Stal damasceńska: Czym jest? Jaka jest historia wytworzenia stali damasceńskiej?

Jej nazwa wywodzi się prawdopodobnie z Damaszku w Syrii, w którym istniało wiele cechów rzemieślniczych wytwarzających z tej stali broń białą o niespotykanych wcześniej właściwościach. Proces produkcji tego rodzaju stali był objęty ścisłą tajemnicą i po dziś dzień naukowcom nie udało się odkryć jego pierwotnego składu. Istniała hipoteza mówiąca, że stal damasceńska otrzymywano poprzez skuwanie ze sobą licznych warstw stali węglowej o narastającej twardości. Wieloletnie badania nad stalą udowodniły jednak, że hipoteza ta była błędna. Przyjrzyjmy się więc bliżej informacjom, które zachowały się mimo upływu setek lat.

Bułat i Dziwer

Mówiąc o stali damasceńskiej, należy wskazać jej dwa rodzaje, które różniły się od siebie znacząco.

Pierwszy rodzaj to stal damasceńska krystaliczna, tyglowa. Metoda jej produkcji polegała na umieszczeniu niewielkich kawałków żelaza dymarkowego w zamkniętych tyglach wraz z materiałem, który zawierał pierwiastki węgla (np. skóra).

Stop żelaza i węgla podgrzewano do temperatury ok. 1300 stopni C, w wyniku czego żelazo całkowicie wchłaniało węgiel, obniżając tym samym temperaturę jego topnienia. Tak wytopiona stal miała bardzo wysoką zawartość węgla. W wyniku dalszej obróbki kucia i chłodzenia, na wytwarzanej stali pojawiał się charakterystyczny falujący wzór. Tak powstały rodzaj stali został opracowany prawdopodobnie w Indiach ok VII w n.e. i nazwano go „wootz”.

Wzmianki o stali tyglowej odnaleziono także w zapiskach datowanych na IX – XIII w. n.e., na terenie Iranu i Azji Środkowej, gdzie również odkryto centra produkujące setki tysięcy wlewek. Na początku epoki średniowiecza stal tyglowa dotarła także na Bliski Wschód i tu została nazwana „bułatem” (z języka perskiego „fuldd”). Nazwa ta uznawana jest do dziś i to właśnie bułat nazywany jest oryginalną stal damasceńską.

Drugim rodzajem stali damasceńskiej jest stal damasceńska skuwana, zwana obecnie „dziwer”. Dziwer określano także mianem „pseudo damastenu”, gdyż produkcja jego różniła się od produkcji stali tyglowej.

Dziwer powstawał z procesu wytopu w piecach dymarkowych, z którego pozyskiwano surowe żelazo zawierające żużel. Następnie żelazo wielokrotnie przekuwano, tak tak by oczyścić go z żużlu.

Cały proces dziwerowania - tj. uzyskiwania damastu skuwanego – polegał na wielokrotnym składaniu i skuwaniu naprzemiennie ułożonych prętów stali i żelaza bądź stali o różnej zawartości węgla.

Brzeszczot musiał posiadać dwie teoretycznie przeciwstawne sobie cechy – z jednej strony odpowiednią twardość, która była niezbędna do uzyskania odpowiedniego ostrzenia, z drugiej zaś strony odpowiednia sprężystość, dzięki której głownia była odporna na odkształcenia i złamania.

Ostatnią cechę posiadał właśnie dziwer – dzięki naprzemiennej budowie strukturalnej, zachowuje giętkość, a ułożenie włókien w przeciwstawnych kierunkach powodowało, że stal była trudna do złamania. Niestety dziwer nie cechował się dostatecznie dużą twardością, przez co nie nadawał się do wykonania bardzo twardych ostrzy.

Europejczycy byli pod wielkim wrażeniem bułatu, co nie powinno dziwić, ponieważ posiadał zarówno odpowiednią twardość, jak i sprężystość, dzięki czemu przewyższał swoim zastosowaniem dziwer. Nawet w Polsce w XVI i XVII w. był on niezwykle uznawany przez cech rzemieślniczy, który wykuwał z niego broń galową.

Niestety, ok 1600 r. technika produkcji bułatu przepadła i po dziś nie udało się jej odtworzyć. Nie ma również jasnych informacji, dlaczego proces ten został przerwany, a ścisła tajemnica osób, które zajmowały się jego pierwotnym wytworzeniem, nie pozostawiła po sobie żadnych pisemnych wzmianek.

Współczesne oblicze stali damasceńskiej

Wieloletnie badania naukowców nad składem chemicznym broni białej wykonanej z oryginalnej stali damasceńskiej wykazały, że w produkcji bułatu kluczowymi czynnikami było stężenie wanadu i molibdenu w stali oraz odpowiednia obróbka cieplna. Ustalono także, że ciemniejsze pasma na powierzchni stali pochodziły od zgrupowań cementytu, układającego się w pasma odległe od siebie o 30 – 70 mm.

Końcówką XX w. i początkiem XXI w. niemieckim naukowcom udało się opracować technologię otrzymywania stali o parametrach bardzo zbliżonych do oryginalnego bułatu. Odkryli oni, że w strukturze oryginalnej stali są nanorurki węglowe, które powstały najprawdopodobniej w wyniku przemian chemicznych stali poddanej bardzo wysokiej temperaturze. W ten sposób uczeni odkryli, że to nanorurki węgla odpowiadają za niespotykaną wytrzymałość i sprężystość stali.

Obecnie tzw. „stal damasceńska”, której właściwości są bardzo zbliżone do oryginalnego bułatu, jest wykorzystywana do produkcji wysokiej jakości noży kuchennych, które tworzone są z wielu warstw w oparciu o odkrycie niemieckich naukowców z początku XXI.