Tarihteki Çelik Üretim Teknikleri

CEVHERDEN ÇELİĞE, DAMASCUS VE POTA ÇELİĞİNE

TARİHTEKİ ÇELİK ÜRETİM TEKNİKLERİ

Her şeyin başı ilk cevherin işlenmesi ile başlamıştı.
Topraktan çıkartılan hematit cevheri.


Hematit cevheri demirce zengin bir kayaçtır. Genelde kırmızı renkte olan bu kayanın tarihteki ilk kullanımı boya malzemesi olarak olmuştur. Yani insanlık demiri bulmadan çok önce hematit cevherini bir şekilde işliyor ve biliyordu.

İnsanlar hematit cevherini yüksek fırınlarda odun kömürü ile eriterek ilk ham demiri elde ettiklerinde aslında Dünya tarihini de değiştirmiş oldular. Saf halde hiçte sert olmayan demir,  bu erime sırasında etkileşime girdiği odun kömüründen karbon alarak içeriğindeki karbon miktarını arttırmış ve yüksek karbonlu çelik üretimi gerçekleşmiş oldu.
           

 
Bu ham demir karbon miktarı bakımından stabil değildir. Daha çok ısınan ve eriyik halde daha uzun süre kalan bölgeler ortamdan daha çok karbon alarak daha yüksek karbonlu çeliğe dönüşürken erime katılaşma safhası daha kısa olanlar düşük karbonlu çelik olarak fırından çıkar.

Yüksek fırınlardan çıkan bu erimiş ve fırının at kısmında kümeleşen ham demir içerisinde birçok boşluk barındıran süngerimsi bir yapıdadır.
                       


Bu malzemenin kullanışlı ve boşluksuz sağlam bir hale gelmesi için birçok dövme, katlama ve kaynatma safhasından geçmesi gerekir. Bu dövme katlama safhası esnasında düşük ve yüksek karbonlu çelik harmanlanır ve üst üste sıralanarak kompozit bir yapı oluşturur.

Damascus çeliğinin sahip olduğu desenlerin doğuşunun temeli de işte bu yüksek ve düşük karbonlu çeliklerin üst üste sıralanması neticesindedir. Yüksek karbonlu çelik asite ve korozyona düşük dirençli iken düşük karbonlu çelik bunun tersi yüksek direnç gösterir. Bu da çelikte bir süre sonra bir renk farkı oluşmasına neden olur.



 Yüksek ve düşük karbonlu çeliğin ilk eritme aşamasından sonra birbirinden ayrılması ve ayrı işlenip daha sonra değişik düzenlerde tekrar birleştirilmesi kontrollü bir desen elde edilmesine imkân sağlamıştır.


Çelik üretim tekniklerinde desen elde edilmesinin ilk temeli aslında bu işlemlerdir.

Bu işlemlerin yapılması;
·         Çeliğin kalitesini arttırır
·         Değerli olan yüksek karbonlu çeliğin ustalar tarafından kesicilerin özellikle ağız bölgesine yerleştirilerek bir birim çelikten elde edilen kaliteli ürün miktarını arttırır.
·         Yüksek ve düşük karbonlu çeliğin katlanarak lamine edilmesi yüksek karbonlu çeliğin esneme kabiliyetini arttırır.
·         Son ürünün sahip olması gereken esneklik ve sertliğe bağlı olarak ustanın çelik kompozisyonuna ayar yapmasını sağlar.
·         Çeliği yapıcının ustalığını sergilemesi için ve kullanıcıya görsel açıdan tatminkar bir malzemeye çevirir. 

Tüm bu çelik üretim tekniklerinin temelini oluşturan safhaların bu güne kadar en gizemlisi ve en takdir edilmesi gerekeni ise Pota çeliğidir.


Pota ( Dımışki – Wootz -  Bulat ) çeliğinin ortaya çıkısı MÖ.3. yy’a tarihlenir ve ilk çıkış bölgesi olarak Hindistan gösterilse de kesin bir kanıt yoktur. Pota çeliğinin ortaya çıktığı tarihlerde ve çok daha eskisinden itibaren Orta Asya’daki demircilik bilgisi de Hindistan bölgesi kadar ileriydi. Hiçbir kesin kanıt olmamasına rağmen bunun Orta Asya’daki Türklere değil de Hindistan’a atfedilmesi ilginçtir.

Pota çeliğinin kullanıldığı bölgelerde bu çeliğe verilen isimlere bir göz atarsak çoğunun kökeni öz Türkçe bir kelimeden gelir “Polat” yani çelik. Ruslar günümüzde pota çeliğine Bulat, İranlılar, Araplar Fuladh diyorlar. Yani bu çeliğin kökeni hakkında yapılan tüm araştırmalara bu bile başlı başına bir kanıt aslında.

Ayrıca Orta Asya ve yakın çevresindeki pota çelikleri karakteristik desenler gösterirken Hindistan bölgesindekiler o kadar de net desenli değildir. Bu işi hakkıyla yapanların aslında Orta Asya’daki Ustalar olduğunu göstermez mi?



Pota çeliği üretimi bölgelere göre farklılıklar gösterse de ana mantığı yüksek fırından çıkan ham demiri katlama ve kaynatma safhasına sokmadan daha kaliteli bir şekilde işlemektir. Bunun için kilden yapılmış bir potanın içine ham demir, çeliği karbon bakımından zenginleştirecek kömür ya da yanmış kemik tozu vb., kırık cam parçaları ve son olarak bir yaprak ya da ağaç parçası gibi yanıcı bir materyal konur.  

İlk fırınlama da yaprak yanarken ortamdaki oksijeni tüketir ve içerideki metalin oksit yapmasını engeller, daha sonra cam eriyerek bu görevi devralır. Eriyen metal pota içindeki tüm materyallerden ağır olduğu için dibe çöker ve cam bunun üstünde bir katman oluşturarak tüm bu fırınlama safhasında metalin oksijenle temasını engeller.

Pota içindeki eriyik metal ortamdaki karbonca zengin olan kömürden karbon alarak içeriğine katar. Bu karbon miktarı pota içine konan kömür miktarı, fırınlama süresi, içine konan malzemenin içeriği gibi ince ayarlar ile ayarlanabilir.

Fırınlama süresi sonunda soğuyan potadan çıkan yumurta içeriğinde yüksek karbon ihtiva eden, hiç bir boşluk barındırmayan, her yeri aynı karbon oranına sahip homojen ve çok kaliteli bir çeliktir. Tek başına tüm bu saydığım özellikler bile çok çok önemliyken pota çeliğinin üstün tokluk, dayanım ve esnekliğinin gerçek sırrı başka bir şeydir.

Pota çeliğinin binlerce yıl en üstün çelik olmasının ve tarihte efsane gibi anlatılmasının gerçek nedeni eriyik çeliğin soğuması esnasında içinde oluşan Dentrit yapıdır. Bu dentritler soğumayla birlikte çeliğin sıvı fazdan katı faza geçme safhasında çeliğin içinde oluşan kristal yapılardır. Çeliğin faz değişimi ile gerçekleşen bu dentrit oluşumu yumurtanın dışından iç merkezine doğru devam eder ve daha yavaş soğuyan merkezdeki bu dentritler dışa göre daha büyüktür.



Çeliğin içinde bulunan elementlere bağlı olarak bu katılaşma sırasında oluşan dentrit bantlarının yanlarına vanadyum ve krom elementleri karbür oluşturarak kümeleşir. Çeliğin içinde oluşan bu karbür kümeleşmeler çeliğin kendisinden çok daha serttir.

Dövme aşamasındaki yumurta içeriğindeki dentrit bantlar nedeni ile çok kırılgan bir yapıya sahiptir. Çok dikkatli yapılan bir dövme aşamasından sonra içerikteki bu dentritler yok olur ve bu karbür kümeleri kalır.
Sonuçta ortaya çıkan ürün “demir – karbür – demir – karbür “olarak sıralanmış bir yapıya sahip üstün vasıflı bir çeliktir.

Son yapılan bilimsel araştırmalar çeliğin içerisinde karbon nano tüplerin var olduğunu göstermiştir. Bu karbon nano tüplerin içinde de sementit nano teller vardır. Tüm devam eden bilimsel araştırmalar bize gösteriyor ki pota çeliği hala içerisinde pek çok sır barındıran bir vasfa sahip ve gizemini daha uzun süre koruyacak gibi duruyor.

Osmanlı bu çeliği sistematik olarak üretmiş ve işlemiştir. Yapım tekniğini yabancıların eline geçmemesi için saklamış olması da hiçte uzak olmayan bir ihtimaldir.

Osmanlı bu çeliğe Dımışki demiştir. Osmanlıca Dımışk = Şam şehri anlamına geliyordu, Dımışki = Şamlı gibi bir anlamdaydı. Bilindiği üzere Şam o zamanlarda çelik ticaretinin merkezi, kılıç bıçak ustalarının en iyilerinin yaşadığı şehirdi. Tüm bu pota çeliği işleme bilgisinin ustadan çırağa geçtiği düşünülürse daha sonraları Osmanlı toprağı olan bu şehirdeki ve bölgedeki tüm bilgi ve ustalık mirası Osmanlıya geçmiştir.

Pota çeliği pek çok bölgede işlenmiş olsa da asıl üretim bölgesi olan Orta Asya ve Hindistan dışında üretildiğine dair pek kanıt yoktur. Yalnız 12 yy'da Anadolu'da pota çeliği üretildiğine dair deliller vardır. Bu üretim tekniğinin 12.yy'da ki göçlerle gelen Türk boyları neticesinde olmuştur. Horasan bölgesindeki Pota çeliği üretim tekniği o bölgeden gelenler neticesinde Anadolu'ya gelmiştir ve belkide hala bahsi geçen horasan çeliği tabiri bu zamandan kalan bir tabir olabilir.

Evliya Çelebi, Horasan bölgesinden pek çok ustanın gelip Anadolu'ya yerleştiğini yazar, yine Fatih Sultan Mehmet zamanında kurulan bir dımışkihane'den bahseder ve buranın saray kılıççı başının da çalışma atölyesi olduğunu anlatır. 17yy'da yıkıldığı anlatılan bu Dımışkihane'nin Dünya'da üretilen son pota çeliklerini üretmiş olması da ihtimal dahilindedir.

Pota çeliği üretim tekniğinin kaybolması da bu tarihlere tekabül eder, son pota çeliğinden yapılan kılıç bıçak örnekleri 17 yy. ile 18 yy.'a tarihlenmiştir. Bu son örneklerden yıllar sonra merak edilip araştırılan bu pota çeliği üretim tekniği pek çok bilim adamının da kafasına takılmış ve araştırma yapmalarına vesile olmuştur. Pota çeliği üretim tekniğinin yeniden hayata dönmesi konusunda pek çok kişi araştırma yapmış olsa da en önemli araştırmalar 18 yy'da yaşamış Rus metalurjist P.P. Anosov ve 1990'lı yıllardaki araştırmaları ile J.D. Verhoeven ve Alfred H. Pendray'dır. Bir profesör olan Verhoeven'in uzun yıllar süren araştırmalarına katılan ve bir bıçak ustası olan A.H. Pendray ile ortak yürüttüğü araştırma neticesini vermiş ve eski usulde ve teknolojik hiç bir alet kullanılmadan tıpkı eski pota çeliklerinin karakteristiğine sahip pota çeliği üretmeyi başarmışlardır.

Bu gün Dünya üzerinde sayılı insanın üretebildiği bu pota çeliği hep sonradan yapılan araştırma ve deneyimlerin neticesidir. Eski teknik ve işleme bilgileri hala kayıp olsa da yapılan araştırmalar bizi önemli bir noktaya getirmiştir. Devam eden üretimler ve yapılan araştırmalar neticesinde daha öğrenecek çok şeyimizin olduğu da aşikardır.

Tarihte son yüzyıl haricinde bu çeliği işlemeyi başaramayan Avrupalılar hiçbir zaman bu kadar kaliteli bir çeliği işleyememişlerdir. Son yapılan araştırmalar Vikinglerin Efsanevi kılıcı olan ULFBERT kılıcındaki çeliğin aslında Vikinglerin ticaret yolu ile Orta Asya’da yaptırıp getirttikleri pota çeliğinden kılıçlar olduğunu ortaya çıkarmıştır. Bu son araştırmalardan önce bu kılıçları ve çelik kalitesi hakkında efsaneler üreten Avrupalılar şimdi işin hakkını gerçek sahiplerine vermek durumunda kalmışlardır.

Son yapılan araştırmalar neticesinde Türkmenistan’daki Merv ve Özbekistan’daki Fergana vadisinde bulunan pota çeliği üretim alanları ve devam eden araştırmalar neticesinde bu çeliğin gerçek vatanının bizlere ait olduğu yavaş yavaş ortaya çıkartacaktır.


 Gökhan BAKLA /  Nisan / 2014

9 yorum:

  1. ellerin dert görmesin deden senin bu hizmetini görse göğsü kabarırdı
    Allah yolunu açık etsin yar ve yardımcın olsun

    kardeşin setrekli

    YanıtlaSil
  2. helal olsun valla ALLAH güç versin senin gibi insanlara.

    YanıtlaSil
  3. Ellerine sağlık, yazılarını okudum, araştırmaların çalışmaları muhteşem . Umarım izleyenlere de araştırma isteği aşılarsın :)

    YanıtlaSil
  4. eline yüreğine sağlık

    YanıtlaSil
  5. S.A
    Emege sonsuz saygim var cok cok guzel izah edilmis....!

    YanıtlaSil
  6. Gökhan bey pota çeliğinden yaptığınız bıçakta esneklik durumu nasıl, sertlik durumu, bıçak namlusu istenen seviyede keskinlik aldımı çok merak ettim. Neticede siz pota çeliğini cevherden üretmediniz. Hindistan-Sri lanka'da üretilip kılıç yumurtası (beyzi) olarak şam'a gelen pota çaliğinin cevherden gelen kendine has özellikleri olduğu kanısı hakim. Bu yüzden soruyorum. Teşekkürler.

    YanıtlaSil
  7. Bu akşamı komple senin bloğuna ayiriyorum. Yolum düşerse bir cayını icmek isterim.
    Emeklerine saglık

    YanıtlaSil