Кіріспе
Дамаск болат (арабша: فولاذ دمشقي) – Таяу Шығыста Оңтүстік Үндістаннан импортталған немесе Шри-Ланка немесе Ирандағы Хорасан аймағындағы өндіріс орталықтарында жасалған көміртекті болаттан соғылған семсерлердің жарақтарының болат түрі. Бұл семсерлер ағын судың бейнесін еске түсіретін, кейде "баспалдақ" немесе "гүл" пішінінде болатын, жолақтар мен дақтардан тұратын ерекше өрнектермен ерекшеленеді. Мұндай жарақтар берік, сынбайтын және өткір, икемді жиекке дейін қайрауға қабілетті деп есептелген. Вутц (үнді), Пулад (парсы), Фулад (араб), Булат (орыс) және Бинти (қытай) – бәрі де карбидтердің бөлінуімен сипатталатын тарихи, өте жоғары көміртекті, қорыту болаттарының атаулары. "Вутц" сөзі санскрит тіліндегі "утса" немесе "көктем" сөзінің бұрыс транслитерациясы болып табылады; алайда, 1794 жылдан бері бұл сөз тарихи гипереутектоидты қорыту болатын болатты атау үшін негізгі термин ретінде қолданылып келеді. "Дамаск болат" терминінің өзі Сириядағы ортағасырлық Дамаск қаласымен байланысты.
Damascus steel (Arabic: فولاذ دمشقي) is the forged steel of the blades of swords smithed in the Near East from ingots of carbon steel imported from Southern India or made in production centers in Sri Lanka or Khorasan, Iran. These swords are characterized by distinctive patterns of banding and mottling reminiscent of flowing water, sometimes in a "ladder" or "rose" pattern. Such blades were reputed to be tough, resistant to shattering, and capable of being honed to a sharp, resilient edge. Wootz (Indian), Pulad (Persian), Fuladh (Arabic), Bulat (Russian), and Bintie (Chinese) are all names for historical ultra high carbon crucible steel typified by carbide segregation. "Wootz" is an erroneous transliteration of "utsa" or "fountain" in Sanskrit; however, since 1794, it has been the primary word used to refer to historical hypereutectoid crucible steel. The term "Damascus steel" itself likely traces its roots to the medieval city of Damascus, Syria.
Техниканың жоғалуы
Көптеген адамдар қазіргі заманғы металлдың көшірмесін жасау әрекеттері шикізат пен өндіріс техникасының айырмашылығына байланысты толыққанды сәтті болмағанын мәлімдейді. Дегенмен, қазіргі уақытта бірнеше адам түпнұсқа Дамаск болатқа ұқсас, бетінде көруге болатын карбидтік жолақтары бар гиперэутектоидты тигельді болатты сәтті өндірді. Мұндай өрнекті семсерлерді өндіру біртіндеп азайды және шамамен 1900 жылы тоқтады, соңғы мәлімет 1903 жылы Шри-Ланкада Кумарасуами құжаттаған. немесе жоғарыда айтылғандардың барлығының комбинациясы. Үндістанда (әсіресе Голкондада) және Шри-Ланкада жарақтар жасаудан басқа, wootz / ukku түрлі өндіріс орталықтарына, соның ішінде Хорасан мен Исфаханға экспортталды, онда болат жарақтар жасау үшін пайдаланылды, сондай-ақ Таяу Шығысқа да таралды. Әл-Кинди Хорасанда импортталған болаттан басқа болат та жасалғанын айтады. Дамаск болатының құрамында көміртек нанотұйықтарының табылуы, воутц өндірісі руда көздерінің немесе технологиялық білімнің жоғалтуына байланысты тоқтатылды деген гипотезаны қолдайды, себебі көміртек нанотұйықтарының түзілуі өндіріс техникасы немесе қолданылатын шикізаттар едәуір өзгертілсе, қайта жасау қиын болуы мүмкін белгілі бір процестен туындаған. 1973 жылдан бері өрнекті дәнекерленген болат "Дамаск болат" деп аталады, ол кезде пышақ шебері Уильям Ф. Моран пышақ шеберлері гильдиясының көрмесінде "Дамаск пышақтарын" таныстырды. Бұл "Қазіргі Дамаск" бірнеше типті болат пен темір тілімдерінен тұрады, олар бірге дәнекерленіп, бір түйірге айналдырылады. Қазіргі уақытта "Дамаск" термині (техникалық тұрғыдан дұрыс болмаса да) саудада қазіргі өрнекті дәнекерленген болат жарақтарын сипаттау үшін кеңінен қабылданды. Өрнектер теміршінің түйірмен қалай жұмыс істейтініне байланысты әртүрлі болады.
Верховен және Пендрей: балқыту
Ж. Д. Верховен және А. Х. Пендрей Дамаск болаттарының элементтік, құрылымдық және көрінетін ерекшеліктерін қайта жасауға жасаған әрекеттері туралы мақала жариялады. Олар карбидтер түзілетін кейбір элементтердің, оның ішінде ванадийдің, болаттағы карбидтер ерігенге дейін қажетті температурадан артық температураға жеткенше тарамайтынын анықтады. Сондықтан, жоғары температуралық термообработка карбидтермен байланысты өрнектің көрінетін белгілерін жоюға мүмкіндік береді, бірақ карбид түзетін элементтердің жатқан жерін өзгерте алмайды; ал кейіннен төмен температуралық термообработка, карбидтердің қайтадан тұрақтанатын температурасында, осы элементтердің көміртекті байланыстыруы арқылы құрылымды қалпына келтіруге және цементит сфераларының осы жерлерге жиналуына себеп болады. Құюдан кейінгі термиялық циклдар көміртектің осы карбид түзетін элементтерге жиналуына жағдай жасайды, себебі көміртектің жылдамдығы карбид түзетін элементтерге қарағанда әлдеқайда жоғары. Прогрессивті термиялық циклдар Оствальд пісіп-жетілу арқылы цементит сфераларының іріктелуіне алып келеді.
Аносов, Уодсворт және Шерби: bulat
Ресейлік жылнамаларда қымбат бағалы қару-жарақ, соның ішінде қылыштар, пышақтар және балталар жасау үшін "булат болат" деп аталатын материалдың қолданылғаны тіркелген. Ресей патшасы Михаил 1621 жылы өзіне булаттан жасалған дулыға жасатқан деген мәлімет бар. Булаттың нақты қандай жерден шыққандығы немесе оның өндіріс процесі белгісіз, бірақ оның Парсы және Түркістан арқылы Ресейге әкелінген болуы мүмкін, ал ол дамаск болатымен ұқсас және тіпті бірдей болуы да ықтимал. Павел Петрович Аносов 19 ғасырдың ортасында осы процесті сәтті қайта жасай білді. Уодсворт пен Шерби де булат болатты қайта жасауды зерттеді және 1980 жылы өз нәтижелерін жариялады.
Қосымша зерттеулер
Дрезден техникалық университетіндегі зерттеушілер тобы рентген сәулелері мен электронды микроскопияны қолданып Дамаск болатты зерттеу барысында цемент наножіптер мен көміртек нанотүтіктердің бар екенін анықтады. Неміс зерттеушілері лазерлік аддитивті өндіріс әдістері арқылы, дәстүрлі бүктеу және соғу процесінен өзгеше, жоғары беріктіктегі Дамаск болатын жасау мүмкіндігін зерттеді. Нәтижесінде алынған үлгілердің механикалық қасиеттері ежелгі Дамаск болаттарынан асып түсті, соның ішінде 1300 МПа созу беріктігі және 10% созылу көрсеткіші тіркелді.
Қару жасау
20 ғасырдың басына дейін барлық оқпаналы мылтықтардың ұңғылары темір және болаттың жіңішке жолақтарын қыздырып, оларды тірекке (мандрелге) орап пішіп жасалатын. Бұл процеске "ламинаттау" немесе "Дамаск" деп аталатын.
Материалдық және механикалық қасиеттері
Верховен, Петерсон және Бейкер Дамаск қылышының механикалық сипаттамасын аяқтады, соқтығу сынағымен қатар қаттылықты сынауды жүргізді. Олар Дамаск болаттың механикалық қасиеттері бойынша 1,0 салмалық % көміртегі бар ыстық прокатталған болаттан жасалған таяқшалармен салыстыруға болатынын анықтады. 740 МПа орташа беріктік 550 МПа ыстық прокатталған болаттың беріктігінен жоғары, ал 1070 МПа орташа созылу беріктігі 965 МПа ыстық прокатталған болаттың созылу беріктігінен жоғары болды. Бұл нәтижелер Дамаск болатындағы перлиттің тығыз арақашықтығына байланысты болуы мүмкін, бұл микроқұрылымды жақсартады. Сонымен қатар, созылу және қиманың азаюы ыстық прокатталған болаттың орташа көрсеткіштерінен сәл жоғары болды. Дамаск болаттарының Роквелл қаттылығы 62-67 аралығында болды. Бұл механикалық қасиеттер материалдың құрамдас болаттарынан күтілетін қасиеттерге сәйкес келді, бастапқы болаттар жасаған жоғарғы және төменгі шектер арасында қалды. 1075 болат пен 15N20 болаттан жасалған Дамаск болаттың қасиеттері зерттелді, олардың көміртегінің шамамен бірдей мөлшері бар, бірақ 15N20 болатында салмағы бойынша 2% никель бар. 1075 болат жоғары беріктігімен, бірақ төмен соққы төзімділігімен, перлитті микроқұрылымымен, ал 15N20 болат ферритті микроқұрылымымен жоғары соққы төзімділігімен танымал. Дамаск болаттан жасалған ламинаттың механикалық қасиеттері 54 қабаттанған үлгілерде және 250 қабаттанған үлгілерде сипатталды. Charpy V кесігі сынақтары 54 қабаттанған үлгілердің соққы төзімділігі 4,36 Дж/см2, ал 250 қабаттанған үлгілердің соққы төзімділігі 5,49 Дж/см2 екенін көрсетті. Соқтығу сынақтары екі үлгіде де беріктік пен созылудың ұқсас екенін көрсетті, олар тиісінше 475 МПа және 3,2% шамасында болды. Алайда, 54 қабаттанған үлгілердің максималды беріктігі 250 қабаттанған үлгілерге қарағанда төмен болды (750 МПа 860 МПа-ға қарағанда). Бұл зерттеуден көрінетіндей, қабаттау процесі болаттың механикалық қасиеттеріне маңызды әсер етеді, қабаттар санының артуымен соққы төзімділігі артады. Олар сондай-ақ Дамаск болаттың механикалық қасиеттерін бастапқы материалдармен салыстырып, Дамаск болаттың қасиеттері екі құрамдас болаттың қасиеттері арасында екенін анықтады, бұл композиттік материалдардың қасиеттеріне сәйкес келеді. Ламинация мен жолақтардың өңдеуі мен дизайны механикалық қасиеттерге де маңызды әсер етуі мүмкін. Температураға және сұйықтыққа қарамастан, жолақтың бағытына перпендикуляр соққы жасалған кезде Дамаск болаттың соққы төзімділігі жолаққа параллель соққы жасалған кездегіден әлдеқайда жоғары. Бұл Дамаск болаттарының сыну және жарылу механизмдеріне байланысты, онда жарықтар екі құрамдас болат арасындағы интерфейстерде тез таралады. Соққы жолаққа параллель бағытталғанда, жарықтар ламинация интерфейстері бойымен оңай таралуы мүмкін. Соққы жолаққа перпендикуляр бағытталғанда, ламинация интерфейстері тиімді қорғалады, жарықтар бұрылады және жарықтардың материал арқылы таралуы үшін қажетті энергияны арттырады. Бұл нәтижелер Дамаск болаттың оптималдық дизайнын қолданудың ерекшеліктеріне байланысты көрсетеді: деформациядан қорғау және соққы төзімділігін арттыру үшін жолақтың бағытын таңдау керек.
Мәдениеттік сілтемелер мен қате түсініктер
Беовульф Гренделдің анасын өлтіргенде қолданған қылышы кейбір қазіргі ағылшын тіліндегі аудармаларда "дамаскталған" деп сипатталған. Джордж Р.Р. Мартиннің "Мұз бен от әні" кітаптар сериясында және "Тақтар ойыны" телесериалында айтылған ерекше мықты, құрастырылған Валирия болаты, Дамаск болатынан шабыттанған сияқты, бірақ соған сиқыр қосылған. Дамаск/Вутц болаттары сияқты, Валирия болаты да ежелгі өркениеттен қалған жоғалған өнер есебінде көрінеді. Алайда, Дамаск болатынан өзгеше, Валирия болатынан жасалған қылыштарға күтім қажет емес және оларды әдеттегі шайқаста зақымдау мүмкін емес. Жиі кездесетін жаңылыс пікір – құлдың арқасы мен жамбасына алты рет ұру арқылы болатты қатайту. Бұл ақпарат 1894 жылғы 4 қарашадағы "Чикаго Трибьюн" газетінің 28-бетінде жарияланған "Дамаск қылыштарын шынықтыру" мақаласынан бастау алған. Мақалада белгілі бір "профессор фон Эйленшпигель" ежелгі Тир қаласының қираған орындарынан бір парқша тапқаны айтылған. "Эйленшпигель" – ортағасырлық Германияның аңызға айналған әзілкешінің есімі.