Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Тигельные стали, такие как сталь Wootz и дамасская сталь, демонстрируют уникальные полосы из-за смешанных сплавов феррита и цементита в стали.

Сталь Wootz - это тигельная сталь, характеризующаяся узором из полос и высоким содержанием углерода. Эти полосы образованы листами микроскопических карбидов внутри отпущенной мартенситной или перлитной матрицы в стали с более высоким содержанием углерода или полосами из феррита и перлита в стали с низким содержанием углерода. Это был новаторский стальной сплав, изобретенный в Южной Индии в середине 1-го тысячелетия до нашей эры и экспортированный по всему миру. [1]

История [ править ]

Сталь Wootz возникла в Южной Индии, в современном Тамил Наду . [1] Есть несколько древних тамильских, североиндийских, греческих, китайских и римских литературных ссылок на высокоуглеродистую тамильскую сталь. В более поздние времена сталь Wootz также производилась в Голконде в Телангане , Карнатаке и Шри-Ланке. [2] [3] [4] Сталь экспортировалась в виде лепешек из стального железа, которое стало известно как «Wootz». [5]

Метод заключался в нагреве черной магнетитовой руды в присутствии углерода в герметичном глиняном тигле внутри угольной печи для полного удаления шлака . Альтернатива заключалась в том, чтобы сначала расплавить руду, чтобы получить кованое железо , а затем нагреть и обработать молотком для удаления шлака. 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 Саманалаваева , а также импортированные артефакты из древнего железа и стали из Кодуманала. Торговли 200 г. до н.э. Тамил гильдии в Тиссамахараме , на юго - востоке Шри - Ланки, принесли с собой некоторые из самых старых железных и стальных артефактов и производственных процессов на остров от классического периода . [9] [10] [11] [12]

Торговля между Южной Индией и Шри-Ланкой с арабским миром через Аравийское море принесла в Аравию сталь Wootz. Термин muhannad مهند или hendeyy هندي в доисламском и раннем исламском арабском языке относится к лезвиям мечей, сделанным из индийской стали, которые высоко ценились и засвидетельствованы в арабской поэзии . Дальнейшая торговля распространила технологию на город Дамаск , где развивалась промышленность по производству оружия из этой стали. Это привело к развитию дамасской стали . Арабский путешественник XII века Эдриси назвал индусскую или индийскую сталь лучшей в мире. [13]Арабские отчеты также указывают на известность стали «Телинг», которая может относиться к региону Телангана . Регион Голконда в Телангане, несомненно, является узловым центром для экспорта вутц-стали в Западную Азию. [13]

Еще один признак его репутации - в персидском словосочетании - дать «индийский ответ», означающий «удар индийским мечом». [8] Сталь Wootz широко экспортировалась и продавалась по всей древней Европе и арабскому миру , и стала особенно известной на Ближнем Востоке . [8]

Развитие современной металлургии [ править ]

Начиная с 17 века, несколько европейских путешественников наблюдали за производством стали в Южной Индии, в Майсоре , Малабаре и Голконде . Слово «булат» , похоже, возникла как mistranscription из Ук ; корень сплава на тамильском языке - урукку . [14] Другая теория гласит , что слово является разновидностью uchcha или Уча ( «выше»). Согласно одной теории, слово укку происходит от значения «таять, растворяться». В других дравидийских языках есть похожие по звучанию слова для обозначения стали. укку , слово для стали вКаннада [15] [16] и телугу . Когда Бенджамин Хейн осмотрел индийскую сталь в районах Цедед и других районах, где говорят на каннада, ему сообщили, что это сталь уча каббина («превосходное железо»), также известное как укку тунду в Майсоре. [17] [18]

Легенды о вутц-стали и дамасских мечах вызывали любопытство европейского научного сообщества с 17 по 19 века. Ранее об использовании высокоуглеродистых сплавов в Европе [19] было мало известно, и поэтому исследования стали ватц сыграли важную роль в развитии современной английской, французской и русской металлургии . [20]

В 1790 году сэр Джозеф Бэнкс , президент Британского королевского общества , прислал образцы стали Wootz , присланные Хеленусом Скоттом . Эти образцы были подвергнуты научному исследованию и анализу несколькими экспертами. [21] [22] [23]

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

Характеристики [ править ]

Wootz характеризуется узором, вызванным полосами кластеризованного Fe
3Частицы C, полученные путем микросегрегации с низким содержанием карбидообразующих элементов. [24] Wootz содержит больше углеродистого вещества, чем обычная литая сталь. [ необходима цитата ]

Отличительными узорами стали Wootz, которые можно изготовить посредством ковки, являются узоры с волнами, лестницами и розами с мелкими связями. Однако с помощью ковки, крашения и травления были созданы дополнительные индивидуальные узоры. [25]

Присутствие цементитных нанопроволок и углеродных нанотрубок было обнаружено Питером Пауфлером из Технического университета Дрездена в микроструктуре стали Wootz. [26] Существует вероятность обилия сверхтвердых карбидов металлов в стальной матрице, выделяющихся полосами. [ необходима цитата ] Мечи Wootz славились своей остротой и прочностью . [ необходима цитата ]

Состав [ править ]

TH Henry проанализировал и записал состав образцов стали Wootz, предоставленных Королевской горной школой . Запись:

Углерод (комбинированный) 1,34%

Углерод (несвязанный) 0,31%

Сера 0,17%

Кремний 0,04%

Мышьяк 0,03%

Сталь Wootz была проанализирована Фарадеем и содержала 0,01-0,07% алюминия . Фарадей, господа и Стодарт выдвинули гипотезу о том, что алюминий необходим в стали и играет важную роль в формировании превосходных свойств стали. Однако TH Генри пришел к выводу, что присутствие алюминия в Wootz, использованном в этих исследованиях, было связано с образованием шлака в виде силикатов. Позже Перси повторил, что качество стали не зависит от присутствия алюминия. [27]

Исследование репродукции [ править ]

Сталь Wootz была воспроизведена и тщательно изучена Королевской горной школой. [28] Д-р Пирсон был первым, кто исследовал химические вещества вутца в 1795 году, и он опубликовал свой вклад в «Философские труды» Королевского общества. [29]

Русский металлург Павел Петрович Аносов (см. Сталь Булата ) почти смог воспроизвести древнюю сталь Wootz почти 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, Джефф Уодсворт и Ливерморская национальная лаборатория Лоуренсавсе провели исследования, пытаясь создать стали с характеристиками, подобными Wootz, но безуспешно. Дж. Д. Верховен 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 Рейбольда и др. Показал наличие углеродных нанотрубок, окружающих нанопроволоки цементита, с микроэлементами / примесями ванадия , молибдена , хрома и т. Д., Способствующими их образованию 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, производимая в Катче, особенно пользовалась широкой репутацией, как и сталь, производимая в Глазго и Шеффилде . [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. [ необходима цитата ]

См. Также [ править ]

  • Дамасская сталь
  • Железный столб Дели
  • Сварка образцов
  • Черная металлургия

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b 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. DOI : 10.1111 / arcm.12503 .
  2. ↑ Шринивасан, Шарада (15 ноября 1994 г.). «Тигельная сталь Wootz: недавно открытая производственная площадка в Южной Индии» . Материалы Института археологии . 5 : 49–59. DOI : 10,5334 / pia.60 .
  3. ^ Колен, Герберт Henery (1977). Заметки о доисторическом и раннем железе в Старом Свете (2-е изд.). Музей Питта Риверса . С. 99–100.
  4. ^ Sasisekharan, В. (1999). «Технология чугуна и стали в Кодуманале» (PDF) . Индийский журнал истории науки . 34 (4). Архивировано из оригинального (PDF) 24 июля 2015 года.
  5. ^ a b 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). Наука и цивилизация в Китае: Том 4, Физика и физические технологии . Издательство Кембриджского университета. п. 282. ISBN. 978-0-52107-060-7.
  8. ^ a b c d e Мэннинг, Шарлотта Спир. Древняя и средневековая Индия . 2 . п. 365. ISBN 978-0-543-92943-3.
  9. ^ Хобби (апрель 1963) Vol. 68, № 5, стр. 45, Чикаго: издательство Lightner Publishing Company.
  10. ^ Mahathevan, Iravatham (24 июня 2010). «Эпиграфический взгляд на древность тамилов» . Индус . Индуистская группа . Проверено 31 октября 2010 года .
  11. ^ Ragupathy, P. (28 июня 2010). «Глиняный черепок Тиссамахарамы свидетельствует об обычных ранних тамилах среди населения» . Тамилнет . Проверено 31 октября 2010 года .
  12. ^ "Dinithi" (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» . Железо и сталь 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, СК (2003). Динамика технологий: создание и распространение навыков и знаний . Публикации SAGE. п. 135. ISBN 978-0-7619-9670-5.
  16. ^ Майкл Фарадей , цитируется Дэй, 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 и 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: история, производство, свойства и применение . E. & FN 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. DOI : 10.1016 / j.jas.2004.02.002 . Краткое содержание - BBC News (12 мая 2004 г.).
  20. ^ Смит, Сирил Стэнли (2012). История металлографии: развитие представлений о структуре металлов до 1890 года . Литературное лицензирование. ISBN 978-1-258-47336-5.
  21. ↑ Пирсон, Джордж (1 января 1795 г.). «Эксперименты и наблюдения для исследования природы вида стали, производимой в Бомбее и названной там Wootz: с замечаниями о свойствах и составе различных состояний железа» . Философские труды Лондонского королевского общества . Лондонское королевское общество . 85 : 322–346. DOI : 10,1098 / rstl.1795.0020 . JSTOR 106960 . 
  22. ^ Mushet, D. (1 января 1805). «Эксперименты над Wootz». Философские труды Лондонского королевского общества . 95 : 163–175. DOI : 10.1098 / rstl.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 . Doi : 10.1098 / rsta.1932.0007 . JSTOR 91231 . 
  24. ^ Верховен, Pendray & Dauksch 1998
  25. ^ Дюран-Charre, 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 . DOI : 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. ^ Юр, 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, Panchanan (1914). Железо в Древней Индии . Индийская ассоциация развития науки.
  30. ^ Рейбольд, 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 . DOI : 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. DOI : 10.1016 / S0924-0136 (01) 00794-4 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Шринивасан, Шарада (1994). «Тигельная сталь Wootz: недавно открытая производственная площадка в Южной Индии» . Материалы Института археологии . 5 : 49–59. DOI : 10,5334 / pia.60 .
  • Srinivasan, S .; Гриффитс, Д. «Южно-индийский вуц: свидетельства наличия высокоуглеродистой стали из тиглей из недавно обнаруженного участка и предварительные сравнения с соответствующими находками». Материальные проблемы в искусстве и археологии . 462 .
  • Ханссон, Стаффан (2002). Den skapande människan [ Творческий ум ] (на шведском языке). Лунд, Швеция: Studentlitteratur AB. п. 81. ISBN 978-9-14402-148-5.
  • urukku - из тамильского лексикона Мадрасского университета
  • «Специальный выпуск: история и характеристики Wootz Steel в Индии и за рубежом» . Индийский журнал истории науки . 42 (3). Сентябрь 2007 г.
  • Шринивасан, Шарада; Ранганатан, Шринивасан (2004). Легендарная индийская сталь Wootz Steel: передовой материал древнего мира . Бангалор: Национальный институт перспективных исследований и Индийский институт науки.
  • Верховен, JD (январь 2001 г.). «Тайна дамасских клинков». Scientific American . 284 (1): 74–79. Bibcode : 2001SciAm.284a..74V . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0101-74 . JSTOR  26059015 . PMID  11132427 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Верховен, JD; Пендрей, AH; Даукш В.Е. (1998). «Ключевая роль примесей в лезвиях из древней дамасской стали» . JOM . 50 (9): 58–64. Bibcode : 1998JOM .... 50i..58V . DOI : 10.1007 / s11837-998-0419-у . S2CID  135854276 .
  • Верховен, JD; Пендрей, AH; Даукш, WE (сентябрь 2004 г.). «Продолжающееся изучение дамасской стали: слитки из арсенала alwar». JOM . 56 (9): 17–20. Bibcode : 2004JOM .... 56i..17V . DOI : 10.1007 / s11837-004-0193-4 . S2CID  137555792 .
  • Верховен, JD (2007). «Формирование узора в мечах и клинках из дамасской стали Wootz» (PDF) . Индийский журнал истории науки . 42 (4): 559–574.
  • Wootz Militaria
  • Провос, Нильс (3 мая 2013 г.). Wootz Ep 4: Making Wootz Steel . YouTube .
  • Loades, Майк ; Пендрей, Эл (21 ноября 2017 г.). Секреты Wootz Damascus Steel . YouTube .
  • US 5185044 , Verhoeven, JD & Pendray, AH, "Метод изготовления" дамасских "лезвий", опубликовано 9 февраля 1993 г.