Apakah rahsia pembuatan keluli pada pedang Damsyik?

Disiar dalam Dewan Kosmik April 2011

Apakah rahsia pembuatan keluli pada pedang Damsyik?

Muhammad Nuruddin Bashah

Bc Hons Eng UM

Sebenarnya kekuatan tentera Mamluk pimpinan Salahuddin tidak terletak kepada kepimpinan Salahuddin semata-mata, tetapi ia melibatkan kekuatan teknologi ketenteraan pada waktu itu yang melebihi kekuatan teknologi dunia Barat.

Daripada banyak teknologi ketenteraan yang dirintis oleh dunia Islam pada waktu itu, terdapat satu teknologi yang sehingga sekarang tidak dapat dirungkai dengan terperinci oleh saintis dari Barat iaitu teknologi pembuatan Pedang Damsyik!

Kota Damsyik yang kini ibu negara Syria (negara Sham) turut terkenal dengan peralatan pedang hinggakan Suyuf ad Damasy atau pedang Damsyik pernah disebut dalam kitab Al-Kindi.

Di Barat, keluli Damsyik (damascus steel) menjadi lambang mutu peralatan pisau dan pedang yang terbaik pembuatannya di dunia sehingga hari ini, malah senapang lama dua laras buatan tangan masih kekal dengan gelaran laras damascus.

Warisan seni pertukangan logam di Damsyik melalui proses evolusi yang panjang sebelum tiba ke kemuncak kegemilangannya. Al Kindi ada menyatakan hasil gabungan dua jenis keluli yang mulur dan keras menjadikan struktur keluli Damsyik kuat. Huraian teknik kimpalan hentaman yang diceritakan oleh Al Kindi akan dibahaskan di bawah.

Ketajaman mata Pedang Damsyik tidak boleh disangkal lagi. Seorang sejarahwan pernah berkata, jika kain sutera jatuh ke mata Pedang Damsyik, maka akan terputus dualah kain tersebut kerana ketajaman Pedang tersebut.

Contoh corak keluli Damsyik

Ketajaman Pedang Damsyik ini turut digeruni oleh tentera-tentera salib pimpinan Richard the Lionheart. Ini kerana pedang ini mampu menembusi perisai dan baju besi milik mereka. Bahkan, pedang ini mampu mematahkan pedang mereka dengan sekali hayunan. Ketajaman Pedang Damsyik merupakan salah satu sebab kemenangan besar Islam dalam siri-siri peperangan Salib itu.

Dalam satu peristiwa, Salahuddin telah memenggal kepada Raynald de Chatillon akibat perbuatan kejinya yang membunuh ratusan orang Islam dan Yahudi yang tidak bersalah. Salahuddin yang terkenal adilnya telah mencantas kepala Raynald de Chatillon dengan pedang miliknya yang diperbuat daripada besi Damsyik itu ibarat memotong roti.

Di sebalik ketajaman mata Pedang Damsyik tersembunyi 1001 rahsia. Cara pembuatan Pedang Damsyik yang sebenar telah lupus ditelan zaman. Ramai mempercayai bahawa cara pembuatan tersebut lupus disebabkan sikap tukang besi yang enggan mewariskan cara pembuatannya kepada umum tetapi hanya kepada saudara terdekatnya sahaja. Sebenarnya, tukang besi terpaksa bersikap demikian bagi menjaga ketulenan pembuatannya dan menjaga teknologinya daripada tersebar kepada pihak musuh terutamanya golongan Kristian di Eropah.

Dikatakan bahawa cara pembuatan beransur-ansur lupus selepas serangan besar-besaran puak Mongul ke atas kerajaan Islam di Baghdad pada 1258M. Selepas itu, ia beransur-ansur hilang sehinggalah pada abad ke-18, ia lupus dari dunia Islam. Umat Islam sekarang hanya dapat mengetahui kehebatan Pedang Damsyik melalui buku-buku tulisan ahli bijak pandai Islam zaman silam sahaja.

Menurut sarjana terkenal Islam, Al-Qalqashandi, beliau menyatakan dalam bukunya, Subh al-A’sha (Fajar yang Buta) bahawa Damsyik merupakan pusat pembuatan besi dan peralatan perang yang termashyur terutama dalam pembuatan pedang Damsyik pada abad ke-12. Ketika itu Damsyik di bawah pengaruh Dinasti Ayubbiyah.

Seorang lagi sarjana Islam iaitu Ibnu Asakir dalam buku berjudul Al-tarikh Madinahtul Damsyik (Sejarah Kota Damsyik) turut sama menyatakan bahawa Damsyik merupakan kota pembuatan pedang yang tersohor di Timur Tengah.

Ahmad Y al-Hassan dan Donald R Hill dalam bukunya bertajuk Islamic Technology: An Illustrated History menyatakan salah satu faktor penting yang membuat pasukan tentera Muslim begitu kuat dan hebat adalah disebabkan persenjataan yang lengkap dan canggih pada zamannya seperti pedang, tombak, panah, perisai dan tongkat kebesaran. Salah satu jenis pedang yang ternama digelar Scimitar lengkung. Pedang ini kerap kali disebut sebagai senjata khas umat Muslim yang pertama kali dipakai pada abad ke-8 H atau ke-14 M. Selain itu, pedang lurus Abbasiyah, yang pada bilahnya tertulis abad ke-9 M, juga merupakan jenis pedang yang paling banyak digunakan di negeri-negeri Islam pada abad pertengahan.

Selain pedang, senjata utama pasukan tentera Muslim adalah tombak. Menurut al-Hassan, tombak merupakan alat perang yang sangat banyak digunakan di dunia Islam. Salah satu tombak dengan kepala yang berukir dari Parsi ditemui sekitar abad ke-8 M. Tombak itu, kini berada di Museum Victoria dan Albert, London. Tombang yang diberi nama Qanat ini adalah tombang yang menggunakan keluli Damsyik.

Namun sayangnya, seni membuat pisau mahupun senjata-senjata hebat ini semakin pupus semenjak tahun 1800-an. Bahkan di negara asalnya (Syiria) juga sukar ditemui ahli pandai besi yang asli. Hal ini menjadikan orang Barat semakin berusaha meneliti rahsia membuatnya serta sebab musabab kaum Syria kian melupakan tradisi hebat nenek moyang mereka.

Awal tahun 1824, Jean Robert Breant dari Perancis, dan kemudiannya, Pavel Anosoff dari Rusia mengumumkan kejayaan mereka dalam menguak tabir pandai besi orang Islam. Malah mereka berdua menghebahkan mampu membuat replika pedang atau pisau Damsyik yang asli. Dalam abad ini, kajian lain juga diketengahkan oleh Jeffrey Wadsworth dan Oleg D. Sherby. Akan tetapi setelah diteliti secara mendalam, hasilnya tidak terlalu menjengah hakikat sebenar. Kini kajian terbaru dikemukakan oleh John D. Verhoeven, Profesor Emeritus Sains Bahan di Iowa State University, Amerika Syarikat, yang dibantu oleh metalurgis Florida, Alfred H. Pendray.

Menurut Oleg D Sherby dan Jeffery Wardsworth dalam tulisan mereka yang diterbitkan Journal of Material Processing (USA), sebenarnya pedang hebat ini bukan berasal daripada bumi Syria sebaliknya dari Parsi. Menurut mereka, kesilapan ahli sejarah yang hanya menjumpai pedang ini di pasar-pasar Syria menyebabkan mereka tidak menyedari bahawa Parsi terlebih awal mencipta teknologi ini hasil hubungan erat dengan kerajaan-kerajaan di India. Sarjana Islam ramai mengakui bahan mentah untuk membuat pedang istimewa diimpot dari Sarandib yang kini berada dalam wilayah Sri Langka.

Struktur ultra halus bundar di sebelah kiri dan struktur ultra halus berlapisan (lamellar)

Sumber untuk melakukan keluli damsyik adalah daripada bahan mentah yang dikenali sebagai keluli bilet wootz yang berasal dari benua India. Keluli ini dikenalpasti hanya melalui mikrostruktur lapisan jaluran karbida di celahan matriks struktur martensit dan pearlit. Ia dibangunkan di India sejak 300 sebelum Masihi. Istilah ‘wootz’ dikatakan berasal daripada istilah urukku dalam bahasa tamil dan Malayalam, manakala istilah ukku untuk bahasa telegu. Kaum Barat yang menjajah India menyebutnya sebagai wook kemudian digelar pula wootz.

Keluli wootz klasik dibuat melalui teknik perleburan cawan (crucible furnace). Perleburan ini menggabungkan campuran dari besi tempa (wrough iron iaitu hasil separa siap besi) atau bijih besi, arang sebagai agen pengkarbonan dan kaca sebagai agen fluks, yang dipanaskan dalam cawan besi. Hasilnya adalah campuran dari kotoran dicampur dengan kaca sebagai sanga dipisah daripada keluli. Keluli yang berkandungan 1.5% karbon akan terbentuk dalam bentuk bebutang besar yang dipisahkan daripada sanga dan ditempa menjadi jongkong. Jongkong atau bilet inilah yang kemudiannya dieksport untuk dijadikan pedang oleh kerajaan-kerajaan luar India.

Bentuk bilet atau bebutang yang terhasil selepas perleburan keluli wootz.

Bijih besi yang digunakan tadi perlu dipukul dengan batu palu menjadi bentuk bar, kemudian dipotong-potong kecil dan dimasukkan ke dalam cawan lebur. Dipercayai India memasukkan daun Calotropis gigantean dan kayu kering jenis Cassia auriculata ke dalam cawan lebur untuk menghasilkan spesifikasi keluli yang berbeza.

Kini para metalurgis moden telah menemui kaedah mencipta keluli Damsyik dengan melipat (menyusun lapisan keluli wootz) dan dikimpal besi tersebut dalam pembakaran berkarbon. Hasilnya, keluli mampu dikeraskan serta boleh digunakan bagi menghasilkan peralatan unggul dan senjata. Hampir setiap tamadun bangsa memiliki teknologi keluli laminasi. Sebagai contoh, kaum Viking (Norman), Nusantara Malaysia dan Jepun. Akan tetapi kualiti dan ketahanan keluli bergantung kepada kebijaksanaan teknik memilih lapisan besi yang disusun, suhu pembakaran, kaedah hentaman (forging) dan kuantiti karbon yang ditambah.

Kaedah utama membuat keluli damsyik (keluli laminasi) ini adalah melalui kaedah kimpalan hentaman (forge welding). Kaedah ini adalah teknik ikatan dalam fasa pepejal yang menggunakan haba dan tekanan hentaman untuk membuat kimpalan. Untuk membuat keluli Damsyik, beberapa lapisan besi dalam bentuk bilet berlainan komposisi disusun berselang seli (pastikan setiap lapisan bersebelahan dengan besi berkomposisi berlainan). Seterusnya bilet itu dipanaskan sehingga merah terang dan dihentam berulang kali membentuk pedang atau apa sahaja yang diingini.

Kini para jurutera metalurgis cuba meniru ciptaan keluli Damsyik dengan memilih tiga belas lapisan bilet yang terdiri daripada tujuh bilet jenis keluli 1084, enam bilet jenis 15N20 disusun seperti ditunjukkan dalam gambar di bawah. Bilet jenis 1084 adalah keluli karbon tinggi sementara jenis 15N20 memiliki kandungan nikel yang tinggi membolehkan kita meneliti hasil mikrostruktur yang jelas terbentuk apabila dua jenis keluli digabungkan secara fizikal. Keluli 1084 adalah keluli karbon biasa yang mengandungi sedikit unsur mangan. Ia kerap digunakan untuk pengeluaran pisau-pisau biasa pada hari ini. Manakala keluli 15N20 adalah jenis 1075 yang mengandungi 1.5% nikel.

Sebenarnya ia sama sahaja seperti kaedah perleburan besi dan keluli iaitu mencampurkan beberapa jenis keluli berelemen atau fero aloi dalam bahan leburan tetapi dalam tenik kimpalan hentaman ini ia dilakukan di bawah titik lebur logam dan hanya sesuai untuk penghasilan alatan yang nipis, kecil dan bukannya hasil acuan (mould) yang besar dan komplikated.

Salah satu bilet 1084 yang bersaiz lebih panjang daripada yang lain dipilih agar boleh dijadikan hulu pedang.

Setelah bilet disiapkan, gas dipanaskan untuk menempa pada suhu 1400 C dan bilet dipanaskan secara menyeluruh. Fluks (serbuk kalsium) ditambah ke bilet untuk menghilangkan bahan sanga yang terhasil dalam lapisan dan untuk mengelakkan pengoksidaan permukaan keluli. Pada suhu 1400 C ke atas, potongan-potongan bilet akan terkimpal antara satu sama lain di bawah tekanan akibat paluan (hammering) dengan tangan dan inilah yang digelar kimpalan hentaman. Setelah potongan bilet dikimpal, ia akan menghasilkan satu potongan keluli padat.

Ciri-ciri penting pada keluli wootz adalah struktur karbida kerasnya yang cukup banyak dalam matriks keluli. Pembuatan keluli wootz memaparkan jaluran-jaluran yang jelas pada permukaannya.

Perkara paling aneh yang berlaku dalam aspek metalurgi keluli ini ialah bagaimana struktur jalur besi karbidanya (Fe2C3) tidak menjadi struktur rapuh sebaliknya bertukar menjadi wayar halus berstruktur nano! Disebabkan inilah teknologi pedang damsyik dikenali sebagai kemunculan teknologi nano.

Struktur tiub nano pada keluli damsyik.

Struktur Fe3C besi karbida ini menjadi cantik kerana bergabung dengan struktur cecacing pearlit, yang dikenal dengan nama sementit. Partikel ini umumnya berdiameter antara 6-9 mikrometer, bundar sempurna, dan mengelompok rapat dalam kelompok berjarak antara 30-70 mikrometer, berderet-deret sejajar dengan permukaan bilah. Ianya mirip dengan urat pada kayu papan.

Jika permukaan keluli dituang dengan asid, jalur besi karbida ini akan terlihat seperti garis putih pada permukaan bilah keluli yang hitam. Partikel karbida ini sangat keras dan pembentukan jalur tiub nano memberi kesan fleksibel yang liat dan tidak mudah rapuh.

Sebenarnya kumpulan partikel karbida ini hanyalah struktur biasa dan ia hanya menjadi istimewa, cantik dan kuat selepas dilakukan pemanasan (pada suhu tepat) dan penyejukan keluli yang mengandung 1.5% karbon ini secara berulang-ulang, lima atau enam kali. Partikel karbida inilah yang menghasilkan karakteristik pada permukaan selama penempaan.

Fenomena mikrosegrasi berlaku sepanjang pemanasan dan penyejukan berulang kali sehingga membentuk struktur karbida berbentuk tiub nano. Bagaimana mikrosegrasi itu terjadi dalam keluli?

Setelah batang keluli panas menyejuk dan membeku, bahagian hadapan keluli yang padat mengembang masuk ke dalam cairan, menghasilkan bentuk seperti bayangan pokok pain, yang dikenali sebagai dendrit (lihat gambarajah). Dalam keluli 1.5% karbon, jenis besi yang mengeras dari besi cair disebut austenit. Dalam celahan antara dendrit ini (disebut daerah interdendrit), logam cair terperangkap.

Bahan sisa bukan logam terpisah ke hujung dendrit dan terpisah ke bentuk corak halus

austenit

Besi yang telah memejal mengandungi lebih sedikit atom karbon dan unsur lain berbanding besi cair. Oleh sebab itu, setelah logam mengeras di dalam dendrit besi yang menghablur, karbon dan unsur sisa seperti vanadium dan silikon cenderung untuk memisah. Akibatnya unsur terpisah tadi (karbon, silikon dan vanadium) akan bertambah kepekatannya di sekitar interdendrit terakhir.

Kemudian ketika bilet wootz menerima pemanasan dan penyejukan, unsur-unsur sisa / impurities) inilah yang mendorong tumbuhnya untaian partikel sementit keras yang bercorak.

Jika ditinjau ke alam Melayu pula, pembuatan keris juga amat mirip kepada pembuatan Pedang Damsyik terutama dalam pencampuran bahan-bahan lain untuk menambahkan kekuatan strukturnya. Jika dilihat alur-alur keris yang timbul di permukaan keris tersebut, ia amat menyerupai alur-alur yang terdapat pada Pedang Damsyik. Namun kawalan suhu bakar dan kaedah hentaman menjadi resepi mengapa keluli Damsyik amat keras dan kuat.

Jabir Ibn Haiyan (750-803 Masihi), si Bapa Ilmu Kimia Dunia adalah antara individu terkenal yang mengebangkan keilmuan metalurgi di Baghdad dan Syria. Beliau yang nama penuhnya Abu Musa Jabir Ibn Hayyan, telah berhasil menempatkan dirinya sebagai ilmuwan terkemuka sejak dia mengamalkan bidang perubatan dan alkimia di Kufah (sekarang Iraq) di sekitar tahun 776 Masihi yang silam.

Pada peringkat awal kerjaya Abu Musa Jabir Ibn Hayyan, beliau pernah berguru pada Barmaki Vizier iaitu semasa zaman Khalifah Abbasiah pimpinan Harun Ar-Rasyid. Jabir merupakan seorang pelopor dalam beberapa bidang pengembangan ilmu kimia gunaan. Sumbangan beliau termasuk juga dalam pembangunan keluli, penyediaan bahan-bahan logam, bahan antikarat, tinta emas dan penggunaan bijih mangan dioksida untuk pembuatan kaca. Tidak hairanlah jika dikatakan teknologi asal keluli Damsyik berasal dari Parsi kerana kerajaan Abbasiyyah adalah kerajaan yang cukup terpengaruh dengan tamadun Parsi malah ramai para menteri Khalifah dilantik dari kalangan orang Parsi. Jika tentera salib menerima tentangan kuat akibat tentera Salahuddin Al Ayubi menggunakan keluli keras ini, ia tidak perlu dihairankan kerana teknologi Damsyik pada era Perang Salib disadur oleh Empayar Seljuk Turki yang menguasai istana Baghdad (Abbasiyyah) dan telah menyebar luas ke jajahan Seljuk iaitu antaranya adalah Damsyik sendiri. Kemahiran berperang kaum Nomad Turki Seljuk dan kekuatan peralatan keluli dipercayai antara faktor kemenangan Salahuddin Al Ayubi terhadap tentera Frank.