thép Damascus

Thép Damascus là thép gì và sản xuất như thế nào ?

Hiện nay trên thị trường xuất hiện rất nhiều sản phẩm dao bếp làm bằng thép Damascus được quảng cáo là có độ sắc bén hoàn hảo, có độ bền cao, với nhiều vân chìm nổi đẹp nhưng liệu bạn có biết gì về thép Damascus?

Lịch sử về thép Damascus huyền thoại?

Bài viết nói về loại thép nay dưới khía cạnh khoa học Các lưỡi kiếm làm bằng thép Damascus của các chiến binh vùng Trung Đông đã đem cho quân Thập Tự nỗi sợ hãi – tuy nhiên phương pháp chế các lưỡi kiếm có độ bén khủng khiếp này đã thất truyền hàng trăm năm nay rồi. Các nhà nghiên cứu Đức tin rằng họ đang tìm lại được bí mật này.

Thép DAMASCUS
Thanh kiếm cổ được chế tạo từ Thép DAMASCUS

Khi quân Thập Tự đầu tiên vào cuối thế kỷ thứ 11 tiến vào vùng Trung Đông, họ đã phải trải qua những trận chiến khủng khiếp. Vũ khí (dao kiếm) của đối phương có lợi thế hơn những thứ mà người Âu Châu biết cho đến thời điểm này. Đao, kiếm có những đường vân trên thép không chỉ dẻo dai hơn, chắc hơn đao kiếm của người Thiên Chúa Giáo mà còn có độ bén tốt hơn,có thể giữ được độ bén của lưỡi dao, kiếm theo thời gian!

Bí mật của những thanh đao kiếm này là chất liệu thép Damascus, gọi theo tên thành phố Damascus tại Syria, là trung tâm lớn buôn bán tất cả các loại vũ khí, dao đi rừng,đao kiếm vào thời điểm đó. Tuy nhiên phương pháp tôi rèn thép nổi tiếng này không bắt nguồn từ Damascus mà lại từ Ấn Độ và đã thất truyền kể từ cuối thế kỷ thứ 18.

Xem thêm: Tìm hiểu về con dao đi rừng lính Mỹ trong chiến tranh

Bí mật của thép Damascus được tiết lộ?

Cho đến ngày nay người ta không thể tìm ra công thức tôi luyện thép Damascus theo đúng cách như ngày xưa nữa, Hiện nay các nhà khoa học đã tìm ra nguyên nhân khiến các lưỡi kiếm Damascus có các đặc tính vượt trội đó. Kết quả thất đáng kinh ngạc: Đó là công nghệ Nano của thời Trung Cổ !

Theo nhà nghiên cứu chất liệu John Verhoeven của đại học Iowa tại Ames cũng như các chuyên gia kỹ thuật đúc thép vào năm 2001 họ đã sản xuất được thép Damascus theo cách cổ truyền, qua các thí nghiệm với nhiều loại thép và các phụ gia khác nhau. Tuy nhiên với câu hỏi tại sao các lưỡi kiếm rất dẻo và đồng thời lại rất bén thì họ không thể trả lời được.

Thép DAMASCUS
Một thanh kiếm được chế tạo từ thép DAMASCUS

Mẫu vật là một thanh kiếm được người thợ rèn tên Assad Ullah sản xuất vào thế kỷ thứ 17. Họ dùng Acid HCl để làm tan thép sau đó đem phân tích.Kết quả phân tích trong thép không chỉ có các sợi từ sắt carbide, còn gọi là cementite mà còn có các sợi nano carbon tube Cementite tan ra trong acid HCl, carbon thì không.

Tuy nhiên các nhà nghiên cứu cũng tìm ra các sợi cementite chưa tan ra hoàn toàn và còn sót lại. Việc này người ta phỏng đoán là các sợi cementite được gói gọn trong các ống carbon tubes và qua đó được bảo vệ kỹ. Ngoài ra các ống carbon, Carbon tubes cũng là khởi đầu khiến các sợi nano Cementite bên trong hình thành.

sợi cementite
Sợi cementite trong cấu trúc thép damacus

Các sợi li ti, rất cứng này khiến cho dao kiếm Damascus không chỉ đẹp bởi các đường vân mà còn rất bén, theo Paufler. Cementite cứng hơn chất liệu đang bao bọc chúng, nhà vật lý học giải thích. khiến lưỡi kiếm bén một cách tự nhiên mà không phải mài , rất hiệu quả.

Lưỡi kiếm làm từ thép Damascus với sợi Cementite liti rất cứng làm cho kiếm Damascus giống như một lưỡi cưa đúng nghĩa, Lưỡi kiếm Damascus theo truyền thuyết thì chém sắt như chém bùn, và có thể cắt những vật thể siêu mỏng như chiếc khăn lụa bay trong không khí một cách dễ dàng.

Sự phối hợp giữa các sợi Cementite cứng chắc và khối thép dẻo khiến lưỡi kiếm thép Damascus vừa dẻo vừa cứng.

Phương pháp rèn phôi thép Damascus của người Ả Rập vào thời trung cổ dựa trên căn bản xử lý thép bằng cơ nhiệt khá rắc rối. Thép được nung lên nhiệt độ nhất định, rèn cho nguội rồi lập tức nung nóng lên tiếp. “Qui trình kéo dài nhiều tiếng đồng hồ, đôi khi đến vài ngày” . Qui trình tôi luyện này đã khiến cho các nano carbon tubes hình thành với sự hỗ trợ của các chất xúc tác, tùy thuộc vào thành phần trong thép.

Thép Wootz
Thép Wootz là nguyên liệu chính sản xuất ra thép Damacus

Là nguyên liệu dùng chế ra dao kiếm Damascus, người ta dùng quặng sắt có tên là Wootz, một khối thép có hình dạng như miếng bánh ngọt được mang đến từ Ấn Độ. Phôi thép này không chỉ có hàm lượng carbon khoảng 1.5% , mà còn có các thành phần như Chrom, Vandium, Manganese, Cobalt, Nickel. Các thành phần này , theo các nhà hóa học thời nay , tạo điều kiện cho việc hình thành các sợi Cementite cứng chắc.

Dù vậy, quá nhiều Cementite hoặc quá nhiều Carbon sẽ khiến thép dòn và dễ mẻ. Việc này bắt buộc người thợ rèn kiếm Damascus phải cẩn thận hơn và tôi luyện các lưỡi dao, kiếm Damascus trong một thời gian dài.

Một lò rèn kiếm damascus
Một lò rèn kiếm damascus

Ngoài ra, gỗ cũng như một số loại lá cây dùng đốt lửa cũng như quặng sắt từ một số mỏ từ Ấn Độ là những nguyên liệu bắt buộc để sản xuất dao kiếm Damascus theo công thức cổ truyền.

Sự thất truyền của thép Damascus?

Nguồn nguyên liệu quặng này đã biến mất kể từ thế kỷ thứ 18. Các thợ rèn vũ khí không biết về tầm quan trọng của các thành phần đã không còn đủ khả năng sản xuất vũ khí theo công thức cũ.

các loại kiếm được rèn từ thép damascus
các loại kiếm được rèn từ thép damascus

Ngoài ra, việc giữ nhiệt độ ở độ cao nhất định cũng là yếu tố quan trọng Nhiệt độ chính xác của ngày xưa hiện nay không ai biết, Paufler nói. Rất có thể các thợ rèn đã theo dõi màu của thép khi đang được nung nóng ! Các thợ rèn tại Âu Châu đã không làm được việc này.

thép damascus
cấu trúc nano trong thép damascus

Hiện nay các loại dao thép Damascus xuất hiện trên thị trường tự xưng là thép Damascus đều là hàng Fake, được rèn một cách cẩu thả bằng các phương pháp hóa học, họ sử dụng thép cứng, dòn phối hợp với thép dẻo, rồi sau đó xoắn vặn hàng trăm lần, rồi đập mỏng,sắp xếp lại họ tạo ra được lưỡi dao kiếm có vân như thép Damascus với chất lượng thép tương đối tốt, nhưng nó không phải là thép Damascus thực sự, phương pháp luyện thép Damascus thật sự đã bị thất truyền từ thế kỷ 18.