Wootz Steel: grondstof voor Damascus-staalbladen

Wootz staal is de naam die wordt gegeven aan een uitzonderlijke kwaliteit ijzerertsstaal dat voor het eerst werd gemaakt in Zuid- en Zuid-Centraal-India en Sri Lanka, misschien al in 400 voor Christus. Smeden uit het Midden-Oosten gebruikten wootz-blokken uit het Indiase subcontinent om gedurende de middeleeuwen buitengewone stalen wapens te produceren, bekend als Damascus staal.

Wootz (genoemd hypereutectoïde door moderne metallurgisten) is niet specifiek voor een bepaalde ontsluiting van ijzererts, maar is in plaats daarvan een vervaardigd product gemaakt met behulp van een afgesloten, verwarmde smeltkroes om een ​​hoog koolstofgehalte in te brengen elk ijzererts. Het resulterende koolstofgehalte voor wootz wordt op verschillende manieren gerapporteerd, maar daalt tussen 1,3-2 procent van het totale gewicht.

De term 'wootz' verschijnt voor het eerst in het Engels aan het eind van de 18e eeuw, door metallurgisten die de eerste experimenten hebben uitgevoerd om de elementaire aard ervan te doorbreken. Het woord wootz was mogelijk een verkeerde omschrijving door geleerde Helenus Scott van "utsa", het woord voor een fontein in het Sanscrit; "ukku", het woord voor staal in de Indiase taal Kannada, en / of "uruku", om gesmolten te maken in het oude Tamil. Wat wootz vandaag echter verwijst, is niet wat de 18e-eeuwse Europese metallurgisten dachten dat het was.

Wootz-staal werd bekend bij Europeanen in de vroege middeleeuwen toen ze bazaars in het Midden-Oosten bezochten en vonden smeden die verbazingwekkende bladen, bijlen, zwaarden en beschermende bepantsering maakten met prachtige met water gemarkeerde oppervlakken. Deze zogenaamde "Damascus" staalsoorten zijn genoemd naar de beroemde bazaar in Damascus of het damastachtige patroon dat op het blad was gevormd. De bladen waren hard, scherp en konden tot een hoek van 90 graden buigen zonder te breken, zoals de Kruisvaarders tot hun ongenoegen gevonden.

Maar de Grieken en Romeinen wisten dat het smeltkroesproces uit India kwam. In de eerste eeuw GT was de Romeinse geleerde Plinius de Oudere Natuurlijke geschiedenis noemt de invoer van ijzer uit Seres, die waarschijnlijk verwijst naar het Zuid-Indiase koninkrijk Cheras. Het 1e eeuw CE-rapport riep Periplus van de Erythraenzee bevat een expliciete verwijzing naar ijzer en staal uit India. In de 3e eeuw GT vermeldde de Griekse alchemist Zosimos dat de Indianen staal maakten voor zwaarden van hoge kwaliteit door het staal te "smelten".

Er zijn drie hoofdtypen van pre-moderne ijzerproductie: bloeierij, hoogoven en smeltkroes. Bloomery, voor het eerst bekend in Europa ongeveer 900 v.Chr., houdt in dat ijzererts met houtskool wordt verwarmd en vervolgens wordt gereduceerd tot een vast product, genaamd "een bloei" van ijzer en slakken. Bloomery-ijzer heeft een laag koolstofgehalte (0,04 procent van het gewicht) en produceert smeedijzer. Hoogoventechnologie, uitgevonden in China in de 11e eeuw CE, combineert hogere temperaturen en een hogere reductieproces, resulterend in gietijzer, dat een koolstofgehalte van 2-4 procent heeft maar daar te broos voor is bladen.

Met smeltkroes plaatsen smeden stukjes bloeiend ijzer samen met koolstofrijk materiaal in smeltkroezen. De smeltkroezen worden vervolgens verzegeld en over een periode van dagen verwarmd tot temperaturen tussen 1300 en 1400 graden Celsius. Daarbij neemt het ijzer de koolstof op en wordt het daardoor vloeibaar gemaakt, waardoor slakken volledig kunnen worden gescheiden. De geproduceerde wootz-cakes mochten vervolgens extreem langzaam afkoelen. Die taarten werden vervolgens geëxporteerd naar wapenfabrikanten in het Midden-Oosten, die zorgvuldig de angstaanjagende Damascus-stalen messen smeedden, in een proces dat de drenkte of damastachtige patronen creëerde.

Smeltkroes, uitgevonden in het Indiase subcontinent ten minste al in 400 v.Chr., Bevat een gemiddeld koolstofgehalte van 1-2 procent, en vergeleken met de andere producten zijn een ultra-hoog koolstofstaal met een hoge ductiliteit voor smeden en een hoge slagvastheid en verminderde brosheid geschikt voor het maken bladen.

Het maken van ijzer maakte al in 1100 vGT deel uit van de Indiase cultuur, op plaatsen als Hallur. Het vroegste bewijs voor de verwerking van ijzer van het wootz-type omvat de fragmenten van smeltkroezen en metaaldeeltjes geïdentificeerd op de 5e eeuw voor Christus Kodumanal en Mel-siruvalur, beide in Tamil Nadu. Moleculair onderzoek van een ijzeren koek en gereedschap uit Junnar in de provincie Deccan en daterend uit de Satavahana-dynastie (350 BCE-136 CE) is een duidelijk bewijs dat smeltkroestechnologie wijdverspreid was in India door deze periode.

De smeltkroes-stalen voorwerpen die in Junnar werden gevonden, waren geen zwaarden of bladen, maar eerder priemen en beitels, gereedschap voor dagelijkse werkdoeleinden zoals steenhouwen en kralen maken. Dergelijke gereedschappen moeten sterk zijn zonder broos te worden. Het smeltkroesproces bevordert deze kenmerken door het bereiken van structurele homogeniteit op lange afstand en inclusievrije omstandigheden.

Er zijn aanwijzingen dat het wootz-proces nog ouder is. Zestienhonderd kilometer ten noorden van Junnar, bij Taxila in het huidige Pakistan, ontdekte archeoloog John Marshall drie zwaardbladen met 1,2–1,7 procent koolstofstaal, daterend tussen de 5e eeuw v.Chr. en de 1e eeuw CE. Een ijzeren ring uit een context in Kadebakele in Karnataka dateert van 800–440 v.Chr. Heeft een samenstelling van bijna 0,8 procent koolstof en het kan heel goed smeltkroes zijn.

Bronnen

• Dube, R. K. "Wootz: foutieve transliteratie van het Sanskriet "Utsa" gebruikt voor Indiase smeltkroes." JOM 66.11 (2014): 2390–96. Afdrukken.
• Durand – Charre, M., F. Roussel – Dherbey en S. Coindeau. "Les Aciers Damassés Décryptés." Revue de Metallurgie 107.04 (2010): 131–43. Afdrukken.
• Grazzi, F., et al. "Bepaling van de fabricagemethoden van Indiase zwaarden door middel van neutronendiffractie." Microchemical Journal 125 (2016): 273–78. Afdrukken.
• Kumar, Vinod, R. Balasubramaniam en P. Kumar. "Microstructuurevolutie in vervormd ultrahoog koolstofarm gelegeerd staal (Wootz)." Materiaalwetenschapsforum 702–703.802–805 (2012). Afdrukken.
• Park, Jang – Sik en Vasant Shinde. "Technologie, chronologie en de rol van smeltkroes zoals afgeleid uit ijzeren objecten van de oude site in Junnar, India."Journal of Archaeological Science 40.11 (2013): 3991–98. Afdrukken.
• Reibold, M., et al. "Structuur van verschillende historische bladen op nanoschaal." Crystal Research en technologie 44.10 (2009): 1139–46. Afdrukken.
• Sukhanov, D.A., et al. "Morfologie van overtollige carbiden Damascus staal." Journal of Materials Science Research 5.3 (2016). Afdrukken.