Techniques de fabrication d'épées anciennes en acier de Damas

L'acier de Damas et l'acier arrosé de Perse sont des noms communs pour les épées en acier à haute teneur en carbone créées par les artisans de la civilisation islamique au moyen-âge et infructueusement convoitées par leurs homologues européens. Les lames avaient une ténacité et un tranchant supérieurs, et on pense qu'elles ont été nommées non pas pour la ville de Damas, mais de leurs surfaces, qui ont un motif tourbillonné caractéristique de soie arrosée ou de damassé.

Faits en bref: acier Damas

• Nom du travail: Acier Damas, acier persan arrosé
• Artiste ou architecte: Forgerons islamiques inconnus
• Style / Mouvement: Civilisation islamique
• Période: «Abbassid (750-945 CE)
• Type de travail: Armes, outils
• Créé / construit: 8ème siècle CE
• Moyen: Le fer
• Fait amusant: La principale source de minerai brut pour l'acier de Damas a été importée d'Inde et du Sri Lanka, et lorsque la source s'est tarie, les fabricants d'épées n'ont pas pu recréer ces épées. La méthode de fabrication est restée essentiellement inconnue en dehors de l'islam médiéval jusqu'en 1998.

Il nous est difficile d'imaginer la peur et l'admiration combinées engendrées par ces armes aujourd'hui: heureusement, nous pouvons compter sur la littérature. Le livre de l'écrivain britannique Walter Scott en 1825 Le Talisman décrit une scène recréée d'octobre 1192, lorsque Richard Lionheart d'Angleterre et Saladin les Sarrasins se sont rencontrés pour mettre fin à la troisième croisade. (Il y en aurait cinq de plus après la retraite de Richard en Angleterre, selon la façon dont vous comptez vos croisades). Scott imagina une démonstration d'armes entre les deux hommes, Richard brandissant une bonne épée anglaise et Saladin un cimeterre en acier de Damas, "une lame incurvée et étroite, qui brillait non pas comme les épées des Francs, mais était, au contraire, d'un couleur bleu terne, marquée de dix millions de lignes sinueuses… "Cette arme redoutable, au moins dans la prose exagérée de Scott, représentait le vainqueur de cette course aux armements médiévale, ou du moins un match juste.

Acier de Damas: Comprendre l'alchimie

L'épée légendaire connue sous le nom d'acier de Damas a intimidé les envahisseurs européens des `` terres saintes '' appartenant à la civilisation islamique tout au long des croisades (1095-1270 CE). Les forgerons en Europe ont tenté de faire correspondre l'acier, en utilisant la «technique de soudage par motif», forgée à partir de couches alternées d'acier et de fer, pliant et tordant le métal pendant le processus de forgeage. Le soudage de motifs était une technique utilisée par les fabricants d'épées du monde entier, y compris les Celtes du 6e siècle avant notre ère, les Vikings du 11e siècle de notre ère et les épées de samouraï japonais du 13e siècle. Mais le soudage de motifs n'était pas le secret de l'acier de Damas.

Certains chercheurs attribuent à la recherche du procédé de l'acier de Damas les origines de la science moderne des matériaux. Mais les forgerons européens n'ont jamais dupliqué l'acier Damas à âme pleine en utilisant la technique de soudage par motif. Le plus près qu'ils ont pu reproduire la force, la netteté et la décoration ondulée était en gravant délibérément la surface d'une lame soudée par motif ou en décorant cette surface avec du filigrane d'argent ou de cuivre.

Lames Wootz Steel et Saracen

Dans la technologie des métaux du moyen-âge, l'acier pour les épées ou d'autres objets était généralement obtenu par le processus de floraison, qui nécessitait de chauffer le minerai brut avec du charbon de bois pour créer un produit solide, connu sous le nom de "floraison" de fer et de laitier combinés. En Europe, le fer a été séparé du laitier en chauffant la fleur à au moins 1 200 degrés Celsius, ce qui l'a liquéfié et a séparé les impuretés. Mais dans le processus d'acier de Damas, les morceaux de fleurs ont été placés dans des creusets avec un matériau contenant du carbone et chauffés pendant plusieurs jours, jusqu'à ce que l'acier forme un liquide à 1300-1400 degrés.

Mais surtout, le processus du creuset a fourni un moyen d'ajouter une teneur élevée en carbone de manière contrôlée. Le haut carbone fournit le bord vif et la longévité, mais sa présence dans le mélange est presque impossible à contrôler. Trop peu de carbone et la substance qui en résulte est en fer forgé, trop mou pour ces fins; trop et vous obtenez de la fonte, trop fragile. Si le processus ne se déroule pas correctement, l'acier forme des plaques de cémentite, une phase de fer désespérément fragile. Les métallurgistes islamiques ont pu contrôler la fragilité inhérente et forger la matière première en armes de combat. La surface structurée de l'acier de Damas n'apparaît qu'après un processus de refroidissement extrêmement lent: ces améliorations technologiques n'étaient pas connues des forgerons européens..

L'acier de Damas était fabriqué à partir d'une matière première appelée acier wootz. Wootz était une qualité exceptionnelle d'acier de minerai de fer fabriquée pour la première fois dans le sud et le centre-sud de l'Inde et du Sri Lanka, peut-être dès 300 avant notre ère. Wootz a été extrait du minerai de fer brut et formé en utilisant la méthode du creuset pour fondre, brûler les impuretés et ajouter des ingrédients importants, y compris une teneur en carbone comprise entre 1,3 et 1,8 pour cent en poids de fer forgé a généralement une teneur en carbone d'environ 0,1 pour cent.

Alchimie moderne

Bien que les forgerons et métallurgistes européens qui ont tenté de fabriquer leurs propres lames aient finalement surmonté les problèmes inhérents à une teneur élevée en carbone, ils n'ont pas pu expliquer comment les anciens forgerons syriens ont atteint la surface filigranée et la qualité du produit fini. La microscopie électronique à balayage a identifié une série d'ajouts connus à l'acier Wootz, tels que l'écorce de Cassia auriculata (également utilisé dans le tannage des peaux d'animaux) et les feuilles de Calotropis gigantea (une asclépiade). La spectroscopie de wootz a également identifié de minuscules quantités de vanadium, de chrome, de manganèse, de cobalt et de nickel, et certains éléments rares tels que le phosphore, le soufre et le silicium, dont les traces provenaient vraisemblablement des mines indiennes.

Une reproduction réussie de lames damascènes qui correspondent à la composition chimique et possèdent la décoration en soie arrosée et la microstructure interne a été signalée en 1998 (Verhoeven, Pendray et Dautsch), et les forgerons ont pu utiliser ces méthodes pour reproduire les exemples illustrés ici. Les améliorations apportées à l'étude antérieure continuent de fournir des informations sur les processus métallurgiques complexes (Strobl et ses collègues). Un débat animé sur l'existence possible d'une microstructure "nanotube" d'acier Damas s'est développé entre les chercheurs Peter Paufler et Madeleine Durand-Charre, mais les nanotubes ont été largement discrédités.

Des recherches récentes (Mortazavi et Agha-Aligol) sur les plaques d'acier ajourées Safavid (XVIe-XVIIe siècle) avec calligraphie fluide ont également été faites d'acier wootz en utilisant le procédé damascène. Une étude (Grazzi et ses collègues) de quatre épées indiennes (tulwars) du XVIIe au XIXe siècle utilisant des mesures de transmission de neutrons et une analyse métallographique a permis d'identifier l'acier wootz en fonction de ses composants.

Sources

• Durand-Charre, M. Les Aciers Damassés: Du Fer Primitif Aux Aciers Modernes. Paris: Presses des Mines, 2007. Imprimer.
• Embury, David et Olivier Bouaziz. "Composites à base d'acier: forces motrices et classifications." Revue annuelle de la recherche sur les matériaux 40.1 (2010): 213-41. Impression.
• Kochmann, Werner et al. "Nanofils in Ancient Damascus Steel." Journal of Alloys and Compounds 372.1-2 (2004): L15-L19. Impression.
• Reibold, Marianne et al. "Découverte de nanotubes dans l'acier de Damas antique." Physique et ingénierie des nouveaux matériaux. Eds. Cat, DoTran, Annemarie Pucci et Klaus Wandelt. Vol. 127. Actes de Springer en physique: Springer Berlin Heidelberg, 2009. 305-10. Impression.
• Mortazavi, Mohammad et Davoud Agha-Aligol. "Approche analytique et microstructurale de l'étude des plaques d'acier à ultra-haute teneur en carbone (Uhc) appartenant à la Bibliothèque nationale et à l'institution muséale de Malek, Iran." Caractérisation des matériaux 118 (2016): 159-66. Impression.
• Strobl, Susanne, Roland Haubner et Wolfgang Scheiblechner. "Nouvelles combinaisons d'acier produites par la technique de Damas." Advanced Engineering Forum 27 (2018): 14-21. Impression.
• Strobl, Susanne, Roland Haubner et Wolfgang Scheiblechner. "Incrustation d'acier Damas sur une lame d'épée-Production et caractérisation." Matériaux d'ingénierie clés 742 (2017): 333-40. Impression.
• Verhoeven, John D. et Howard F. Clark. "Diffusion de carbone entre les couches dans les lames de Damas modernes à motif soudé." Caractérisation des matériaux 41,5 (1998): 183-91. Impression.
• Verhoeven, J. D. et A. H. Pendray. "Origine du motif damassé dans les lames en acier de Damas." Caractérisation des matériaux 47,5 (2001): 423-24. Impression.
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