Wootz steel是一种特殊等级的铁矿石钢的名称,最早可能在公元前400年在印度南部和中南部以及斯里兰卡制造。在整个中世纪,中东的铁匠使用来自印度次大陆的wootz铸锭生产非凡的钢铁武器,称为大马士革钢铁。
Wootz(现代冶金学家称之为过共析)并非特定于某一特定的铁矿石露头,而是一种使用密封,加热坩埚,将高水平的碳引入任何铁矿石中。wootz产生的碳含量报告多种多样,但在总重量的1.3-2%之间。
“wootz”一词最早出现在18世纪末的英语中,由冶金学家提出,他们进行了第一次实验,试图打破它的基本性质。wootz一词可能是学者Helenus Scott对“utsa”的误译,utsa是梵语中的喷泉一词;“ukku”,印度语卡纳达语中的“钢”一词,和/或“uruku”,用于在古老的泰米尔语中熔化。然而,伍兹今天所指的并不是18世纪欧洲冶金学家所认为的那样。
中世纪早期,欧洲人参观了中东集市,发现铁匠用华丽的水渍表面制造出惊人的刀刃、斧头、剑和防护盔甲,从而认识了Wootz steel。这些所谓的“大马士革”钢可能以大马士革著名的集市或刀刃上形成的锦缎状图案命名。十字军战士发现,刀刃坚硬、锋利,能够弯曲90度而不断裂。
但是希腊人和罗马人知道坩埚法来自印度。在公元一世纪,罗马学者老普林尼的《自然史》提到从塞勒斯进口铁,这很可能是指印度南部的契拉斯王国。公元1世纪的CE报告《埃利瑟伦海外围》明确提到了来自印度的钢铁。公元3世纪,希腊炼金术士佐西莫斯(Zosimos)提到,印第安人通过“熔化”钢材来制造高质量的剑。
前现代铁的制造主要有三种类型:初轧厂、高炉和坩埚。Bloomery最早出现在公元前900年左右的欧洲,它用木炭加热铁矿石,然后将其还原,形成一种固体产品,称为铁和矿渣的“Bloome”。初轧铁含碳量低(按重量计为0.04%),生产熟铁。11世纪在中国发明的高炉技术,结合了更高的温度和更大的还原过程,产生了铸铁,其碳含量为2-4%,但对叶片来说太脆。
使用坩埚铁时,铁匠会将初生铁和富碳材料一起放入坩埚中。然后将坩埚密封并加热几天,温度在1300-1400摄氏度之间。在这个过程中,铁吸收碳并被其液化,从而使熔渣完全分离。然后让生产出来的伍兹蛋糕非常缓慢地冷却。这些蛋糕后来被出口到中东的武器制造商,他们精心制造了可怕的大马士革钢铁叶片,在这个过程中创造了水丝绸或类锦缎图案。
早在公元前400年,印度次大陆就发明了坩埚钢,它含有中等水平的碳,1-2%,与其他产品相比,它是一种超高碳钢,具有锻造用高延展性、高冲击强度和较低脆性,适合制造叶片。
早在公元前1100年,在哈勒(Hallur)等地,炼铁就是印度文化的一部分。wootz型铁加工的最早证据包括公元前5世纪在泰米尔纳德邦Kodumanal和Mel siruvalur遗址发现的坩埚碎片和金属颗粒。对来自德干省Junnar的铁饼和工具的分子研究,可以追溯到萨塔瓦哈纳王朝(公元前350年-公元136年),这清楚地证明了坩埚技术在印度的普及。
在Junnar发现的坩埚钢制品不是剑或刀片,而是锥子和凿子,是用于日常工作目的的工具,如石刻和制珠。这样的工具必须坚固而不易碎。坩埚钢工艺通过实现长期结构均匀性和无夹杂物条件来促进这些特性。
一些证据表明,伍兹过程更为古老。考古学家约翰·马歇尔(John Marshall)在朱纳尔以北1600公里处的今天的巴基斯坦塔克希拉(Taxila)发现了三把碳钢含量为1.2-1.7%的剑,年代介于公元前5世纪和公元前1世纪之间。卡纳塔克邦Kadebakele的一个铁环的年代在公元前800-440年间,它的碳成分接近0.8%,很可能是坩埚钢。
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