Wootz Steel: Výroba čepelí z damaškovej ocele

2 400 rokov starý téglikový proces dorábania železa

Elektrónová mikrofotografia hlboko vyleptanej wootzovej vzorky ilustrujúca jemné zrážanie pravdepodobne vytvorené samovoľným temperovaním martenzitu počas konečného chladenia. Publikované v Durand-Charre et al. 2010. S láskavým dovolením Institut National Polytechnique

Wootz oceľ je názov pre výnimočnú kvalitu ocele zo železnej rudy, ktorá bola prvýkrát vyrobená v južnej a južnej strednej Indii a na Srí Lanke možno už v roku 400 pred Kristom. Blízkovýchodní kováči používali wootzové ingoty z indického subkontinentu na výrobu výnimočných oceľových zbraní počas stredoveku, známych ako Damašková oceľ .

Wootz (tzv hypereutektoidný modernými metalurgmi) nie je špecifický pre konkrétny výbežok železnej rudy, ale je to vyrobený produkt vytvorený použitím zataveného, ​​vyhrievaného téglika na vnesenie vysokého množstva uhlíka do akejkoľvek železnej rudy. Výsledný obsah uhlíka pre wootz sa uvádza rôzne, ale pohybuje sa medzi 1,3 až 2 percentami celkovej hmotnosti.

Prečo je Wootz Steel slávny

Termín 'wootz' sa prvýkrát objavil v angličtine koncom 18. storočia metalurgmi, ktorí uskutočnili prvé experimenty snažiace sa rozbiť jeho elementárnu povahu. Slovo wootz mohlo byť chybným prepisom učenca Helenusa Scotta z 'utsa', čo je slovo pre fontánu v sanskrite; 'ukku', slovo pre oceľ v indickom jazyku Kannada, a/alebo 'uruku', na výrobu roztavenej v starej tamilčine. To, čo dnes wootz označuje, však nie je to, čo si európski metalurgovia v 18. storočí mysleli.

Oceľ Wootz sa stala známa Európanom v ranom stredoveku, keď navštívili bazáre na Blízkom východe a našli kováčov, ktorí vyrábali úžasné čepele, sekery, meče a ochranné brnenia s nádhernými povrchmi označenými vodou. Tieto takzvané „damaškové“ ocele môžu byť pomenované podľa slávneho bazáru v Damask alebo vzor podobný damašku, ktorý sa vytvoril na čepeli. Čepele boli tvrdé, ostré a dokázali sa ohnúť až do 90-stupňového uhla bez toho, aby sa zlomili, pretože križiakov našli k ich zdeseniu.

Ale Gréci a Rimania si boli vedomí, že téglikový proces pochádza z Indie. V prvom storočí nášho letopočtu rímsky učenec Plínius Starší Prírodná história spomína dovoz železa zo Seres, čo pravdepodobne odkazuje na juhoindické kráľovstvo Cheras. Správa z 1. storočia CE tzv Periplus Erythraenského mora obsahuje výslovný odkaz na železo a oceľ z Indie. V 3. storočí nášho letopočtu grécky alchymista Zosimos spomenul, že Indovia vyrábali oceľ pre vysokokvalitné meče „tavením“ ocele.

Proces výroby železa

Existujú tri hlavné typy predmodernej výroby železa: kvetináč, vysoká pec a téglik. Bloomery, prvýkrát známy v Európe okolo roku 900 pred Kristom zahŕňa zahrievanie železnej rudy dreveným uhlím a jej následnú redukciu na pevný produkt, nazývaný „výkvet“ železa a trosky. Bloomery iron má nízky obsah uhlíka (0,04 percenta hmotnosti) a vyrába kujné železo. Technológia vysokých pecí, vynájdená v Číne v 11. storočí nášho letopočtu, kombinuje vyššie teploty a väčší redukčný proces, výsledkom čoho je liatina, ktorá má 2–4 percentá obsahu uhlíka, ale je príliš krehká pre čepele.

S téglikovým železom kováči umiestňujú kúsky kvetového železa spolu s materiálom bohatým na uhlík do téglikov. Tégliky sú potom zapečatené a zahrievané počas niekoľkých dní na teploty medzi 1300 – 1400 stupňami Celzia. V tomto procese železo absorbuje uhlík a je ním skvapalnené, čo umožňuje úplné oddelenie trosky. Vyrobené wootz koláče sa potom nechali extrémne pomaly vychladnúť. Tieto koláče boli potom vyvezené výrobcom zbraní na Blízkom východe, ktorí starostlivo vykovali hrôzostrašné čepele z damašskej ocele v procese, ktorý vytvoril navlhčený hodváb alebo damaškový vzor.

Kelímková oceľ, vynájdená na indickom subkontinente prinajmenšom už v roku 400 pred Kristom, obsahuje strednú úroveň uhlíka, 1–2 percentá, a v porovnaní s ostatnými výrobkami je to ultravysoko uhlíková oceľ s vysokou ťažnosťou na kovanie a vysokou rázovou pevnosťou. a znížená krehkosť vhodná na výrobu čepelí.

Age of Wootz Steel

Výroba železa bola súčasťou indickej kultúry už v roku 1100 pred Kristom, na miestach ako napr hala . Medzi najskoršie dôkazy o spracovaní železa typu wootz patria fragmenty téglikov a kovové častice identifikované na miestach v 5. storočí pred n. Doma a Mel-siruvalur, obaja v Tamil Nadu. Molekulárne skúmanie železného koláča a nástrojov z Junnaru v provincii Deccan a datovaného do dynastie Satavahana (350 pred Kristom – 136 CE) je jasným dôkazom toho, že technológia téglikov bola v tomto období v Indii rozšírená.

Oceľové artefakty z téglika nájdené v Junnare neboli meče ani čepele, ale skôr šidlá a dláta, nástroje na každodenné pracovné účely, ako je tesanie do skál a výroba korálkov. Takéto nástroje musia byť pevné bez toho, aby sa stali krehkými. Proces kelímkovej ocele podporuje tieto charakteristiky dosiahnutím štrukturálnej homogenity na dlhé vzdialenosti a podmienok bez inklúzií.

Niektoré dôkazy naznačujú, že wootzov proces je ešte starší. Šestnásťsto kilometrov severne od Junnaru, v Taxile v dnešnom Pakistane, archeológ John Marshall našiel tri čepele mečov s 1,2 – 1,7 percentami uhlíkovej ocele, datované niekde medzi 5. storočím pred Kristom a 1. storočím nášho letopočtu. Železný krúžok z kontextu v Kadebakele v Karnatake datovaný medzi 800 – 440 pred Kristom má zloženie blízke 0,8 percenta uhlíka a môže to byť veľmi dobre tégliková oceľ.

Zdroje

• Dube, R. K. Wootz: Chybný prepis sanskrtského utsa používaného pre indickú kelímkovú oceľ. ' POĎ 66,11 (2014): 2390–96. Tlačiť.
• Durand-Charre, M., F. Roussel-Dherbey a S. Coindeau. ' Dešifrované damaškové ocele. ' Metalurgický prehľad 107,04 (2010): 131–43. Tlačiť.
• Grazzi, F., a kol. ' Stanovenie spôsobov výroby indických mečov pomocou neutrónovej difrakcie .' Microchemical Journal 125 (2016): 273–78. Tlačiť.
• Kumar, Vinod, R. Balasubramaniam a P. Kumar. , Vývoj mikroštruktúry v deformovanej ultravysoko uhlíkovej nízkolegovanej (Wootz) oceli .' Fórum materiálovej vedy 702 – 703 802 – 805 (2012). Tlačiť.
• Park, Jang-Sik a Vasant Shinde. ' Technológia, chronológia a úloha kelímkovej ocele odvodená zo železných predmetov zo starovekého miesta v Junnar, India. ' Journal of Archaeological Science 40.11 (2013): 3991–98. Tlačiť.
• Reibold, M., a kol. ' Štruktúra niekoľkých historických čepelí v nanoúrovni .' Výskum a technológia kryštálov 44,10 (2009): 1139–46. Tlačiť.
• Sukhanov, D.A., a kol. ' Morfológia prebytočných karbidov Damaškovej ocele. ' Journal of Materials Science Research 5.3 (2016). Tlačiť.