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乌兹钢的历史及特征

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乌兹钢是一种具有带状花纹和高碳含量的坩埚钢。在高碳钢中,这些带状花纹由回火马氏体或珠光体基体中的细碳化物片形成,或者在低碳钢中由铁素体和珠光体带形成。它是公元前1000年代中期在南印度(泰米尔纳德邦)发明的一种开创性钢合金,并出口到世界各地。
由于钢中存在铁素体和渗碳体合金,坩埚钢(例如Wootz钢和大马士革钢)呈现出独特的条带图案。


IP属地:河北1楼2023-01-29 16:39回复
    历史
    乌兹钢起源于印度南部,即现在的Kodumanal、Erod、泰米尔纳德邦。在古代泰米尔语、北印度语、希腊语、中国和罗马文学中,多次提到高碳泰米尔钢。晚年,乌兹钢也在卡纳塔克邦的特伦甘纳邦和斯里兰卡的戈尔康达生产。钢材以钢饼的形式出口,并被称为“乌兹”。
    该方法是在碳存在的情况下,在炭炉中的封闭黏土坩埚中加热黑色磁铁矿,以完全去除炉渣。另一种方法是先将矿石熔炼成熟铁,然后将其加热并锤击以去除炉渣。碳源是竹子和植物的叶子,如abalai。斯里兰卡的中国人和当地人在公元前5世纪采用了一种从切拉泰米尔人制造乌兹钢的制造方法。在阿努拉德普勒、蒂瑟默哈拉默和萨马纳拉维拉等地出现了古老的生产基地,以及从科杜马纳尔进口的古代钢铁制品。斯里兰卡东南部的古典时期在公元前200年将一些最古老的钢铁制品和生产工艺从蒂瑟默哈拉默的泰米尔贸易行会带到了岛上。


    IP属地:河北本楼含有高级字体2楼2023-01-29 16:44
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      乌兹钢通过阿拉伯海和阿拉伯世界在南印度和斯里兰卡之间的贸易被引入阿拉伯。Mahanadمهند或hendeyy一词指的是印度的钢剑刀片,证明在前伊斯兰和早期伊斯兰阿拉伯语、هندي和阿拉伯诗歌中受到高度评价。进一步的贸易将这项技术传播到大马士革市,在那里发展了一种工业来制造这种钢的武器。这导致了大马士革钢的发展。12世纪的阿拉伯旅行家埃德里西说,“Hinduwani”或印度钢铁是世界上最好的。阿拉伯人的记载还提到了“特林”钢的名声,可以看作是指特伦甘纳地区。
      其声誉的另一个标志可以在波斯语中找到-“印度答案”,意思是“用印度剑切割”。乌兹钢在古代欧洲和阿拉伯世界被广泛出口和交易,在中东地区尤其有名。


      IP属地:河北3楼2023-01-29 16:44
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        现代冶金的发展
        从17世纪起,一些欧洲人参观了印度南部的迈索尔、马拉巴尔和戈尔康达的炼钢厂。“wootz”这个词似乎来自wook中的一个错字。合金的泰米尔语词根是urukku。另一种理论认为,这个词是uchcha或ucha(“优秀”)的变体。根据一种理论,ukku这个词是基于“融化,溶解”的意思。其他德拉威语言有类似发音的钢铁词。Ukku是卡纳达语和泰卢固语中钢的意思。当本杰明·海因检查塞德区和其他卡纳达语地区的印度钢铁时,他被告知迈索尔的钢铁是Ucha Kabina(“优质铁”)。
        乌兹钢和大马士革之剑的传说引起了17至19世纪欧洲科学界的好奇。迄今为止,高碳合金的使用在欧洲很大程度上是未知的,因此对乌兹钢的研究在现代英国、法国和俄罗斯冶金学的发展中发挥了重要作用。


        IP属地:河北本楼含有高级字体4楼2023-01-29 16:45
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          特征
          Wootz的特点是由Fe簇状带引起的图案。
          由低水平碳化物形成元素的微偏析产生的C晶粒。Wootz含有比典型铸钢质量更多的碳质物质。
          可以通过锻造制成的乌兹钢的特征图案是紧密排列的、连接起来的波浪、梯子和玫瑰图案。但锤击、染色和蚀刻创造了更多定制的图案。
          德累斯顿工业大学的Peter Paufler证实了在wootz钢的微观结构中存在渗碳体纳米线和碳纳米管。钢基体中大量的硬质合金碳化物可以带状析出。乌兹剑以其锋利和防锈而闻名。


          IP属地:河北本楼含有高级字体6楼2023-01-29 16:46
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            组成
            TH Henry分析并记录了皇家矿业学院提供的Wootz钢样品的成分。
            碳(化合物)1.34%
            碳(非键合)0.31%
            硫0.17%
            硅0.04%
            砷0.03%
            Faraday分析Wootz钢并记录其含有0.01%-0.07%的铝。Faraday和Stoddart假设铝是钢所必需的,并且对于形成wootz钢的卓越性能很重要。然而,TH Henry推测,这些研究中使用的wootz中铝的存在是由于熔渣形成硅酸盐。珀西后来重申,乌兹钢的质量并不取决于铝的存在。


            IP属地:河北本楼含有高级字体7楼2023-01-29 16:47
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              繁殖研究
              乌兹钢被皇家矿业学院复制和彻底研究。皮尔逊博士于1795年率先对wootz进行化学检查,并发表了他对《皇家学会哲学汇刊》的贡献。
              俄罗斯冶金学家帕维尔·彼得罗维奇几乎能够复制出具有阿诺索夫几乎所有特性的古代乌兹钢(见布拉特钢),而且他创造的钢与传统的乌兹稻田非常相似。他记录了四种不同的生产具有传统图案的乌兹钢的方法。他在完全记录和发表他的研究之前就去世了。Oleg Sherby、Jeff Wadsworth和劳伦斯利弗莫尔国家实验室都试图制造具有与Wootz相似特性的钢,但没有成功。构建并展示了矿石杂质在图案化中的作用,再现了具有与其中一种在微观和视觉上相同的图案的Wootz钢古老的刀刃图案。Reibold等人的分析谈到碳纳米管围绕渗碳体纳米线的存在。钒、钼和铬等微量元素/杂质有助于它们在加热/冷却/锻造循环中的形成。这导致了一种坚硬的高碳钢仍然具有延展性。


              IP属地:河北本楼含有高级字体8楼2023-01-29 16:48
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                Wootz的制造已经有近2000年的历史(最早的剑样品可以追溯到公元200年左右),铸锭的制造方法、材料和锻造方法因地区而异,但有些则不然。热处理与锻造有很大不同,从中国到斯堪的纳维亚半岛的各种铁匠都创造了许多不同的图案。
                现在有其他铁匠一直在生产与旧模式相同的乌兹钢刀片。与格拉斯哥和谢菲尔德制造的钢一样,库奇制造的钢材广受欢迎。


                IP属地:河北9楼2023-01-29 16:48
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