فولاد دمشقی در چاقوسازی

 

فولاد دمشقی یا فولاد ووتز (Wootz steel) یک نوع فولاد قدیمی است که برای ساخت انواع سلاح مورد استفاده قرار می‌گرفت. قدمت این نوع فولاد و این آلیاژ تقریبا به 2500 سال پیش بازمی‌گردد. به دلیل استفاده از فرآیندهای خاص شیمیایی و حرارتی برای تولید فولاد دمشقی، استحکام و سختی آن بسیار بالاست. امروزه نیز کاربرد فولاد دمشقی در چاقوسازی بسیار زیاد است و طرفداران خاص خود را دارد. چرا که فولاد دمشقی، علاوه بر استحکام و سختی بالا، ظاهری بدیع و بسیار زیبا با الگوهای منحصر به فرد نواری شکل نیز دارد. در ادامه به بررسی مشخصات تیغه دمشقی و فرآیند تولید آن می‌پردازیم.

فولاد دمشقی چست؟

فولاد دمشقی، یک نوع خاص فولاد و آلیاژی است که علاوه بر استحکام و سختی بسیار بالا، ظاهری بسیار جذاب دارد. از فولاد دمشقی برای ساخت چاقو و تیغه‌های برنده شمشیر استفاده می‌شد. استفاده از این نوع سلاح در طول قرون وسطی در سراسر اروپا رایج شد، به شکلی که طرح‌های متمایز آن بر روی شمشیرهایی که توسط خانواده سلطنتی یا اشراف استفاده می‌شد زبان زد بود. شاید هنوز راز اصلی فولادهای دمشقی روشن نشده باشد، اما آلیاژهای مدرن از دستورالعمل‌های باستانی تاثیر زیادی گرفته‌اند.

این آلیاژ حدود 1 تا 1.5 درصد کربن در ساختار خود دارد. علت سختی و استحکام بالای آن نیز مقدار کربن بالای آن می‌باشد. هرچند به غیر از کربن، عناصر دیگری نیز در ساختار فولاد دمشقی وجود دارد اما میزان آن‌ها بسیار کم است. عناصری مانند سیلیکون، گوگرد و آرسنیک عناصری هستند که میزان آن‌ها بسیار اندک است. بررسی‌های محققین نشان داده است که تا 15 عنصر مختلف در بیشتر قطعات فولاد ووتز از کربن گرفته تا مس و نیکل مشاهده شده است. وجود کربن بالا و سختی این فولاد ساخت آن را نیز دشوار می‌کند و اگر به درستی تولید شود، می‌تواند تیغه‌های تیزی با قدرتی بی‌نظیر ارائه دهد.

طرح‌های موج دار بر روی تیغه دمشقی در نتیجه ساختار شیمیایی و عملیات تولید 

تلاش برای ساخت فولاد دمشقی

طی سالیان بسیار زیادی روش تولید فولاد دمشقی نامعلوم بوده است. برخی نیز با استفاده از روش‌های تقلبی سعی در ساخت چاقو‌هایی با ظاهری مشابه فولاد دمشقی کرده‌اند اما مصنوعات آن‌ها مقاومت و استحکام فولاد دمشقی را نداشت. قدمت فولاد ووتز که به هزاره اول قبل از میلاد باز می‌گردد برای اولین بار در جنوب هند تولید شد. ساخت نمونه‌های اولیه تیغه دمشقی با فولاد ووتز که سختی و استحکام بی‌مانندی داشت سالها بعد در خاور نزدیک صورت گرفت. همچنین اعراب در قرون سوم تا هفتم میلادی این فولاد را به دمشق بردند و برای تولید سلاح استفاده کردند که به فولاد دمشق (Damascus steel) معروف شد.

در سال 1970 میلادی نمونه‌هایی از فولاد دمشقی به انجمن سلطنتی بریتانیا ارسال شد تا این نمونه‌ها تحت بررسی قرار گیرند و روش‌های تولید آن را کشف کنند. در سال 2006 تحقیق دیگری از وجود نانو وایرها و نانو تیوب‌های کربن در این آلیاژهای باستانی پرده برداشت. همچنان تحقیقات در مورد رازهای فولاد دمشقی ادامه دارد.

عملیات فورج و نورد درتولید تیغه دمشقی

روش‌های تولید فولاد دمشقی

تولید فولاد دمشقی با الگوی جوش: تولید فولاد دمشقی بسیار سخت و زمان بر است. فرآیند تولید آن بدین صورت است که ورق‌هایی از فولاد را بر روی یکدیگر قرار می‌دهند و تا دمای بسیار بالا حرارت می‌دهند. معمولا این ورق‌ها به گونه‌ای انتخاب می‌شوند که یک در میان ورق‌های پرکربن و کم کربن هستند. با بالا رفتن دمای ورق‌ها در فصل مشترکشان به یکدیگر متصل می‌شوند. سپس از کوره خارج می‌شوند و تحت عملیات فورج و نورد قرار می‌گیرند. طی این فرآیند کاملا به یکدیگر جوش می‌خورند. پس از انجام این عملیات ضخامت این ورق‌ها کم می‌شود. سپس از وسط دونیم شده و دوباره روی هم قرار می‌گیرند. این مراحل چندین مرتبه انجام می‌شود و در نهایت تعداد لایه‌ها نازکتر و بیشتر می‌شوند.

فولاد دمشقی ریخته‌گری: در این روش برای ساخت تیغه دمشقی از روش ریخته‌گری استفاده می‌شود. در این روش آهن به همراه کربن و زغال چوب تا دمای بسیار زیادی حرارت می‌بینند و ذوب  و ریخته‌گری می‌شوند. طی این فرآیند آهن با جذب کربن، در ساختار فولاد، کاربیدهای آهن را تشکیل می‌دهد. این فولاد ذوب شده در ساخت تیغه دمشقی با طرح‌های موج دار استفاده می‌شود.

نکته حائز اهمیت درباره فولاد دمشقی، لحظه تبلور آن است. در لحظه تبلور یک ساختار دندریتی با استحکام بالا در زمینه آلیاژ تشکیل شود تا علاوه بر استحکام بخشی ساختار، باعث ایجاد طرح‌های موج دار آن شود.

فولاد دمشقی روشی به قدمت چند هزاره

حکاکی و اچینگ فولاد دمشقی

برای نمایان شدن طرح‌ ساختار فولاد دمشقی باید فرآیندهایی بر روی آن انجام شود. در ابتدا پس از ساخت تیغه فولادی، مراحل سمباده زنی انجام می‌شود. برای سمباده زنی از سمباده با درجه‌های متفاوت استفاده می‌شود و تا صیقلی شدن سطح تیغه، سمباده زنی ادامه پیدا می‌کند. پس از صیقلی شدن سطح تیغه دمشقی، آن را در یک محلول خورنده غوطه ور می‌کنند. این محلول عمدتا اسیدی بوده وغلطت آن بر اساس ترکیب شیمیایی فولاد دمشقی تعیین می‌شود.

مکانیزم اچینگ(حکاکی) به این صورت است که در ساختار فولاد دمشقی و به طور کلی تمامی فولادها، برخی مناطق انرژی بیشتری دارند و در برابر ماده خورنده زودتر و به مقدار بیشتری خورده می‌شوند. در مقابل برخی از قسمت‌های ساختار به دلیل پایداری بیشتر و انرژی کمتر، در برابر ماده اسیدی خورنده، مقاومت بیشتری از خود نشان می‌دهند. پس از انجام این فرآیند و خوردگی‌های متفاوت، ساختار فولاد دمشقی به شکل موج دار نمایان می‌شود.

سخن آخر

فولاد دمشقی به دلیل زیبایی منحصر به فرد و طرح‌های مواج روی آن شهرت خاصی دارد. این فولاد علاوه بر این ظاهر زیبا استحکام و مقاومت بسیار بالایی دارد و می‌تواند سال‌ها سختی خود را حفظ کند. به همین دلیل اصلی‌ترین کاربرد فولاد دمشقی در ساخت شمشیر‌ها و چاقوها می‌باشد. طرح‌های ایجاد شده بر روی تیغه دمشقی مربوط به ساختار شیمیایی و عملیات تولید آن می‌باشد و این طرح‌ها به صورت مصنوعی و تزئینی بر روی آن ایجاد نشده است. روش‌های تولید فولاد دمشقی به دوصورت جوشی و ریخته‌گری می‌باشد. فولاد دمشقی به دلیل فرایند تولید پیچیده و زمان‌بر آن قیمت بسیار بالایی نیز دارد.