Wootz Steel: Råmaterial för Damaskus Steel Blades

Wootz stål är namnet på en exceptionell kvalitet av järnmalmstål som först tillverkades i södra och södra centrala Indien och Sri Lanka kanske så tidigt som 400 fvt. Mellanöstern smeder använde wootz ingots från den indiska subkontinenten för att producera extraordinära stålvapen under medeltiden, känd som Damaskusstål.

Wootz (kallas hypereutectoid av moderna metallurgister) är inte specifikt för ett visst järnmalm utan är istället en tillverkad produkt skapad genom att använda en förseglad, uppvärmd degel för att introducera höga kolnivåer alla järnmalm. Det resulterande kolinnehållet för wootz rapporteras olika men faller mellan 1,3-2 procent av den totala vikten.

Uttrycket "wootz" visas först på engelska i slutet av 1700-talet av metallurgister som genomförde de första experimenten för att försöka bryta ner dess elementära natur. Ordet wootz kan ha varit ett misstecken av forskaren Helenus Scott av "utsa", ordet för en fontän i Sanscrit; "ukku", ordet för stål på det indiska språket Kannada, och / eller "uruku", för att göra smält på gammalt tamil. Men vad wootz hänvisar till i dag är inte vad 1700-talets europeiska metallurgister trodde att det var.

Wootz-stål blev känt för européerna i den tidiga medeltiden när de besökte Mellanöstern basarer och hittade smeder som gör fantastiska blad, yxor, svärd och skyddande rustningar med underbara vattenmärkta ytor. Dessa så kallade "Damaskus" -stål kan kallas för den berömda basaren i Damaskus eller det damastliknande mönstret som bildades på bladet. Bladen var hårda, vassa och kunde böjas upp till en 90-graders vinkel utan att gå sönder Crusaders hittade till deras bestörtning.

Men grekerna och romarna var medvetna om att degelns processen kom från Indien. Under det första århundradet e.Kr., den romerska forskaren Plinius den äldre Naturhistoria nämner importen av järn från Seres, som troligen hänvisar till det södra indiska kungariket Cheras. Den 1: a århundradet CE-rapporten kallades Periplus av Erythraen Sea innehåller en uttrycklig hänvisning till järn och stål från Indien. Under 300-talet CE nämnde den grekiska alkymisten Zosimos att indianerna tillverkade stål för högkvalitativa svärd genom att "smälta" stålet.

Det finns tre huvudtyper av förmodern järntillverkning: blommor, masugn och degel. Bloomery, först känd i Europa ungefär 900 f.Kr., innebär att värma järnmalm med kol och sedan reducera den till en fast produkt, kallad "en blom" av järn och slagg. Blomsterjärn har en låg kolhalt (0,04 viktprocent) och producerar smidesjärn. Högugnteknik, uppfann i Kina under 1100-talet CE, kombinerar högre temperaturer och högre reduceringsprocess, vilket resulterar i gjutjärn, som har en kolhalt på 2–4 procent men är för sprött för blad.

Med smältjärn placerar smeden bitar av blommigt järn tillsammans med kolrikt material i degeln. Degeln förseglas sedan och värms över en period av dagar till temperaturer mellan 1300 och 1400 grader. I den processen absorberar järnet kolet och kondenseras av det, vilket tillåter fullständig separering av slagg. De producerade wootz-kakorna fick sedan svalna extremt långsamt. Dessa kakor exporterades sedan till vapentillverkare i Mellanöstern som försiktigt smidda de fruktansvärda Damaskus stålbladen, i en process som skapade det vattnade siden- eller damastliknande mönstret.

Degelstål, uppfunnet i det indiska subkontinentet minst så tidigt som 400 fvt, innehåller en mellanliggande kolnivå, 1–2 procent, och jämfört med de andra produkterna är ett ultrahögt kolstål med hög smidighet för smide och hög slaghållfasthet och reducerad sprödhet som är lämplig för tillverkning blad.

Järnframställning var en del av indisk kultur redan 1100 fvt, på platser som Hallurs. De tidigaste bevisen för bearbetning av järn av wootz-typ inkluderar fragment av degelar och metallpartiklar som identifierades vid 500-talets fvt-platser i Kodumanal och Mel-siruvalur, båda i Tamil Nadu. Molekylär undersökning av en järnkaka och verktyg från Junnar i Deccan-provinsen och daterar till Satavahana-dynastin (350 f.Kr. – 136 e.Kr.) är tydliga bevis på att degelns teknik var utbredd i Indien av den här perioden.

De arktakterna av degeln av stål som hittades vid Junnar var inte svärd eller blad, utan snarare och mejslar, verktyg för vardagsarbete som bergsnideri och tillverkning av pärlor. Sådana verktyg måste vara starka utan att bli spröda. Degelns stålprocessen främjar dessa egenskaper genom att uppnå långsiktig strukturell homogenitet och inkluderingsfria förhållanden.

Vissa bevis tyder på att wootz-processen fortfarande är äldre. Sextonhundra kilometer norr om Junnar, vid Taxila i dagens Pakistan, hittade arkeolog John Marshall tre svärdblad med 1,2–1,7 procent kolstål, daterade någonstans mellan 500-talet fvt och 1: a århundradet CE. En järnring från ett sammanhang vid Kadebakele i Karnataka daterat mellan 800–440 fvt har en sammansättning nära 0,8 procent kol och det kan mycket väl vara degelbart stål.

källor

• Dube, R. K. "Wootz: Felaktig Transliteration av Sanskrit “Utsa” Används för indisk degelstål." JOM 66.11 (2014): 2390–96. Skriva ut.
• Durand – Charre, M., F. Roussel – Dherbey och S. Coindeau. "Les Aciers Damassés Décryptés." Revue de Métallurgie 107.04 (2010): 131–43. Skriva ut.
• Grazzi, F., et al. "Bestämning av tillverkningsmetoder för indiska svärd genom neutrondiffraktion." Mikrokemisk tidskrift 125 (2016): 273–78. Skriva ut.
• Kumar, Vinod, R. Balasubramaniam och P. Kumar. "Mikrostrukturutveckling i Deformed Ultrahigh Carbon Low Alloy (Wootz) Steel." Materialvetenskapsforum 702–703.802–805 (2012). Skriva ut.
• Park, Jang – Sik och Vasant Shinde. "Teknik, kronologi och rollen av degelstål som härleds från järnföremål från den forntida platsen i Junnar, Indien."Journal of Archaeological Science 40.11 (2013): 3991–98. Skriva ut.
• Reibold, M., et al. "Struktur av flera historiska blad på Nanoscale." Crystal Research and Technology 44.10 (2009): 1139–46. Skriva ut.
• Sukhanov, D.A., et al. "Morfology of Excess Carbides Damascus Steel." Journal of Materials Science Research 5.3 (2016). Skriva ut.