Дамасская сталь или узорчатая?

Популярные в наше время ножи из дамасской стали современные кузнецы изготавливают так называемым методом узорчатой сварки.

Узорчатая сталь

Этот метод заключается в том, что несколько перемежающихся полос из двух различных сталей проковываются кузнечной сваркой в своего рода переплетенные пучки, которые накладываются сами на себя несколько раз. После проковки в плоское лезвие ножа или меча получается около 200-400 слоев этих двух перемежающихся сталей.

Рисунок на поверхности этих ножей возникает потому, что один слой травится более темным, чем другой. Многочисленное пересечение этих различных слов дают на поверхности стали причудливые узоры, красота которых зависит от мастерства кузнеца. Такая узорчатая сталь известна со второго века нашей эры.

Название такой дамасской стали происходит от другого типа стали, который совершено отличается от этой узорчатой стали, и появился примерно в то же время. Эти клинки считают настоящей или подлинной дамасской сталью, потому что само название происходит именно от них.

Настоящие дамасские клинки были названы так по городу Дамаску в современной Сирии. Дело в том, что западные европейцы впервые столкнулись с дамасскими мечами во времена крестовых походов и они думали, что именно в Дамаске их делают.

Настоящая дамасская сталь

Почти все дамасские мечи, которые находятся в отделах вооружений больших современных музеев, являются подлинными дамасскими мечами. На рисунке а) показан поверхностный рисунок на музейном дамасском мече. Подлинные дамасские стали изготавливали из небольших слитков весьма чистого железа с содержанием углерода примерно 1,5-1,7 %. Такие маленькие стальные слитки производили в большом количестве в Индии. Эту сталь называли «wootz». Метод изготовления этих слитков и механизм образования поверхностных узоров при ковке был неизвестен до недавних времен.

damasskiy-mechdamasskiy-uzor
Рисунок – Подлинная дамасская сталь
а) Поверхностный рисунок на подлинном дамасском мече 17 века
б) Продольный микрошлиф из дамасского меча, показанного на рисунке а).        В результате травления цементитные частицы выглядят темными, а перлитная матрица белой.

Дамасские узоры – цепочки карбидов

Поверхностные узоры настоящей дамасской стали являются результатом карбидной полосчатости, как это показано на продольном сечении того же меча на рисунке б). Микроструктура показана при исходном увеличении 90х. Темные полосы состоят из частиц цементита Fe3C, которые собрались в полосы в результате процесса ковки. Поверхностные узоры возникают из-за явления карбидной полосчатости.

Узоры от микросегрегации

Эта полосчатость является результатом микросегрегации карбидообразующих элементов, таких как ванадий и марганец,  которые, как известно, присутствовали в исходных слитках стали «wootz». В ходе повторяющихся циклов нагрева и охлаждения процесса ковки карбиды, которые были в исходном слитке, постепенно растворялись и изменяли форму. Микросегрегированные атомы ванадия и марганца вынуждают карбиды перемещаться в междендритные плоскости. В процессе кузнечной обработки эти междендритные плоскости многократно разворачиваются в плоскость ковки.

Как видно на рисунке б) выравнивание карбидных полос в готовом лезвии почти идеально. Они выглядят, как будто выравнивались механически, как в случае полос у дамасской стали, полученной узорчатой сваркой.

Источник: John D. Verhoeven, Steel Metallurgy for Non-Metallurgists, 2007