Wootz Steel: Damasko plieno peilių gamyba

2400 metų senumo geležies tiglio procesas

Giliai išgraviruoto wootz mėginio elektroninė mikrografija, iliustruojanti smulkius kritulius, tikriausiai susidariusius savaime grūdinant martensitą galutinio aušinimo metu. Paskelbta Durand-Charre ir kt. 2010. Nacionalinio politechnikos instituto sutikimas

Wootz plienas Taip vadinamas išskirtinės rūšies geležies rūdos plienas, pirmą kartą pagamintas pietų ir pietų centrinėje Indijoje ir Šri Lankoje, galbūt jau 400 m. pr. m. e. Artimųjų Rytų kalviai naudojo wootz luitus iš Indijos subkontinento, kad pagamintų nepaprastą plieno ginkluotę viduramžiais, vadinamais Damasko plienas .

Wootz (vadinamas hipereutektoidas šiuolaikinių metalurgų) nėra būdingas tam tikrai geležies rūdos atodangai, o yra pagamintas produktas, sukurtas naudojant sandarų, šildomą tiglį, kad į bet kurią geležies rūdą būtų patekęs didelis anglies kiekis. Gautas wootz anglies kiekis nurodomas įvairiai, tačiau jis sudaro 1,3–2 procentus bendro svorio.

Kodėl Wootz Steel yra garsus

Terminas „wootz“ pirmą kartą anglų kalboje pasirodė XVIII amžiaus pabaigoje, kai metalurgai atliko pirmuosius eksperimentus, bandydami sugriauti jo elementarią prigimtį. Žodis wootz galėjo būti klaidingai perrašytas mokslininko Helenus Scotto žodžio „utsa“, žodžio, reiškiančio fontaną sanskrito kalba; „ukku“, žodis, reiškiantis plieną indų kalboje kanada, ir (arba) „uruku“, skirtas išlydyti senąja tamilų kalba. Tačiau tai, ką wootz reiškia šiandien, nėra tai, ką XVIII amžiaus Europos metalurgai manė.

„Wootz“ plienas europiečiams tapo žinomas ankstyvaisiais viduramžiais, kai jie lankėsi Artimųjų Rytų turguose ir rado kalvius, gaminančius nuostabius ašmenis, kirvius, kardus ir apsauginius šarvus su nuostabiais vandens ženklais pažymėtais paviršiais. Šie vadinamieji „Damasko“ plienai gali būti pavadinti garsiojo turgaus vardu Damaskas arba į damaską panašus raštas, susidaręs ant ašmenų. Ašmenys buvo kieti, aštrūs ir gali sulenkti iki 90 laipsnių kampu nesulūždami, nes kryžiuočiai jų nusivylimui rado.

Tačiau graikai ir romėnai žinojo, kad tiglio procesas atkeliavo iš Indijos. Pirmajame mūsų eros amžiuje romėnų mokslininkas Plinijus Vyresnysis Gamtos istorija mini geležies importą iš Sereso, kuris greičiausiai reiškia pietų Indijos Cheraso karalystę. 1-ojo amžiaus CE ataskaitoje vadinamas Eritraeno jūros perspėjimas yra aiški nuoroda į geležį ir plieną iš Indijos. Trečiajame mūsų eros amžiuje graikų alchemikas Zosimos minėjo, kad indėnai gamino plieną aukštos kokybės kardams „lydydami“ plieną.

Geležies gamybos procesas

Yra trys pagrindiniai ikimodernios geležies gamybos tipai: žydėjimas, aukštakrosnis ir tiglis. Bloomery, pirmą kartą žinomas m Europa apie 900 m. pr. Kr., apima geležies rūdos kaitinimą su medžio anglimi, o vėliau ją redukuojant, kad susidarytų kietas produktas, vadinamas geležies ir šlako „žydėjimu“. Bloomery geležies sudėtyje yra mažai anglies (0,04 % masės) ir iš jos gaminama kaltinė geležis. Aukštakrosnių technologija, išrasta Kinijoje XI amžiuje, derina aukštesnę temperatūrą ir didesnį redukcinį procesą, todėl gaunamas ketus, kurio anglies kiekis yra 2–4 ​​proc., bet yra per trapus ašmenims.

Naudodami tiglio geležį, kalviai į tiglius deda žydinčios geležies gabalus kartu su medžiaga, kurioje gausu anglies. Tada tigliai sandariai uždaromi ir kelias dienas kaitinami iki 1300–1400 laipsnių Celsijaus. Šiame procese geležis sugeria anglį ir suskystėja, o tai leidžia visiškai atskirti šlaką. Tada pagamintiems wootz pyragams buvo leista labai lėtai atvėsti. Tada tie pyragaičiai buvo eksportuojami ginklų gamintojams Artimuosiuose Rytuose, kurie kruopščiai kaldavo baisius Damasko plieno peiliukus, sukurdami laistomą šilką arba damaską primenančius raštus.

Tiglio plienas, išrastas Indijos subkontinente bent jau 400 m. pr. Kr., turi vidutinį anglies kiekį, 1–2 proc. ir sumažintas trapumas, tinkamas peiliams gaminti.

Wootz plieno amžius

Geležies gamyba buvo Indijos kultūros dalis jau 1100 m. pr. Kr., tokiose vietose kaip Salė . Ankstyviausi wootz tipo geležies apdorojimo įrodymai apima tiglių fragmentus ir metalo daleles, identifikuotas 5 amžiuje prieš mūsų erą. Namie ir Mel-siruvalur, abu Tamil Nadu. Geležinio pyrago ir įrankių molekulinis tyrimas iš Džunaro Dekano provincijoje ir datuojamas Satavahana dinastija (350 m. pr. m. e. – 136 m. e. m. e. m.) yra aiškus įrodymas, kad tiglio technologija šiuo laikotarpiu buvo plačiai paplitusi Indijoje.

Tiglio plieno dirbiniai, rasti Junnare, buvo ne kardai ar ašmenys, o ylos ir kaltai – įrankiai, skirti kasdieniams darbams, pavyzdžiui, uolų drožybai ir karoliukų gamybai. Tokie įrankiai turi būti tvirti, netapti trapūs. Tiglio plieno procesas skatina šias charakteristikas, nes pasiekiamas ilgalaikis struktūrinis homogeniškumas ir sąlygos be įtraukimo.

Kai kurie įrodymai rodo, kad wootz procesas vis dar senesnis. Šešiolika šimtų kilometrų į šiaurę nuo Džunaro, Taksiloje, dabartiniame Pakistane, archeologas Džonas Maršalas aptiko tris kardo ašmenis su 1,2–1,7 procento anglies plieno, datuojamus kažkur tarp 5 amžiaus prieš mūsų erą ir 1-ąjį mūsų eros amžių. Geležinis žiedas iš Kadebakele Karnatakoje, datuojamas 800–440 m. pr. Kr., turi beveik 0,8 proc.

Šaltiniai

• Dube, R. K. Wootz: klaidinga sanskrito utsa transliteracija, naudojama Indijos tiglio plienui. ' NAGI 66.11 (2014): 2390–96. Spausdinti.
• Durand-Charre, M., F. Roussel-Dherbey ir S. Coindeau. ' Iššifruoti Damasko plienai. ' Metalurgijos apžvalga 107.04 (2010): 131–43. Spausdinti.
• Grazzi, F. ir kt. ' Indijos kardų gamybos metodų nustatymas naudojant neutronų difrakciją .' Mikrocheminis žurnalas 125 (2016): 273–78. Spausdinti.
• Kumaras, Vinodas, R. Balasubramaniamas ir P. Kumaras. , Mikrostruktūros raida deformuotame itin didelio anglies kiekio mažai legiruoto (Wootz) plieno .' Medžiagų mokslo forumas 702–703.802–805 (2012). Spausdinti.
• Parkas, Jang-Sik ir Vasant Shinde. ' Technologijos, chronologija ir tiglio plieno vaidmuo, kaip išplaukia iš geležinių objektų senovės Junnare, Indijoje. Archeologijos mokslo žurnalas, 40.11 (2013): 3991–98. Spausdinti.
• Reibold, M. ir kt. ' Kelių istorinių ašmenų struktūra nano mastelyje .' Kristalų tyrimai ir technologijos 44.10 (2009): 1139–46. Spausdinti.
• Sukhanovas, D. A. ir kt. ' Damasko plieno perteklinių karbidų morfologija. ' Medžiagų mokslo tyrimų žurnalas 5.3 (2016). Spausdinti.