[“uma lâmina curvada e estreita, que não brilhava como as espadas dos francos, mas foi, pelo contrário, de uma cor azul rústica, marcada com dez milhões de linhas sinuosas …”]

Réplica de Katana em Aço de Damasco

Réplica de Katana em Aço de Damasco utilizando técnicas de confecção contemporâneas.

Assim descreveu Sir Walter Scott´s a demonstração de armas entre os o rei normando Ricardo “Coração de Leão” e o sultão Saladino “O Sarraceno”, durante o que teria sido o fim da a 3ª cruzada (1192) em seu romance histórico “O Talismã” (1825). Neste momento, Ricardo teria em suas mãos uma clássica espada medieval, quando foi ser surpreendido pela beleza da cimitarra de “aço de Damasco”, empunhada por Saladino. Uma lâmina única, devido a especial tecnologia com a qual foi construída na região da atual Síria e que ficou conhecida na história como exemplo de um artesanato de altíssima qualidade, durante a Era Medieval.

Saladin o Herói Islâmico

Na rua principal de Damasco, capital da Síria, ergue-se uma estátua de um guerreiro montado em seu cavalo. Galopando entre as ruas com seu cavalo seguido de seus soldados, seus olhos vislumbram a linha de frente, com um semblante sombrio e um vigor heróico, seu nome é Saladino (ou do Árabe: An-Nasir Salah ad-Din Yusuf ibn Ayyub), general e governante do mundo islâmico medieval.

Em primeiro lugar, eu gostaria de lembrar que o termo sarraceno foi uma adaptação latina da palavra grega “sarakenoi” que, por sua vez, foi uma flexão da palavra árabe “sharquiyin” (“orientais”) e foi utilizada pelos cristãos medievais desde o século XIII como uma forma pejorativa de se referirem aos povos islâmicos que viviam nas regiões do Leste Europeu, Oriente Médio e África. Seja como for, o aço sarraceno de Damasco intimidou os cruzados e fez com que ferreiros da Europa realizassem tentativas de reproduzir este material único.

Esta técnica de mescla de metais já era utilizada por Celtas no século VI, Vikings do século XI e, inclusive,  ferreiros japoneses do século XIII! Contudo, nenhum deles foi capaz de atingir o mesmo resultado do que o obtido pelos mestres das forjas sarracenas. Por esta razão, os ferreiros da Europa gravavam a lâmina ou cobriam a superfície da espada com filigranas (técnica que envolvia amassar o metal até virar uma fina camada) de prata ou cobre para imitar o aspecto das lâminas do aço de Damasco.

Diagrama descritivo sobre a identificação de uma espada do tipo “Ulfberht” datada entre os séculos 9 a 11 com lâminas incrustadas com a inscrição + VLFBERH + T ou + VLFBERHT +, essa atribuída a um ferreiro Franco que se tornou a base de uma espécie de marca registrada, usada por vários cuteleiros por vários séculos. Este então um dos primeiros europeus a reproduzir a técnica do aço de Damasco fora de seu local de origem.

Segundos alguns estudiosos, experimentos realizados por medievais na tentativa de descobrir o processo de criação deste material, podem ser considerados como o momento que marcou a origem da ciência dos materiais. Entretanto, estes “pesquisadores” medievais jamais conseguiram replicar este processo, cujo segredo terminou por se perder na História. 

Aço “Wootz” e as espadas Sarracenas

Atualmente, os pesquisadores sabem que o verdadeiro (ou “oriental”) aço de damasco era constituído por uma matéria-prima que os pesquisadores denominaram de “aço wootz”, o qual era continha um grau excepcional de minério de ferro e podia ser encontrado em regiões específicas do sudeste asiático e oriente médio. Por este motivo, os pesquisadores especulam que essas armas teriam sido criadas pela primeira vez no Sul e Sudeste da Índia e Sri Lanka durante a primeira metade do século IV d.C. O “wootz”  é considerado um aço com alto grau de pureza de carbono (aproximadamente 1,5%, segundo um cálculo baseado no peso do ferro, o qual costuma ter apenas 1% deste minério) e, como veremos, este é um ponto chave no processo.

Se você já leu o nosso texto sobre as KATANAS, já deve ter percebido que a  porcentagem de carbono citada é muito similar à utilizada pelos mestres ferreiros japoneses na construção de suas lâminas. Todavia, de maneira distinta do aço de damasco, as marcas nas espadas japonesas formavam desenhos diferentes que eram desenhados posteriormente pelos mestres com auxílio de uma massa fina de argila e aplicados sobre o metal, que era posteriormente aquecido nos fornos.

De qualquer maneira, a alta concentração de carbono é o elemento chave no processo de manufatura tanto do aço de damasco como das katanas. Todavia, isso poderia também representar um um sério problema na manufatura destas lâminas. Isto porque a alta concentração de carbono pode tornar a lâmina mais resistente e durável mas, uma porcentagem de carbono acima de 2,1% terá o efeito contrário e tornará a lâmina frágil. Pouco carbono resultaria em um ferro demasiado maleável para estes propósitos, por outro lado, carbono demais daria início ao processo de fundição, que é inútil para a confecção de armas.

Concentração de carbono em aço de Damasco antigo e aço contemporâneo

Concentração de carbono em aço de Damasco antigo comparado ao aço contemporâneo

Entretanto, de alguma maneira os metalúrgicos islâmicos foram capazes de controlar a concentração deste material e, com isso, fazer armas de combate fantásticas. O grande problema, é que toda esta técnica desapareceu por completo durante o século XVIII. De qualquer forma, existem muitos pesquisadores chegam a passar toda a vida tentando descobrir qual era esta técnica que até os dias de hoje fascina pesquisadores e entusiastas da metalurgia.

Em setembro de 1981 o jornal The New York Times publicou o artigo “THE MYSTERY OF DAMASCUS STEEL APPEARS SOLVED” (O mistério do aço de damasco aparece solucionado), que descrevia a pesquisa de dois engenheiros especializados em metalurgia pela Universidade de Stanford, Jefrey Wadsworth e Oleg D Sherby, os quais haviam  decidido retomar pesquisas sobre este material, após um encontro com um mestre ferreiro (sword fancier) que apontou à eles o fato do aço destas armas serem muito ricos em carbono.

Após realizarem análises comparativas entre os materiais que tinham e os de armas antigas, Wadsworth e Sherby perceberam que, além de uma porcentagem específica de carbono, o material deveria ser martelado mantendo “baixas” temperaturas na forja (até 900Cº) e resfriado rapidamente por submersão (quench), num procedimento que se repetia várias vezes.

No artigo, o jornalista Walter Sullivan lembra a existência de documentos medievais que revelavam uma crença de que a lâmina deveria ser mergulhada num líquido especial que chamavam “sangue de dragão” (dragon blood), a qual, em teoria, conferia propriedades mágicas às lâminas. Hoje os pesquisadores sabem que este “líquido especial” costumava ser urina e, segundo o curador da divisão de Armas e Armaduras do Museu de Arte Metropolitano de Nova Iorque naquela época, Dr. Helmut Nickel, apesar de muito baseada em mitos possibilitou a introdução de nitrogênio à liga, contribuindo para aumentar a resistência do aço ao efeito da corrosão.

Quase 20 anos depois, em 1998, o especialista em metalurgia da Universidade Estadual do Iowa (EUA), John Verhoeven, publicou o artigo “The Key Role of Impurities in Ancient Damascus Steel Blades” (O papel central das impurezas nas antigas espadas de aço de Damasco), junto com mestre em cutelaria A. H. Pendray e o gerente geral aposentado da Nucor Steel Corporation, W. E. Dauksch para a revista The Minerals, Metals and Materials Society (TMS). No artigo, os autores afirmam que o aço wootz era produzido na Índia em mercadinhos fechados. O resultado deste trabalho eram lingotes com cerca de 2,3Kg (chamados “cakes”) que eram enviados para Damasco, na Síria, onde eram trabalhados pelos ferreiros.

“Ao manipular o ângulo da superfície da lâmina em relação ao plano das bandas, o ferreiro pode produzir uma variedade de padrões complicados de interseção das bandas com a superfície da lâmina. Com o polimento e a gravação, as partículas de Fe3C fazem as bandas parecerem brancas e a matriz de aço quase preta; assim, o padrão de superfície é criado.”

(Verhoeven & Dauksch, 1998)

Baseados nisso, estes especialistas consideram pertinente a hipótese, na qual a produção deste metal teria sido interrompida, não pela perda da técnica, mas sim por causa do esgotamento da fonte do minério adequado para a produção destas armas. Assim, quando foi encontrado um novo corpo de minério que apresentava as propriedades necessárias para a produção do aço de damasco, os ferreiros que conheciam o processo de extração e forja já teriam falecido, sem terem passado à frente o conhecimento aos seus aprendizes.

Confecção de Espada em Aço de Damasco

Exatamente uma década após os experimentos publicados por Verhoeven, Dauksch e Pendray,  a National Geographic publicou um artigo que falava sobre o trabalho do pesquisador da Universidade de Dresden, Peter Paufler, que afirmava ter desenvolvido uma hipótese capaz de explicar a mecânica por meio da qual este aço com alta concentração de carbono foi criado e o motivo desta técnica ter desaparecido com auxílio da nanotecnologia. Ao analisar uma lâmina do século XVII, que foi doada para a investigação pelo Museu Histórico de Berna (Suiça),  o pesquisador e seus colegas realizaram processo que consistiu em dissolver fragmentos da lâmina em ácido clorídrico e estudar o material com um microscópio eletrônico.

Desta forma, perceberam que este material era formado por nanotubos de carbono em formato hexagonal que conferiam, ao mesmo tempo, grande resistência e elasticidade à lâmina. Estes nanotubos, por sua vez, circundam nanofios de cementita (Fe3C) que é uma estrutura de ferro e carbono que compõe o aço. Assim, “A maleabilidade dos nanotubos de carbono compensa a natureza frágil da cementita formada pelos bolos wootz (wootz cakes) com alto teor de carbono.” (Yong, 2008)

Baseados nestes dados, os investigadores acreditam que a chave do processo está em pequenas quantias de impurezas (vanádio, cromo, manganês, cobalto e níquel.) que, quando sofrem o processo de têmpera, são separadas, servindo como catalisadores na formação dos nanotubos de carbono. Desta forma, os pesquisadores reforçam a importância do material (que vinha da Índia) usado para a criação das lâminas,  assim como a teoria de Verhoeven, Dauksch e Pendray sobre o motivo para seu desaparecimento.

Sabre ou Cimitarra Turca em Aço de Damasco e inscrições em ouro

Cimitarra Turca em Aço de Damasco e inscrições em ouro com empunhadura datada do Século XVII.

Finalmente, em 2016, Verhoeven voltou a publicar um artigo pelo departamento de Ciência dos Materiais e Engenharia, na Universidade do Estado de Iowa, com o título “Mystery of Damascus Steel Swords Unveiled” (O Mistério das espadas de Damasco Revelado). Neste texto, o autor fala sobre o estudo que fez num pedaço de lâmina indiana datada entre os séculos XVIII e XIX, que lhe foi doada pelo comerciante de antiguidades Leo Figiel. A investigação contou com o uso de um ácido reagente diferente que, ao entrar em contato com a lâmina, invertia o contraste, clareando os fragmentos de perlita no metal e, com isso, permitia ao pesquisador ver com maior nitidez as características do material.

Em seguida, o pesquisador descreve pesquisas feitas por especialistas nos EUA, desde o livro publicado em 1960, pelo então chefe metalúrgico do projeto Manhattan, C.S.Smith, passando pelo inovador trabalho de Wadsworth-Sherby na década de 1980 e recordando os diversos experimentos que ele mesmo realizou durante os 1990’s e 2000’s, junto de Al Pendray na Universidade de Iowa. Neste artigo, o pesquisador descreve o processo para obter verbas que permitiram a realização de semanas de experiências e para a compra de um martelo automático, chamado Little Giant, que foi fundamental na produção de centenas de lâminas.

Numa constante busca por encontrar a composição adequada de carbonetos com com apoio em análises espectrométricas de massa (mass spectrometer analysis) e provas microanalíticas por sonda eletrônica (electron probe microanalysis), os pesquisadores perceberam, em 1995, que o grande segredo destas lâminas estava na presença de carbonetos que contribuíam para a formação de metal duro. Principalmente Vanádio, cuja proporção adequada para o processo deveria ser de 0.004%. Além disso, os autores descobriram que o ferro Sorel, com alta pureza de carbono (aproximadamente 4%) e encontrado em depósitos no Canadá era o melhor material para eles atingirem resultados muito similares aos apresentados pelas lâminas indianas.

Seja como for, após MUITA pesquisa e experimentação, Verhoeven  afirma que, os baixos níveis de carbono, aliados à repetidos ciclos de aquecimento e esfriamento da forja propiciam o alinhamento dos carbonetos em forma de escada, assim como aparecia nas antigas lâminas indianas, analisadas. Algo que implicava a formação de faixas mesclada de perlita e carboneto.

O mais legal deste artigo, é que o autor, além de oferecer imagens com boa qualidade dos microscópios (e até de seu caderno de anotações) também valoriza a grande liberdade que a Universidade lhe conferiu para poder realizar toda esta pesquisa. Durante todo o processo, o professor convidava os alunos da Universidade para acompanharem os trabalhos realizados na forja e, além disso,  os pesquisadores participaram de diversos congressos e conferências, onde apresentaram o andamento da investigação, sempre valorizando o aspecto colaborativo do trabalho realizado para a obtenção  de evidências que corroboram (ou não) suas hipóteses.

Referências:

Reibold, M., Paufler, P., Levin, A. et al. Carbon nanotubes in an ancient Damascus sabre. Nature 444, 286 (2006) doi:10.1038/444286a Disponível em: https://www.nature.com/articles/444286a

SULLIVAN, W. (29 set. 1981) THE MYSTERY OF DAMASCUS STEEL APPEARS SOLVED, The New York Times. Disponível em: https://www.nytimes.com/1981/09/29/science/the-mystery-of-damascus-steel-appears-solved.html

VERHOEVEN, J. (dez. 2016). John Verhoeven: Mystery of Damascus Steel Swords Unveiled, Materials Science and Engineering – Iowa State University. Disponível em:  https://www.mse.iastate.edu/news/john-verhoeven/

VERHOEVEN, J., PENDRAY, A. DAUKSH, W. (set. 1998) The Key Role of Impurities in Ancient Damascus Steel Blades, The Minerals, Metals & Materials Society. Disponível em: https://www.tms.org/pubs/journals/JOM/9809/Verhoeven-9809.html

YONG, E. (27 set. 2008). Carbon nanotechnology in an 17th century Damascus sword, National Geographic. Disponível em: https://www.nationalgeographic.com/science/phenomena/2008/09/27/carbon-nanotechnology-in-an-17th-century-damascus-sword/

Prof. Dr. Denis Gasco

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