Wootzova ocel - Wootz steel

Kelímkové oceli jako wootzová ocel a Damašková ocel vykazují jedinečné pruhy kvůli vzájemně smíšeným feritovým a cementitovým slitinám v oceli.

Wootzova ocel je kelímek z oceli charakterizované vzorem pásů a vysokým obsahem uhlíku. Tyto pásy jsou tvořeny mikroskopickými vrstvami karbidy v temperovaném stavu martenzit nebo perlit matice ve vyšších uhlíková ocel nebo ferit a perlitové pásky v ocelích s nízkým obsahem uhlíku. Byl to průkopnický slitina oceli vynalezeno v Jižní Indie v polovině 1. tisíciletí před naším letopočtem a vyváženy do celého světa.[1]

Dějiny

Wootzova ocel pochází z dnešní jižní Indie Tamil Nadu.[1] Existuje několik starověkých tamilských, severoindických, řeckých, čínských a římských literárních odkazů na tamilskou ocel s vysokým obsahem uhlíku. V pozdějších dobách se také vyráběla wootzová ocel Golconda v Telangana, Karnataka a Srí Lanka.[2][3][4] Ocel byla exportována jako koláče z ocelového železa, které se stalo známým jako „Wootz“.[5]

Metoda spočívala v zahřívání černé magnetit ruda v přítomnosti uhlíku v uzavřeném hliněném kelímku uvnitř pece na dřevěné uhlí, aby se úplně odstranila struska. Alternativou bylo nejprve roztavit rudu tepané železo, poté zahřejte a zatlučte, abyste odstranili strusku. Zdrojem uhlíku byl bambus a listy rostlin jako např Avārai.[5][6] Číňané a místní obyvatelé Srí Lanky přijali metody výroby wootzové oceli z Chera Tamilů do 5. století před naším letopočtem.[7][8] Na Srí Lance tato raná metoda výroby oceli využívala jedinečnou větrnou pec poháněnou monzunovými větry. Produkční místa ze starověku se objevila na místech, jako je Anuradhapura, Tissamaharama a Samanalawewa, stejně jako dovezené artefakty starověkého železa a oceli z Kodumanalu. A 200 př. Nl Tamilský obchodní cech v Tissamaharamě, na jihovýchodě Srí Lanky, přivezli na ostrov jedny z nejstarších artefaktů ze železa a oceli a výrobní procesy z ostrova klasické období.[9][10][11][12]

Obchod mezi jižní Indií a Srí Lankou s arabským světem prostřednictvím EU arabské moře představil wootzovou ocel do Arábie. Termín muhannad مهند nebo hendeyy هندي v preislámské a rané islámské arabštině se týká mečových čepelí vyrobených z indické oceli, které byly vysoce ceněné a jsou doloženy Arabská poezie. Další obchod rozšířil tuto technologii do města Damašek, kde se vyvinul průmysl pro výrobu zbraní z této oceli. To vedlo k vývoji téměř neporazitelného Damašková ocel. Arabský cestovatel z 12. století Edrisi zmínil „Hinduwani“ nebo indickou ocel jako nejlepší na světě.[13] Arabské účty také poukazují na slávu „telingské“ oceli, kterou lze považovat za region regionu Telangana. The Golconda oblast Telangana je jednoznačně uzlovým centrem pro vývoz wootzské oceli do západní Asie.[13]

Další známku její pověsti můžeme vidět v perské frázi - dát „indickou odpověď“, což znamená „řez indickým mečem“.[8] Wootzova ocel byla široce vyvážena a obchodována po celou dobu starověku Evropa a Arabský svět, a stal se zvláště slavným v střední východ.[8]

Rozvoj moderní metalurgie

Od 17. století pozorovalo několik evropských cestujících výrobu oceli v jižní Indii na adrese Mysore, Malabar a Golconda. Zdá se, že slovo „wootz“ vzniklo jako chybný přepis wook, The Tamilština kořenové slovo pro slitinu je urukku.[14] Další teorie říká, že toto slovo je variací uchcha nebo ucha ("nadřízený"). Podle jedné teorie slovo ukku je založen na významu „roztavit, rozpustit“. jiný Dravidian jazyky mají podobně znějící slova pro ocel. ukku, slovo pro ocel v Kannadština[15][16] a Telugština jazyky. Když Benjamin Heyne zkontroloval indickou ocel v Postoupené okresy a další oblasti mluvící kannadsky, byl informován, že ocel byla ucha kabbina („vynikající železo“), také známé jako ukku tundu v Mysore.[17][18]

Legendy o wootzové oceli a damašských mečích vzbudily zvědavost evropské vědecké komunity od 17. do 19. století. Použití vysoceuhlík slitiny byl v Evropě málo známý[19] dříve a tedy výzkum wootzské oceli hrál důležitou roli ve vývoji moderní angličtiny, francouzštiny a ruštiny hutnictví.[20]

V roce 1790 sir obdržel vzorky wootzové oceli Joseph Banks, prezident Britů královská společnost, zasláno od Helenus Scott. Tyto vzorky byly podrobeny vědeckému zkoumání a analýze několika odborníky.[21][22][23]

Indiáni Rajahové poslali do Indie vzorky dýek a dalších zbraní velká výstava v Londýně v roce 1851 a 1862 Mezinárodní výstava. Ačkoli meče meče byly krásně zdobené a drahokamy, byly vysoce ceněny pro kvalitu jejich oceli. O mečích sikhů se říkalo, že nesou ohýbání a mačkání, a přesto jsou jemné a ostré.[8]

Vlastnosti

Wootz je charakterizován vzorem způsobeným seskupenými pásmy Fe
3C částice vyrobené mikrosegregací nízkých hladin prvků tvořících karbid.[24] Wootz obsahuje více uhlíkatých látek než běžné kvality lité oceli.[Citace je zapotřebí ]

Výrazné vzory wootzské oceli, které lze vyrobit kováním, jsou vlnové, žebříkové a růžové vzory s jemně rozmístěnými vazbami. Nicméně s kladivem, umíráním a leptání byly vyrobeny další přizpůsobené vzory.[25]

Přítomnost někoho cementit nanodráty a uhlíkové nanotrubice identifikoval Peter Paufler z TU Drážďany v mikrostruktuře wootzové oceli.[26] Existuje možnost, že se v ocelové matrici vysráží v pásech množství velmi tvrdých kovových karbidů.[Citace je zapotřebí ] Wootzské meče byly známé svou ostrostí a houževnatost.[Citace je zapotřebí ]

Složení

T. H. Henry analyzoval a zaznamenal složení vzorků wootzové oceli poskytnutých Royal School of Mines. Záznam:

Uhlík (Kombinace) 1,34%

Uhlík (nekombinovaný) 0,31%

Síra 0.17%

Křemík 0.04%

Arsen 0.03%

Wootzova ocel byla analyzována Faradayem a bylo zaznamenáno, že obsahuje 0,01-0,07% Hliník. Faraday, Messrs a Stodart předpokládali, že v oceli je zapotřebí hliník a že je důležitý při formování vynikajících vlastností wootzové oceli. T. H. Henry však odvodil, že přítomnost hliníku ve Wootzu používaném v těchto studiích byla způsobena struska, tvořící se jako křemičitany. Percy později zopakoval, že kvalita wootzové oceli nezávisí na přítomnosti hliníku.[27]

Reprodukční výzkum

Wootzova ocel byla reprodukována a podrobně studována Royal School of Mines.[28] Dr. Pearson jako první chemicky zkoumal wootz v roce 1795 a publikoval své příspěvky k Filozofickým transakcím královské společnosti.[29]

Ruský metalurg Pavel Petrovič Anosov (vidět Bulat ocel ) byl téměř schopen reprodukovat starou wootzskou ocel s téměř všemi jejími vlastnostmi a ocel, kterou vytvořil, byla velmi podobná tradiční Wootz. Dokumentoval čtyři různé způsoby výroby wootzské oceli, které vykazovaly tradiční vzory. Zemřel dříve, než mohl plně dokumentovat a publikovat svůj výzkum. Oleg Sherby a Jeff Wadsworth a Lawrence Livermore National Laboratory všichni provedli výzkum a pokoušeli se vytvořit oceli s charakteristikami podobnými Wootzovi, ale bez úspěchu. J.D Verhoeven a Alfred Pendray rekonstruovali způsoby výroby, prokázali roli nečistot rudy při tvorbě vzoru a reprodukovali Wootzovu ocel se vzory mikroskopicky a vizuálně identickými s jedním ze starodávných vzorů čepele. Analýzy Reibolda a kol. Hovořily o přítomnosti uhlíkových nanotrubiček obklopujících nanodráty z cementitu se stopovými prvky / nečistotami vanadium, molybden, chrom atd. přispívající k jejich tvorbě v cyklech ohřevu / chlazení / kování. Výsledkem byla tvrdá vysoce uhlíková ocel, která zůstala tvárná[30]

Existují další kováři, kteří nyní důsledně vyrábějí ocelové čepele Wootz vizuálně identické se starými vzory.[31] Ocel vyrobená v Kutch se těšila zejména rozšířené pověsti podobné těm, které byly vyrobeny v Glasgow a Sheffield.[8]

Wootz byl vyráběn téměř 2000 let (nejstarší vzorky mečů se datují kolem roku 200 n. L.) A způsoby výroby ingotů, přísad a metody kování se v jednotlivých oblastech lišily. Některé čepele Wootz zobrazovaly vzor, ​​zatímco jiné ne. Tepelné zpracování se zcela lišilo od kování a existovalo mnoho různých vzorů, které vytvořili různí kováři, kteří sahali od Číny po Skandinávii.[Citace je zapotřebí ]

Viz také

Reference

  1. ^ A b J.‐S. Park K. Rajan R. Ramesh (2020). „Vysoce uhlíková ocel a starodávná výroba mečů, jak bylo pozorováno u meče s dvojitým ostřím z megalitického pohřbu z doby železné v indickém Tamil Nadu“. Archeometrie. 62: 68–80. doi:10,1111 / arcm.12503.
  2. ^ Srinivasan, Sharada (15. listopadu 1994). „Wootzův kelímek: nově objevený výrobní závod v jižní Indii“. Články z Archeologického ústavu. 5: 49–59. doi:10,5334 / pia.60.
  3. ^ Coghlan, Herbert Henery (1977). Poznámky k prehistorickému a ranému železu ve starém světě (2. vyd.). Muzeum Pitt Rivers. 99–100.
  4. ^ Sasisekharan, B. (1999). „Technologie železa a oceli v Kodumanalu“ (PDF). Indian Journal of History of Science. 34 (4). Archivovány od originál (PDF) dne 24. července 2015.
  5. ^ A b Davidson, Hilda Roderick Ellis (1998). Meč v anglosaské Anglii: jeho archeologie a literatura. Boydell & Brewer. str. 20. ISBN  978-0-85115-716-0.
  6. ^ Burton, sir Richard Francis (1884). Kniha meče. London: Chatto & Windus. str. 111.
  7. ^ Needham, Joseph (1. dubna 1971). Věda a civilizace v Číně: Svazek 4, Fyzika a fyzikální technologie. Cambridge University Press. str. 282. ISBN  978-0-52107-060-7.
  8. ^ A b C d E Manning, Charlotte Speir. Starověká a středověká Indie. 2. str. 365. ISBN  978-0-543-92943-3.
  9. ^ Koníčky (Duben 1963) sv. 68, č. 5, s. 45, Chicago: Lightner Publishing Company.
  10. ^ Mahathevan, Iravatham (24. června 2010). „Epigrafický pohled na starověký Tamil“. Hind. Hinduistická skupina. Citováno 31. října 2010.
  11. ^ Ragupathy, P. (28. června 2010). „Tissamaharama potsherd svědčí o obyčejných raných Tamilech mezi populací“. Tamilnet. Citováno 31. října 2010.
  12. ^ "Dinithi" (PDF). Archeologie na Srí Lance. 1 (4). Únor 2012.[trvalý mrtvý odkaz ]
  13. ^ A b Srinivasan, Sharada; Ranganathan, Srinivasa (2004). „Legendární indická ocel Wootz: Pokročilý materiál starověkého světa“. Iron & Steel Heritage of India: 69–82. OCLC  82439861.
  14. ^ Pande, Girija; af Geijerstam, Jan (2002). Tradice a inovace v historii výroby železa: indoevropská perspektiva. Pahar Parikarma. str. 45. ISBN  978-81-86246-19-1.
  15. ^ Narasimha, Roddam; Srinivasan, J .; Biswas, S. K. (2003). Dynamika technologie: Vytváření a šíření dovedností a znalostí. Publikace SAGE. str. 135. ISBN  978-0-7619-9670-5.
  16. ^ Michael Faraday, jak uvádí Day, Peter (1. ledna 1999). Strom mudrců. Bristol, UK: Institute of Physics Publishing. str. 108. ISBN  978-0-7503-0571-6.
  17. ^ Balfour, Edward (1885). Cyclopædia of India and of Eastern and Southern Asia, Commercial Industrial, and Scientific: Products of the Mineral, Vegetable, and Animal Kingdoms, Useful Arts and Manufactures. Bernard Quaritch. str.1092.
  18. ^ Džíny, James Stephen (1880). Ocel: její historie, výroba, vlastnosti a použití. E. & F.N. Spon. str. 294.
  19. ^ Godfrey, Evelyne; van Nie, Matthijs (2004). „Germánský punč z ultravysoké uhlíkové oceli pozdní doby římské-železné“ (PDF). Journal of Archaeological Science. 31 (8): 1117–25. doi:10.1016 / j.jas.2004.02.002. Shrnutí ležel – BBC novinky (12. května 2004).
  20. ^ Smith, Cyril Stanley (2012). Historie metalografie: Vývoj myšlenek na strukturu kovů před rokem 1890. Literární licence. ISBN  978-1-258-47336-5.
  21. ^ Pearson, Georgi (1. ledna 1795). „Experimenty a pozorování k prozkoumání povahy druhu oceli vyráběné v Bombaji a tam zvané Wootz: S poznámkami o vlastnostech a složení různých stavů železa“. Filozofické transakce Královské společnosti v Londýně. Royal Society of London. 85: 322–346. doi:10.1098 / rstl.1795.0020. JSTOR  106960.
  22. ^ Mushet, D. (1. ledna 1805). "Experimenty na Wootz". Filozofické transakce Královské společnosti v Londýně. 95: 163–175. doi:10.1098 / rstl.1805.0010. JSTOR  107164. S2CID  115267901.
  23. ^ Hadfield, Robert (1932). „Výzkum Faradayovy„ Ocel a slitiny “. Filozofické transakce Královské společnosti v Londýně. 230 (681–693): 221–292. Bibcode:1932RSPTA.230..221H. doi:10.1098 / rsta.1932.0007. JSTOR  91231.
  24. ^ Verhoeven, Pendray & Dauksch 1998
  25. ^ Durand-Charre, Madeleine (2004). Mikrostruktura ocelí a litin. Springer. ISBN  978-3-540-20963-8.
  26. ^ Sanderson, Katharine (15. listopadu 2006). „Nejostřejší řez z nanorúrkového meče“. Příroda. doi:10.1038 / novinky061113-11. S2CID  136774602.
  27. ^ Percy, John (1864). Metalurgie: Umění získávat kovy z jejich rud a přizpůsobovat je různým účelům výroby. J. Murray. str.183.
  28. ^ Ure, Andrew (1821). Slovník chemie: Na základě pana Nicholsona, ve kterém jsou podrobně zkoumány principy vědy a její aplikace na jevy přírody, medicíny, mineralogie, zemědělství a výroby podrobně. Robert Desilver. str.45.
  29. ^ Neogi, Panchanan (1914). Železo ve starověké Indii. Indická asociace pro pěstování vědy.
  30. ^ Reibold, Marianne; Paufler, Peter; Levin, Aleksandr A .; Kochmann, Werner; Pätzke, Nora; Meyer, Dirk C. (2009). Objev nanotrubiček ve starověké damaškové oceli. Fyzika a inženýrství nových materiálů. Springer Proceedings in Physics. 127. Springer. 305–310. Bibcode:2009penm.book..305R. doi:10.1007/978-3-540-88201-5_35. ISBN  978-3-540-88200-8.
  31. ^ Sherby, Oleg; Wadsworth, Jeffrey (23. listopadu 2001). „Starověcí kováři, doba železná, damašské oceli a moderní metalurgie“. Journal of Materials Processing Technology. 117 (3): 347–353. doi:10.1016 / S0924-0136 (01) 00794-4.

Další čtení

externí odkazy