FERRO e FOGO

Diferente do que ocorreu com outras ciências puras, ao longo da história, a metalurgia tem se beneficiado e desenvolvido, devido a interação a entre teoria e o conhecimento empírico.  Nesta área do saber, é muito evidente como a observação  prática e sua aplicação, precederam o conhecimento científico.  A cristalinidade dos metais foi constatada não como produto de uma previsão teórica, mas sim por meio da observação direta com microscópio. Interessante notar que isto ocorreu cerca de dois séculos depois que a biologia os utilizasse para seus estudos. Isto se deu, principalmente, porque as superfícies do metal a ser  observado deviam sofrer um tratamento adequado para, então, poderem ser observadas ao microscópio, fato que não era óbvio. Neste caso, não foi o conceito que  levou à descoberta, mas sim a própria observação empírica.  Os metais são constituídos de pequenos cristais, chamados hoje de grãos. Embora este fato só tenha sido plenamente compreendido pela ciência ao final do séc

Os primeiros textos citando o aço  damasco aparecem ainda no séc. IX com al Kindi Khora-sani um dos maiores filósofos/cientista islâmico medieval. Al Kindi era um gênio versátil. Suas contribuições abrangem astronomia, lógica, matemática, química, geometria física, medicina e música.  Os primeiros estudos científicos do aço de Damasco começaram com Pearson, na Inglaterra em 1795, que em seu trabalho sobre o aço indiano wootz concluiu que este se tratava mais de um aço do que de ferro.  Em 1804 Sherby e Wadsworth concluiram que o wootz continha alto teor de carbono e que isso podia ter relação com a formação do padrão de damasco das espadas. Em 1820, instigado pelos trabalhos de Sherby e Wadsworth, o cientista britânico Michael Faraday, que era filho de ferreiro e que ficaria mais conhecido por seus trabalhos em eletromagnetismo, também consagrou esforços para entender o wootz. Na França, liderando um grupo de cientistas, Breant chegou a  conclusão que a estrutura do aço damasco era for

O principal objetivo do revenimento é aumentar a tenacidade do material temperado. No entanto, existe outro objetivo importante no revenimento que é o ajuste de dureza. O que se faz é "calibrar" a dureza para valores menores que aqueles obtidos na têmpera, através da seleção adequada da temperatura e do tempo de revenimento. Faz-se isto consultando tabelas ou gráficos específicos para cada tipo de aço no qual é informada a faixa de dureza a ser obtida no revenido a uma determinada temperatura e tempo.  A tabela abaixo mostra um exemplo de  gráfico de revenido, onde pode-se obter uma orientação do tempo e temperatura necessários para atingir uma determinada dureza.

Os gráficos abaixo apresentam o comportamento da tenacidade e dureza do aço 5160 em função da temperatura de revenimento. Observe que, para um bom valor de tenacidade a temperatura de revenimento deve ser ao menos 190°C, sendo que a dureza cai quase que linearmente com o aumento da temperatura de revenimento. Logo a temperatura de revenimento deve ser algo em torno de 190 e 200°C. O aço 5160 tem uma tenacidade muito boa com um tratamento térmico usando uma temperatura de austenitização de 815/830°C e revenido a 190/205 °C.   Tratado termicamente com uma etapa criogênica, o resultado será        58,5/59,5 Hrc e tenacidade muito alta. 

O diagrama de fase Ferro-Carbono (FeC) é uma representação gráfica que correlaciona a composição química da liga FeC com a temperatura, mostrando quais fases estão presentes em determinada composição e temperatura. O diagrama de fase é conhecido também por “diagrama de equilíbrio”, pois considera que há tempo suficiente para liga metálica se transformar na sua estrutura mais estável. TERMINOLOGIA UTILIZADA NO DIAGRAMA DE FASE AUSTENITA: É a fase da liga FeC com estrutura cristalina CFC, pode dissolver uma maior quantidade de carbono que a ferrita, chegando ao máximo em 2,0% de carbono dissolvido. CEMENTITA: É o carboneto de ferro (Fe3C), que é um material duro, resistente ao desgaste e frágil. Com um percentual de carbono de 6,67%. COMPONENTES: São os elementos químicos que fazem parte da liga metálica. No caso do diagrama de equilíbrio são considerados como componentes o Ferro (Fe) e o Carbono (C). EQUILÍBRIO: é a condição de mínima energia livre de um material, na condiçã

A teoria é fundamental para a prática, uma vez que aborda uma série de assuntos que serão vivenciados na cutelaria. Os conhecimentos teoricos são essenciais para ter uma formação completa. Aliar a teoria com a prática é fundamental para o crescimento do profissional.  O conhecimento teórico básico sobre metalurgia encurta o aprendizado prático, pois evita muitos erros e orienta na aplicação correta dos tratamentos térmicos.  O cuteleiro terá uma ideia preliminar dos resultados que serão obtidos num determinado processo.

É a ciência que estuda e gerencia os metais desde sua extração do subsolo até sua transformação em produtos adequados ao uso. Metalurgia designa um conjunto de procedimentos e técnicas para extração, fabricação, fundição e tratamento dos metais e suas ligas. Hoje em dia, dispomos de uma enorme variedade de ligas metálicas com as mais diversas propriedades mecânicas. Para uso em cutelaria há também uma grande variedade de materiais disponíveis, sendo que devemos o material correto de acordo com a aplicação, sendo observadas as principais propriedades: Forjabilidade Usinabilidade Facilidade no tratamento térmico Afiabilidade Retenção de fio Disponibilidade Custo Resistência mecânica Tenacidade Dureza Resistência a corrosão Resistência ao desgaste Nenhum aço vai possuir em maior grau todas essas propriedades. O cuteleiro deve conhecer as propriedades do material que está trabalhando, principalmente as recomendações sobre tratamento térmico. Dessa forma, irá aproveitar ao máximo o que o aç

Dependendo da temperatura, o revenimento apresentará aspectos diferentes, ocorrendo o seguinte: *REVENIMENTO ABAIXO DE 120ºC: a martensita, saturada de carbono, começa a liberar esse elemento na forma de carbonetos complexos (Fe12C5) progressivamente. Ocorre somente um distencionamento da martensita, e não um revenimento propriamente dito. O aspecto  metalográfico praticamente não muda.  *REVENIMENTO ENTRE 120/250ºC: esta é a zona para o revenimento de alta resistência ao corte. A medida que a temperatura aumenta as tensões internas diminuem o que melhora a resistencia ao choque, começa o aparecimento de microestrutura de martensita revenida e a dureza em aços comuns é da ordem de 65 – 60 HRc.  *REVENIMENTO ENTRE 250/300ºC: zona de resistência ao choque e menor dureza. As tensões  internas diminuem mais ainda pois nesta fase começa a surgir uma microestrutura mesclada  de martensita e troostita, a dureza cai para 50 – 60 HRc.  *REVENIMENTO ENTRE 300/400ºC: zona de melhor resistencia ao

Este experimento fundamentou-se, principalmente, em experiências  detalhadas descritas por Laura Garcia Sanchez (SANCHEZ, 2011) e O. Sherby (SHERBY, 1980, 2001). Atmosfera inerte foi utilizada de forma a impedir a oxidação do metal, a carga consistia apenas em placas de ferro e carbono grafite. O aquecimento foi lento, controlado por pirômetro óptico, levando cerca 1 hora para atingir perto de 1400°C. Constatada a fusão da carga, o forno foi desligado. O resfriamento lento tinha por alvo produzir uma microestrutura de grandes grãos com presença maciça de cementita nos contornos.  Era esperada também, a presença de cementita de widmanstatten no interior dos grãos. As micrografias abaixo revelam que a microestrutura prevista foi obtida. Além disso, a  análise química revelou que o teor de carbono obtido foi de 1,64%,  totalmente compatível com o encontrado nas lâminas de Damasco medievais. Em seguida, o material foi submetido ao tratamento de austenitização a 1150°C por 5 horas, seguido

Diferente do que ocorreu com outras ciências puras, ao longo da história, ametalurgia tem se beneficiado e desenvolvido da valiosa interação entre teoria e o conhecimento empírico. Nesta área do saber, é muito evidente como a observação  prática e sua aplicação, precederam o conhecimento científico.  A cristalinidade dos metais foi constatada não como produto de uma previsão teórica, mas sim por meio da observação direta com microscópio. Interessante notar que isto ocorreu cerca de dois séculos depois que a biologia os utilizasse para seus estudos. Isto se deu, principalmente, porque as superfícies do metal a ser  observado deviam sofrer um tratamento adequado para, então, poderem ser observadas ao microscópio, fato que não era óbvio. Neste caso, não foi o conceito que  levou à descoberta, mas sim a própria observação empírica.  Os metais são constituídos de pequenos cristais, chamados hoje de grãos. Embora este fato só tenha sido plenamente compreendido pela ciência ao final do século

Estas lâminas são produzidas a partir da sobreposição mecânica de placas com alto e baixo teores de carbono alternados. Obviamente não é produzido a partir de um único material, como no caso do aço damasco original e apresenta processamento totalmente diferente. Sua aparência superficial pode ser muito semelhante ao autêntico. Devido às propriedades mecânicas excepcionais e renome do aço de Damasco genuíno, é possível que este tenha inspirado o que é produzido por caldeamento, no intuito de replicar suas características. O damasco soldado acabou tendo seu desenvolvimento próprio e após séculos, uma rica variedade de tipos foi produzida, tendo atingido alto grau de refinamento, principalmente na Europa. A técnica de se formar lâminas compostas era conhecida na Europa desde antes da era cristã e permitia obterem-se espadas de melhor desempenho. Uma lâmina podia, por exemplo, possuir alma de aço com baixo teor de carbono e a região do corte composta de outro  aço com alto teor de carbono,

O wootz, um aço de cadinho UHC, já era conhecido na Ásia há 2 milênios, o estudo sistemático dos aços UHC começou apenas na década de 1970, nos EUA, durante pesquisas sobre superplasticidade dos aços com alto teor de carbono lideradas por Oleg Sherby.  A superplasticidade é uma propriedade interessante e, ao mesmo tempo, surpreendente, uma vez que se caracteriza pela manifestação de grande dutilidade (numa certa faixa temperatura), em  aços que, devido ao seu alto teor de carbono, são normalmente associados à fragilidade.  Durante estas pesquisas sobre comportamento superplástico de aços UHC, verificou-se que eles apresentavam composição semelhante as das renomadas espadas de Damasco medievais. Esta propriedade foi,  um dos fatores que permitiu o forjamento destas armas antigas. No começo dos anos 80, a equipe de Oleg D. Sherby e Jeffrey Wadsworth, da Universidade de Stanford, conseguiram desenvolver um método que, aparentemente,  conduz a microestruturas e padrão macroscópico muito si

Na literatura, termos como aço de Damasco, wootz e bulat tem sido usados sem antes estabeler uma definição,isto pode causar confusão, uma vez que os termos se referem a materiais que tem propriedades e processos de produção diferentes. Vamos explicar as seguintes definições: WOOTZ: Lingote de aço de cadinho UHC produzido exclusivamente na Índia  AÇO DE CADINHO UHC: Conhecido como crucible steel na literatura. Este termo genérico refere-se, a todo aço de cadinho UHC que serve de matéria prima para a produção do aço de Damasco, englobando, portanto, tanto o wootz indiano como os aços de cadinho UHC da Ásia central. AÇO DE DAMASCO: Aço produzido a partir do aço UHC de cadinho. Durante seu processo de fabricação a matéria prima é submetida a uma série complexa de tratamentos termomecânicos com o objetivo principal de modificar a morfologia da cementita tornando o material tenaz e resistente.  O característico desenho em padrão ondulado é visível em sua superfície após ataque químico. As lâ

Esta etapa engloba todos os processos de forja e tratamentos térmicos que tem a finalidade produzir o aço de Damasco.É a etapa mais critica na produção da espada de Damasco, uma vez que o processo é complexo e ao mesmo tempo delicado.  Requeria grande experiência e destreza por parte do ferreiro. Devido ao alto teor de carbono do aço de cadinho, uma rede de cementita proeutetóide circunda os grãos austeníticos, deixando todo o  material frágil. O forjamento é feito com a intenção de fragmentar essa rede continua de carboneto, diminuindo a fragilidade do aço.  Este procedimento não pode ser realizado a qualquer temperatura. A temperatura de trabalho devia situar-se, aprox. entre 650°C e 850°C, o que era muito difícil de controlar tendo como única referência a cor do metal. Se muito baixa, o material poderia romper devido à fragilidade decorrente da rede continua de cementita. Se a temperatura fosse muito alta, poderia haver fusão nos contornos de grão devido à presença de carboneto ness

Entre aprox. 750 e 1250 d.C. o mundo muçulmano (Califado Abássida) viveu seu apogeu como civilização, alcançando níveis de desenvolvimento cultural, científico, intelectual e econômico poucas vezes vistos na história da humanidade.  Durante o período, o império islâmico esteve na vanguarda nos mais diversos campos do saber; matemática, astronomia, química (alquimia), mineralogia, medicina, ótica, filosofia.  Esta civilização compilou, traduziu, analisou e desenvolveu um enorme corpo de conhecimento trazido da antiga Grécia, dos bizantinos, das civilizações Egípcia, Persa, Indiana e Chinesa. Foi a época de ouro do Islamismo.  Ricas trocas culturais e tecnológicas entre essas grandes civilizações foram, por diversas vezes, mediadas pelos povos nômades da Ásia central.  Pode-se dizer que a sua grande riqueza étnico-cultural foi  consequência (e causa) das dimensões continentais do Império da época. A economia floresceu e as riquezas fluíam livremente no interior de seus limites. Este enor

A tabela acima apresenta propriedades mecânicas de três exemplares de espadas de Damasco genuínas.