ダマスカス鋼の製造。 ボールと鋼粉からのダマスカス鋼 ダマスカス鋼の鍛造チュートリアル
ダマスカス鋼のモダンな色合いは、過去のオリジナルのダマスカスとは異なります。 歴史的に、ダマスカスはるつぼと考えられていました。 炭素含有量が非常に高く、結晶構造により独特の表面を持っていました。
ダマスカス鋼の名前は、聖地へ向かう十字軍がダマスカス市でこの優れた鋼（中世ヨーロッパの鋼よりも優れた）から新しい刃を入手したことに由来しています。 ただし、現代版の鋼には過去のものとの共通点はほとんどなく、酸エッチングされた鋼に似ています。
ここに示されているダマスカスは、より現代的なオプションの 1 つです。 ケーブルダマスカスは、おそらく複雑なパターンのダマスカスを鍛造する最も簡単な方法の 1 つです。 この方法は他の方法とは異なり、折り曲げる必要がなく、基本的に既製の形状を持ちます。
ステップ 1: 安全上の注意事項
最も重要なことは安全性です。 製造プロセスには金属の鍛造、研磨、薬品への浸漬が含まれるため、安全を確保するために適切な設備を使用することが重要です。
鍛接段階（鍛接）では、鍛造作業を行う多くの人が、手袋、エプロン、クローズドブーツなどの基本的な安全装備を知っています。 ただし、条件が常に満たされるわけではありません。 目の保護が重要であることは誰もが知っていますが、この種の作業では特別な種類の保護が必要です。 このセクションの上記の唯一の写真はネオジム ガラスのものです。 その理由は、そのような作業には単にそのようなメガネが必要だからです。
専門家はこの保護を無視することがよくありますが、それを繰り返すことはありません。 鍛造溶接に必要な熱により放射線が発生し、長期的には視力低下を引き起こす可能性があります。 ただし、ネオジム ガラスはほとんどの放射線を遮断し、目を安全に保ちます。 注意: ネオジムガラスは溶接ヘルメットやサングラスとは異なります。 鍛接に使用すると瞳孔が開き、より多くの放射線を目に受けることができます。
ステップ 2: ブランクを作る
ケーブルの作業を始める前に、準備をする必要があります。 火に入る前に、最初の写真のように必要な部分を切り取る必要があります。 直径2.5cm、30cmのケーブルを切断鋸で3本切りました。 ケーブルは他の方法で切断できますが、使用するケーブルがプラスチックを使用していないスチール製であること、およびスチールが亜鉛メッキされていないことを確認してください。コーティングと反応する熱によってガスが放出され、重大な事故につながる可能性があります。中毒、さらには死に至ることもあります。 ケーブルを探すときは、このことに留意してください。
また、この種の製品を作るのが初めての場合は、すぐに太いケーブルを使用するのではなく、たとえば直径 1 ～ 1.5 cm のケーブルを使用したほうがよいでしょう。大きくて厚い製品ですが、より複雑なプロジェクトの前に良い練習ができるでしょう。
切断後は必ずケーブル端を鋼線で締め付けてください。 これは、作業の最初の段階で織りがほつれないようにするために行われます。 他の被覆線や異材質の線を使用すると、熱により溶けたり反応して製品全体が破損する恐れがありますので、必ず普通鋼線を使用してください。
ダマスカス鋼を自分で作る人は皆、プロセスをより速く簡単にするための独自の手順や秘訣のリストを持っています。 試行錯誤して、自分にとって最適なプランを考え出すことをお勧めします。
まず冷たい金属を完全に飽和するまでWD40に浸し、火の中に入れる前に通常のホウ砂で全体を覆います。 ホウ砂とWD40は両方とも、鍛造溶接を不可能にする可能性のある酸化を防ぐために必要です。
ホウ砂は通常、金属が熱くても濡れていてもくっつかず、WD40 は鍛造では燃えません。そのため、私は最初に金属を WD40 で湿らせてからホウ砂を振りかけます。これが私にとって最良の選択肢です。
ステップ3：鍛造溶接
オーブンに入れたら、鮮やかなオレンジ色または黄色になるまで加熱します。 適切な温度に達したら、金属全体が熱を吸収して均一に加熱できるように、さらに 1 分ほど放置します。
ショットを行う前に、ケーブルをねじる必要があります。 空いたスペースが埋まっており、鍛接に悪影響を及ぼします。 ケーブルの一端を万力などに固定し、適切な便利なツール (私はペンチを使用しました) を使用して、ケーブルがすでにねじれている方向にセクションをねじります。
このステップでは数回の再加熱が必要になる場合があります。 カールが止まるまでケーブルをねじり続けます。 ケーブルが曲がらないように注意してください。曲がるとプロセス全体が非常に困難になります。
毎回、ケーブルを火の中に入れる前に、金属が均一になるまでホウ砂を振りかける必要があります。 ホウ砂を金属に密着させるため、製品が真っ赤になったタイミングで注ぎます。 重要な点: ホウ砂が溶けると腐食性が高まり、鍛冶場の内部が損傷する可能性があるため、鍛冶場のレンガが耐火性であることを確認してください。
さらに、熱いホウ砂が皮膚に当たると非常に痛みを伴い、傷跡が残る可能性があるため、必ず適切な装備を着用してください。 鍛接の最後の部分は溶接そのものです。 アイテムが熱くなったら、叩き始めることができます。 アイデアとしては、まず正方形のブロックの形に打ち出します。 攻撃するときは、ケーブルの回転に注意する必要があります。 個人的には、真ん中から始めて最後まで進むことを好みます。
衝撃により繊維が離れてしまうため、最初の衝撃から次の衝撃までの距離をできるだけ短くする必要があります。 叩いたときの音の変化からも均一になったことが分かります。 最初は鈍い音ですが、金属が均一になるとすぐに明るく鳴り響く音になります。 均一になったら、希望の形状に成形し始めます。
ステップ4: 成形
プロジェクトを計画するときは、最終結果のサイズが元のケーブルよりもはるかに小さくなることを必ず覚えておいてください。 また、ケーブルの端がほどけて溶接されない可能性があることにも注意してください。 心配しないで、溶接が始まる場所を見つけて、端をトリミングするだけです。 ケーブルの性質と隙間や突起の多さにより、エアハンマーや鍛造プレスを使用しない限り、穴や穴が必ず発生します。
重要なのは、ケーブルを丸めて、何を扱っているかを確認し、そこから始めることです。 私の作品からティアドロップシールドの形をしたペンダントを作ることにしました。 最終的なサンディングで使用する砥石が細かいほど、デザインがよりよく見えます。 非常に深いエッチングが必要だったので、あまり滑らかに研磨する必要はありませんでした。 エッチング前には 120 グリットのサンドペーパーで十分です。
ステップ 5: 最終段階と防御
ダマスカス鋼は 1 つの固体の金属のように見えるはずです。 パターンを取得するには、酸で鋼をエッチングする必要があります。 酸の使用にはいくつかの選択肢がありますが、個人的には塩化第二鉄を使用します。 表面上の画像など、非常に表面的なエッチングが必要な場合は、金属を酸に約 20 分間浸すだけで済みます。
感じられるような深いエッチングをしたかったので、作品を7時間浸漬しました。 エッチングが完了したら、金属を洗浄し、酸を中和する必要があります。 これを行う最も簡単な方法の 1 つは、水ですすいだ後、彫刻された作品にガラス クリーナーをスプレーするだけです。 これらすべてを行う場合は、必ず手袋と保護メガネを着用してください。 最後の 2 つの写真のように、作品に色を追加したい場合は、希望の色が得られるまでエッチング後に少し加熱するだけです。
エッチングが完了したら、最後のステップは金属を保護することです。 鋼は強いのですが、残念なことに錆びやすいのです。 ナイフのように実用的なものを使用する必要がある場合は、表面にワックスを塗ることができます。
より装飾的な作品の場合は、クリアコートを塗ることができます。 それはすべて好み次第です。 個人的には、マニキュアを試してみることにしました。 いつもは透明のポリウレタンを使っているのですが、今回は新しいものに挑戦してみました。 ニスを塗ったら、あとは見た目を楽しむだけです。
ステップ 6: 最後にもう 1 点
私が作った作品は装飾品なので硬化や熱処理は必要ありません。 ケーブルからブレードを作る場合は、硬化すると鋼がケーブルのねじれ方向に変形する傾向があることに留意する必要があります。 実用的な材料が必要な場合は、厚さを厚くしてください。そうでない場合は、ナイフから始めて最終的にコルク栓抜きになる可能性があります。
ステップ 7: 追加
その他のペンダントへのリンクはこちらです。 非常に深いエッチングを実現するために、すべてのエッチングにほぼ 24 時間かかりました。 それらはすべて異なる色を発色させるために異なる温度で加熱されました。 最後に錆を防ぐためにポリウレタンでコーティングしました。
ダマスカス鋼はかなり珍しい金属と言えます。 それを作るには鍛冶屋に豊富な経験が必要です。 ダマスカス鋼は、表面全体に不均一な組織が見られるのが特徴です。 得られたパターンは非常に魅力的に見えるため、この材料は収集用ナイフなどのさまざまな装飾品の製造に使用されます。 この金属には多くの特徴がありますが、それについては後ほど詳しく説明します。
精製鋼
ダマスカスの一種と呼ぶことができます。 精製鋼。 ダマスカス鋼の製造方法を考えると、この場合、均質な金属ブロックが鍛造溶接のワークピースとして使用されることに注意してください。 機能の中で、次の点に注目してください。
18 世紀までのダマスカスのほぼ全域は、精製された鋼鉄で代表されていました。 よくある誤解は、日本のサムライブレードを作るとき、 同様の金属が使用されていた.
ダマスカス溶接
経験豊富な鍛冶屋は、異なるカーボン濃度のブランクを組み合わせることで、優れた性能特性を備えた素材を得ることができました。
長所と短所
ダマスカス溶接の特徴は次のとおりです。
この金属の主な欠点は、耐食性が低いことです。 組成中に合金元素がほぼ完全に存在せず、炭素濃度が高いため、金属表面に腐食が発生します。
問題の金属は、表面の異常なパターンによって認識できます。 この光学効果は、構造内の炭素の不均一な分布によって得られます。 製品の装飾性を向上させるために、表面に追加の研磨やエッチングが施されることがよくあります。 今日、多くの人がダマスク織をその興味深い光学効果のために使用していますが、以前はダマスク織はその特別な性能の性質により高く評価されていました。
鋳造ダマスク鋼
高炭素濃度のペルシャ・インド製るつぼ鋼が最も人気があります。 鋳造ダマスク鋼は、炭化物とフェライトのマトリックスの形成によって現れる異常なパターンによっても特徴付けられます。 これを行うには、構造をゆっくりと冷却します。
鋳造用ダマスク鋼の特徴へ以下の点が挙げられます。
結論として、問題の種類の金属は何世紀も前に出現したことに注意してください。 現在では、ほとんどの場合、ナイフや刃物の製造だけでなく、一部の室内装飾品にも使用されています。 最新の合金は、ほぼすべての点でダマスカスよりも優れています。 ダマスカスへの関心は、そのような金属で作られた武器が戦士をほぼ無敵にするというさまざまな神話のおかげで、長期間維持されました。
皆さんこんにちは 頭脳職人！ ほぼ 1 年に渡るハンマーと金床との「コミュニケーション」を経て、ようやく鍛造品を作成するために必要な経験とツールを獲得しました。 工芸品小さな「ダマスカス」ナイフなどはこちらから 脳の記事.
ちなみに、私は小さなハンマーを金床として使い、それを小さなハンマーで打ちました。
次に、自家製の鍛造品、金床、ハンマーと決意を使用して、自分の手で小さな、彫刻ではなく鍛造されたナイフを作成することについて説明します。 私はプロのふりをしているわけではありませんし、溶接ダマスカスを入手する唯一の方法ではありません。これは私がどのようにしてそれを作ることができたかの物語です。
今日のダマスカス鋼は溶接ダマスカスと呼ばれ、さまざまな金属板を溶接して得られます。 ブレインスチール、その後鍛造され、ねじられます。 さまざまな色の粘土を一緒に成形し、それをねじって波状のパターンを作成するようなものです。 このようなワークを鍛造した後、エッチング加工を施すことにより、ワークの異種金属が不均一に侵食され、美しいコントラストが生まれます。 オリジナルのダマスカス鋼は、異なる非常に特殊な方法で得られ（見た目は現代のダマスカスに似ていますが）、その作り方を知っている人はほとんどいません。この事実が、ダマスカスに魔法の力を与えられたとされる金属としての評判を与えています。 そして、この「力」の理由は、武士の刀と同様に、他の方法では達成できない、より均質で、したがって望ましい品質を備えた鋼を得ることができるプロセスであり、次のようなものを含むことを可能にします。ワークピース内の低品質および高/低炭素鋼。 その結果、ブレードの品質が大幅に向上します。
注意！！ ナイフは危険ですので、精神障害のある人には渡さないでください。
ステップ 1: 材料とツール
- 互いにコントラストのある 2 つ以上のグレードの鋼板 (できれば高炭素)。私はニッケル含有量が少ない高炭素 1095 鋼と 15n20 鋼を使用しました。これにより、エッチング後に明るさとコントラストが追加されます。
- フラックス（ホウ砂、ホームセンターで購入可能）
- 補強材、長いロッド（ハンドルとしてワークピースに溶接されます）
- ナイフのハンドルに使用するお好みの木材
・エポキシ樹脂（5分以内の硬化が理想）
- 真鍮リベット
- ハンドルの木材を加工するための組成物、亜麻仁油を使用しました
– 金属硬化油（植物性）
- 塩化第二鉄
- 金床（できれば本物の鋼製の金床ですが、持っていない場合は、レール、大ハンマー、大きな金属素材、古いボラード係留柱、または単に大きな頑丈な棒など、他の耐久性のある物体で十分です。 、硬くて平らな表面。すべてが大きな石に石をぶつけることから始まったことを思い出してください）
— ハンマー (私は 1.3 kg の重りを使用し、横方向のストライカーを付けました)
- ペンチ
- 溶接（オプションですが、プレートを相互に溶接したり、ハンドルを溶接したりすることをお勧めします。溶接がない場合は、プレートをワイヤーでしっかりと巻き付けることができます）
— 鍛造機 (鍛造に必要な温度までワークピースを加熱できます。これは、プレート同士を高品質に融合するために非常に重要です。これについては後で詳しく説明します)
- 忍耐力のあるベルトサンダーまたはヤスリ
- オーブンまたはその他の硬化方法
- ドリルまたはボール盤
- 副（とても便利なもの）
ステップ 2: ワークピースの組み立て
鋼板を必要なサイズに切断します 脳の大きさ、私の場合は7.6x1.2cmです。 また、ワークが大きくなればなるほど、ハンマーで成形するのは難しくなります。 重ねて溶接する前に、プレートのあらゆる面から錆やスケールを取り除きます。 次に、プレートを鋼種を交互に重ねていきます。そのため、私のワークピースは 7 枚のプレートで構成され、そのうち 3 枚はグレード 15n20、4 枚はグレード 1095 でした。
互いに位置を合わせたプレートを溶接して（継ぎ目にはあまり注意しないでください）、その後、鍛造中にワークピースを扱いやすくするためにハンドルがスタックに溶接されます。 特にプレートを重ねて溶接した後は、ペンチのみを使用しても問題はありません。 とにかく自分で鍛造しました。
ステップ 3: スタックの最初の鍛造
私の鍛冶場について少し: それは作られました 自分の手で空のガスシリンダー（予防措置として意図的に新しいものを購入しました）から取り出し、内側にカオリンウールと耐火セメントの5cmの層で裏打ちしました。 優れた点が数多くあるロンリール式バーナーで加熱します。 脳の記事。 炉自体はそれほど大きくないので、必要な温度まで問題なく加熱できます。
したがって、プレートからのワークピースはチェリーレッド色に加熱されますが、このための熱はそれほど強い必要はありません。 加熱されたビレット 自家製製品ホウ砂を振りかけるとすぐに溶け始めるので、プレートの間に浸透させなければなりません。 これによりスケールが除去され、金属への酸素の接触が妨げられ酸化が防止されます。 このアクションにより、ワークピース金属の純度が保証されます。
次に、ワークピースは鍛造機で再度加熱され、必要に応じてスケールの洗浄を忘れずに、この手順がさらに数回繰り返されます。 この後、ワークピースは鍛造温度まで加熱されます。正確な温度は言えませんが、摂氏 1260 ～ 1315 度の範囲のどこかだと思います。 この温度では、ワークピースは適度な日光に似た、非常に明るい黄オレンジ色になります。
時間を無駄にしないように、アンビルとハンマーが手元にあり、十分な空き作業スペースがあることを確認してください。
次に、ワークピースをアンビル上に素早く置き、全体に均等に軽くソフトな打撃を加えて、プレートの鍛造を開始します。 次に、ワークを再び鍛造機に入れて鍛造温度まで加熱し、中程度の力でブローして鍛造します。
この後、ワークピースを曲げられるように引き伸ばします。
ステップ 4: ワークピースを折り曲げる
数を増やす時期が来た 脳の層ワークの中で。 これを行うには、ワークピースを元の長さの 2 倍の長さに鍛造しますが、ただ伸ばすのではなく、均等に伸ばすことが重要です。 引き伸ばされたワークピースの中央に、ノッチ、ノミ、またはその他の適切な方法を使用して厚さ 3/4 または 4/5 の横方向のくぼみを作り、それに沿ってワークピースをアンビルの端で半分に折り、裏返します。横方向の端に沿って半分が互いに移動しないようにしながら、全長に沿って鍛造されます。
次に、前のステップの加熱/鍛造プロセス、フラックス、加熱、冷却、加熱、鍛造、鍛造を繰り返します。 必要な層数になるまで層を増やす手順を繰り返すので、4回折り、112層を得ました。 (より多くのレイヤーが必要な場合は、パターンが小さくなります。レイヤーの計算式は次のとおりです: 初期数 * 2 の折り数乗、つまり 7 * 2^4 = 112) 。
次に、ワークピースを鍛造温度まで加熱します。 自家製製品金床の溝に入れてよくねじり、再び長方形の形に整えます。 ただし、ひねる前にワークピースの角を打ち抜いて、形状をより丸くします。これは、ワークピースの温度が鍛造温度よりも低い場合、ひねりを加えて逆鍛造して長方形のワークピースを形成するときに、折り目から介在物や不純物が形成される可能性があるためです。温度。
その後 脳のトレーニング再度鍛造し（これを数回繰り返しました）、冷却します。鍛造が均一であることを確認するために、ワークピースの端の 1 つを洗浄しました。 鍛造中、特に最初の段階では、ワークピースの温度を高く保ち、注意することが重要です。そうしないと、層が互いに引き離されてしまう可能性があります（これは層間剥離とも呼ばれ、まったく良くありません）。 。
ステップ 5: モデルと大まかなプロファイリング
次に、将来のナイフの輪郭を想像し、ブランクから大まかに鍛造する必要があります。 プロファイルと面取りをより正確に鍛造できるほど、(機械やヤスリで) 研削する手間が減ります。 このトピックについてはたくさんあります 脳の記事経験豊富な鍛冶屋なので、詳細は説明しません。 肝心なのは、ワークピースは粘土とほぼ同じように動作するということです; ワークピースが加熱されると、希望の方向にパンチする必要があります。
ステップ 6: プロファイルを研磨する
プロファイルの最終的な成形は、グラインダーとヤスリを使用して行われます。 お茶を買いだめするのは、おそらく時間がかかるためです。もちろん、グラインダーを持っている場合は別です。 ブレインマシン.
ステップ 7: 研磨、研磨、研磨...そして人生の意味について考える
ステップ 8: 完成したプロファイル
プロフィールのあとは 工芸品形成されましたが、さらに細かい粒度のファイルで仕上げる必要があります。私は 400 を使用しました。 刃先はほぼ研ぎますが、完全に研ぐわけではなく、硬化中に刃先素材が変形しないように、少し研ぎ残しておく必要があります。 この後、ナイフのハンドルにリベット用の穴を開け、ハンドル用の木型を準備します。
ステップ9: エキサイティングな瞬間
硬化。
それはあなたの刃を「作る」か、それを破壊するかのどちらかです。 集中して注意しないと、刃が変形して破損する可能性があります。 私が使用した方法は最も完全な方法ではありません 脳のトレーニング、しかし、私が持っていた工具で利用できるのはこれだけでした、そしてオイルは私が手に入れることができる最高のものでした。
硬化する前に、ブレードを焼きならしする必要があります。 これにより、鍛造やねじりの際に蓄積された応力が軽減され、硬化時の反りの可能性が軽減されます。 この正規化は、ブレードを臨界温度（磁化されなくなったとき）以上に加熱し、空気中で冷却することによって行われます。 この作業を3～5回繰り返すので、今回は5回行いました。 さらに、この動作は、焼き入れ中に躊躇することが許されないため、鍛冶場から刃を取り外す練習にも役立ちます。 この動作は、ナイフをぶら下げた写真に示されています。 この部品の素晴らしい点は、冷えるにつれて酸化が起こり、鋼の模様が現れ始めることです。
焼き入れ: 刃を再度臨界温度以上に加熱し、すぐに取り外して、最初に先端から温かい植物油の中に置きます (このようなブランドの場合) ブレインスチール私のもののように）。 オイル自体を加熱するには、金属を加熱してオイルの入った容器に放り込むだけです。たとえば、私は寝台車用の松葉杖を使用しました。 オイルをかき混ぜると、より均一な硬化が得られます。 鋼が高炭素鋼の場合、硬化に水を使用しないでください。水はすぐに冷えるため、刃をダメにするだけであり、高炭素鋼には適していません。
と 木の下でブレードが正しく強化されている場合、落とすと破損する可能性があるほど壊れやすいため、ブレードはガラスと同じように扱う必要があります。
この後は休暇の順番です。
ステップ 10: 金属を焼き戻す
焼き戻しは、刃の寿命と強度を高めるために刃にある程度の硬度を与えるプロセスです。 これは、ブレードを一定の制御された温度で加熱することによって実現されます。 休暇 頭脳ゲーム 205℃のオーブンで1時間焼きました。 ディスプレイに「ready」と表示されるまで「焼きます」。
ステップ 11: エッチング
この手順と次の手順の写真が不足していることをあらかじめお詫びしますが、プロセスは非常に簡単です。 塩化第二鉄は、付属の説明書に従って調製されます。 脳の指示、その後、同じ説明書に示されている限り、刃をその中に入れたままにします。 私の場合は、水3：塩化第二鉄1の割合で3〜5分間放置します。 このプロセスは本当にエキサイティングで、結果はバットマンのナイフのように見えます。
ステップ 12: ハンドルと研ぎ
繰り返しになりますが、その方法については多くのテクニックと指示があります。 実行する方法ナイフの柄と研ぐので、なくても大丈夫です 脳の詳細。 私の為にこれだけ言わせてください 工芸品私はチェリーのダイスを選択し、エポキシ接着剤を使用してナイフのハンドルに接着し、2 つの真鍮リベットで固定しました。 400番の研磨剤で研磨し、亜麻仁油を塗りました。
研ぎに関しては特別な手間のかかる方法は使わず、通常の砥石を使用することがほとんどです。
ステップ 13: 自分の背中をたたいてみましょう。ナイフの準備はできています...
これが完成した長さ約15cmのナイフです。 人々はそれをとても面白いと思うかもしれませんが、私にはこの派手なパターンがどのようにして生まれたのかわかりません。
ありがとうございます 脳の注意, これが誰かの役に立てば幸いです。
文明人なら誰でも、少なくとも伝聞によって、伝説の武器鋼であるダマスカス、ダマスク鋼、ウーツの特性について知っています。 それらは冶金専門家の独特の能力の証拠です。
これらの驚くべき合金の秘密は何ですか、誰がそれらを製造し、いつ、どのように加工したのでしょうか? 現代科学はこれらの疑問に対する答えを見つけたようです。
百科事典「冶金と時間」の一連の出版物の継続。
シリーズの以前の記事:
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「キャストアイロン」と「スチール」
鍛造溶接時にフラックスとして鋳鉄粉砕物を使用することにより、高炭素層を有する金属組織が得られます。
溶接温度では、鋳鉄内の炭素が即座にスケールと結合し、酸素を奪います。 その結果、スケールの代わりに二酸化炭素と還元鉄が生成され、これらは液体鋳鉄の炭素と接触すると直ちに浸炭されます。 この場合、鋳鉄は木炭よりも効率的な炭素源として機能します。これは、溶接温度で鋳鉄が溶け、炭素が溶解した、より化学的に活性な形態で存在するためです。 液体鋳鉄はワークピースの表面に広がり、スケールを除去し、同時に炭素を失い、その結果硬化します。 その後の鍛造中に、液体鋳鉄の一部が絞り出されますが、かなり丈夫で炭素が枯渇した鋳鉄と高炭素鋼の薄い層が残ります。
パッケージのさらなる鍛造の解除は、高炭素層が溶けないようにわずかに低い温度で実行されるため、一部の銃器鍛冶屋は、パッケージを溶接せず、鋳鉄で「はんだ付け」すると言います。 溶かした鋳鉄で金属の表面を浸炭することを「鋳鉄」または「焼き入れ」といいます。 その結果、粘性のある鉄、鋼、および非常に硬い白鋳鉄の層が交互に形成されます。 ダマスカス鋼の「究極」版。 日本の伝統的な刃物の製造方法は、まさにモリブデンを含む鉄、鋼（一部の情報源によると中国から輸入）、および砕いた鋳鉄を使用することでした。
鍛造鋳鋼
鋳造と溶接という 2 種類の武器鋼の歴史的共存は、2 つの鍛造技術に対応していました。 鍛造前のWutzブランクの質量は小さい(1kg以下)ことが知られています。
元のワークピースが軽いため、職人は製品の加熱を加速し、その後の鍛造で部品の局所加熱を広範囲に利用することができました。
ウーツの表面に現れた微細な繊維の状態をよく観察すると、複雑な鍛造技術により「渦巻き」が発生しているだけでなく、繊維が細分化されている様子も確認できます。 この状況は、鍛造の特定の段階で、繊維に強力な「一度だけ」効果が発生し、以前は粉砕に適した状態になったことを示しています。 どうやら、ダマスク鋼の最終品質とその驚異的な特性の全体に決定的な影響を与えたのは、この鍛造作業でした。
同時に、多くの専門家は、ダマスク鋼を正しく鍛造するための条件はその「漸進性」であると指摘しています。 鍛造が遅いほど、ダマスクブレードの品質は高くなります。 何度も加熱する必要がある低温での慎重な鍛造により、模様のコントラストが高まります。 加熱すると、小さな炭化物と大きな炭化物の鋭いエッジが溶解し、その後冷却すると、高炭素の強力な繊維の大きな粒子の表面に炭素が再び放出されます。 したがって、最初はぼやけていたパターンが鮮明さとコントラストを獲得します。
ダマスカス鍛造
不均一ダマスカスでは、マクロ構造の種類がブレードの特性に大きく影響します。 数十、おそらくは数百のグレードの溶接鋼がさまざまな国で開発されています。 このような豊富さにもかかわらず、これらすべての品種は、形成の原則に従って「ワイルド」、「スタンプ」、「ツイスト（トルコ語）」といういくつかのグループに分けて注文できます。
ダマスカスの「ワイルドな」パターンは、単純な手鍛造の結果として金属がランダムに混合されることによって形成されます。 最高の職人は、規則的な模様を持つ「刻印された」ダマスカスからブレードを鍛造することを好みました。 このパターンは、ドイツでは「スタンプ」と呼ばれていました。これは、特別なスタンプを適用することによるその形成方法に基づいています。これは、ブレードのブランクに厳密に注文されたレリーフのスタンプであり、その結果、鍛造中に層が所定の方向に歪められました。注文。 この場合に形成されるパターンには、階段状、波状、菱形（メッシュ）、リング状など、いくつかの種類があります。 階段状のパターンは、ブレードを横切る比較的細い線のストランドによって特徴付けられます。
パターン開発のスキーム (a) とスタンプダマスクを作成するための主なタイプのヒール (b)
「スタンプ」パターンの一般的なタイプは菱形で、2 種類あります。 そのうちの1つは、加工物の表面をノミで横に切ることによって得られます。そのため、パターンは「野生の」ダマスカスで作られた刃の上に投げられた糸で織られた網のように見えます。 したがって、この模様を「メッシュ」と呼びます。 2番目の品種は、ドイツで「小さなバラ」と呼ばれるパターンです。 透明な同心菱形の形をしており、角錐状の突起をもつスタンプで押されます。 リング状の「スタンプ」パターンは米国では「ピーコック・アイ」と呼ばれていますが、ブレード上に多数の同心円が明確な順序で配置されているため、「ピーコック・テール」によく似ています。
「トルコ」または「ピンク」のダマスク織
「トルコ」のダマスク模様は特に美しいと考えられています。 それで、XVII-XVIII世紀に。 ヨーロッパでは、東洋から持ち込まれたサーベルが地元産の溶接金属から作られているのを見てこの名前が付けられました。 バラの花の模様に似ていることから、別名「ピンク」ダマスクとも呼ばれています。
「トルコ製」ダマスカスの際立った特徴は、刃が異種金属のあらかじめしっかりとねじられた棒から鍛造されていることです。 そのパターンは非常に多様で奇妙であることが判明しました。 1829 年に出版された『トルコ型のダマスカス刃について』という本の著者であるベルアルド ビアンキーニは次のように書いています。 鋼と鉄を 2 対 1 の比率で均一に混合したもの。
ツイストトルコダマスク織のパターン開発段階
2 回精製したブランクをストリップに引き抜き、続いて 2 つのダイ間でブレードを鍛造することは、通常のブレードの製造と同じ方法で行われます。 唯一の違いは、ダマスカススタンプにはさまざまなレリーフが装備されている必要があり、それをブレードに転写することをお勧めします。 ハンマー鍛造では、ブレードの鋼と鉄の連続したシートが金型の凹部に押し込まれ、その結果、くぼみや凹凸が生じ、その後鋸で切り取られると、目的のパターンが生成されます。」
武器鋼の硬化
ダマスク鋼製品の熱処理方法は常に研究者の注目を集めてきました。 製造技術のこの段階は、何世紀にもわたって伝わってきた最も多くの伝説と謎に囲まれています。
そして、比較的最近、たとえば 19 世紀には、多くの冶金学者がダマスク鋼の硬化方法を非常に重要視しており、それがダマスク鋼武器製造の主な秘密であるとさえ考えていました。
当時、なぜ金属がより強く、より硬くなったのか誰も説明できませんでしたが、非常に多くの硬化レシピがあり、ほぼすべてのマスターが独自の秘密を持っていました。
湧き水と鉱泉水の両方が急冷媒体として広く使用されていたことが知られています。 水とその中に溶けている塩の温度は製品の冷却速度に大きな影響を与えるため、水を採取した場所や硬化時の温度は極秘にされていました。 炭素含有量の高い鋼で作られた刃は、冷水で硬化した後、衝撃で簡単に折れたため、ペルシャでは濡れたキャンバスで刃のある武器を硬化し始めました。 熱処理の前に、断熱のためにさまざまな不純物を含む特殊な粘土の厚い層で刃をコーティングする硬化方法がよく知られています。 組成物をブレードからのみ除去し、水中で硬化させた。 その結果、各工房の「境界線」には独自のオリジナルデザインが与えられ、それによって刃物の武器を作ったマスターを区別することができました。
赤毛の少年の小便と若い奴隷のお尻
冶金学者は、鋼が水中よりも早く冷える環境を探し、見つけることができました。 したがって、尿やその他の塩溶液は、最も冷たい水よりも早く熱い金属から熱を奪います。
この特徴に気づいた中世の冶金学者は、さまざまな硬化オプションを開発し、時には大きな成功を収めました。 テオフィラスは、「ガラスと柔らかい石」を切断する鋼の焼き戻しについて次のように説明しています。「彼らは3歳の雄羊を捕まえ、縛り、3日間何も与えません。 4日目にはシダのみを与えます。 2日間そのような餌を与えた後、次の夜、雄羊は底に穴を開けた樽の中に入れられます。 これらの穴の下に容器が置かれ、そこに羊の尿が集められます。 このようにして2、3晩かけて十分な量の尿が採取され、器具は羊の尿で強化されました。」 ダマスク織の刃は、息子を育てる母親の乳、赤毛の少年、3歳の黒ヤギなどの尿の中で強化されたという伝説があります。
伝説によると、古代シリアでは刃が夜明けの色に熱され、若い奴隷の尻に6回刺されました。 豚、雄羊、子牛の体内で冷却することによって鋼を硬化させる既知の方法が存在する。 ダマスカスではサーベルの刃が朝日の色に加熱され、殺されたヌビア人奴隷の血で焼き戻された。 そして、これは小アジアの寺院の一つで発見され、9世紀に遡る短剣を硬化させるためのレシピです。「砂漠に昇る太陽のように輝くまで（刃を）加熱し、その後、その色になるまで冷却します」ロイヤルパープルの色が筋肉質の奴隷の体に突き刺さる。 短剣に変化する奴隷の力が金属に硬さを与えます。」
古代の鍛冶屋は、硬化のための加熱期間中に金属を酸化から保護する方法も知っていました。 鍛冶屋は牛の角を取り出し、火で焼き、得られた灰に塩を混ぜ、この混合物を製品に振りかけ、水またはラードで加熱して固めました。
鋳鋼の謎
逆説的ですが、人類はダマスク鋼の本質、そのユニークな特性の性質、そしてその製造技術の特殊性をまだ完全には理解できていません。 そしてこれは、彼が19世紀半ばにやったのと同じように、ダマスク鋼で作られた製品を長い間使用し、それを改良し、製造の秘密を失い、再びダマスク鋼の秘密を明らかにしたという事実にもかかわらずです。 ロシアの冶金学者P.P. アノソフ。
P.P. アノソフは、自分が受け取ったダマスク鋼の品質がアジア最高のダマスク鋼にも劣らない高品質であることを作品の中で繰り返し述べたが、インドウーツの秘密を明らかにしたとは決して言わなかった。 さらに、彼は当時確立されていた「ダマスカス鋼」の概念を放棄し、「ロシア製ダマスカス鋼」という新しい概念を提唱しました。
鍛冶屋の息子であるマイケル・ファラデーを含む多くの著名なヨーロッパの科学者は、鋳造兵器鋼の秘密を解明しようと努めました。 1819 年、彼は鋳鋼のサンプルを検査し、その優れた特性は少量のシリコンとアルミニウムの存在によるものであると結論付けました。 この結論は誤りであることが判明しましたが、ファラデーの論文はパリ造幣局の分析官ジャン・ロベール・ブレアンにインスピレーションを与え、鉄鋼にさまざまな元素を導入する一連の実験を実施しました。 1821 年に鋳造武器鋼の異常な強度、靱性、外観は炭素含有量が高いためであると最初に提案したのはブレアンでした。 彼は、その構造が暗い背景に浸炭鋼の明るい領域があることを発見し、彼はそれを単に鋼と呼んだ。
すでによく知られているように、超美徳と神聖な秘密の伝説的なオーラに囲まれたダマスク鋼からの古代武器の製造は、インディアンのウッツから行われました。 それは半分に切られた鋳鋼の「ケーキ」の形でペルシャとシリアの市場に供給されました。 ウーツの炭素含有量は非常に高かった。 したがって、ウッツの化学分析は、P.P.の命令によって実行されました。 Anosovは、1.7〜2.0重量％の炭素含有量を示しました。 もっと。
インディアン ウッツ ブランクの直径は約 12.5 cm、厚さは約 1 cm、重量は約 1 kg でした。 また、ウッツのインゴットには、完成した刃の模様とは異なる、独特の模様があった。 ほとんどの専門家によると、最高の刃は 7 世紀から 12 世紀に鍛造されたとのことです。 インディアンブレードの刃は研いだ後、信じられないほど高い切れ味を獲得しました。 優れた刃であれば、空中でガーゼを簡単に切ることができますが、最高級の鋼で作られた最新の刃でも、厚手の絹織物しか切ることができません。 確かに、通常の鋼の刃はウーツ硬度まで硬化できますが、ガラスと同じくらい脆く、最初の一撃で粉々に砕けます。
残念なことに、古代インドでは、精錬の秘密と刃を作る技術が非常に慎重に隠されていたため、最終的にはそれらを完全に失ってしまいました。 すでに12世紀に。 たとえば、タバンはインドでもシリアでもペルシャでも作ることができません。 現在、世界中で最高級のインド鋼を再現できるマスターや企業は存在せず、その例は今でもヨーロッパのいくつかの博物館に保存されています。 インド産ウーツを製造するための広範な市場が存在する中でその秘密が失われているということは、ウーツを製造する技術を所有していた職人の数が限られていること、そしてその技術の時間、収量、再現性に関する生産性の指標がかなり高いことを示しています。ウーツを生産するため。 これを考慮すると、次のことが推測できます。インディアン ウッツのインゴットを製造する技術は非常に単純でした (おそらくそうあるべきでした。そうでなければ、これほど慎重に隠す価値はあったでしょう)。遠い時代には、完成した半製品を表す唯一の正しい方法は、フラットケーキの形でした。
中世では、特定の刃の利点を判断する際、本物の熟練者はダマスク鋼のパターン（繊維の幅）の粗さ、レリーフの性質、織り方と繊維の数、エッチングされた背景の色を評価しました。刃の形状や色合い、打ったときの音の高さや長さ、弾力性など。 これらの品質管理基準には、特に刃の切断特性に関する情報を提供する深い意味があることはほぼ明らかであると思われます。 高炭素繊維の幅は、ダマスク鋼の製造方法だけでなく、刃の切断特性、弾力性、自動研磨能力も特徴づけます。
ダマスク鋼の刃を研いで磨いた後、その構成要素の硬度と耐摩耗性が刃の長さに沿って変化するため、その刃先にはすでに鋸歯状のレリーフが付いていることが明らかです。 ダマスク鋼の各高炭素繊維が刃先に到達したときに、特定の曲率のプロファイルを持ち、これが刃の切断能力を大幅に向上させる要因であることを考慮すると、古代の職人は単純に評価する義務がありました。ブレードとそのハンドルの刃先に対する繊維の向き。
ダマスク鋼の性質を最初に厳密に科学的に説明し、この驚くべき鋼の特性と結びつけたのは、ロシアの傑出した冶金学者ドミトリー・コンスタンティノヴィチ・チェルノフでした。 彼は、鋼が硬化すると鉄と炭素の 2 つの異なる化合物に分裂し、これらが「刃物用鋼の目的において非常に重要な役割を果たす。硬化の際、より硬い物質は強く硬化され、もう 1 つの物質は弱く残る」と信じていました。硬質ではありますが、どちらの物質も薄い層であり、繊維が緻密に絡み合っているため、高い硬度と高い粘度を併せ持つ材料となります。 したがって、ダマスク鋼は、他の方法で製造された最高グレードの鋼よりも比較にならないほど優れていることがわかります。」
伝説のコンポジット
つまり、ダマスク鋼は複合材料です。 このような材料を作成するというアイデアは、人間が自然から借用したものであることに注意してください。
多くの自然構造物 (木の幹、人や動物の骨や歯) は、特徴的な繊維構造を持っています。 これは、比較的可塑性のマトリックス物質と、より硬く耐久性のある繊維状の物質で構成されています。 たとえば、木材は管状構造の高強度セルロース繊維の束からなる組成物であり、有機物（リグニン）のマトリックスによって結合されており、木材に横方向の剛性を与えています。 人間や動物の歯は、硬くて丈夫な表面層（エナメル質）と、より柔らかい中心部（象牙質）で構成されています。 エナメル質と象牙質の両方には、柔らかい有機マトリックスに埋め込まれた針状の無機ヒドロキシアパタイト微結晶が含まれています。
今では、ダマスク鋼が偶然ではなく、一般に考えられているよりもはるかに早く発見されたと自信を持って言えます。 青銅器時代の冶金学者は、青銅インゴットのヘリンボーン構造に注目せずにはいられませんでした。 同じヘリンボーン構造を持つ最初の鉄のインゴットを受け取った古代の職人たちは、おそらく青銅のようにそれを鍛造し始めました。 もちろん彼は崩れ落ちた。 しかし、これは古代の冶金学者を止めることはなく、しばらくして経験を積んだ後、解決策を見つけることができました。
ダマスク鋼の独自性は、それが根本的に新しい種類の複合材料であるという事実にあります。 これは、既知の科学的に定義された種類の天然および人工複合材料のいずれにも起因するものではありません。現在、繊維状、層状、分散強化されたものを定義するのが通例です。 ダマスク鋼の特別な特性は、繊維とマトリックスの共同熱機械加工と、その後の個々の成分とその中で発生するプロセスの相互影響による複合材料の熱硬化の結果として達成されます。
結論として、特定の条件下では、均一な溶融物からパターン化されたインゴットが得られることに注目します。 これは、高炭素合金のゆっくりとした結晶化によって達成され、その間に大きな結晶粒が成長し、そのサイズは数ミリメートルに達することもあります。 これらの樹枝状結晶の境界に沿って炭化物が放出され、セメンタイトネットワークを形成します。 このような粗粒金属を低温で鍛造すると、固体セメンタイトのネットワークを小さな粒子に粉砕し、目に見える模様を形成することができます。 研究者らは現在、この方法で得られるパターン付き金属を、インゴットの結晶化の樹枝状性質に基づく「樹枝状」鋼、または炭素偏析によるパターン形成のメカニズムに基づいて「液化」ダマスク鋼と呼んでいます。 現代の鍛冶屋は、「液化」ダマスク鋼を 850 °C を超えない温度に加熱してブレードを鍛造します。 これは前提条件です。 それ以外の場合、より強力に加熱すると、炭化物粒子が完全に溶解し、魔法のパターンが消えます。
何百もの最新のスチールがパッケージのコンパイルに適していますが、ここでは少数のみを挙げます。 化学組成は、shx15、shx4、shx20sg、shx15sg、65g、50xfa、60s2xfa、70g、70s2ha、5xnm、5xgm、5x2mnf、6xvg、5xnv、9xs、xvg、y8、y10、y12、y13aなどに適しています。 . . 鍛造温度と焼き入れ温度に関しては、Shx15、U8、65gが最適です。 溶接温度は約1100度、鍛造温度は900～1000度、焼き入れ温度は850度です。 いずれも「3原則」を満たしており、日常生活で見つけやすい鋼材です。
これらの鋼を同じ割合で使用すると、炭素含有量 0.8% のダマスカス鋼が生成されます。 パッケージを作るには、これらの鋼材を約 15*5*1 cm の同じ寸法の板に鍛造し、y8 - wx15 - 65g - y8 - wx15 - 65g の 6 層のパッケージにまとめます。 パッケージの角が崩れるのを防ぐために、電気溶接でパッケージを掴み、端から50〜60cmの長さの補強材からハンドルを溶接し、パッケージは溶接の準備が整います。 次に、これを加熱した鍛冶場に入れて 850 ～ 900 度の温度にします。これは赤オレンジ色です。 ハンドルを持ってバッグを鍛冶場から引き出し、鋼鉄のすべての層が垂直になるようにバッグの端に置きます。 袋の上に一掴みのホウ砂を置きます。 ホウ砂は溶けて袋の中に流れ出るはずです。 ホウ砂が漏れない場合は、さらに追加する必要があります。 ホウ砂がすべて溶けていない場合は、ホウ砂が溶けるまで、ホウ砂の入った袋を炉内で石炭の上にかざす必要があります。 次に、すべての金属層が地面に対して水平になるように、パッケージを 90 度回転する必要があります。 この状態では、ホウ砂は鋼の層の間で数分間沸騰するはずです。 これは、金属が鍛造で加熱されたときに形成される金属上のすべてのスラグとスケールをホウ砂が溶解するために必要です。 次に、約900〜950℃のオレンジ色に加熱されたパッケージを取り出します。 パッケージをハンマーの下に置き、端から端まで軽く叩きます。 この操作により、すべての毒素を含む液体ホウ砂を絞り出します。 パッケージの表面全体を鍛造することはお勧めできません。ホウ砂がパッケージ内に残る可能性があり、これにより「浸透不足」が発生します。ホウ砂がすべてパッケージから絞り出された後、パッケージはまだ溶接されていません。スラグを取り除いた金属の層を単純に結合しただけで、溶接中の金属に空気がアクセスできなくなりました。このプロセス全体は非常に慎重に、できれば安全メガネを使用して実行する必要があります。熱いホウ砂がバッグから数メートルの範囲で飛び散ります。これは非常に危険です。袋を再び鍛冶場に置き、約 1100 度の溶接温度まで加熱します。白熱色です。パッケージの色は炎天下の色に似ています。パッケージが加熱されている間、溶接温度まで常に監視し、燃え尽きないように鍛冶場で常に回転させなければなりません。金属が線香花火のように輝くとすぐに、これは燃え尽きです。袋が均一に加熱されると、パッケージの溶接準備が完了していることが見えます。白く熱くなるまで、黒い斑点はなく、火花が跳ね返り始めます。 溶接の準備ができたパッケージは、鍛造品から取り出され、全長に沿ってハンマーで叩かれます。 将来的には、鍛造によってパッケージをストリップに伸ばす必要があります。 ストリップの伸線は、溶接温度よりも低い加熱温度、約950〜1000度（黄熱）で実行する必要があります。 950 ～ 1000 度の温度でパッケージを「オンエッジ」で鍛造すると、融合が不足しているかどうかがすぐにわかり、「融合が不足している」代わりに層が分離します。 溶け込みが悪いのは問題ではなく、層が剥がれたところに再度ホウ砂を加えて溶接を繰り返します。 燃え尽き症候群はひどいです。 火傷の現場では、鋼材を治療することはできません。 パッケージをストリップ状に引き出した後、熱い状態で切断するか、グラインダーで単純に、たとえば 3 つの等しい部分に切断することができます。 これらの部品を袋に戻し、溶接作業を繰り返します。 したがって、6 レイヤーからは 18 レイヤーのパッケージが得られ、次に 54 レイヤーからというようになります。 この鍛造工程で生まれる模様を「ワイルドダマスク模様」と呼びます。 明確なコントラストのワイルド パターンを取得するには、パッケージ内に約 300 ～ 500 のレイヤーを収集する必要があります。 鍛造プロセスでは、3.5 kg のパッケージから完成品は約 2 kg しか残りませんが、残りの金属は鍛造プロセス中に燃え尽きます。 ダマスカス鋼の品質を向上させるには、パッケージをストリップに最終絞り加工する際に、赤オレンジ色の熱で 850 ～ 900 度の温度で実行する必要があります。 これにより、きめの細かい鋼構造を実現できます。 ダマスカス鋼は使用済みの機械油で硬化させるのが最善です。 硬化後、鋼の模様はさらに強固になります。 ダマスカス鋼は水中では硬化できず、水中で壊れてしまいます。 日本の鍛冶屋は刀を水で焼きますが、硬化する前に火粘土を塗ります。 油中で焼き入れた後のダマスカスの硬度は、ロックウェル単位で約 60 ～ 64 になります。 ダマスカス鋼の内部応力を緩和するには、内部応力を解放する必要があります。 これは、鋼を180〜200度の温度で1時間、2回加熱することによって行われます。 このプロセスは、家庭のキッチンのオーブンでも実行できます。 鋼のパターンは、硝酸または塩化第二鉄の 5% 溶液でエッチングすることによって現れます。 各マスターは塩化第二鉄の濃度を自分で選択します。 「野生のダマスカス」を使ってダマスカス鋼を作る方法を学び始める必要があり、そこからより複雑なパターンの作成に進むことができます。 石炭炉でパッケージを加熱する人のためのもう 1 つのヒント。 燃料としてコークスを使用することをお勧めします。コークスを使用すると火格子の詰まりが少なく、より多くの熱が発生します。 パッケージ自体を石炭の上層または石炭の上で加熱することをお勧めします。 これらの層では、下から上に流れる空気は実質的に酸素を含まないままになります。 すべての酸素は石炭を通過して燃え尽き、石炭の上層では二酸化炭素が高度に濃縮されます。 その結果、石炭の上層では金属はほとんど酸化されず、部分的に炭化・還元されます。
