Wootz Steel: Råstoff for Damaskus Steel Blades

Wootz stål er navnet som ble gitt til en eksepsjonell kvalitet av jernmalmstål først laget i Sør- og Sør-Sentral-India og Sri Lanka, kanskje så tidlig som 400 fvt. Mellomøstlige smeder brukte wootz-ingots fra det indiske subkontinentet for å produsere ekstraordinært stålvåpen gjennom middelalderen, kjent som Damaskus stål.

Wootz (kalt hypereutectoid av moderne metallurgister) er ikke spesifikk for et bestemt jernmalm, men er i stedet et produsert produkt laget med en forseglet, oppvarmet digel for å innføre høye nivåer av karbon i eventuelt jernmalm. Det resulterende karboninnholdet for wootz rapporteres på forskjellige måter, men faller mellom 1,3-2 prosent av totalvekten.

Begrepet 'wootz' vises først på engelsk på slutten av 1700-tallet av metallurgister som utførte de første eksperimentene for å prøve å bryte ned dens elementære natur. Ordet wootz kan ha vært en mistenkning av lærde Helenus Scott av "utsa", ordet for en fontene i Sanscrit; "ukku", ordet for stål på det indiske språket Kannada, og / eller "uruku", for å lage smeltet på gammelt tamilsk. Det wootz refererer i dag er imidlertid ikke det europeiske metallurgikere fra 1700-tallet trodde det var.

Wootz stål ble kjent for europeerne i den tidlige middelalderen da de besøkte Midtøsten-basarer og fant smeder som lager fantastiske kniver, økser, sverd og beskyttende rustning med nydelige vannmerkte overflater. Disse såkalte "Damaskus" -stålene kan være oppkalt etter den berømte basaren i Damaskus eller det damasklignende mønsteret som ble dannet på bladet. Bladene var harde, skarpe og kunne bøye seg opp til en 90-graders vinkel uten å bryte, som Crusaders funnet til deres forferdelse.

Men grekerne og romerne var klar over at smeltedigelen kom fra India. I det første århundre f.Kr. den romerske lærde Plinius den eldste Naturlig historie nevner import av jern fra Seres, som sannsynligvis refererer til det sørindiske riket Cheras. Rapporten fra det 1. århundre ble kalt Periplus av Erythraen Sea inkluderer en eksplisitt henvisning til jern og stål fra India. På det 3. århundre CE nevnte den greske alkymisten Zosimos at indianerne laget stål for sverd av høy kvalitet ved å "smelte" stålet.

Det er tre hovedtyper av pre-moderne jernfremstilling: blomstre, masovn og digel. Bloomery, først kjent i Europa omtrent 900 fvt., innebærer å varme opp jernmalm med trekull og deretter redusere den til å danne et fast produkt, kalt "en oppblomstring" av jern og slagg. Blomsterjern har et lavt karboninnhold (0,04 vektprosent) og det produserer smijern. Høstovnsteknologi, oppfunnet i Kina på 1000-tallet CE, kombinerer høyere temperaturer og en større reduksjonsprosess, noe som resulterer i støpejern, som har et 2-4 prosent karboninnhold, men som er for sprøtt for bladene.

Med smeltedigel plasserer smeder deler av blomstrende jern sammen med karbonrikt materiale i digler. Degelene blir deretter forseglet og oppvarmet over en periode på dager til temperaturer mellom 1300 og 1400 grader. I den prosessen absorberer jernet karbonet og blir flytende av det, noe som tillater fullstendig separasjon av slagg. De produserte wootz-kakene fikk deretter avkjøle seg ekstremt sakte. Disse kakene ble deretter eksportert til våpenprodusenter i Midt-Østen som forsiktig smidde de fryktelige Damaskus stålbladene, i en prosess som skapte vannet silke eller damasklignende mønstre.

Degelstål, oppfunnet i det indiske subkontinentet minst så tidlig som 400 fvt, inneholder et mellomliggende nivå av karbon, 1-2 prosent, og sammenlignet med de andre produktene er et ultrahøyt karbonstål med høy smidighet for smiing og høy slagfasthet og redusert sprøhet som er egnet for å lage bladene.

Jernfremstilling var en del av indisk kultur allerede i 1100 fvt, på steder som Hallur. De tidligste bevisene for bearbeiding av wootz-typen av jern inkluderer fragmenter av digler og metallpartikler identifisert på 500-tallet f.Kr. Kodumanal og Mel-siruvalur, begge på Tamil Nadu. Molekylær undersøkelse av en jernkake og verktøy fra Junnar i Deccan-provinsen og dateres til Satavahana-dynastiet (350 f.Kr. – 136 f.Kr.) er klare bevis på at smeltedigelsteknologi var utbredt i India av denne perioden.

Gjenstandene av smeltedigelen som ble funnet ved Junnar var ikke sverd eller kniver, men snurre og meisler, verktøy for hverdags arbeidsformål som helleristning og perleproduksjon. Slike verktøy må være sterke uten å bli sprø. Degelstålprosessen fremmer disse egenskapene ved å oppnå strukturell homogenitet med lang rekkevidde og fri for inkludering.

Noen bevis tyder på at wootz-prosessen fortsatt er eldre. Seksten hundre kilometer nord for Junnar, ved Taxila i dagens Pakistan, fant arkeolog John Marshall tre sverdblader med 1,2–1,7 prosent karbonstål, datert et sted mellom 500-tallet f.Kr. og 1000-tallet CE. En jernring fra en kontekst ved Kadebakele i Karnataka datert mellom 800–440 fvt har en sammensetning på nær 0,8 prosent karbon, og det kan meget vel være smeltedigel.

kilder

• Dube, R. K. "Wootz: Feil oversettelse av sanskrit “Utsa” brukt til indisk smeltedigel." JOM 66.11 (2014): 2390–96. Skrive ut.
• Durand – Charre, M., F. Roussel – Dherbey og S. Coindeau. "Les Aciers Damassés Décryptés." Revue de Métallurgie 107.04 (2010): 131–43. Skrive ut.
• Grazzi, F., et al. "Bestemmelse av fremstillingsmetoder for indiske sverd gjennom nøytrondiffraksjon." Mikrokjemisk tidsskrift 125 (2016): 273–78. Skrive ut.
• Kumar, Vinod, R. Balasubramaniam, og P. Kumar. "Mikrostrukturutvikling i deformert Ultrahigh Carbon Low Alloy (Wootz) stål." Materials Science Forum 702–703.802–805 (2012). Skrive ut.
• Park, Jang – Sik og Vasant Shinde. "Teknologi, kronologi og rollen av smeltedigel som utledes fra jerngjenstander fra det gamle stedet i Junnar, India.”Journal of Archaeological Science 40.11 (2013): 3991–98. Skrive ut.
• Reibold, M., et al. "Struktur av flere historiske kniver på Nanoscale." Crystal Research and Technology 44.10 (2009): 1139–46. Skrive ut.
• Sukhanov, D.A., et al. "Morfology of Excess Carbides Damascus Steel." Journal of Materials Science Research 5.3 (2016). Skrive ut.