Оригінал статті можна знайти за посиланням.

«Якщо працює, використовуйте»

Девіз стародавніх ковалів

(і сучасних знахарів)

Переклад на румунську мову (Олександра Овсова) за цим посиланням.

Переклад на індонезійську мову (Фіри Відадждо та компанії ChameleonJohn.com) за цим посиланням.

Переклад на російську мову, виконаний «групою перекладачів», за цим посиланням.

Переклад на гінді (Dealsdaddy) за цим посиланням.

Переклад на естонську мову (Фьявана Бренка) за цим посиланням.

Особиста заувага

Перш, ніж почати цю сторінку, я думав, що маю достатньо чітке уявлення про те, що означає «дамаська техніка»: ковальське зварювання сталі та заліза, або в цілому, двох типів сталі. Я також вважав, що так виготовляли чудові мечі та обладунки, і, з очевидних причин, що винайшли цю техніку в античні часи в Дамаску.

 Я також мав уявлення, що в давнину дамаську техніку використовували ще в Толедо (Іспанія), тому, коли навчався в Толедо навесні 2000 року, я шукав рештки ковалів знаменитого меча Толедо.

Дійсно, в кожному кутку є магазин з мечами, ножами та іншими металевими виробами. Проте їхні товари, в основному «фантастичні предмети», як меч Конана-варвара, мабуть, масово виготовляються десь на далекому сході — ви можете знайти це скрізь у світі.

Тоді існували «мистецькі» вироби (наприклад, декоративні тарілки), і особливо ювелірні вироби, виконані, як говорили толеданці, у «дамаський техніці«. А це означало, що темний метал інкрустували сріблом або золотом для отримання багатих прикрас, як показано праворуч. Я, звичайно, не це мав на увазі, коли шукав дамаську техніку.

Випадково я натрапив на магазин, пов’язаний зі справжнім ковальством — за словами власника, останній у Толедо.

Там виготовляли мечі по старому; і зі старим він мав на увазі, що вони робили так для римлян (як сказав він). Принаймні, можна було спостерігати за деякими досить особливими методами кування та спробувати виготовлені мечі: їх можна зігнути до значної міри без руйнування або деформації – я, власне, купив одного.

Проте в даному мечі не було ознак використання дамаської техніки; це був просто міцний виріб з (сподіваюся) дуже гарної сталі. Очевидно, що я все неправильно зрозумів, тому почав трохи досліджувати. Я вибрав Інтернет, а не наукову бібліотеку, оскільки це для мене «додаткова» діяльність.

 Декілька вечорів пошуку в мережі спочатку створили величезну плутанину, тому що словосполучення  «дамаська техніка», здається, використовується для багатьох різних речей (див. нижче). Тепер набагато менше плутанини, але є ще кілька питань. І не дивно, враховуючи, що сталь була одним з основних технічних питань протягом майже 2000 років по всьому світу, що література про її історичний розвиток наповнила би невеличку бібліотеку і, що там ще багато невирішених питань.

Тому деякі питання залишаються відкритими — надійних відповідей немає, або, принаймні, я не зміг їх знайти. Цікаво, що багато людей, у тому числі серйозні «археометалургісти», поділяють мій інтерес – виявляється, що за останні 10 — 20 років спостерігається збільшення кількості публікацій та досліджень.

Найцікавіше, що навіть сьогодні технологія сталі, здається, має певні таємниці та потенціал. І це повертає нас назад до властивостей та роботи з дефектами в кристалах.

 На цій та деяких інших сторінках я поділюся з вами своїми питаннями та знахідками; з часом цей матеріал може стати зрозумілішим. Я включаю багато документів, знайдених здебільшого в Інтернеті, для тих, хто хоче досліджувати самостійно.

 Матеріал дійсно став дещо зрозумілішим. Я включив ще кілька зауважень на основі мого теперішнього (травень 2001 р.) розуміння дамаської техніки: вони завжди позначені жовтим трикутником або кнопкою.

Але обережно! Усе, що знаходиться нижче або в посиланнях, відображає мої нинішні знання та тлумачення; можу помилятися – будьте уважні!

Відправна точка

 Для мене термін «дамаська техніка» до нещодавно мав наступне детальне значення:

Виготовлення артефактів , особливо ножів та мечів, на основі заліза з двох видів сталі. Це отримували, збивши разом (при високих температурах приблизно 800 оС або так зване «ковальське зварювання») пакет декількох листів сталі двох видів. Листи з’єднуються або зварюються в результаті твердотільної реакції та дифузії — утворюється твердий «багатошаровий матеріал». Шарований пакет двох видів сталі часто перегинається; отримана структура подібна до поперечного перерізу складеного і закрученого пирога, який виготовили з двох різних видів тіста (наприклад, шоколадне та ванільне).

Не помилкове твердження, але покриває лише невелику частину того, що мається на увазі під «Дамаск».

Було два типи сталі:

  1. м’яке залізо, відносно низький вміст вуглецю, називається ковке залізо; основний продукт раннього виробництва заліза реакціями твердого тіла за температур значно нижчих температури плавлення заліза.
  2. Залізо, збагачене вуглецем, часто з джерела в Індії (яка багато століть мала монополію), називалося «тиглевий булат» (wootz). Ви можете знайти основну інформацію про розвиток технології заліза та сталі (включаючи ковке залізо та тиглеву сталь) за посиланням.

Переважно неправильно.

Отриманий меч об’єднує позитивні властивості двох складових, уникаючи негативних. Він був важким, але не крихким, міг утримати гострий край, його важко деформувати, але можна було в більшій мірі згинати.

Переважно неправильно.

«Дамаську техніку» винайшли або, принаймні, довели до досконалості в Дамаску та Толедо в античні часи.

Зовсім неправильно

Давні кельти, німці, вікінги, англосакси тощо імпортували дамаські мечі з півдня (в обмін, можливо, на бурштин або світлих жінок; або, принаймні, сировину).

Зовсім і непробачно неправильно

 Як зазначалося, тут є кілька правильних точок зору, але часто зовсім невірно; потрібно змінити та розширити цю тему. Нижче я навів короткий опис мого теперішнього (травень 2001 р.) розуміння (яке містить багато відкритих питань та, ймовірно, деяких непорозумінь).

На двох інших сторінках є (прокоментовані) списки статей, як на мене, цікавих і словник з посиланнями деяких пунктів, які я шукав у мережі. Використовуйте обережно.

Деякі варіанти «дамаської» техніки

 Як з’ясувалося, «дамаська техніка» для різних людей означає різні речі; але навіть у визначенні, наведеному вище, існує безліч варіантів.

«Сталева» частина могла складатися з заліза, багатого на фосфор, не обов’язково вуглець (особливо, можливо, у північній Європі?).

Ковальське зварювання можна було зробити шляхом складання одного і того ж основного матеріалу, який, однак, міг бути досить неоднорідним. Багато складань та ковальське зварювання створили однорідний на вигляд матеріал — це японський спосіб (має жахливе скорочення).

Технологія зварювання не лише продовжила (і дещо нерівномірно) складання і збивання, але і більш складну техніку, яку називають «візерункове зварювання». Результат міг виглядати так:

Частина дуже старого дамаського (= візерункове зварювання) леза меча.

(з інтернет-статті «Візерунки на лезі, притаманні зброї зі стальними краями») від Лі. А. Джонса

Це також може виглядати як на малюнку нижче. Фотографія справжнього шматка дамаської сталі, яку нещодавно зробив німецький майстер-коваль Манфред Сакс (з яким ми ще зустрінемося), взята з його головної сторінки.

З (донині покинутої) домашньої сторінки майстра-коваля Манфреда Сакса з його милостивого дозволу.

У музеї «Вюртембергішс Лендс» у Штутгарті я побачив неймовірно вражаючий меч з часів Меровінгів (близько 500 років н.е.), який зробили технікою візерункового зварювання (і знайшли в Інгерсхаймі — безпосередній сусід міста Гейзінген, де я виріс). Цей меч з Інгерсхайма відтворив сучасний коваль — вищезгаданий Манфред Сакс у такий спосіб:

Вільну стопку сталевих пластин збивають у стрижень з поперечним перерізом близько 1 см2 — чимало роботи! Виготовляють кілька таких стрижнів довжиною близько 1 м. Маркування «Високовуглецевий» на кресленні, мабуть, може означати «високий вміст фосфору».

 Далі ці стрижні скручують і відшліфовують з двох сторін. Скручування важко малювати, але основне можна зрозуміти.

Як це виглядає на поверхні, якщо тепер ви розтираєте скручений стрижень до збільшеної глибини:

(З інтернет-статті Лі А. Джонс: Змій на мечі: візерункове зварювання в мечах раннього Середньовіччя)

Оригінальні підписи малюнків:

Візерунки, розкриті шляхом послідовного шліфування фаски по довжині скрученого стрижня, продемонстровані на глиняній моделі стрижня, складеного з шістнадцяти поперемінних шарів, підготовлених ковалем-кліночніком Даном Марагні. Стрижневі надавали помірно-квадратної форми і з’єднували уздовж іншого стрижня, показаний лише фокально на краю. Стрижень поступово шліфували і фотографували на кожному проміжку, зменшуючи загальну товщину у відсотках, показаних у наведеній нижче шкалі. Подальше вирівнювання стрижня змінить цю тенденцію у зворотній бік, як дзеркальне зображення візерунків, розкритих спочатку.

Кілька з цих стрижнів потім зварювали так, щоб стрижень з чистої сталі був зовні. Збитий у форму і відшліфований до гострого краю – маємо чудовий меч, який по цінності дорівнював автомобілю в сьогоднішніх валютах.

Тільки це було складніше: для центральної частини використовували два незалежних шари, щоб передня та задня частини меча відрізнялися; і скручені ділянки чергували з нескрученими аби сформувати особливий візерунок вздовж меча. Подивіться самі.

Схоже на те, ніби ви можете дістатися до магічного або просто знаменитого меча, як Нотунґ (меч Вагнера для Сіґмунда та його сина Зіґфріда), Екскалібур (Короля Артура), Балмунг (якого зробив Зіґфрід із шматків Нотунґа в сазі про Нібелунгів), Турендал (сага про Роланда), Мімунг (Вієланд-коваль зробив для свого сина Віттіха), Еккешах і Наглрінг (Дітріх фон Берн), Колада і Тізона (Ель Сід) — і так далі.

Детальніше про «магічні мечі» можна знайти за цим (німецьким) посиланням.

Загалом, модель, яка відображає всі етапи процесу, а також показана на виставці в музеї «Лендс», згаданому вище, виглядає так:

Малюнок з чудової книги: Manfred Sachse: «Damaszener Stahl — Geschichte, Mythos, Technik, Anwendung» (Verlag Stahleisen, Düsseldorf). Скопійована тут з дозволу автора.

Здається, в Північній Європі особливою популярністю користувалися візерункове зварювання і багаті на фосфор сталі; але в усьому світі можна зустріти щось на зразок «дамаскінажу» або візерункування.

Одначе було б зовсім неправильно приписувати стародавньому ковалю винахід чогось дуже витонченого. Насправді: вони не мали іншого виходу, як придумати щось на кшталт візерункового зварювання!

Причина в тому, що протягом перших 2000 років технології заліза ніхто не міг розплавити зварювальне залізо або м’яку сталь за температури плавлення 1550 °С. Можна було розплавити лише чавун (евтектична температура плавлення приблизно 4% вуглецю – 1130°С). Його також використовували у великих кількостях у Старому Китаї.

Усім доводилося працювати з невеликими грудами заліза («криця«), отриманих реакцією твердого тіла. Ці невеликі шматки потрібно було зварювати ковальським способом, тобто стиснути при високих температурах, щоб отримати великі шматки. Природньо, маленькі шматки іноді мали різний вміст C або P; ковальські зварені леза показали певну структуру. Кричне залізо, отримане в різних регіонах з різних рудних родовищ, також відрізнялося; за невеликої торгівлі важко було не помітити, що ковальські зварені деталі показували структури, одні частини були твердими, а інші – м’якими.

Зрештою, це невеликий крок: спочатку зварювати якийсь вид заліза до відносно однорідного матеріалу, потім інший вид (який легко відрізнити за кольором або твердістю, виготовлений певним чином або отриманий від інших ковалів) – так, з двома видами заліза та знаннями про ковальське зварювання, візерункове зварювання  вже не потребує великих інновацій.

Тим не менш, знадобилося майже 1000 років ковальського зварювання та простого візерункового до того як зварювання досягло свого зеніту приблизно у 700 – 800 р. н.е., створюючи надзвичайно складні і, безумовно, дуже гарні та цінні витвори мистецтва (проте функціонували в справжніх боях, мабуть, не краще, за простіші мечі).

Щоб ви правильно розуміли, весь процес був зовсім непростим! Знадобилося багато знань, досвіду та практики, щоби виготовити «добре» візерунково зварений меч! Ті стародавні та середньовічні ковалі були не варварами—дикунами, а високоосвіченими та майстерними людьми!

Перші питання спадають на думку; деякі відповіді є в прокоментованому списку статей.

Хто це зробив, коли (і як)? Які культури просто скопіювали, а які винайшли або вдосконалили?

Хіба ці візерунково-зварені мечі дійсно набагато кращі, за «звичайні»? Або все це було для показухи, статусу? Були дамаскінаж або візерункове зварювання важливими нововведеннями чи чимось, чого не можливо уникнути?

Непродумана відповідь: хороші візерунково зварені мечі були кращими за мечі із звичайного заліза (або м’якої, неоднорідної сталі), але поступалися мечам з гарної однорідної сталі. Дивіться таблицю нижче з даними про «справжні» дамаські мечі.

Які були складові? Як і де їх отримували? Як різні типи вихідних матеріалів впливали на або визначали процес кування та кінцевий результат?

Якою саме була роль Дамаску й Толедо?

Чим саме були знамениті леза Дамаск? Як їх виготовляли і наскільки добрими вони дійсно були?

«Справжній» Дамаск

 На останнє питання, здається, є відповідь:

«Справжні» леза Дамаск були виготовлені лише з тиглевої сталі. Дамаський (або водяний) візерунок походить від струменистого осадження частинок Fe3C, а не зі складання та зварювання двох видів матеріалу.

«Таємним» мистецтвом було те, як обробляли високо вуглецеву тиглеву сталь (близьку до чавуну), щоб отримати дуже гнучкий та надзвичайно гострий ніж — перевірте у прокоментованому списку статей.

Сьогодні з’ясовується, що важливою була наявність слідів ванадію (або чогось схожого) аби забезпечити належне утворення частинок Fe3C — див. останню статтю до цього питання.

 Одначе менш зрозуміло наскільки добрими ці леза дійсно були. Очевидно, що хрестоносці, які самі володіли  доволі респектабельними мечами, були сильно вражені.

Проте спроби кувати подібні леза ввели європейських ковалів в оману. Вони вважали, що ці леза складалися з двох типів сталі і знову винайшли «стару» технологію візерункового зварювання  у нових варіантах – вірогідно, без особливого успіху. Вищенаведене пояснення здається досить нещодавнім відкриттям!

Те, наскільки добрими «справжні» дамаські леза були, дізналася в тій чи іншій мірі рання металургія. Професорові Чокке (з Швейцарії) пощастило отримати декілька справжніх дамаських лез для (руйнівних) досліджень (це досить незвично, тому що ці леза цінні, а музеї та колекціонери неохоче погоджуються, щоб їх руйнували).

Деякі з результатів (взяті з книги М.Сакса) були такі:

Загальний склад
Приклад [C] [Si] [Mn] [S] [P]
1. Ніж 1,677 0,015 0,056 0,006 0,086
2. Ніж 1,575 0,011 0,03 0,018 0,104
3. Шабля 1.874 0,049 0,005 0,013 0,127
4. Шабля 0,569 0,119 0,159 0,032 0,252
5. Шабля 1,324 0,062 0,019 0,008 0,108
6. Шабля 1,726 0,062 0,028 0,020 0,172
7. Сучасна зварена сталь (Золінген) 0,606 0,059 0,069 0,007 0,024
8. Сучасна лита сталь (Золінген) 0,499 0,518 0,413 0,038 0,045
Властивості
Приклад 3 4 5 6 7 8
Гнучкість 13,4 15,2 11,5 14,5 21,6 30,0
Робота по вигину 94 221 55 63 361 622
Кут вигину 27 59 19 17 69 78
Твердість 216 233 193 248 347 463

Що б не означали цифри (одиниці виміру не вказали), сучасні леза завжди «виграють». У противному разі, лезо № 4 найкраще. У будь-якому випадку, властивості того, що продавали (і далі продають) як «справжній» Дамаск, широко різняться, є як чудові, так і жахливі зразки.

Нова «високотехнологічна» дамаська техніка

 Слово «дамаська техніка», якщо висловлене на зібранні матеріалознавців, які займаються функціональними матеріалами, матиме нове значення, абсолютно відмінне від вже згаданого.

Тут ми маємо на увазі спеціальну техніку для виробництва структурних з’єднань Cu — в діапазоні 0,5 мм — на інтегральних схемах Si. Перевірте самі за посиланням.

Однак назва «на честь металургів старого Дамаску» є дещо помилковою, оскільки технологія чіп-дамаскін пов’язана з тим, що називається Дамаск сьогодні в Толедо.

Коротко про усі значення дамаської техніки

 Отже, вираз «дамаська техніка» має багато різних значень. У переліку нижче я вказую деякі методи, які «офіційно» не зазначаються як дамаські, але дотримуються загальної ідеї. Прикметники, що використовуються для диференціації різноманітних прийомів – переважно мій винахід.

Складання дамаска; два види сталі:

Складання у стопку різних видів сталі кілька разів; дає багато шарів з гарними, але несиметричними візерунками. Сьогодні такий тип Дамаска виготовляє багато сучасних ковалів.

Цю техніку певною мірою повторно винайшли на Заході у спробі зімітувати цю знамениту зброю після зустрічі зі «справжніми» дамаськими мечами.

Оточений міфами. Насправді, готовий продукт має досить гомогенізований вміст С (тобто це не є справжній «композиційний» матеріал з двох різних видів сталі й нічим не кращий за однорідне лезо з хорошої сталі). Але дамаський візерунок, отриманий після відповідної обробки (гравіювання), надає дамаській сталі особливу красу та привабливість. Це не так сильно відображає різну концентрацію С у шарах, але, мабуть, (я не дуже впевнений щодо цього) різну кількість інших домішок, особливо P (який нібито не розсіюється так швидко, як С).

Складання (Дамаск); один вид сталі

Що робили японці, щоб отримати матеріал меча. Зазвичай не називають Дамаск, але не дуже відрізняється, тому що невеликі шматки заліза або сталі, відібрані з криці, зрештою були досить різними за складом і містили шлакові включення та інші неоднорідності. Особливістю японців було багаторазове складання і забивання; тому неозброєним оком не побачиш у готовому продукті складання — зараз він зовні досить (але не зовсім) однорідний.

 «Просте» візерункове зварювання або ламінування

Може бути, наприклад, лише трохи м’якої сталі усередині й твердої на краях; або ядро ​​м’якого заліза, оточене більш твердими матеріалами. Що (можливо) мали римляни і давні кельти. Крім простої геометрії дизайну, немає особливого візерунка.

Японці також використовували цю техніку; їхні мечі складалися з до трьох різних видів сталі (кожен з яких отримували шляхом багатократного складання, як описано вище), зварених або ламінованих в досить складних умовах.

«Декоративне» візерункове зварювання —  як показана вище техніка.

Хоча скручування мало технічні переваги, у порівнянні зі звареними ковальським способом розкрученими стрижнями, його основне призначення — принаймні, пізніше — було декоративним ефектом, можливим за допомогою цієї техніки. Використовували конструкції значно складніші, за наведені вище.

Пізніше — скажімо приблизно 1000 р. до н.е. — коли ковалі навчилися виготовляти мечі з однорідної сталі (особливо в Толедо, здається); лезо могли ще прикрашати тонким шаром візерунково зварної плівки тільки задля зовнішнього вигляду!

«Справжній» Дамаск

Мечі та інші знаряддя, виготовлені з одного виду сталі — знаменитої тиглевої сталі – отримували з індійських джерел у період від 300 р. до н.е. до 7-го століття н.е. Після цього люди в Дамаску, Толедо та, ймовірно, інших місцях, могли самостійно виготовляти цю високо вуглецеву сталь.

Правильно оброблений, Fe3C (цементит) утворює смужки, створюючи особливий «дамаський» візерунок (часто також називають «водяний «). Це були мечі високих казок, які з’явилися, коли хрестоносці зустріли арабських власників цієї краси.

Одна з недавніх наукових робіт успішно відтворила стародавню техніку і стверджує, що треба зробити три речі аби створити «справжній» дамаський меч:

  • правильна комбінація часу/температури випалювання під час виготовлення злитку;
  • правильна термомеханічна послідовність під час процесу кування;
  • і правильний хімічний склад (особливо невеликі додавання елементів, наприклад, V в достатній концентрації).

Ми повернулися, щоби показати дефекти у кристалах!

Принаймні ще один сучасний коваль працює зі «справжнім» Дамаском, виготовленим з тиглевої сталі (він надіслав мені електронне повідомлення). Ви можете перейти до статті про нього та його мистецтво, активуючи посилання (якщо посилання більше не працює, ось збережений варіант).

 «Таємничий» Дамаск

Є деякі люди, які чесно вірять (засновано на більш-менш на науковому досвіді), що все або зовсім не так, або що технологія дійсно втрачена.

Але є й ті, хто вигадують якусь псевдонаукову брехню, включаючи щось магічне — як правило, намагаючись продати свій «чарівний» продукт.

 «Інкрустований» Дамаск (продають в Толедо)

Хоча це, звичайно, техніка тісного поєднання двох металів (не обов’язково шляхом кування, а, наприклад, при пайці); її зазвичай не пов’язують з виготовленням мечів, ножів, броні або інших «функціональних» виробів. Хоча, можливо, нею користувалися в Толедо для прикрашання мечів.

«Мікроелектронна» дамаська техніка.

«Дамаська техніка» (навіть «подвійна дамаська») стала звичайною назвою в мікроелектронній технології; всі в цьому бізнесі знають, що це означає.

Хоча воно не має нічого спільного з усіма наведеними вище варіантами, які могли б виробити меч, але це своєрідна «інкрустація» дамаської техніки, хоч і в масштабі <1 мкм.

Ой!!

 Наскільки ви могли помилятися? І тоді, як не заплутатися? Моя «швидка» спроба з’ясувати, що «Дамаск» насправді означає, для того, щоб не включити нічого поганого в цей (неважливий) додаток до «Дефектів», я витратив кілька вечорів і вихідні! Але були нагороди: я дізнався багато дуже цікавих речей про історію технології, включаючи деякі моменти, які я завжди хотів знати трохи краще. Потім було кілька несподіваних, але досить цікавих відкриттів:

Більшість серйозних знань походить від нещодавнього до зовсім нещодавнього часу. Розвивається ціла нова галузь досліджень: археометалургія! Деякі її відкриття вже змінили те, як ми бачимо стародавню історію, і дає надію, що багато чого ще попереду.

Існує велика зацікавленість у цих питаннях — принаймні в англо-американському світі. Випробуйте будь-яку пошукову систему за допомогою таких ключових слів, як «сталь», «Дамаск» або «мечі» і ви отримаєте величезну кількість посилань.

Потім спробуйте це з німецькими еквівалентами: по суті, ви потрапите до Карла Май та Біблії. Це можна розглядати як коментар щодо ставлення до технології в цих культурах!

Ось ім’я та адреса «мого» коваля:

Маріано Заморано; Fabrica de Espadas y Armas Blanca ; 45002 Toledo; C/. Ciudad, n.o 19