เทคนิคการผลิตดามัสก์สมัยใหม่

เหล็กดามัสกัสเป็นเหล็กคาร์บอนแบบผสมที่มีลวดลายที่มองเห็นได้ ซึ่งมีมาโดยมนุษย์เป็นเวลาหลายพันปี หนึ่งในประเภทเหล็กที่พบบ่อยและง่ายที่สุดในการผลิตคือ “ดามัสกัสป่า” ซึ่งทำขึ้นโดยการเชื่อมแพ็คเกจของแถบจากเหล็กหลายชนิด โดยมีการงอและตีเหล็กหลายครั้ง แพ็คเกจจะถูกทำให้ร้อนในหม้อหลอมและเติมวัสดุต่าง ๆ (ที่เรียกว่าฟลักซ์) บนพื้นผิว ซึ่งจะหลอมรวมกับเกล็ดที่เกิดขึ้นที่ผิวของแผ่นทำความสะอาดจากพื้นผิวที่เชื่อมกัน การละลายเกล็ด ฟลักซ์จะสร้างสลักที่หลอมเหลวในเวลาเดียวกัน ทำให้ผิวของเหล็กป้องกันจากการเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติม แพ็คเกจที่มีสลักหลอมเหลวจะถูกทำให้ร้อนจนขาวและตีเหล็ก หลังจากการเชื่อมครั้งแรก แพ็คเกจจะถูกเปิดออกเป็นแถบและตัดเป็นหลายชิ้นซึ่งจะถูกซ้อนกันอีกครั้งและทำการเชื่อมครั้งที่สอง การเชื่อมสามารถทำซ้ำได้หลายครั้งจนกว่าจะได้ลักษณะเหล็กตามที่ต้องการ ผลลัพธ์คือชั้นของเหล็กจะถูกผสมกันแบบสุ่มและลวดลายจะเกิดขึ้นที่ผิวของแท่ง ลักษณะของลวดลายขึ้นอยู่กับจำนวนชั้นและประเภทของเหล็กที่ใช้ เส้นสีอ่อนในลวดลายเหล็กแสดงให้เห็นถึงปริมาณโครเมียมหรือนิกเกิลที่สูง เส้นสีเข้มแสดงถึงการใช้เหล็กคาร์บอน

มีปัญหามาตรฐานหลายประการที่เกี่ยวข้องกับการสร้างดามัสกัส คุณภาพหลักของเหล็กดามัสกัสถือว่าคือชั้นของเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนสูง ซึ่งจะให้การตัดที่มีประสิทธิภาพ และมีคาร์บอนต่ำ ซึ่งจะให้ความแข็งแรง อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการเชื่อมด้วยการตีด้วย Forge ของชั้นที่มีปริมาณคาร์บอนแตกต่างกัน จะมีการแพร่กระจายของคาร์บอนและทำให้ชั้นผสมกันซึ่งกันและกัน นี่ทำให้คุณสมบัติในการตัดขององค์ประกอบที่มีคาร์บอนสูงเสื่อมลง โดยลดปริมาณคาร์บอน และการเชื่อมจำนวนมากอาจลดความแข็งแรงของใบมีด นอกจากนี้ จำนวนคาร์บอนอาจถูกเผาออกสูญเสียไปในระหว่างกระบวนการเชื่อม ซึ่งทำให้ลดความต้านทานต่อการสึกหรอของเหล็ก จนทำให้ผู้บริโภคไม่สามารถคาดเดาคุณสมบัติของใบมีดที่เกิดขึ้นได้อยู่บ่อยครั้ง เป็นที่ทราบกันดีว่าดามัสกัสอาจหยุดการตัดได้โดยไม่มีเหตุผลที่ชัดเจนแม้จะเป็นมีดที่ถูกขัดดีแล้ว มันอาจจะแบ่งออกและมีความเปราะมาก การต่อสู้กับข้อบกพร่องเหล่านี้และการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตเหล็กผงทำให้ผู้ผลิตมีดเริ่มทำการทดลองแบบขนานกับเหล็กผง และใช้วิธีการเทคโนโลยีที่ซับซ้อน

บทบาทสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตดามัสกัสสมัยใหม่คือการเกิดขึ้นของอุปกรณ์เทคโนโลยีใหม่ในอุตสาหกรรมมีด เครื่องกดตีเหล็กอุตสาหกรรม เตาอาร์คไฟฟ้าที่มีบรรยากาศควบคุม ฯลฯ เริ่มถูกใช้ในการผลิตเหล็กมีด โดยเฉพาะเครื่องรีดสุญญากาศเฉพาะทาง ซึ่งเพิ่มผลผลิตและอนุญาตให้พัฒนาการผลิตดามัสกัสอุตสาหกรรมบนพื้นฐานของเทคโนโลยีการผลิตผงล่าสุด

การใช้เทคโนโลยีสุญญากาศในการผลิตเหล็กดามัสกัส ทำให้สามารถใช้ทั้งแท่งเหล็กและวิธีการผงเป็นวัตถุดิบ

ข้อได้เปรียบหลักของวิธีการสูญญากาศในการเชื่อมแผ่นของดามัสกัสแบบดั้งเดิมคือการไม่มีออกซิเดชันของเหล็กในระหว่างการทำความร้อน นี่ทำให้สามารถเชื่อมเหล็กที่มีโดยเฉพาะได้ รวมทั้งเหล็กกล้าไร้สนิมโดยไม่ต้องใช้ฟลักซ์ แผ่นเหล็กที่เชื่อมต่อกันจะถูกเชื่อมด้วยวิธีการเชื่อมแบบแพร่กระจายในห้องสุญญากาศภายใต้แรงกด แพ็คเกจที่เชื่อมด้วยวิธีนี้จะถูกขยายเป็นแผ่น ซึ่งจะถูกบดและเชื่อมอีกครั้งจนกว่าจะได้จำนวนชั้นที่ต้องการ วิธีการนี้สามารถใช้ผลิตดามัสกัสจากเหล็กกล้าไร้สนิมและเหล็กโลหะผสมได้ วิธีที่ยอดเยี่ยมในการเชื่อมเหล็กอัลลอยสูงยังเป็นการรีดแพ็คเกจของแผ่นที่ถูกบดหรือทำความสะอาดในโรงรีดสุญญากาศ

วิธีการสุญญากาศยังถูกใช้ในการผลิตโลหะผง แคปซูลที่ปิดผนึกปลอดออกซิเจนที่เต็มไปด้วยลวด ผงโลหะหรือส่วนผสมจะถูกวางในห้องที่เต็มไปด้วยก๊าซเฉื่อย แคปซูลจะถูกทำให้ร้อนถึง 1200-1400°C และห้องจะถูกเติมด้วยก๊าซจนมีความดันประมาณ 1500 атмосфер หลังจากการอัดอากาศ ปัจจัยการสร้างวัสดุผสมเสร็จสิ้น เปลือกของวัสดุผสมที่ถูกเผาเรียบร้อยจะถูกลบออกทางกล และวัสดุผสมที่ทำความสะอาดจะถูกนำมาตีหรือรีดผ่านโรงรีด แทบจะสามารถผลิตดามัสกัสประเภทใดก็ได้ด้วยวิธีนี้

การเกิดขึ้นของเทคโนโลยีเหล่านี้ทำให้บริษัทเหล็กขนาดใหญ่สามารถผลิตดามัสกัสได้ในปริมาณมาก บริษัทที่ใหญ่ที่สุดได้แก่ Damasteel AB ของสวีเดน ซึ่งในปี 1996 ได้รับสิทธิบัตรในการผลิตวัสดุผงดามัสกัส เทคโนโลยีการผลิตของ Damasteel คือ “การทำให้ร้อนแบบไอโซสแตติก” ซึ่งเปลี่ยนผงที่แข็งตัวอย่างรวดเร็วให้กลายเป็นเหล็กเกรดแข็ง ๆ ผงของเหล็กสองประเภทขึ้นไปถูกวางในศูนย์กลางของแคปซูลเหล็กซึ่งมีการสร้างสุญญากาศและปิดผนึกอย่างมิดชิด ผงจะถูกเชื่อมกันภายใต้ความดันสูงในเครื่องกดแบบไอโซสแตติกที่ร้อน การกดจะดำเนินต่อไปจนกว่าความหนาแน่นจะถึง 100% Damasteel ผลิตวัตถุดิบสองประเภทด้วยเทคโนโลยีผงคือ แท่งเหล็กที่มีลวดลายแบบรวมชั้นและแพ็คเกจหลายชั้นที่มีชั้นขนาน วัตถุดิบเหล่านี้สามารถใช้สร้างลวดลายที่ซับซ้อนมากขึ้นในกระบวนการตีเหล็กได้

ข้อดีของเหล็ก Damasteel คือความต้านทานการกัดกร่อนสูง ระเบียบการรักษาอุณหภูมิที่คาดเดาได้ ส่วนผสมทางเคมีที่บริสุทธิ์ซึ่งมีสิ่งปนเปื้อนน้อยที่สุด คุณสมบัติในการตัดที่ดีมากเมื่อผสมกับวานาเดียม นอกจากนี้ยังมีความสำคัญว่าความแข็งของโลหะหลังจากการรักษาความร้อนจะสูงถึง 63.5 HRC กับดามัสกัสธรรมดามันเป็นไปไม่ได้ที่จะกล่าวถึงความแข็งได้อย่างแม่นยำ มันจะไม่สม่ำเสมออย่างสุด ๆ ทั่วทั้งใบมีดหลังจากการตีเหล็ก ดามัสกัสผงช่วยแก้ปัญหานี้โดยการสร้างโครงสร้างที่สม่ำเสมอ นอกจากการทำมีดแล้ว เหล็กดามัสกัสยังถูกใช้ในการสร้างเครื่องประดับและเครื่องประดับต่าง ๆ เหล็ก Damasteel ยังถูกใช้สร้างของที่ผลิตด้วยเทคนิค mokume-gane ของญี่ปุ่น

Damasteel ใช้พื้นฐานจากเหล็ก RWL34 ซึ่งเป็นเหล็กผงคาร์บอนสูงที่มีการผสมเพิ่มเติมด้วยโมลิบดีนัมและวานาเดียม โดยมีความต้านทานการกัดกร่อนปานกลาง ผลิตโดย Damasteel AB เอง มันมีการรวมกันที่ดีของความทนทานต่อการตัด การต้านทานการกัดกร่อนและคุณสมบัติทางกล และสามารถรักษาความคมที่บางได้ดี มันมีสารผสมมากมาย รวมถึงแมงกานีส โมลิบดีนัม วานาเดียม โครเมียม และกำมะถัน ด้วยความแข็งสูง โลหะนี้มีความเหมาะสมในการตัด จึงเหมาะสำหรับใบมีดที่มีรูปทรงซับซ้อนและถือเป็นหนึ่งในเหล็กที่ดีที่สุดสำหรับการกัดสร้อยทอง การผลิตแพ็คเกจดามัสกัสหลายประเภทด้วยการใช้เหล็กนี้ ซึ่งเป็นที่นิยมมากที่สุดคือ:

แพ็คเกจ DS93X เป็นเหล็กมาร์เทนซิติกที่มีลวดลายเหล็กดามัสกัส ประกอบด้วยเหล็กที่ถูกแข็งถึงสองประเภท ส่วนประกอบที่สว่างคือเหล็กผง RWL34 และส่วนประกอบที่มืดคือเหล็กคาร์บอน RMS-27

แพ็คเกจ Damacore DC18N ก็เป็นเหล็กมาร์เทนซิติกเช่นกัน มันประกอบด้วยสามโลหะผสมที่แตกต่างกัน แกนกลางประกอบด้วย N11X ซึ่งเป็นเหล็กผสมที่มีปริมาณไนโตรเจนสูง ชั้นนอกที่มีลวดลายดามัสกัสประกอบด้วย RWL34 และ PMC27 เหล็กนี้มีความแข็งแรงสูงหลังจากการอบร้อนและการอบอ่อน

ทั้งสองแพ็คเกจมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมและความแข็งแรงทางกลที่สูง เหล็กเหล่านี้ยังมีความเหนียวที่ดีและง่ายต่อการบดและขัด

ดังนั้น ในตัวอย่างของดามัสกัสผง เราเห็นการรวมกันที่กลมกลืนของเทคโนโลยีเก่าแก่ในการผลิตเหล็กที่มีความสวยงามและแข็งแรงกับเทคโนโลยีที่ทันสมัยที่สุดในการประมวลผลผง