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Tecnica damascena nella lavorazione dei metalli

Un'osservazione personale

Prima di iniziare questa pagina, pensavo di avere un'idea abbastanza chiara di cosa significasse "tecnica damascena": la saldatura per la forgia di acciaio e ferro, o più in generale, due tipi di acciaio. Credevo anche che questo producesse spade e posta superiori, e - per ovvi motivi - che questa tecnica fu sperimentata a Damasco nei tempi antichi.

Avevo anche l'impressione che questa tecnica damascena fosse usata anche a Toledo (Spagna) in tempi antichi, così quando visitai Toledo nella primavera del 2000, cercai alcuni resti dei famosi fabbri spadaccini di Toledo.

In effetti, c'è un negozio che vende spade, coltelli e altri oggetti di metallo in ogni angolo. Tuttavia, la loro merce è per lo più "oggetti fantasy" come la spada di Conan the Barbar, probabilmente prodotta in massa da qualche parte nel lontano oriente - puoi trovarla ovunque nel mondo.

Poi c'erano cose "artistiche" (ad esempio piatti e piatti ornamentali) e soprattutto gioielli realizzati in quella che i Toledani chiamavano "tecnica damascena". Ciò significava che alcuni metalli scuri erano intarsiati con argento o oro per ottenere ricchi ornamenti come mostrato a destra. Certamente non era quello che avevo in mente quando ho cercato la tecnica "damascena"

Accidentalmente, mi imbatto in un negozio collegato a una vera fucina1), l'ultimo rimasto a Toledo, come diceva il proprietario.

Là hanno fatto le spade alla vecchia maniera; e con il vecchio intendeva che lo facevano già per i romani (così disse). Almeno, potresti osservare alcune tecniche di forgiatura piuttosto speciali e provare le spade prodotte: potrebbero essere piegate in modo considerevole senza rotture o deformazioni - ne ho comprato una.

Tuttavia, non c'era alcuna tecnica damascena in questa spada o in qualsiasi altra cosa in evidenza; era semplicemente un pezzo solido di (auspicabilmente) acciaio molto buono. Ovviamente, ho sbagliato tutto, quindi ho iniziato a indagare un po '. Ho scelto Internet piuttosto che la biblioteca scientifica perché questa è un'attività "sul lato" per me.

Navigare in rete per alcune sere, ha creato una tremenda confusione, perché la parola "tecnica damascena" sembra essere usata per molte cose diverse (vedi sotto). Ora, sono molto meno confuso, ma ci sono ancora alcune domande. Non c'è da meravigliarsi, considerando che l'acciaio è stato uno dei principali problemi tecnici per circa 2000 anni in tutto il mondo, che il suo sviluppo storico riempirebbe una piccola biblioteca, e che ci sono ancora molti problemi irrisolti.

Quindi alcune domande sembrano essere ancora aperte - non ci sono risposte affidabili o almeno non sono riuscito a trovarle. È interessante notare che molte persone, compresi i "archeometallurgisti" seri, sembrano condividere il mio interesse: sembra esserci un numero crescente di pubblicazioni e indagini negli ultimi 10 - 20 anni.

Ancora più interessante, anche al giorno d'oggi, la tecnologia dell'acciaio sembra contenere alcuni misteri e promesse. E questo ci riporta alle proprietà e alla manipolazione dei difetti nei cristalli.
Su questa e altre pagine condividerò la mia confusione e le mie scoperte con voi; col passare del tempo, questo materiale potrebbe diventare più chiaro. Includo molti documenti, per lo più reperibili in Internet, per coloro che vogliono investigare da soli.

Il materiale è diventato in qualche modo più chiaro, anzi. Includo alcune altre osservazioni basate sulla mia comprensione del presente (maggio 2001) delle tecniche damascene: sempre indicato da un triangolo o un pulsante giallo

Ma attenzione! Tutto qui sotto o nei link rappresenta quindi la mia conoscenza e le mie interpretazioni attuali; potrebbe essere sbagliato - state attenti!

Punto di partenza

Per me, il termine "tecnica damascena" fino a poco tempo fa aveva il seguente significato dettagliato:

La produzione di manufatti a base di ferro, in particolare coltelli e spade, da due tipi di acciaio. L'hai ottenuto martellando insieme (a temperature elevate di circa 800 oC circa, chiamate "forge welding") un pacchetto di diversi fogli dei due tipi. I fogli si fondono o si saldano come risultato della reazione allo stato solido e della diffusione - si forma un "materiale composto" solido. Il pacchetto stratificato di due tipi di acciaio è spesso ripiegato; la struttura risultante è simile alla sezione trasversale attraverso una torta piegata e ritorta fatta da due diversi impasti (ad esempio cioccolato e vaniglia).
Non è sbagliato, ma copre solo una piccola parte di ciò che si intende con "Damasceno".

I due tipi di acciai erano

1. ferro dolce, relativamente basso contenuto di carbonio, chiamato ferro battuto; il prodotto di base della produzione di ferro precoce da reazioni allo stato solido a temperature ben al di sotto del punto di fusione del ferro.

2. ferro ricco di carbonio, spesso proveniente da una fonte in India (che aveva il monopolio per molti secoli) chiamato "wootz steel". È possibile trovare alcune informazioni di base sullo sviluppo della tecnologia del ferro e dell'acciaio (tra cui ferro battuto e acciaio wootz) nel collegamento.
Soprattutto sbagliato.
La spada risultante combinò le proprietà positive dei due costituenti evitando quelli negativi. Era duro, ma non fragile, poteva reggere un bordo tagliente, non si deformava facilmente, ma poteva essere piegato in misura considerevole.
Soprattutto sbagliato.
Questa "tecnica damascena" fu inventata, o almeno portata alla perfezione, a Damasco e Toledo nei tempi antichi.
Totalmente sbagliato
I vecchi Celti, i tedeschi, i vichinghi, gli anglosassoni e così via, importavano le loro spade damascene dal sud (in cambio, forse, per donne ambra o bionde); o almeno alcune materie prime.
Totalmente e imperdonabilmente sbagliato
Come indicato, questa vista ha alcuni punti corretti, ma spesso è totalmente sbagliata; deve essere modificato e ingrandito. Di seguito esporrò brevemente la mia comprensione del presente (maggio 2001) (che include molte domande aperte e molto probabilmente anche alcune incomprensioni).
Su altre due pagine ci sono (commentati) elenchi di articoli che ho trovato interessanti e un glossario reticolato di alcuni problemi che stavo cercando in rete. Usare con cura.

Alcune varianti della tecnica "damascena"

Come si è scoperto, la "tecnica damascena" significa cose abbastanza diverse per persone diverse; ma anche all'interno della definizione di cui sopra, ci sono molte varianti.
La parte "d'acciaio" potrebbe essere costituita da ferro che è ricco di fosforo e non necessariamente di carbonio (specialmente, forse, nel nord Europa?).
La saldatura della fucina poteva essere eseguita piegando sullo stesso materiale di base che, tuttavia, poteva essere piuttosto disomogeneo. Molte piegature e saldature hanno creato un materiale dall'aspetto omogeneo - questo è il modo giapponese (orribilmente abbreviato).
La tecnica di saldatura non è stata solo continuata (e alquanto irregolare) piegatura e martellatura, ma una tecnica più complicata, denominata "saldatura a punti". Il risultato potrebbe essere simile a questo:


Parte di una vecchia spada damascena (= modello saldato). (dall'articolo Internet "Blade Patterns Intrinsic to Steel Edged Armi) "di Lee. A. Jones
Potrebbe anche sembrare l'immagine qui sotto. Questa è una fotografia di un vero pezzo di acciaio damasceno recentemente realizzato dal maestro fabbro tedesco Manfred Sachse (che incontreremo di nuovo) e tratto dalla sua Home page

Dalla (ormai abbandonata) homepage di Master Smith Manfred Sachse con il suo grazioso permesso.
Nel "Württembergisches Landesmuseum" di Stoccarda ho visto una spada molto impressionante dai tempi dei Merovingi (circa 500 a.C.) realizzata con saldatura a punti (e trovata a Ingersheim - vicino diretto della città di Geisingen dove sono cresciuto). Questa spada di Ingersheim è stata riprodotta dal fabbro moderno - Manfred Sachse menzionato sopra - come segue:



La pila libera di piastre d'acciaio è sbattuta in un'asta con una sezione trasversale di circa 1 cm2 - un po 'di lavoro! Molte di queste aste, lunghe circa 1 m, sono prodotte. L'etichetta "Alto contenuto di carbonio" nel disegno potrebbe forse anche significare "alto fosforo".
Successivamente, queste aste sono attorcigliate e rettificate piatte su due lati. La torsione è difficile da disegnare, ma tu hai l'idea.



Ciò che appare in superficie se ora frantumi l'asta contorta per aumentare la profondità è questo:
(Dall'articolo su Internet di Lee A. Jones: The Serpent in the Sword: Pattern-welding in Early Medieval Swords)

Fig. Didascalie originali: Schemi svelati macinando successivamente una sfaccettatura lungo la lunghezza di un'asta intrecciata mostrata in un modello in argilla di un'asta composta da sedici strati alternati preparati dal fabbro Dan Maragni. La bacchetta è stata delicatamente squadrata e unita a lato un'altra bacchetta, mostrata solo focale sul bordo. L'asta è stata progressivamente macinata e fotografata ad ogni intervallo, ridotta in spessore complessivo della percentuale mostrata nella scala seguente. Un ulteriore livellamento dell'asta invertirà questa tendenza, come prima viene descritta un'immagine speculare dei motivi.
Molte di quelle aste erano forgiate; con possibilmente una verga d'acciaio pura all'esterno. Sbattuti in forma e affilati, abbiamo una bella spada, rappresentava il valore di un'auto nelle valute di oggi.


solo era ancora più complicato: due strati indipendenti erano usati per la parte centrale, così che la parte anteriore e posteriore della spada apparivano differenti; e le regioni contorte erano alternate a regioni non contorte per formare un modello specifico lungo la lunghezza della spada. Beh, guarda tu stesso.
Questo è probabilmente il più vicino possibile ad una spada magica o semplicemente famosa come Notung (la spada di Wagner per Siegmund e Siegfried), Excalibur (King Artus), Balmung (Che Siegfried fatto dai pezzi Notung nella saga dei Nibelunghi, Tourendal (Roland saga), Mimung ("Wieland der Schmied" lo fece per suo figlio Wittich), Eckesachs e Nagelring (Dietrich von Bern), Colada e Tizona (El Cid) - e così via.
Ulteriori informazioni su "spade magiche" possono essere trovate in questo collegamento (tedesco).
Complessivamente, in un modello che mostra tutte le fasi del processo e anche in mostra nel "Landesmuseum" di cui sopra, sembra che questo:


L'immagine è tratta dal meraviglioso libro: Manfred Sachse: "Damaszener Stahl - Geschichte, Mythos, Technik, Anwendung" (Verlag Stahleisen, Düsseldorf) e ristampato qui con il permesso dell'autore.

Sembra che la saldatura a punti e gli acciai ricchi di P fossero particolarmente apprezzati nell'Europa settentrionale; ma in tutto il mondo si può trovare una sorta di "damascening" o saldatura di pattern.

Sarebbe totalmente sbagliato, tuttavia, accreditare l'antico fabbro con l'invenzione di qualcosa di molto sofisticato. La verità è che non avevano altra scelta che inventare una sorta di saldatura a punti!

Il motivo è che nessuno poteva fondere ferro battuto o acciaio dolce con un punto di fusione del 1550 oC durante i primi 2000 anni di tecnologia del ferro. Solo ghisa (il punto di fusione eutettico a circa il 4% C è 1130 oC) potrebbe essere fuso (e fu usato in grandi quantità nell'antica Cina)

Tutti dovevano lavorare con piccoli pezzi di ferro da una "fioritura" ottenuta da una reazione allo stato solido. Questi piccoli grumi dovevano essere saldati con la forgia, cioè sbattuti insieme ad alte temperature, per ottenere pezzi di grandi dimensioni. Invariabilmente, i piccoli grumi avevano talvolta diversi contenuti di C o P; le lame saldate a forgia mostravano una certa struttura. Anche le fioriture di ferro ottenute in regioni diverse da depositi di minerali diversi sarebbero diverse; con un po 'di trading non poteva sfuggire a notare che le parti saldate della forgia mostravano strutture e che alcune parti erano dure e altre morbide.

È quindi un piccolo passo per saldare prima una specie di ferro a materiale relativamente omogeneo, poi un altro tipo (facilmente distinguibile per colore o durezza, prodotto in qualche modo speciale o scambiato da altri fabbri) - e avendo due tipi di ferro oltre a conoscere la saldatura a forgia, la saldatura a punti è qualcosa che non ha bisogno di una grande innovazione.

Anche così, ci sono voluti quasi 1000 anni di saldatura a fucina e la semplice saldatura a punti prima che la saldatura raggiungesse il suo zenit intorno al 700-800 AD., producendo opere d'arte estremamente complicate e sicuramente molto belle e di valore (la performance nei combattimenti reali probabilmente non era migliore di quella di spade più semplici, comunque).

E, per essere chiari, l'intero processo non è stato affatto semplice! Ci sono volute molte conoscenze, esperienza e pratica per produrre una "buona" spada saldata a motivo! Quei fabbri antichi e medievali non erano bruti barbari, ma un uomo altamente istruito e abile!

Le prime domande vengono in mente; alcune risposte sono contenute nell'elenco di articoli commentati

Chi l'ha fatto quando (e come)? Quali culture sono state copiate e quali sono state inventate o migliorate?

Queste spade saldate con motivo erano molto meglio di quelle "normali"? O tutto il resto era per lo spettacolo, una cosa di status? Il damascening o il pattern welding erano un'innovazione importante o qualcosa che non si poteva evitare di scoprire?

Risposta grezza: le migliori spade saldate con il modello erano superiori alle spade di ferro normale (o di acciaio morbido e disomogeneo), ma inferiori alle spade di un buon acciaio omogeneo. Vedi la tabella qui sotto per i dati sulle "vere" spade damascene.

Quali sono stati gli ingredienti? Come hanno ottenuto? In che modo i diversi tipi di materiali di partenza hanno influenzato o determinato il processo di forgiatura e il risultato finale?

Qual era esattamente il ruolo di Damasco o Toledo?

Quali erano esattamente le famose lame di Damasco? Come sono stati fatti e quanto erano bravi?

Il "vero" Damasceno

L'ultima domanda sembra avere una risposta:

Le "vere" lame damascene erano prodotte esclusivamente in acciaio wootz. Il modello damasceno (o acqua) deriva da una precipitazione striata di particelle di Fe3C e non dalla piegatura e saldatura di due tipi di materiale.

L'arte "segreta" era il modo in cui l'acciaio ad alto tenore di carbonio (avvicinandosi alla ghisa) veniva trattato per ottenere una lama estremamente flessibile ed estremamente affilata - controllare l'elenco degli articoli commentati.

Ora sembra che fosse craticale avere tracce di Vanadio (o qualcosa di simile) per consentire la corretta nucleazione delle particelle di Fe3C - vedi l'ultimo articolo su questo argomento

Ciò che sembra meno chiaro, tuttavia, è quanto fossero davvero buone queste lame. Ovviamente, i crociati, armati di spade abbastanza rispettabili, erano fortemente impressionati.

Tuttavia, provare a forgiare simili lame ha portato fuori strada i fabbri di spade europei. Credevano che queste lame fossero composte da due tipi di acciaio e reinventarono la "vecchia" tecnologia di saldatura del modello in nuove varianti - apparentemente senza molto successo. La spiegazione di cui sopra sembra essere una scoperta piuttosto recente!

Quanto fossero buone "vere" lame damascene era qualcosa che un primo metallurgista in realtà aveva scoperto in qualche misura. Il Prof. Zschokke (dalla Svizzera) ha avuto la fortuna di ottenere alcune vere lame damascene per le indagini (distruttive) (questo è abbastanza raro perché queste lame sono preziose e musei e collezionisti non accettano facilmente di averne distrutto).

Alcuni di questi risultati (presi il libro di M. Sachse) erano

Composizione generale
Campione[C][Si][Mn][S][P]
1. Coltello1,6770,0150,0560,0060,086
2. Coltello1,5750,0110,030,0180,104
3. Sciabola1.8740,0490,0050,0130,127
4. Sciabola0,5690,1190,1590,0320,252
5. Sciabola1,3240,0620,0190,0080,108
6. Sciabola1,7260,0620,0280,0200,172
7. Moderno acciaio saldato (Solingen)0,6060,0590,0690,0070,024
8. Moderna fusione di acciaio (Solingen)0,4990,5180,4130,0380,045
Proprietà
CampioneCampione345678
Piegare la durezza13,415,211,514,521,630,0
Lavorare per piegare942215563361622
Angolo di piegatura275919176978
Durezza216233193248347463
Che cosa significano i numeri (nessuna unità è stata data), le lame moderne sempre "vincono". Altrimenti la lama n. 4 è la migliore. In ogni caso - le proprietà di ciò che era (ed è) scambiato come "vero" damasceno variano ampiamente, ci sono esemplari molto buoni e molto scadenti.

La nuova tecnica damascena "High-Tech"

La parola "Tecnica damascena", se pronunciata in una raccolta di materiali che gli scienziati si occupano di materiali funzionali, porterà ancora un altro significato, completamente diverso da tutto quanto sopra.

Intendiamo qui una tecnica speciale per la produzione di connessioni Cu strutturate - nella gamma di 0,5 mm - su circuiti integrati Si. Controlla te stesso nel link.

La denominazione "in onore dei metallurgisti della vecchia Damasco" è un po 'fuorviante, tuttavia, perché la tecnologia del chip damasceno è legata a quello che oggi è chiamato Damascene a Toledo.

Tutti i significati della tecnica damascena a colpo d'occhio

L'espressione "Tecnica damascena" ha quindi molti significati diversi. Nella lista qui sotto includo alcune tecniche che non sono "ufficialmente" elencate come damascene, ma seguono l'idea generale. Gli aggettivi usati per differenziare le diverse tecniche sono principalmente la mia invenzione

Damasceno pieghevole; due tipi di acciaio:

Piegando più volte una pila di acciai diversi; dà molti strati con motivi belli, ma irregolari. Il tipo di damasco che molti fabbri moderni fanno oggi.

Questa tecnica è stata in qualche misura re-inventata in Occidente dopo aver incontrato le "vere" spade di Damasco nel tentativo di emulare queste famose armi

Molti miti abbondano. In verità, il prodotto finito ha un contenuto di C piuttosto omogeneo (cioè non è un vero materiale "composto" da due diversi acciai e non è meglio una lama omogenea di buon acciaio). Ma il disegno damasceno ottenuto dopo un trattamento adeguato (acquaforte) conferisce a questo acciaio di Damasco una bellezza e un fascino speciale. Non riflette tanto la diversa concentrazione di C degli strati, ma probabilmente (non ne sono così sicuro) la diversa quantità di altre impurità, specialmente P (che, presumibilmente, non si diffonde rapidamente come C).

Pieghevole (Damasceno); un tipo di acciaio

Cosa hanno fatto i giapponesi per ottenere materiale per spada. Di solito non si chiamava Damascene, ma non così diverso, perché i piccoli grumi di ferro o acciaio selezionati da una fioritura erano, dopo tutto, piuttosto diversi nella composizione e contenevano inclusioni di scorie e altre disomogeneità. La specialità del giapponese era molto piegare e martellare; il prodotto finito quindi non mostra la prova del piegamento ad occhio nudo - ora è abbastanza (ma non totalmente) omogeneo all'esterno.

Saldatura o laminazione "semplice" del modello

Questo potrebbe essere, ad es. solo un leggero acciaio al centro e acciaio duro ai bordi; o un nucleo di ferro morbido circondato da cose più difficili. Cosa (forse) avevano i Romani e gli antichi Celti. Non c'è un modello particolare oltre alla semplice geometria del design.

Anche i giapponesi hanno usato questa tecnica; le loro spade consistevano in fino a tre diversi tipi di acciaio (ciascuno ottenuto mediante piegatura multipla come descritto sopra) saldati insieme o laminati in composizioni piuttosto complicate.

Saldatura "decorativa" del modello - come la tecnica mostrata sopra.

Mentre la torcitura aveva anche vantaggi tecnici rispetto alle barre saldate non fustigate, il suo scopo principale - almeno nei tempi successivi - erano gli effetti decorativi possibili con questa tecnica. Disegni molto più complicati di quelli mostrati sopra erano in uso.

In epoche successive - diciamo intorno al 1000 BC - quando i fabbri avevano imparato a fabbricare le spade in acciaio omogeneo (specialmente a Toledo, a quanto pare); la lama potrebbe essere stata ancora adornata con un sottile strato di lamina saldata con motivo solo per il suo aspetto!

"Vero" Damasco

Spade e altri strumenti realizzati con un unico tipo di acciaio - il famoso acciaio wootz - ottenuto da fonti indiane da qualche tempo prima del 300 BC fino al 7 ° secolo AD. Dopo di ciò, il popolo di Damasco, a Toledo e probabilmente anche in altri luoghi, potrebbe produrre questo acciaio ad alto tenore di carbonio.

Trattata nel modo giusto, la Fe3C (cementite) si forma in striature, producendo lo speciale motivo "damascena" (spesso definito "pattern acquatico"). Queste erano le spade delle storie alte che emersero quando i crociati incontrarono i proprietari arabi di queste bellezze.


  • Un recente articolo scientifico ha riprodotto con successo l'antica tecnica e sostiene che ha bisogno di tre cose per produrre la "vera" spada di Damasco:
  • La giusta combinazione di tempo / temperatura durante la produzione di lingotti il corretto sequenziamento termomeccanico durante il processo di fucinatura.
  • e la giusta composizione chimica (specialmente aggiunte minori di elementi, per esempio V in concentrazioni sufficienti

Siamo tornati a puntare i difetti nei cristalli!

Almeno un altro fabbro moderno lavora su "vero" damasco in acciaio wootz (mi manda una e-mail). Puoi saltare a un articolo su di lui e sulla sua arte attivando il collegamento. (se il link non funziona più, ecco la versione memorizzata)

"Misterioso" Damasco

Ci sono alcune persone là fuori, che credono onestamente (più o meno sulla base di un background scientifico) che tutto sia molto diverso o che la tecnologia sia veramente persa.

Ma poi ci sono anche quelli che cucinano alcune cazzate pseudo-scientifiche che includono un po 'di magia - di solito nel tentativo di vendere il loro prodotto "magico".

"Inlay" Damasco (cosa vendono a Toledo)

Mentre questa è certamente una tecnica per combinare intimamente due metalli (non necessariamente mediante forgiatura, ma per esempio mediante saldatura); non è una tecnica solitamente associata alla realizzazione di spade, coltelli, armature o altri prodotti "funzionali". Però potrebbe essere stato usato a Toledo per ornare l'elsa della spada.

Tecnica damascena "microelettronica".

La "tecnica damascena" (anche "doppia damascena") è diventata un nome comune nella tecnologia microelettronica; tutti in questo business sanno cosa significa.

Tuttavia, non ha nulla a che fare con tutte le varianti sopra riportate che potrebbero produrre una spada, ma è una sorta di tecnica damascena "ad intarsio", anche se su una scala <1μm.

Whow !!

Quanto puoi essere sbagliato? Ma allora, quanto può essere confuso? Il mio tentativo "rapido" di capire esattamente che cosa significhi "Damascene" in realtà, al fine di includere nulla di sbagliato in questo (non importante) aggiunta al "Difetto" Hyperscript, ha preso diverse sere e fine settimana! Ma c'erano dei premi: ho imparato molte cose molto interessanti sulla storia della tecnologia, compresi alcuni punti che ho sempre voluto conoscere un po 'meglio. Poi c'erano alcuni reperti inaspettati ma piuttosto interessanti:

La maggior parte della conoscenza seria arriva dai tempi recenti a quelli molto recenti. Sta sviluppando un nuovo campo di ricerca: l'archeometallurgia! Alcune delle sue scoperte hanno già cambiato il modo in cui guardiamo alla storia antica, e le promesse sono che ci sarà molto di più a venire.

C'è molto interesse per questi problemi là fuori - almeno nel mondo anglo-americano. Prova qualsiasi motore di ricerca con parole chiave come "acciaio" "Damasco" o "spade" e otterrai una risposta travolgente.

Quindi provalo con gli equivalenti tedeschi: essenzialmente finirai con Karl May e la bibbia. Questo può essere visto come un commento sull'atteggiamento alla tecnologia in queste culture!

Ecco il nome e l'indirizzo del "mio" fabbro:

Mariano Zamorano; Fabrica de Espadas y Armas Blanca; 45002 Toledo; C /. Ciudad, n. 19











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