大多数大型博物馆的武器和盔甲部分都展示了大马士革钢武器的例子。通常是一个有吸引力的表面图案，由近黑色背景上的光蚀刻区域的漩涡图案组成。图案焊接钢是通过锻焊交替板制成的。然后将这种复合材料折叠并锻焊在一起，重复折叠/锻造循环，直到获得大量层。
本文关注的是第二种大马士革钢，有时也称为东方大马士革钢。这些钢最常见的例子是剑和匕首，尽管也有防弹衣的例子。古代大马士革钢刀片中的杂质显然起源于这些钢。钢本身不是在大马士革生产的，而是在印度生产的，并且在 19 世纪早期的英国文学中被称为 wootz 钢，正如这里所指的那样。许多的详细图片菲格尔的书中介绍了这种乌兹大马士革剑，史密斯的书中讨论了这些刀片的合金魅力。
不幸的是，生产乌兹大马士革钢刀片的技术是一种失传的艺术。最后生产出最高质量的大马士革刀片的日期不确定，但可能在 1750 年左右；展示低质量大马士革花纹的刀片是生产晚于 19 世纪初。在过去的 200 年里，冶金界一直存在关于这些刀片是如何制造的以及为什么会出现表面图案的争论。多年来的研究努力声称发现了方法复制 wootz 大马士革钢刀片，但所有这些方法都面临同样的问题——现代刀匠无法使用这些方法来复制刀片。大马士革刀片要求生产的刀片与化学成分相匹配，具有特征的镶嵌表面图案，并具有与表面图案相同的内部微观结构。

大马士革钢
Wootz 钢以大约 2.3 公斤的锭块形式生产，通常称为饼块，在密闭坩埚中凝固。它是一种相对高纯度的铁钢，含碳量约为 1.5%。这些饼块被运往叙利亚的大马士革，在那里刀匠学会了将它们锻造成具有美丽表面图案的剑。这些钢的过共析碳水平在产生特征表面图案中起着关键作用，因为这种图案是由在这些钢中形成的 Fe3C 颗粒排列形成的冷却。当西欧人第一次遇到这些图案武器时，他们采用了大马士革钢的名称。具有最高质量的大马士革图案的乌兹大马士革刀片是在 16-17 世纪生产的。
这些钢的内部微观结构和化学成分都在本世纪早期得到了很好地确立。拥有高质量大马士革表面图案的乌兹大马士革刀片的内部微观结构是一种独特的冶金微观结构。6 µm 直径Fe3C（渗碳体）颗粒沿带中心线聚集。带的特征间距在 30–70 µm 范围内，并包含在钢基体中。取决于铁匠如何对刀片进行热处理，但一般发现是珠光体。
条带平行于刀片的锻造平面。通过操纵刀片表面相对于条带平面的角度，铁匠可以产生各种带与刀片表面相交的褶皱图案。和蚀刻，Fe3C 颗粒使条带呈白色，钢基体接近黑色；因此，形成了表面图案。

再现 Woortz 大马士革刀片
在最近的工作中，已经开发出一种技术来生产在表面外观和内部微观结构上都与最好的 mu seum 质量 wootz Damascus 刀片相匹配的刀片。包括出现在许多更高质量的博物馆剑和刀片上的著名的穆罕默德梯子图案。梯子之间的圆形图案通常被称为玫瑰图案，它是有时也可以在高质量的博物馆刀片上找到。还显示了该刀片的相邻部件的纵向截面，它说明了质量较好的博物馆刀片典型的成簇渗碳体颗粒的对齐带。
该刀片的生产过程的详细图片描述最近已发布。此外，该技术已在文献中进行了充分描述，并表明可以利用该技术重复生产具有高质量镶嵌图案的刀片。该技术本质上是对早期研究人员描述的一般方法的简单复制：在封闭的坩埚中生产正确成分（Fe +≈1.5C）的小钢锭，然后锻造成刀片形状.
其中包括钢锭制备的时间/温度记录、锻造操作的温度以及 Fe +≈1.5C 钢中杂质元素的类型和成分水平。重要因素是杂质元素的类型最近的工作表明，通过添加非常少量（0.03% 或更少）的一种或多种碳化物形成元素，例如 V、Mo、Cr，可以在刀片中产生成簇的 Fe3C 颗粒带、Mn 和 Nb。这些元素在 16 至 18 世纪 wootz 大马士革刀片中的含量也很低。
剑
对乌兹大马士革钢进行科学实验的一个主要问题是无法获得用于研究的样品，这种研究需要将刀片切成段进行显微镜检查，并且必须牺牲少量进行破坏性化学分析。

杂质在条带形成中的作用
对重建 wootz 大马士革钢的研究的一个主要结论是，这些钢中的带形成是由 V、Mo、Cr、Mn 和 Nb 中低水平的碳化物形成元素的微偏析引起的，其中钒和钼是最实验表明，低至百万分之 40 的钒含量（ppmw）对产生簇状 Fe3C 颗粒带非常有效。然而，Voigt 刀片中的锰含量为 500 ppmw，实验表明锰含量仅为 200 ppmw 时会引起条带。这与低含量碳化物形成元素（显然主要是钒）的理论一致在较小程度上，锰对这些刀片的表面图案形成至关重要。即，正是这些元素在凝固过程中的微偏析导致 Fe3C 颗粒在锻造过程中聚集成带状，进而产生镶嵌图案。
正常过共析大马士革钢中的层状结构是通过类似于在亚共析钢中引起铁素体/珠光体条带的机制产生的，其中一个重要区别是铁素体/珠光体条带，带在单个热循环中形成。例如，铁素体/珠光体带可以在低温（略高于 A3 温度）下通过完全奥氏体化破坏，然后快速冷却，然后在一次加热中重整为奥氏体，然后（需要低温奥氏体化以避免微偏析 X 元素的均匀化。） wootz 大马士革钢的碳化物带在低温（略高于 Acm 温度）下通过完全奥氏体化而被破坏，然后以所有速率冷却，缓慢或快。但是，如果钢随后反复循环到最高温度约 50–100°C 以下Acm，碳化物带将在几个循环后开始发展，并在 6-8 个循环后变得清晰。
在锻造过程的循环加热过程中，碳化物沿着 IR 选择性聚集的形成机制没有得到解决。位于枝晶区域并将它们挤出。已经提出了这种选择性粗化过程的模型。在加热过程中在每个热循环阶段，较小的渗碳体颗粒会溶解，只有较大的颗粒会保留在锻造温度下，该温度刚好低于 Acm 温度。该模型要求位于 IR 中的分离杂质原子选择性地降低迁移率这些区域的渗碳体/奥氏体界面。它们可能在冷却时保持其主导地位，因为人们不会期望已经溶解的小颗粒在冷却时重新成核在附近的渗碳体颗粒存在下。

现有大马士革刀片质量
在我们对专业生产重建 wootz 大马士革钢刀片的研究过程中，很明显，用几乎没有大马士革图案的小钢锭锻造刀片比生产具有大马士革图案的刀片要容易得多。存在于这些刀片中，但它们是随机排列的，而不是排列成带状的。在铸锭制造过程中进行烧制，需要正确的化学成分（添加少量元素）以及在锻造过程中进行适当的热机械排序。
根据这一经验，成功锻造成大马士革刀片的印度坩埚钢的比例可能非常小；大多数幸存的乌兹大马士革刀片可能显示出低质量的表面图案。
为什么技术会丢失
发现钒在高碳钢中生产 Fe3C 带方面非常有效，这是由于意外使用 Sorel 金属作为制造小块材料的原料。Sorel 金属是一种高纯度 Fe-C 合金，含有3.9–4.7% C，由芝加哥 Rio Tinto Iron and Titanium America 销售。该合金是从圣劳伦斯河北岸 Lac Tio 的一个大型钛铁矿矿床中生产的。对几批 Sorel 金属的分析表明发现它始终含有几百 ppmw 的钒杂质。显然，该杂质包含在钛铁矿中。

乌兹大马士革钢的一大谜团是为什么制作这些刀片的艺术丢失了。钒含量为理论提供了基础。根据我们的研究，很明显，要制作博物馆的大马士革图案优质 wootz 大马士革刀片，史密斯必须满足至少三个要求。首先，所获得的 wootz 必须来自提供大量某些微量元素的矿床，特别是 Cr、Mo、Nb、Mn，或 V. 这个想法与一些作者的理论一致，他们认为具有良好图案的刀片仅由印度南部制造的 wootz 钢锭生产，显然是在海得拉巴附近。其次，wootz 大马士革刀片具有好的图案的特点是磷含量高。这意味着这些刀片的铸锭会严重热短路，这解释了为什么 Breant 的 19 世纪巴黎铁匠无法锻造 wootz 铸锭。如前所述，成功地锻造需要开发使表面脱碳的热处理技术，以产生足以容纳热短路内部区域的延展性表面轮辋。第三，开发热处理的史密斯允许锻造热短锭的技术可能仍然没有学会如何产生表面图案，因为它们直到表面脱碳区域从刀片上磨掉后才会出现；这不是一件简单的事情。
生产高品质刀片的铁匠很可能将制作这些刀片的过程保密，只传给他们的学徒。第一点是他们不会知道的。两者在外观上没有区别一个有适当微量元素的锭，一个没有适当微量元素的锭。假设在几个世代中，所有来自印度的锭都来自一个含有适当数量的微量元素的矿体，并且正在生产具有良好图案的刀片。那么，几个世纪后，矿石来源可能已经枯竭或变得无法为锻造界提供。
随着时间的推移，知道这项技术的铁匠们在没有传授给他们的学徒的情况下就死了（因为它不再起作用了），所以即使后来找到了类似的来源，也不再有知识可以利用它了。如果有关于印度用于生产 wootz 钢的各种矿床中碳化物形成元素水平的数据，则可以对其进行检查。