Wootz Steel: Surowiec do ostrzy ze stali damasceńskiej

Stal Wootz to nazwa nadana wyjątkowej klasie stali rudy żelaza, po raz pierwszy wyprodukowanej w południowych i południowo-środkowych Indiach i na Sri Lance, być może już w 400 r.p.n.e. Bliskowschodni kowale używali sztabek wootz z subkontynentu indyjskiego do produkcji niezwykłej broni stalowej w średniowieczu, znanej jako Stal damasceńska.

Wootz (nazywany hipereutektoid przez współczesnych metalurgów) nie jest specyficzny dla konkretnego odkrywki rudy żelaza, ale jest zamiast tego wytworzony produkt stworzony przy użyciu szczelnego, podgrzewanego tygla do wprowadzania wysokich poziomów węgla każda ruda żelaza. Wynikowa zawartość węgla w wootz jest podawana w różny sposób, ale mieści się w przedziale 1,3–2 procent całkowitej masy.

Termin „wootz” pojawia się po raz pierwszy w języku angielskim pod koniec XVIII wieku przez metalurgów, którzy przeprowadzili pierwsze eksperymenty, próbując rozbić jego elementarną naturę. Słowo wootz mogło być błędną transkrypcją uczonego Helenusa Scotta z „utsa”, słowa oznaczającego fontannę w Sanscrit; „ukku”, słowo stal w indyjskim języku kannada i / lub „uruku”, aby stopić w starym tamilskim. Jednak to, co dziś określa Wootz, nie jest tym, co uważali europejscy metalurgi z XVIII wieku.

Stal Wootz stała się znana Europejczykom we wczesnym średniowieczu, kiedy odwiedzali bazary i Bliski Wschód Znaleźli kowali tworzących niesamowite ostrza, topory, miecze i zbroję ochronną ze wspaniałymi znakami wodnymi. Te tak zwane stale „Damaszku” można nazwać słynnym bazarem w Damaszek lub wzór przypominający adamaszek, który powstał na ostrzu. Ostrza były twarde, ostre i potrafiły zginać się pod kątem 90 stopni bez łamania, tak jak Krzyżowcy ku ich przerażeniu.

Ale Grecy i Rzymianie byli świadomi, że proces tygla pochodził z Indii. W pierwszym wieku ne rzymski uczony Pliniusz Starszy Historia naturalna wspomina o imporcie żelaza z Seres, które prawdopodobnie odnosi się do południowoindyjskiego królestwa Cheras. Raport CE z I wieku nazywa się Periplus Morza Erythraen zawiera wyraźne odniesienie do żelaza i stali z Indii. W III wieku ne grecki alchemik Zosimos wspomniał, że Hindusi wytwarzali stal na wysokiej jakości miecze przez „stopienie” stali.

Istnieją trzy główne rodzaje przednowoczesnej produkcji żelaza: kwiaciarnia, wielki piec i tygiel. Bloomery, po raz pierwszy znany w Europa około 900 pne, polega na podgrzaniu rudy żelaza węglem drzewnym, a następnie zredukowaniu go do postaci stałego produktu, zwanego „wykwitem” żelaza i żużla. Żelazo ma niską zawartość węgla (0,04 procent wagowych) i wytwarza kute żelazo. Technologia wielkiego pieca, wynaleziona w Chinach w XI wieku n.e., łączy wyższe temperatury z wyższymi proces redukcji, w wyniku czego powstaje żeliwo, które ma 2-4 procentową zawartość węgla, ale jest zbyt kruche ostrza.

Kowal umieszcza żelazo tyglowe w tyglach wraz z żelazem kwiatowym wraz z materiałem bogatym w węgiel. Tygle są następnie uszczelniane i ogrzewane przez kilka dni do temperatur między 1300–1400 stopni Celsjusza. W tym procesie żelazo pochłania węgiel i ulega jego upłynnieniu, co umożliwia całkowite oddzielenie żużla. Wytworzone ciastka Wootz pozostawiono następnie do bardzo wolnego ostygnięcia. Ciastka te zostały następnie wywiezione do producentów broni na Bliskim Wschodzie, którzy ostrożnie wykuli przerażające stalowe ostrza z Damaszku, w procesie, który stworzył nawodniony jedwab lub adamaszkowskie wzory.

Stal tyglowa, wynaleziona na subkontynencie indyjskim co najmniej już w 400 r.p.n.e., zawiera średni poziom węgla, 1-2%, w porównaniu do pozostałe produkty to ultra wysokowęglowa stal o wysokiej ciągliwości do kucia i wysokiej udarności oraz zmniejszonej kruchości, odpowiednia do produkcji ostrza.

Produkcja żelaza była częścią kultury indyjskiej już w 1100 rpne w takich miejscach jak Hallur. Najwcześniejsze dowody na obróbkę żelaza typu wootz obejmują fragmenty tygli i cząstek metalu zidentyfikowane w V wieku pne Kodumanal i Mel-siruvalur, obaj w Tamil Nadu. Badanie molekularne żelaznego ciasta i narzędzi z Junnar w prowincji Deccan i datowanie na Dynastia Satavahana (350 pne – 136 ne) jest wyraźnym dowodem na to, że technologia tygla była szeroko rozpowszechniona w Indiach przez ten okres.

Artefakty stalowe tygla znalezione w Junnar nie były mieczami ani ostrzami, ale raczej szydełkami i dłutami, narzędziami do codziennych zadań, takich jak rzeźbienie w kamieniu i tworzenie koralików. Takie narzędzia muszą być mocne, aby nie stały się kruche. Proces stali tygla promuje te cechy poprzez osiągnięcie jednorodności strukturalnej dalekiego zasięgu i warunków wolnych od włączenia.

Niektóre dowody sugerują, że proces wootz jest jeszcze starszy. Archeolog John Marshall odkrył szesnaścieset kilometrów na północ od Junnar, w Taxili we współczesnym Pakistanie trzy miecze z 1,2–1,7 procentową stalą węglową, datowane gdzieś między V wpne a I stuleciem CE. Żelazny pierścień z kontekstu w Kadebakele na Karnatace datowany na lata 800–440 p.n.e. ma skład zbliżony do 0,8 procent węgla i może równie dobrze być stalą tygla.

Źródła

• Dube, R. K. "Wootz: Błędna transliteracja sanskrytu „Utsa” używana w indyjskiej stali do tygli." JOM 66.11 (2014): 2390–96. Wydrukować.
• Durand – Charre, M., F. Roussel – Dherbey i S. Coindeau. "Les Aciers Damassés Décryptés." Revue de Métallurgie 107.04 (2010): 131–43. Wydrukować.
• Grazzi, F., i in. "Określenie metod wytwarzania mieczy indyjskich poprzez dyfrakcję neutronów." Microchemical Journal 125 (2016): 273–78. Wydrukować.
• Kumar, Vinod, R. Balasubramaniam i P. Kumar "Ewolucja mikrostruktury w zdeformowanej stali o ultra niskiej zawartości węgla (Wootz)." Forum Inżynierii Materiałowej 702–703.802–805 (2012). Wydrukować.
• Park, Jang – Sik i Vasant Shinde. "Technologia, chronologia i rola stali w tyglu, jak wynika z żelaznych obiektów starożytnego miejsca w Junnar w Indiach.„Journal of Archaeological Science 40.11 (2013): 3991–98. Wydrukować.
• Reibold, M., i in. "Struktura kilku historycznych ostrzy w nanoskali." Badania i technologia kryształów 44.10 (2009): 1139–46. Wydrukować.
• Sukhanov, D.A., i in. "Morfologia nadmiaru węglików Damascus Steel." Journal of Materials Science Research 5.3 (2016). Wydrukować.