بخشی از مقاله
بررسی ساختاري فولاد تاریخی موسوم به فولاد جوهردار یا فولاد موج نماي ایرانی
چکیده
در مقاله حاضر بررسی فن شناسی و ساختار شناسی بر روي تیغه ي شمشیرهاي فولادي جوهردار تاریخی، که ایران یکی از مهم ترین مراکز تولید آن بوده است، جهت درك ماهیت ساخت و فرآوري آنها به عنوان آثاري ارزشمند نادر، صورت گرفته است. در این راستا، بر روي 4 نمونه تهیه شده از شمشیرهاي تاریخی خزانه بنیاد مستضعفان تهران، بررسی ریزساختاري، شناسایی فازهاي فلزي و عناصر تشکیل دهنده، توسط روش هایی همچون متالوگرافی
æ میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به سیستم آنالیز عنصري صورت گرفت. نتایج حاصل نشان داد که تیغه شمشیر هاي یاد شده از فولاداصطلاحاً جوهردار یا crucible steel توسط فرایند شکل دهی تهیه شده و سپس جهت حصول خواص مورد نظر، نظیر برندگی، انعطاف پذیري، سختی و چقرمگی لازم تحت فرایند هاي مختلف عملیات حرارتی قرار گرفته اند. هم چنین، مطالعات میکروسکوپی الکترونی روبشی موید بر حضور الگوها و طیف هاي مواج متفاوت بر روي تیغه هاي یاد شده است، که توسط روش هاي مختلف تهیه شده اند. در نهایت نتایج بررسی ها جوابگوي بسیاري از خصوصیات این فولاد منحصر به فرد و چگونگی ساخت آن بود و کمک شایانی به معرفی بهتر این میراث فرهنگی ایرانی نمود.
واژه هاي کلیدي: شمشیر، فولاد جوهردار، ریز ساختار، میکروسکوپ الکترونی روبشی، متالوگرافی.
بررسی ساختاري فولاد تاریخی موسوم ....
.1 مقدمه:
ایران از دوران بسیار قدیم در صنعت اسلحه سازي از بزرگترین و مهمترین مراکز فنی شرق دور و نزدیک به شمار می رفته است. نمونه اي از این رزم افزارها شمشیرهاي ساخته شده از فولاد جوهردار1 است، که در کشورهاي مختلفی چون ایران، هند، سوریه، ترکیه (عثمانی) و.... تولید می شدند، که در این بین شمشیرهاي فولادي جوهردار ایرانی از محبوبیت خاصی در ایران و کشورهاي همسایه برخوردار بودند و به مرور شهرت کیفیت بالاي آنها حتی به اروپا هم رسید .[1] شمشیرهاي فولادي جوهردار ایرانی به خاطر قابلیت انحناپذیري بسیار زیاد تا حد زاویه قائمه، محکم بودن و لبه بسیار برنده و نقوش مواج بسیار زیبا (جوهر یا فرند) و تزیینات زر و نقره نشانی بر قبضه، تیغه و غلافشان ارزش و محبوبیت بسیاري داشتند. که هنوز بعد از گذشت چند قرن و تبدیل شدن به آثار موزه اي2 خصوصیاتی چون انحناپذیري، استحکام، برندگی و نقوش سطحی خود را حفظ کرده اند.
بر اساس اطلاعات تاریخی موجود [9] فولاد مورد نیاز براي ساخت این نوع شمشیرها، از مخلوط کردن آهن و مواد دیگر (کهعمدتاً موادي اند که پس از سوختن در کوره، کربن و یا آهک تولید می کردند)3 ، در بوته هاي سفالی تهیه می شده است. این مواد به عنوان شارژ اولیه بوته بوده و ساعتها با همدیگر در کوره گداخته می شدند و سپس به آرامی و به مدت 2 تا 3 روز، بدون اینکه بوته ها تکان داده شوند، محتوايسردمی شدند.
این بوته ها (شمش هاي فولادي) به صورت نیم کره بوده، که پس از خارج شدن از بوته و آزمون کیفیت، عملیات حرارت شده و بر روي آنها چکش کاري در چندین مرحله صورت گرفته، تا به شکل مطلوب تیغه در آند. پس از پولیش سطح تیغه با سنگ هاي سنباده، آن را با مواد اسیدي اچ کرده و نقوش بسیار زیباي جوهر این فولاد پرکربن نمایان می شد .[11] [10] [9]
نمونه .2 شمشیرهاي مورد بررسی:
با توجه به موارد ذکر شده، براي درك خواص و ماهیت فولاد تیغه هاي جوهردار، لازم است بر روي ساختار ظاهري، ریز ساختار و عناصر موجود در آن بررسی هایی صورت گیرد. براي این منظور چهار نمونه شمشیر تاریخی از خزانه بنیاد مستضعفان تهران انتخاب شدند.
شمشیر :1 شمشیر دوره صفویه، که ظاهر تیغه آننسبتاً سالم، ولی جوهر آن در اثر مرور زمان و عوامل ساینده فیزیکی کمرنگ شده و به تدریج رو به افول رفته است. بر روي سطح این تیغه لکه هایی سیاه رنگ دیده می شود که نشانه هایی از شروع خوردگی حفره اي در این مناطق است. نمونه از قسمت لبه شمشیر برداشته شد و بررسی بر روي سطح آن صورت گرفت (شکل هاي 1 و .(2
شمشیر :2 شمشیر دوره قاجار، که سطح تیغه تا قسمت وسط دچار زنگ زدگی شده، ولی اثرات این خوردگی زیاد به داخل نفوذ نکرده و به راحتی برطرف می شود. در نیمه سالم تیغه، طرح جوهر به خوبی مشخص است. نمونه از قسمت لبه تیغه انتخاب شد و بررسی بر روي سطح مقطع آن، صورت گرفت (شکل .(3
شمشیر :3 شمشیر دوره قاجار که بعضی از قسمت هاي تیغه دچار خوردگی شدید حفره اي شده است. با این حال در قسمت هاينسبتاً سالم که دچار سایش مکانیکی شده اند، نقش جوهر بسیار کمرنگی دیده می شود. نمونه از لبه این شمشیر از مناطق خوردگی، انتخاب شد و بررسی بر روي سطح آن صورت گرفت (شکل .(4
شمشیر :4 شمشیر دوره قاجار که تنها شمشیر شکسته موجود در خزانه بود و علاوه بر شکستگی، آسیب هاي دیگري چون ترك در پشت تیغه و زنگ زدگی بر روي کل سطح را نیز دارد. نمونه از محل شکستگی انتخاب شد و در آزمایشها هم سطح و هم مقطع این نمونه مورد بررسی قرار گرفت (شکل هاي 5 و .(6
شکل :1 تصویر شمشیر 1 مربوط به دوره صفویه.
شکل :2 طرح جوهر بر روي شمشیر 1 همراه با آثار خوردگی سطحی در سمت چپ.
شکل :3 تصویر تیغه شمشیر 2 مربوط به دوره قاجاریه. در سمت راست طرح جوهر و در سمت چپ اثرات خوردگی دیده می شود.
1952
شکل :4 تیغه شمشیر 3 مربوط به دوره قاجاریه. طرح جوهر در اثر سایشتقریباً حذف شده و خوردگی شدید بر روي آن دیده می شود.
شکل :5 شمشیر 4 مربوط به دوره قاجار، تنها شمشیر شکسته شده در خزانه بنیاد مستضعفان.
شکل :6 تصویر تیغه شمشیر 4، در سطح تیغه آثار زنگ زدگی مشاهده می شوداما. جوهر تیغهکاملاً مشهود است.
.3 بررسی هاي میکروسکوپ الکترون :
شمشیر :1 تصویر میکروسکوپی الکترونی روبشی از این نمونه در شکل هاي 7 و 8 ارایه شده است. قسمت هاي خاکستري تیره، نواحی خوردگی و قسمت هاي روشن، محل هاي فلزي سالم است، و خطوط موازي بر روي نمونه، در اثر سایش مکانیکی بر روي تیغه ایجاد شده، که باعث آسیب هاي ثانویه همچون خوردگی شده استدر. شکل 8، به خوبی تفاوت ساختار بین نواحی سالم و آسیب دیده به صورت ایجاد حفره هاي ریز در بالاي تصویر دیده مشاهده می شود.
شکل هاي 7 و :8 تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی از سطح نمونه شمشیر .1
1953
شمشیر :2 در شکل 9، تصویر میکروسکوپی الکترونی از سطح نمونه، مؤید بر سلامت آن و یا عدم خوردگی عمیق روي این نوع شمشیر است. بزرگنمایی هاي بالاتر نیز این نکته را تایید کرد.
شمشیر :3 در این نمونه بررسی بر روي سطح تیغه که دچار خوردگی حفره اي شدید شده بود صورت گرفت و همانطور که در شکل 10 مشخص است، بیشتر سطح نمونه خاکستري رنگ (مناطق خوردگی) است و نواحی سالم فلزي (خاکستري هاي روشن) فقط در لبه هاي کار دیده می شود.
شمشیر :4 شکل 11 سطح نمونه را، که دچار خوردگی شدید شده نشان می دهد (نواحی خاکستري تیره) و به صورت محدود نواحی خاکستري روشن (منطقه هاي سالم فلزي) دیده می شود. شکل 12 سطح همان نمونه را با بزرگنمایی بیشتر نشان می دهد، که خوردگی جدایشی در تیغه به خوبی نمایان است.
شکل :9 تصویر میکروسکوپی الکترونی سطح نمونه شمشیر .2
شکل .10 تصویر سطح نمونه شمشیر .3
شکل هاي 11 و :12 تصاویر میکروسکوپ الکترونی از سطح نمونه شمشیر .4
