Жоден матеріал в історії, може тільки за винятком булату, не був обкутаний таким флером романтики й міфів, як дамаська сталь. Зброя з нього кували напівлегендарні народи, їм валили тирани, дракони й міфічні чудовиська. Клинки з нього рубала збруя, вікові дуби й навіть камені. Що отут правда, а що перебільшення? Спробуємо знайти відповідь на це питання.
Небагато історії
Дамаська сталь з'явилася на початку залізного віку. Варто вказати, що ніякої винятковості в поширенні дамаської сталі не відзначене. Було помічене, що шляхом зварювання й складання навугленароджених шарів заліза можна одержати сталь, яка сприймає загартування й служить сировиною для виготовлення чудових інструментів і зброї.
Майже всі світові культури використовували дамаську сталь. Технологією її виготовлення володіли кельтські й саксонські племена. Мечі вікінгів демонструють складну структуру візерунка. Одна з вищих форм такої сталі проводилася в Японії. Японці в ході процесу йменується tamahagane робили мечі виняткової краси і якості. Дамаські клинки із Середньої Азії загальновідомі, вони проводилися й на Балканах, і на Кавказі. Їх робили у Франції, Росії й Туреччини. У Німеччині під час Другої Світової війни велика кількість клинків з Дамаска було зроблено для потреб військових. Цією технологією володіли й продовжують володіти майстра Малайзійського архіпелагу "емпу": щури з особливим шаруватим малюнком клинка дотепер проводяться по прадавніх технологіях. У Середній Азії виготовлення ножів з Дамаска не переривалося навіть у роки Радянської Влади. Але, проте, повернення моди на неї відбулося тільки в 70-х роках. Bill Могап представив перший ніж з Дамаска миру колекціонерів на шоу Асоціації Ножувальників (Knifemakers Guild show) в
, Що Намітився наприкінці XX століття ренесанс у виготовленні Дамаска викликав до життя й величезна кількість спекуляцій на цій ниві. Як не дивно це звучить, по справжньому якісний робітник Дамаск, на відміну від декоративного, роблять одиниці. Головною причиною цього бачиться мала поінформованість і комерційна розкрученість даного напрямку: попит народжує пропозиція, і на ринку з'являється усе більше й більше виробів з матеріалу, віднести який до дамаска можна тільки по зовнішньому вигляду. Недолік інформації обумовив ряд оман, панівних у масовій свідомості. У якості головної характеристики дамаської сталі, визначальною її гідності, звичайно називають чергування шарів з високим змістом вуглецю, надає клинку гостроту, і низьким, надає йому міцність. Насправді, у ході ковальського зварювання шарів стали з різним змістом вуглецю, має місце його дифузія ( тобто переміщення з областей з високим змістом в область із низьким). Це погіршує ріжучі властивості високовуглецевих складових пакета за рахунок збідніння по вуглецю, а за деяким даними (С.А. Федосов "Механічні властивості зварювальної дамаської сталі сучасною вироблення"; Ргос. of Int.Conf. "Techno-logy 99", STU Bratislava, 8-9 Sept.1999, v.l, pp.50-52) через достаток зварювальних швів навіть можуть знижуватися й міцнісні властивості клинка. Крім того, вигоряння вуглецю при багаторазовому ковальському зварюванні може зменшувати його зміст на 0.3 -0.4%. Щоб компенсувати такі значні втрати, багато майстрів ідуть на більш тверді режими загартування. Інший спосіб - брати для пакетів тільки такі складники, кожна з яких сама по собі здатна забезпечити гарні ріжучі й міцнісні властивості клинку. Ентузіасти дамаської сталі вказують на те що в підсумку ковальського зварювання утворюється якісно інша структура металу, що складається з переплетених залізних і сталевих шарів або волокон. Вибір оптимального співвідношення заліза й сталі або сталей різних марок, температурного режиму, а також характер комбінації шарів в отриманому композиті можуть забезпечити така комбінація міцності клинка й стійкості ріжучою крайки, яке практично недосяжне на звичайних сталях. Однак, одночасно, вони визнають і той факт, що створення такого композита вимагає від виготовлювача найбільшої майстерності й багаторічного досвіду. Популярна омана говорить, що для пакета прадавні майстри брали дуже дорогі й секретні марки стали, які й утворювали рідкі по красі візерунки. Але відомі клинки вже XIX століття з Німеччини й Франції, на яких легко читаються навіть впроваджені у візерунок букви й цифри. Сучасним майстрам, володіють технологією ковальського зварювання, створити подібні візерунки теж не представляє особливих утруднень. Краса дамаських сталей у своїй основі має відмінність квітів шарів з різним складом. Для яскравих ліній у сталі повинен бути високий рівень хрому або нікелю. Для темних ліній можуть застосовуватися прості вуглецеві або навіть низьковуглецеві сталі. Якщо вони особливо тонкі, то можна додати сірі тони шляхом варіювання складу високовуглецевих сталей у пакеті. Найпоширенішої й простій є зварювання складених стопкою пластин, утворюють пакет. Пакет нагрівають у горні й посипають тем або іншим флюсом, який сплавляється з окалиною, що утворювався на поверхні пластин, і очищає від неї зварюються поверхні. Розчиняючи окалину, флюс одночасно утворює рідкий шлаки, оберігаючий поверхня металу від подальшого окиснення. Покритий рідким шлаками пакет розігрівають до білого розжарення й проковують. Спочатку вичавлюють рідкий шлаки, а потім сильними ударами роблять властиво зварювання. Після першого зварювання пакета його розковують на смугу й розрубують на кілька частин, які знову складають стопкою й роблять друге зварювання. Ці дії повторюють доти, поки не наберуть жадається кількість шарів заліза й стали у виробі. Найбільше помилок із саме визначенням кількості операцій при створенні пакета: кількість зварювань співвідноситься до кількості шарів не прямо пропорційно, а в геометричній прогресії. Наприклад, почавши зі звареної з 4 шарів заготовки, перше згортання й зварювання дасть 8 шарів, друга -16, третя - 32, 4 - 64, п'ята - 128, шоста - 256, а сьома - 512. З іншого боку, є об'єктивні фізичні закони, які не дають створювати пакети з кількістю шарів більш 40- 50 тисяч. Howard Clark зробив ряд експериментів і з'ясував, що при багаторазовому згортанні вуглець має тенденцію до вирівнювання своєї концентрації по всьому обсягу пакета внаслідок дифузії, в остаточному підсумку формуючи квазігомогенні заготовку. Панує думка, що якість дамаської сталі прямо пропорційно кількості шарів (і, відповідно, числу згортань і зварювань). Це справедливо для популярного в XIX столітті й раніше процесу рафінування стали, який мав на меті одержання однорідної структури, але при виготовленні Дамаска із сучасних, досить якісних вихідних матеріалів, це часом просто втрата часу й сил. Та й зі збільшенням кількості шарів зростає ризик появи шлюбу. Іноді для виготовлення якісного міцного пакета досить усього декількох операцій по складанню й зварюванню. Таким чином, навіть дифузія вуглецю стає на службу майстрові, допомагаючи уникнути наявності великих низьковуглецевих областей на ріжучих крайках. Оптимальним для подальшого розвитку візерунка вважаються пакети з 300 ~ 500 шарами. Побравши пакет з кількістю шарів, близьким до 1000 ви ризикуєте одержати надто тонкий візерунок; а побравши пакет з кількістю шарів менш 300 навпаки - занадто товстий і широкий. Звичайно, із цього правила є й виключення, але в остаточному підсумку все залежить від кваліфікації коваля. Коли пакет сформований, можна створити кілька основних типів візерунків.
Традиційний дамаск
Найбільш повна й розгорнута характеристика типів традиційного Дамаска дана Л. Б. Архангельським у статті " Про булати й булатних клинках" (журнал Металург #8,1999). "У колекційних зразках зброї нерідкий так називається "дикий" візерунок так-маска, утворюється в результаті випадкового перемішування металу в результаті ручного кування... Однак багато майстрів воліють кувати клинки з "штемпельного" Дамаска з його регулярним візерунком. "Штемпельним" візерунок назвали в Німеччині по способу його утвору шляхом набивання спеціальним штампом-штемпелем строго впорядкованого рельєфу на заготовку клинка, після зішліфування якого шари спотворюються в заданому порядку. Видів цих візерунків небагато й більшість із них були відомі ще в минулому столітті. До них ставляться східчастий, хвилястий, ромбічний (сітчастий) і кільчастий.
Східчастий візерунок характеризується відносно вузькими пасмами ліній, розташованими впоперек клинка. Залежно від розмірів рельєфу, старанності ковкування й шліфування клинка візерунок може являти собою або концентричні овали, або розімкнуті, хвилясті фігури, нагадують ряд бурульок або сталактитів, звисаючих з обуха клинка. Розповсюдженим видом "штемпельного" візерунка є ромбічний, має два різновиди. Одну з них одержують, насікаючи поверхню заготовки зубилом хрест^-хрест-хрест-на-хрест, тому візерунок має вигляд сплетеної з ниток сітки, накинутої на клинок з "дикого" Дамаска. Відповідно, і візерунок називається "сітчастим". Другим різновидом є візерунок, який у Німеччині називають "дрібні троянди". Він має вигляд чітких концентричних ромбів і набивається мають пірамідальні виступи штампом, схожим на кулінарний молоток для відбивання м'яса. Третій, кільчастий вид "штемпельного" візерунка в США називають "павине око", оскільки на клинку в чіткому порядку розташовані численні концентричні окружності. Деякі сучасні майстри по розмітці засвідчують безпосередньо саму заготовку клинка, інші роблять те ж саме зі штампом, яким і набивають цей візерунок, коли буде потрібно. Схожий до нерозрізненості візерунок виходить, якщо на заготовці клинка нарізати, а не насікти, сітчастообраз-ний рельєф з високими квадратними виступами. При розковування ці квадрати вдавлюються й розпливаються, утворюючи регулярний кільчастий візерунок. Багато майстрів у досконалості опанували й методами виготовлення різних різновидів настільки гарного металу, як "турецький" дамаск. Відмінною рисою різновидів "турецького" або "харалужного" Дамаска було те, що клинки відкочувалися із попередньо туго закручених прутків неоднорідного металу. Візерунки при цьому виходили вкрай різноманітними й вигадливими, але технологічні приймання їх одержання можна систематизувати й згрупувати в міру ускладнення виготовлення клинка: з одного шаруватого закрученого прутка; з одного ряду прутків, закручених у різні сторони; з таких же прутків, але розташованих у два ряди таким чином, що різні його частини відковані з використанням крученого Дамаска різного виду.
Мозаїка
Особливу популярність придбав в останні роки мозаїчний дамаск. Steve Schwarzer, Pierre Reverde, Daryl Meier і Hank Knickmeyer здійснили цей технологічний прорив і візерунки на їхніх сталях незвичайні, упорядковані й гарні. Особливістю й відмінністю мозаїчного Дамаска від отриманого ковальським зварюванням є те, що візерунок проектує заздалегідь і створюється шляхом розміщення контрастних металів різного розміру й профілю усередині заготовки. Коли частини сковуються разом усередині заготовки, формується складноскладовий пакет. Аналогічним образом формуються й мозаїчні полотна -контрастні частини композиції, приходячи в зіткнення, формують певний візерунок. Метод, який використовує Hank Knickmeyer, передбачає розміщення металевих брусків і циліндрів усередині сталевої труби. Він викладає основні елементи певним чином для створення візерунка й заповнює проміжки, що залишилися, заповнювачем (філером). Труба спринцюється маслом, після чого наглухо заварюється. У ході нагрівання труби масло запалюється, хімічно зв'язавши кисень, що залишився усередині, і сформувавши усередині труби нейтральне середовище, оптимальну для утвору бездефектної суцільнометалевої заготовки. Він нагріває всю трубу в газовому горні й по досягненню температури зварювання в один цикл проковує її на ковальському гідравлічному пресі. Можливість створення нейтральної атмосфери є критичною для створення якісного звареного масиву з такою значною площею зварених швів. У цій методиці є один недолік, - якщо зварювання не вдалося завершити в ході єдиного циклу, те другий цикл уже неможливий тому що в труби, що сформувалися в ході деформації, мікропори, через які виходить масло, почнеться підсмоктування повітря, яке окиснить поверхні, що усе ще не проварилися, .
Розвитком цього напрямку є метод запропонований Steve Schwarzer і що дозволяє одержувати якісний провар пакета. Він полягає в тому, що зварювальний контейнер має порожню трубчасту рукоять на холодному її кінці. Контейнер вакуумується й заповнюється азотом або інертним газом.
Процедура заповнення проводиться кілька раз перед зварюванням для повного видалення кисню із внутрішніх порожнин. Використовуючи такий метод можливо зварити навіть ті метали, який не піддаються зварюванню на відкритому вогні.
Steve Schwarzer і Pierre Reverde є розроблювачами особливої методики, яка вимагає сучасних інструментів для створення складних мозаїчних візерунків. За допомогою електродугового різака малюнок прорізається крізь сталевий блок, після чого з іншого блоку вирізьблюється фасонний вкладиш для заповнення вирізаної порожнини. Далі вони зварюються дифузійним зварюванням у єдиний елемент. Деякі дивні деталі, неможливі раніше, можуть бути отримані в такій техніці "глибокої інкрустації".
Barry Gallagher, Shane Taylor і Rick Dunkerly шляхом комбінування різних технік створили зовсім нову категорію мозаїчного дамаска з використанням додавання пакета і його зварювання із застосуванням фасонних штампів. Прообразом послужив оригінальний візерунок створений Darrel Meier за назвою "Коленкор". Спільними зусиллями вони створили нову техніку візерунка по сталі. Сучасний промисловий дамаск Промислове виробництво дамаських сталей, в основному, базується на тих же принципах, що й авторського Дамаска. Деякі вважають його безособовим і одноманітним, але високий попит на напівфабрикати при низькому рівні пропозицій з боку індивідуалів стимулював розвиток цієї галузі промисловості. Сучасний ринок промислового Дамаска вкрай неоднорідний - від малосерійних зразків з майстерних відомих майстрів ( як, наприклад, використовуються на малосерійних проектах компанії Cold Steel) до масового виробництва промислових підприємств, беруть на роботу популярних виготовлювачів авторського Дамаска. Проте потужне технологічне встаткування {промислові ковальські преси, вакуумні прокатні стани, електродугові печі з контролюється атмосферою, газо-статті й т.п.) дозволяють створювати не тільки досить якісні зварені пакети для тришарових клинків як в Helle і Frosts а також San-Mai в Cold Steel, але й непоганий серійний дамаск. Застосування вакуумних технологій допомогло розв'язати проблему обмеженості вихідних матеріалів для виробництва дамаської сталі. Оскільки окиснення попередньо зачищених поверхонь при нагріванні у вакуумі не відбувається, то стає можливою зварювання високолегованих, у тому числі нержавіючих, сталей без флюсу. З'єднуються відшліфовані пластини зварюються методом дифузійного зварювання у вакуумній камері під пресом. Зварений у такий спосіб пакет розковується на пластини, які знову шліфуються, зварюються й так доти, поки не вийде потрібна кількість шарів. Цим методом можна виготовляти дамаск із нержавіючих, швидкорізальних і інших легованих сталей. Високопродуктивним методом зварювання високолегованих сталей є прокатка пакета шліфованих або очищених іншим методом пластин на вакуумному прокатному стані. Для зварювання металевих волокон і гранул застосовують технології, використовуються в порошковій металургії. У наповнену інертним газом камеру газостату поміщають вакуумовану й герметичну капсулу, наповнену дротом, металевим порошком або сумішшю того й іншого. Потім нагрівають капсулу до 1200-1400°С и заповнюють камеру газом доти, поки тиск у ній не досягнеться приблизно 1500 атм. Після завершення процесу спікання композитного матеріалу під тиском оболонку, що зспівався з композитом, видаляють механічним шляхом і очищений композит проковують або прокочують. Цим високопродуктивним методом можна одержати практично кожну з відомих структур Дамаска. Одним з найбільш відомих великих виробників дамаської сталі безсумнівно є шведська компанія DAMASTEEL АВ, утворена в серпні 1995. Її спеціалізація - виготовлення сучасними методами заготовок з дамаської сталі для потреб серійних виробників і індивідуалів. Час зародження цього виробника - листопад