Wytop żelaza w prehistorii

[euklides]

(...)

Co jakiś czas ktoś to ogłasza. Bo wiadomo że była to stal tyglowa. Ale czy komuś udało się uzyskać bułat, czyli istotę stali damasceńskiej ?

Nie każdy kończył AGH. Ja na przykład nie wiem co to jest bułat, znane jest mi określenie sztabka. Natomiast istota to chyba chodzi o skład tej stali. Jeżeli tak, to jakiś kowal-amator z Wisconsin podobno wyprodukował miecz ulfberht począwszy od wyprodukowania stali tyglowej w piecu z miechami wdł. podanej wyżej receptury.

Tak prawdę powiedziawszy to nie wszystko jest dla mnie jasne. Trudno mi uwierzyć by w Europie były trudności z wybudowaniem pieca zdolnego stworzyć odpowiednio wysoką temperaturę. Może jakość tej stali wynikała z użycia odpowiedniej rudy, czy materiału na tygiel? Bo jej skład można przecież określić.

[Tomasz N]

Trudno mi uwierzyć by w Europie były trudności z wybudowaniem pieca zdolnego stworzyć odpowiednio wysoką temperaturę. Może jakość tej stali wynikała z użycia odpowiedniej rudy, czy materiału na tygiel? Bo jej skład można przecież określić.

Niestety tak było. Praw termodynamiki nie da się zmienić i piec osiąga taką temperaturę, przy której straty ciepła zrównają się z zyskami z spalania paliwa. Takie rozmiary pieców jakie były do rewolucji przemysłowej pozwalały na osiągnięcie temperatur poniżej temperatury topnienia żelaza czy stali.

Natomiast tajemnica stali tyglowej tkwi najprawdopodobniej w wsadzie do tygla. Bo to nie było raczej samo żelazo (z dymarki) + węgiel, a najprawdopodobniej jeszcze tlenki żelaza z czystej mielonej rudy bądź jako dodatek zendry kowalskiej. Jeżeli to było w odpowiednich proporcjach (czyli węgla drzewnego troszkę więcej, żeby wypalić tlen z rudy lub zendry i żeby zostało go tyle, by uzyskać stal), to podgrzewając tygiel do wysokiej temperatury, ale niższej od temperatury topnienia stali (bo na tyle tylko piec pozwalał), w środku tygla zachodziło dodatkowe spalanie, podgrzewające wsad do temperatury powyżej temperatury topnienia stali.

Po AGH nie jestem.

[euklides]

(...)

Niestety tak było. Praw termodynamiki nie da się zmienić i piec osiąga taką temperaturę, przy której straty ciepła zrównają się z zyskami z spalania paliwa. Takie rozmiary pieców jakie były do rewolucji przemysłowej pozwalały na osiągnięcie temperatur poniżej temperatury topnienia żelaza czy stali.

Moje wątpliwości biorą się stąd że gdzieś czytałem że na przekład w XIII wiecznej, południowej Francji, wykazywano dużo pomysłowości w budowaniu takich pieców. Często podłączano je do młynów, które zamiast produkować mąkę napędzały miechy. Zresztą na filmie na którym to widziałem facet tego typu piec właśnie wybudował.

Natomiast tajemnica stali tyglowej tkwi najprawdopodobniej w wsadzie do tygla. Bo to nie było raczej samo żelazo (z dymarki) + węgiel, a najprawdopodobniej jeszcze tlenki żelaza z czystej mielonej rudy bądź jako dodatek zendry kowalskiej. Jeżeli to było w odpowiednich proporcjach (czyli węgla drzewnego troszkę więcej, żeby wypalić tlen z rudy lub zendry i żeby zostało go tyle, by uzyskać stal), to podgrzewając tygiel do wysokiej temperatury, ale niższej od temperatury topnienia stali (bo na tyle tylko piec pozwalał), w środku tygla zachodziło dodatkowe spalanie, podgrzewające wsad do temperatury powyżej temperatury topnienia stali.

O ile dobrze kojarzę, to wymienione wyżej tlenki są oczywiście niepożądane. Można by sądzić że jeżeli w skład wsadu wchodzi surowiec o małej ich zawartości to i produkt końcowy będzie lepszy. Zatem receptura wsadu, że żelazo dymarkowe o małej zawartości tlenków + węgiel drzewny może być właściwa. Na filmie na którym było to demonstrowane facet dodał jeszcze do tygla kawałek szkła, czyli chyba krzem. Możliwe że w Europie ruda, o małej zawartości tlenków, nie była dostępna.

No ale to takie dywagacje.

Edytowane 26 Wrzesień 2014 przez euklides

[secesjonista]

Ten amator z Wisconsin - poddał swój wyrób badaniom?

[Tomasz N]

Moje wątpliwości biorą się stąd że gdzieś czytałem że na przekład w XIII wiecznej, południowej Francji, wykazywano dużo pomysłowości w budowaniu takich pieców. Często podłączano je do młynów, które zamiast produkować mąkę napędzały miechy. Zresztą na filmie na którym to widziałem facet tego typu piec właśnie wybudował.

Nadmuch znano jeszcze wcześniej, ale nawet przy nim temperatury były za niskie dla żelaza czy stali.

O ile dobrze kojarzę, to wymienione wyżej tlenki są oczywiście niepożądane.

A dlaczego ?

Możliwe że w Europie ruda, o małej zawartości tlenków, nie była dostępna.

Wprost przeciwnie było jej dużo i to superczystej, całkowicie beztlenkowej. To piryt czyli złoto głupców. Ale clou to właśnie czyste tlenki, też dostępne np osmund.

Edytowane 26 Wrzesień 2014 przez Tomasz N

[euklides]

(...)

O ile dobrze kojarzę, to wymienione wyżej tlenki są oczywiście niepożądane.

A dlaczego ?

O ile dobrze pamiętam to jest taki proces jak odtlenianie stali by otrzymać stal jakościową. Zresztą o ile domieszki typu mangan, nikiel, chyba magnez, są pożądane to siarka tlen obniżają jej jakość. Powodują w stali ziarna żużlu (?) które bardzo ją osłabiają i taka stal po hartowaniu staje się krucha.

Ten amator z Wisconsin - poddał swój wyrób badaniom?

Tego nie wiem ale jest pokazane na filmie jak otrzymuje sztabkę tej stali, później jak ją wykuwa. No i na sam koniec demonstrował co tym mieczem można. A wsad do tygla to był, powtarzam, kawałki dymarkowego żelaza, trochę węgla drzewnego i kawałek szkła (czyli chyba krzem)

Edytowane 26 Wrzesień 2014 przez euklides

[Tomasz N]

O ile dobrze pamiętam to jest taki proces jak odtlenianie stali by otrzymać stal jakościową.

A nie natleniania ? Np w konwertorach. Tlen jest zasadniczo niepożądany w stali, bo stal utleniona to inaczej rdza. Pożądana jest jedynie oksyda.

Proces zachodzący w tyglu który opisałem, to po części zasada działania pieca martenowskiego, gdzie wsad to w znacznej mierze złom ale i czysta ruda.

Edit.

kawałki dymarkowego żelaza, trochę węgla drzewnego i kawałek szkła (czyli chyba krzem)

Przegapiłem ten fragment, szkło to nie jest krzem, tylko głównie tlenek krzemu (ditlenek). Czyli dodając jakieś szkło wprowadził do tygla nie rudę, a inny tlenek. Proces w tyglu przy innym tlenku może przebiegać podobnie jak z rudą.

Edytowane 26 Wrzesień 2014 przez Tomasz N

[euklides]

Uparłem się i znalazłem coś w internecie. Mianowicie z tego co podaje magazyn Futura Matiere to jednak cała tajemnica stali damasceńskiej (i tej na miecze ulfberth)tkwi jednak w rudzie. Ta pochodziła z południowych Indii, z Andhra Pradesch, Karnataka, Kerala, Tamil Nadu. Te rudy posiadają pewne, niewielkie ilości: chromu, molibdenu, niobu, magnezu, a przede wszystkim wanadu. Wytapiano ją natomiast w Afganistanie w prowincji Herat. Mimo wszystko pozostaje ciekawym jak wyglądała technika tego wytapiania, bo stal ta zawiera 3x więcej węgla niż ta produkowana w Europie. Jeżeli osiągano większą temperaturę to jak oni to robili?

Chyba jednak ten kowal z Wisconsin uprawia trochę markietingu.

[euklides]

Przepraszam za nowy post ale nie ma edycji a coś sobie przypomniałem.

(...)

A nie natleniania ? Np w konwertorach. Tlen jest zasadniczo niepożądany w stali, bo stal utleniona to inaczej rdza.

(...)

Tu chodzi chyba o proces świeżenia. Stosuje się nadmuch powietrza po to by utlenić pewne niepożądane pierwiastki (siarka? fosfor) które po utlenieniu przechodzą do żużla i w ten sposób są usuwane z metalu.

Przegapiłem ten fragment, szkło to nie jest krzem, tylko głównie tlenek krzemu (ditlenek). Czyli dodając jakieś szkło wprowadził do tygla nie rudę, a inny tlenek. Proces w tyglu przy innym tlenku może przebiegać podobnie jak z rudą.

Tu się raczej powinno mówić o wsadzie. Wsad to jest to co wkładamy do pieca (tu tygla), czyli ruda i dodatki

[Tomasz N]

Świeżenie ma na celu głównie usuwanie węgla, ale przy okazji spalają się i inne zanieczyszczenia (dając ciepło).

Uparłem się i znalazłem coś w internecie. Mianowicie z tego co podaje magazyn Futura Matiere to jednak cała tajemnica stali damasceńskiej (i tej na miecze ulfberth)tkwi jednak w rudzie. Ta pochodziła z południowych Indii, z Andhra Pradesch, Karnataka, Kerala, Tamil Nadu. Te rudy posiadają pewne, niewielkie ilości: chromu, molibdenu, niobu, magnezu, a przede wszystkim wanadu. Wytapiano ją natomiast w Afganistanie w prowincji Herat.

Tajemnica może tkwić w składzie rudy, ale nie wprost. Bo europejscy kowale, gdy im dawano do naprawy miecze z damasceńskiej stali, trwale psuli je, bułat znikał. Wynikało to z faktu, że tak jak ich wyuczono, do przekucia podgrzewali je do czerwoności, by zmiękły. Z tego wynika, że ta unikalna struktura powstawała podczas odlewania sztabki lub ewentualnej jej późniejszej obróbki termicznej.

Mimo wszystko pozostaje ciekawym jak wyglądała technika tego wytapiania, bo stal ta zawiera 3x więcej węgla niż ta produkowana w Europie. Jeżeli osiągano większą temperaturę to jak oni to robili?

Jeżeli wiemy, że ten węgiel koncentrował się w cienkich płytkach twardego cementytu, zatopionego w miękkim, niekruchym żelazie, nie powinno to dziwić. A węgiel obniża temperaturę topnienia żelaza, więc gdy go jest więcej, jest łatwiej. Natomiast ciekawe są te dodatki stopowe chrom, molibden, wanad, bo one podwyższają temperaturę topnienia.

Edytowane 27 Wrzesień 2014 przez Tomasz N

[secesjonista]

W zasadzie stal o nazwie: "bułat" to produkt XIX., ze Złotouścia.

A w stali damasceńskiej odkryto (2006 r.) nanorurki węglowe.

Szerzej:

T. Burakowski "Areologia – powstanie i rozwój".

[Tomasz N]

Bułat, damast to nazwa potoczna wyglądu wypolerowanej stali damasceńskiej. Tych pofalowanych prążków.

Nie wiem na ile poprawna.

[secesjonista]

Co do tego potocznego używania zgoda, a sama nazwa została zapożyczona z perskiego: "pulad" - stal.

[atrix]

Wracając do materiału palnego stosowanego do wytopu żelaza.Powszechnie uważa się że stosowano węgiel drzewny. Jednak niekoniecznie, musiał być to węgiel drzewny. Drewno twarde jak i miękkie przy spalaniu wydziela gaz palny. Jeżeli będzie silny nadmuch powietrza ( chodzi o tlen w powietrzu)temperatura spalania gazu będzie o wiele wyższa od spalania węgla drzewnego. Węgiel drzewny był by tu jako materiał palny do tzw koksowania drewna.Taki piec mógłby osiągnąć temperaturę nawet 2000C.

Dymarki oglądałem, znajdowały się ode mnie jakieś 5km. Limonit można znaleźć czasami na polach uprawnych.

Jest jeszcze jedna sprawa - kiedyś kowal mi opowiadał że dodaje wapno do paleniska z żelazem. Tylko po co?

[Furiusz]

A nie przyśpiesza ono przypadkiem topnienia powodując podwyższanie temperatury (topik)- wapno palone? ja sie tam jednak na technice nie znam.