Wootz Steel - Wootz steel

Тигельные стали как Wootz Steel и Дамасская сталь демонстрируют уникальные полосы из-за смешанных сплавов феррита и цементита в стали.

Wootz Steel это тигельная сталь характеризуется узором из полос и высоким содержанием углерода. Эти полосы образованы листами микроскопических карбиды в сдержанном мартенсит или же перлит матрица в высшем углеродистая сталь, или феррит и перлитные ленты в низкоуглеродистых сталях. Это был новаторский стальной сплав изобретен в Южная Индия в середине 1-го тысячелетия до нашей эры и экспортируется по всему миру.[1]

История

Сталь Wootz возникла в Южной Индии, в наши дни. Тамил Наду.[1] Существует несколько древних тамильских, североиндийских, греческих, китайских и римских литературных ссылок на высокоуглеродистую тамильскую сталь. В более поздние времена сталь Wootz также производилась в Голконда в Телангана, Карнатака и Шри-Ланка.[2][3][4] Сталь экспортировалась в виде лепешек из стального железа, которые стали известны как «Wootz».[5]

Метод заключался в том, чтобы нагреть черный магнетит руда в присутствии углерода в герметичном глиняном тигле внутри угольной печи для полного удаления шлак. Альтернативой было сначала переплавить руду, чтобы получить кованое железо, затем нагрейте и молотите, чтобы удалить шлак. Источником углерода был бамбук и листья таких растений, как Аварай.[5][6] Китайцы и местные жители Шри-Ланки переняли методы производства вутц-стали у тамилов Чера к 5 веку до нашей эры.[7][8] В Шри-Ланке в этом раннем методе выплавки стали использовалась уникальная ветряная печь, управляемая муссонными ветрами. Производственные площадки из древности появились в таких местах, как Анурадхапура, Тиссамахарама и Samanalawewa, а также импортированные артефакты из древнего железа и стали из Кодуманала. А 200 г. до н.э. Тамильская торговая гильдия в Тиссамахараме, на юго-востоке Шри-Ланки, привезли с собой на остров некоторые из старейших артефактов из железа и стали и производственных процессов. классический период.[9][10][11][12]

Торговля между Южной Индией и Шри-Ланкой с арабским миром через арабское море представила Wootz Steel в Аравии. Период, термин муханнад مهند или Хендей هندي в доисламском и раннем исламском арабском языке относится к лезвиям мечей, сделанным из индийской стали, которые высоко ценились и засвидетельствованы в Арабская поэзия. Дальнейшая торговля распространила технологию на город Дамаск, где развивалась промышленность по производству оружия из этой стали. Это привело к развитию почти непобедимого Дамасская сталь. Арабский путешественник XII века Эдриси упомянул «индувани» или индийскую сталь как лучшую в мире.[13] Арабские отчеты также указывают на известность стали «Телинг», которая может относиться к региону Телангана. В Голконда регион Телангана, несомненно, является узловым центром для экспорта вутц-стали в Западную Азию.[13]

Еще один признак его репутации - в персидском словосочетании - дать «индийский ответ», означающий «порез индийским мечом».[8] Сталь Wootz широко экспортировалась и продавалась в древние времена. Европа и Арабский мир, и стал особенно известен в Средний Восток.[8]

Развитие современной металлургии

Начиная с 17 века, несколько европейских путешественников наблюдали производство стали в Южной Индии в Майсур, Малабар и Голконда. Слово "wootz", по-видимому, возникло как неправильное описание встать, The Тамильский язык корневое слово для сплава урукку.[14] Другая теория гласит, что это слово является разновидностью учча или же уча ("начальство"). Согласно одной теории, слово укку основано на значении «таять, растворяться». Другой Дравидийские языки имеют похожие по звучанию слова для стали. укку, слово для стали в Каннада[15][16] и телугу языков. Когда Бенджамин Хейн осмотрел индийскую сталь в Переданные районы и других областях, где говорят на каннада, ему сообщили, что сталь была уча каббина («превосходное железо»), также известный как Укку Тунду в Майсуре.[17][18]

Легенды о вутц-стали и дамасских мечах вызывали любопытство европейского научного сообщества с 17 по 19 века. Использование высокихуглерод сплавы был мало известен в Европе[19] ранее и поэтому исследования стали Wootz сыграли важную роль в развитии современного английского, французского и русского языков. металлургия.[20]

В 1790 году образцы стали Wootz были получены сэром Джозеф Бэнкс, президент британской Королевское общество, Отправлено от Хеленус Скотт. Эти образцы были подвергнуты научному исследованию и анализу несколькими экспертами.[21][22][23]

Образцы кинжалов и другого оружия были отправлены раджами Индии в Великая выставка в Лондоне в 1851 г. и 1862 Международная выставка. Хотя рукоятки мечей были красиво украшены и украшены драгоценными камнями, больше всего они ценились за качество стали. Говорят, что мечи сикхов изгибаются и гнутся, но при этом остаются тонкими и острыми.[8]

Характеристики

Wootz характеризуется узором, вызванным полосами сгруппированных Fe
3C частицы, образованные микросегрегацией с низким содержанием карбидообразующих элементов.[24] Wootz содержит больше углеродистого вещества, чем обычная литая сталь.[нужна цитата ]

Отличительными узорами стали Wootz, которые можно изготовить посредством ковки, являются узоры с волнами, лестницами и розами с мелкими связями. Однако с молотком, умиранием и травление были изготовлены дальнейшие индивидуальные выкройки.[25]

Наличие цементит нанопровода, а углеродные нанотрубки были идентифицированы Питером Пауфлером из TU Dresden в микроструктуре стали Wootz.[26] Существует возможность обилия сверхтвердых карбидов металлов в стальной матрице, выделяющихся полосами.[нужна цитата ] Мечи Wootz славились своей остротой и стойкость.[нужна цитата ]

Сочинение

Т. Х. Генри проанализировал и записал состав образцов стали Wootz, предоставленных Королевская горная школа. Запись:

Углерод (Комбинированный) 1,34%

Углерод (несвязанный) 0,31%

Сера 0.17%

Кремний 0.04%

Мышьяк 0.03%

Сталь Wootz была проанализирована Фарадеем и зафиксирована на содержании 0,01-0,07% Алюминий. Фарадей, господа и Стодарт выдвинули гипотезу о том, что алюминий необходим в стали и играет важную роль в формировании превосходных свойств стали. Однако Т. Х. Генри пришел к выводу, что присутствие алюминия в Wootz, использованном в этих исследованиях, было связано с шлак, образуя силикаты. Позже Перси повторил, что качество стали не зависит от присутствия алюминия.[27]

Исследование репродукции

Сталь Wootz была воспроизведена и тщательно изучена Королевской горной школой.[28] Доктор Пирсон был первым, кто в 1795 году провел химические исследования вуца, и он опубликовал свои статьи в «Философских трудах» Королевского общества.[29]

Российский металлург Павел Петрович Аносов (видеть Булат сталь ) почти смог воспроизвести древнюю сталь Wootz практически со всеми ее свойствами, а сталь, которую он создал, была очень похожа на традиционную Wootz. Он задокументировал четыре различных метода производства стали Wootz с традиционными узорами. Он умер, не успев полностью задокументировать и опубликовать свое исследование. Олег Шерби и Джефф Уодсворт и Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора все провели исследования, пытаясь создать стали с характеристиками, подобными Wootz, но безуспешно. Дж. Д. Верхувен и Альфред Пендрей реконструировали методы производства, доказали роль примесей руды в создании узора и воспроизвели сталь Wootz с узорами, микроскопически и визуально идентичными одному из древних узоров лезвий. Анализ Рейбольд и др. Говорит о наличии углеродных нанотрубок, окружающих нанопроволоки цементита, с микроэлементами / примесями ванадий, молибден, хром и т. д. способствуя их созданию в циклах нагрева / охлаждения / ковки. В результате была получена твердая высокоуглеродистая сталь, которая оставалась ковкой.[30]

Есть и другие кузнецы, которые теперь постоянно производят стальные лезвия Wootz, визуально идентичные старым образцам.[31] Сталь произведена в Kutch особенно пользовались широкой репутацией, как и те, что производятся на Глазго и Шеффилд.[8]

Wootz производился в течение почти 2000-летнего периода (самые старые образцы мечей датируются примерно 200 годом нашей эры), и методы производства слитков, ингредиенты и методы ковки варьировались от одной области к другой. Некоторые клинки Wootz отображали узор, а некоторые - нет. Термическая обработка сильно отличалась от ковки, и кузнецы из Китая и Скандинавии создали множество различных моделей.[нужна цитата ]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Ж.-С. Парк К. Раджан Р. Рамеш (2020). «Высокоуглеродистая сталь и древнее изготовление мечей, как видно из обоюдоострого меча из мегалитического захоронения железного века в Тамил Наду, Индия». Археометрия. 62: 68–80. Дои:10.1111 / arcm.12503.
  2. ^ Сринивасан, Шарада (15 ноября 1994 г.). «Тигельная сталь Wootz: недавно открытая производственная площадка в Южной Индии». Материалы Института археологии. 5: 49–59. Дои:10,5334 / pia.60.
  3. ^ Коглан, Герберт Хенери (1977). Заметки о доисторическом и раннем железе в Старом Свете (2-е изд.). Музей Питта Риверса. С. 99–100.
  4. ^ Сасисекхаран, Б. (1999). «Технология чугуна и стали в Кодуманале» (PDF). Индийский журнал истории науки. 34 (4). Архивировано из оригинал (PDF) 24 июля 2015 г.
  5. ^ а б Дэвидсон, Хильда Родерик Эллис (1998). Меч в англосаксонской Англии: его археология и литература. Бойделл и Брюэр. п. 20. ISBN  978-0-85115-716-0.
  6. ^ Бертон, сэр Ричард Фрэнсис (1884). Книга Меча. Лондон: Chatto & Windus. п. 111.
  7. ^ Нидхэм, Джозеф (1 апреля 1971 г.). Наука и цивилизация в Китае: Том 4, Физика и физические технологии. Издательство Кембриджского университета. п. 282. ISBN  978-0-52107-060-7.
  8. ^ а б c d е Мэннинг, Шарлотта Спир. Древняя и средневековая Индия. 2. п. 365. ISBN  978-0-543-92943-3.
  9. ^ Увлечения (Апрель 1963 г.) Т. 68, № 5, стр. 45, Чикаго: издательство Lightner Publishing Company.
  10. ^ Махатеван, Ираватам (24 июня 2010 г.). «Эпиграфический взгляд на древность тамилов». Индуистский. Индуистская группа. Получено 31 октября 2010.
  11. ^ Рагупати, П. (28 июня 2010 г.). «Глиняный черепок Тиссамахарамы свидетельствует об обычных ранних тамилах среди населения». Тамилнет. Получено 31 октября 2010.
  12. ^ "Динити" (PDF). Археология Шри-Ланки. 1 (4). Февраль 2012 г.[постоянная мертвая ссылка ]
  13. ^ а б Шринивасан, Шарада; Ранганатан, Шриниваса (2004). "Легендарная индийская сталь Wootz: усовершенствованный материал древнего мира". Железное и стальное наследие Индии: 69–82. OCLC  82439861.
  14. ^ Панде, Гирия; af Geijerstam, январь (2002). Традиции и инновации в истории производства чугуна: индоевропейская перспектива. Пахар Парикарма. п. 45. ISBN  978-81-86246-19-1.
  15. ^ Нарасимха, Роддам; Srinivasan, J .; Бисвас, С. К. (2003). Динамика технологий: создание и распространение навыков и знаний. Публикации SAGE. п. 135. ISBN  978-0-7619-9670-5.
  16. ^ Майкл Фарадей, как цитирует День, Питер (1 января 1999 г.). Философское дерево. Бристоль, Великобритания: Издательский институт физики. п. 108. ISBN  978-0-7503-0571-6.
  17. ^ Бальфур, Эдвард (1885). Cyclopdia Индии, Восточной и Южной Азии, Торгово-промышленная и научная: продукты минерального, растительного и животного царств, полезные искусства и производства. Бернард Куорич. п.1092.
  18. ^ Джинсы, Джеймс Стивен (1880). Сталь: ее история, производство, свойства и применение. E. & F.N. Spon. п. 294.
  19. ^ Годфри, Эвелин; ван Ни, Маттейс (2004). "Германский штамп из сверхвысокоуглеродистой стали эпохи позднего римско-железного века" (PDF). Журнал археологической науки. 31 (8): 1117–25. Дои:10.1016 / j.jas.2004.02.002. Сложить резюме – Новости BBC (12 мая 2004 г.).
  20. ^ Смит, Сирил Стэнли (2012). История металлографии: развитие представлений о структуре металлов до 1890 г.. Литературное лицензирование. ISBN  978-1-258-47336-5.
  21. ^ Пирсон, Джордж (1 января 1795 г.). «Эксперименты и наблюдения для изучения природы вида стали, производимой в Бомбее и получившей название Wootz: с замечаниями о свойствах и составе различных состояний железа». Философские труды Лондонского королевского общества. Лондонское королевское общество. 85: 322–346. Дои:10.1098 / рстл.1795.0020. JSTOR  106960.
  22. ^ Мушет, Д. (1 января 1805 г.). «Эксперименты над Wootz». Философские труды Лондонского королевского общества. 95: 163–175. Дои:10.1098 / рстл.1805.0010. JSTOR  107164. S2CID  115267901.
  23. ^ Хэдфилд, Роберт (1932). "Исследование Фарадея" Сталь и сплавы ". Философские труды Лондонского королевского общества. 230 (681–693): 221–292. Bibcode:1932RSPTA.230..221H. Дои:10.1098 / рста.1932.0007. JSTOR  91231.
  24. ^ Верховен, Пендрей и Даукш 1998
  25. ^ Дюран-Шарр, Мадлен (2004). Микроструктура сталей и чугунов.. Springer. ISBN  978-3-540-20963-8.
  26. ^ Сандерсон, Кэтрин (15 ноября 2006 г.). «Острый вырез из меча из нанотрубок». Природа. Дои:10.1038 / news061113-11. S2CID  136774602.
  27. ^ Перси, Джон (1864). Металлургия: искусство извлечения металлов из руд и их адаптации для различных целей производства. Дж. Мюррей. п.183.
  28. ^ Юре, Эндрю (1821). Словарь химии: на основе г-на Николсона, в котором принципы науки исследуются заново и их приложения к явлениям природы, медицине, минералогии, сельскому хозяйству и промышленности подробно. Роберт Десилвер. п.45.
  29. ^ Неоги, Панчанен (1914). Железо в древней Индии. Индийская ассоциация развития науки.
  30. ^ Рейболд, Марианна; Пауфлер, Питер; Левин, Александр А .; Кохманн, Вернер; Пецке, Нора; Мейер, Дирк С. (2009). Открытие нанотрубок в древней дамасской стали. Физика и инженерия новых материалов. Springer Proceedings in Physics. 127. Springer. С. 305–310. Bibcode:2009penm.book..305R. Дои:10.1007/978-3-540-88201-5_35. ISBN  978-3-540-88200-8.
  31. ^ Шерби, Олег; Уодсворт, Джеффри (23 ноября 2001 г.). «Древние кузнецы, железный век, дамасская сталь и современная металлургия». Журнал технологий обработки материалов. 117 (3): 347–353. Дои:10.1016 / S0924-0136 (01) 00794-4.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка