хто з учених мав рацію, в одному згоди дійти вдалося — що ключову роль у малюнку і твердості високовуглецевих сталей відігравав саме цементит. Ось тільки як близькосхідним майстрам узагалі вдавалося викувати сталь із такої сполуки без сучасних технологій?
Як кували дамаську сталь
Дамаські клинки робили не з місцевої сирійської руди. Основою був вутц — високовуглецева тигельна сталь, яку виробляли в Південній Індії, а також на Шрі-Ланці. Звідти невеликі зливки продавали через торговельні маршрути до Персії, арабського світу й далі на Близький Схід.
Як виготовляли вутц? У закритий тигель (ємність для нагрівання і плавлення) закладали залізо, деревне вугілля та органічні матеріали — у старих текстах згадують листя, деревину та інші рослинні добавки. Посудину нагрівали до дуже високої температури, понад 1400 градусів. У замкненому просторі залізо насичувалося вуглецем і перетворювалося на високовуглецеву сталь. Після повільного охолодження з тигля діставали зливок.
Читайте также: 770 годин без деградації. У Німеччині розробили потрійну сонячну комірку за принципом Біг Мака
Далі починалося найскладніше. Вутц не можна було просто розігріти добіла й кувати як звичайну сталь. За надто високої температури структура цементиту розчинялася, і майбутній візерунок зникав. Майстер повинен був нагрівати й охолоджувати клинок десятки разів у доволі вузькому температурному коридорі — орієнтовно від 850 до 650 градусів. Температуру визначали на око, за кольором розжареного металу, від темно-вишневого до оранжевого.
Під час такого кування карбіди — тверді частинки на основі заліза й вуглецю — формували смуги. Коли майстер витягував зливок у клинок і багато разів його проковував, ці смуги на поверхні перетворювалися на знаменитий хвилястий малюнок. Ось чому його було неможливо стерти — це був відбиток внутрішньої структури металу.
Готовий клинок із дамаської сталі коштував цілий статок, його передавали у спадок, йому навіть приписували магічні властивості.
Але у XVIII столітті виробництво почало занепадати. Навіть найбагатші зброярі Європи та Сходу не могли відтворити справжній дамаск. Ринок тим часом заполонив інший матеріал, який теж стали називати дамаском — зварна сталь із шарами різних металів. Вона могла давати красивий хвилястий малюнок, але це була вже інша технологія, яка поступалася оригіналу по всіх фронтах.
До початку XIX століття ковалі остаточно махнули рукою на дамаську сталь. А все тому, що проґавили ще один важливий нюанс. Його вдалося розгадати лише в 1990-х.
Головний секрет дамаської сталі
Професор Джон Верховен і коваль із Флориди Альфред Пендрей довго намагалися відтворити дамаську сталь за старими описами. Але з сучасною сировиною у них нічого не виходило, візерунок не з’являвся. Парадокс у тому, що сучасна металургія зазвичай очищує сталь від зайвих домішок — а вутцу ці елементи якраз і були потрібні.
Йдеться про карбідоутворювальні домішки — передусім ванадій. Верховен провів спектральний аналіз і виявив його на музейних експонатах — приблизно 0,004%, або 40 частин на мільйон за масою. Але навіть у таких мізерних кількостях ванадій допомагав карбідам шикуватися в характерні смуги.
Тут і ховалася розгадка. У XVII−XVIII століттях жили залізної руди в Південній Індії, багаті на ванадій та інші потрібні домішки, вичерпалися. А коли майстри почали використовувати руду з інших родовищ, рецепт перестав працювати. Вони робили все, як і раніше — ті самі тиглі, рухи, цикли нагрівання й охолодження. Але на виході отримували просто хорошу сталь, далеку від дамаської. З тодішнім станом освіти й науки навряд чи хтось міг запідозрити, що змінився хімічний склад сировини. Наймовірніше, майстри подумали, що прогнівили богів абощо, і з часом процес канув у забуття.
Тільки на початку 1990-х Альфред Пендрей викував перші за кілька століть клинки, які за зовнішнім малюнком і внутрішньою структурою були близькі до історичної дамаської сталі. 1998 року коваль разом із Верховеном опублікували в журналі JOM повне пояснення механізму.
Та все ж істинний дамаск — це й понині екзотика. Надто вже копіткою і дорогою виявилася технологія, яку колись знав кожен близькосхідний зброяр.
Читайте также: Менший за монету. Швейцарські науковці винайшли квантовий чип завдовжки 7,5 мм
- Мозок на збереженні. Коли і як ми зможемо оцифрувати людську свідомість?
- Єгипетська трагедія. Як пожежа в Александрійській бібліотеці паралізувала людство на 1000 років
- Ковтали миш’як і кип’ятили сечу. Як алхіміки шукали філософський камінь та що відкрили замість нього