Железо от начала времен до конца средних веков

Пути происхождения химических элементов

Образование железа
Sirius B
Масса 0.98 массы Солнца
Радиус 12000 км
Температура 25000 К

Образование железа
Сверхновая тип Iа
SN2011fe в галактике М101

Образование железа

Образование железа
12C + 16O → 28Si + γ
(Q=16.76 МэВ)
28Si + 28Si → 56Ni + γ
(Q=10.92 МэВ)
20-30 сутки:
56Ni + e → 56Co + γ + ν e
60-77 сутки:
56Co → 56Fe + γ
Б.C. Ишханов, И.М. Капитонов, И.А. Тутынь "Нуклеосинтез во вселенной»
М., Изд-во Московского университета. 1998.

Метеоритное железо
Метеорит Hoba
Намибия.
Находка 1920г.
1 экземпляр весом 66 т.

Метеоритное железо
Гексаэдрит
Оксаэдрит
Атаксит

Метеоритное железо
Метеорит Верхний Салтов, железный, группа IIIAB, грубоструктурный октаэдрит (Og).
1 экземпляр массой 9,53 кг. Найден в апреле-мае 2001 г. на береговой линии Печенежского водохранилища при раскопках хазарского городища 8-10 вв. Харьковская область, Украина

Метеоритное железо
Кинжал из гробницы Тутанхамона. XIV в. д.н.э.
Состав: железо (Fe), 11% никеля (Ni), 0.6% кобальта (Co)
Comelli, Daniela; d'Orazio, Massimo; Folco, Luigi; El-Halwagy, Mahmud; Frizzi, Tommaso; Alberti, Roberto; Capogrosso, Valentina; Elnaggar, Abdelrazek; Hassan, Hala; Nevin, Austin; Porcelli, Franco; Rashed, Mohamed G.; Valentini, Gianluca (2016). "The meteoritic origin of Tutankhamun's iron dagger blade". Meteoritics & Planetary Science

Металлургическое сырье
(α-Fe3+O(OH))
Fe2O3
FeCO3
FeS2
Fe2+Fe3+2O4

Первые свидетельства металлургии
Карта находок ранних железных предметов 3 - 2-го тысячелетия до н.э.

Первые свидетельства металлургии
Карта основных дислокаций железной руды на территории Анатолии

Первые свидетельства металлургии
Кинжал с золотой рукояткой из Alaca Hoyuk
(номер находки A1.K.14) (Kosay 1951; Wertime 1973).
Был найден в захоронении "K" с тремя бронзовыми «солнечными дисками».
2800-2500 г.д.н.э.

Первые свидетельства металлургии
Хетты

Первые свидетельства металлургии
Письмо Хаттусили III (1282-1250 гг. до н.э.)
Письмо вероятно было адресовано ассирийскому царю, и в нем говорилось что производство железа находилось под контролем хеттского правителя.
… Относительно хорошего железа, о котором ты упоминаешь в своем послании, на складе в Киццуватне нет хорошего железа. Я писал тебе, что сейчас неподходящее время для производства хорошего железа. Они будут делать железо, но пока еще не закончили. Когда они закончат, я пришлю его тебе. Пока я посылаю тебе железное острие (кинжал?)…

Первые свидетельства металлургии

Тигельная сталь
Тигельная печь

Булат
Sabre from the collection of Royal Museum of the Armed Forces and Military History, Brussel

Булат.
Результаты эксперимента Klaas Remmen, Антверпен
Polished and etched surface of a forged
piece of crucible steel
Crossection of crucible after cooling
Klaas Remmen, Antwerpen 2012 https://ceroart.revues.org/2557

Сыродутный горн
Устройство

Сыродутный горн

Сыродутный горн

Сыродутный горн
Колчин Б.А. “Черная металлургия и металлообработка в древней Руси (домонгольский период ) Издательство Академии Наук СССР, М., 1953

Сыродутный горн
Kerspe-Dam. 13th century blast furnace (Foto: R. Potyka).
Albrecht Jockenhövel, Christoph Willms, Thorsten Abdinghoff, Michael Overbeck
“Archaeological investigations on the beginning of blast furnace-technology in central Europe”

Сыродутный горн
Lapphyttan 13th century bloomery furnace during excavation
(Photo by Ing-Marie Pettersson Jensen)

Сыродутный горн
Lapphyttan iron production site

Сыродутный горн
Adam Thiele "Smelting experiments in the early medieval fajzi-type bloomery and the metallurgy of iron bloom"
Mechanical Engineering 54/2 (2010)99-104 (c) Periodica Polytechnica 2010

Сыродутный горн
Adam Thiele "Smelting experiments in the early medieval fajzi-type bloomery and the metallurgy of iron bloom"
Mechanical Engineering 54/2 (2010)99-104 (c) Periodica Polytechnica 2010

Сыродутный горн
Sarah Paynter, Eleanor Blakelock, Gareth Hatton "Bloomery iron smelting - experimentation and archeology"
Research Report Series 25-2012 (c)English Heritage ISSN 2046-9799
12 кг железной руды (сидерит),
35.5кг угля.
2.4кг – крица, 6.6кг – шлак.
Масса крицы после оббивки
1.36кг
После первой проковки
1.08 кг
После перековки в брусок
0.447кг
После окончательной ковки
0.257кг

Сыродутный горн
Brett Carlson “The Direct Reduction of Iron from its Ore Using Traditional Techniques”
South Dakota School of Mines and Technology, 2010

Сыродутный горн
Brett Carlson “The Direct Reduction of Iron from its Ore Using Traditional Techniques”
South Dakota School of Mines and Technology, 2010

Каталонский горн

Каталонский горн

Каталонский горн

Доменная печь

Доменная печь

Доменная печь

Доменная печь

Доменная печь

Доменная печь

Кричный передел чугуна
Окисление чугуна в струе воздушного дутья в ходе плавления и стекания капель чугуна по древесному углю.
При этом из чугуна последовательно удалялись кремний, марганец, фосфор и углерод.
По мере удаления из металла углерода он переходил в тестообразное состояние, и в результате на поду печи формировалась крица с небольшим количеством шлака

Экономичность металлургического процесса
Черноусов П.И., Мапельман В.М., Голубев О.В. «Металлургия железа в истории цивилизации»
М.: МИСиС, 2005 г.

Римские мечи
Alan Williams “The Sword and the Crucible. A History of the Metallurgy of European Swords up to the 16th Century.”

Мечи раннего средневековья

Мечи раннего средневековья
Alan Williams, David Edge "A metallurgical study of some Viking sword"
Gladius XXIX, 2009, pp.121-184

Мечи раннего средневековья
Alan Williams, David Edge "A metallurgical study of some Viking sword"
Gladius XXIX, 2009, pp.121-184

Мечи раннего средневековья
Alan Williams, David Edge "A metallurgical study of some Viking sword"
Gladius XXIX, 2009, pp.121-184

Мечи раннего средневековья
Alan Williams, David Edge "A metallurgical study of some Viking sword"
Gladius XXIX, 2009, pp.121-184

Мечи раннего средневековья
Alan Williams, David Edge "A metallurgical study of some Viking sword"
Gladius XXIX, 2009, pp.121-184

Мечи высокого средневековья
Alan Williams, David Edge "Some early medieval swords in the walles collection and elsewhere"
Gladius XXIII, 2003, pp.191-210

Элементы доспеха. Кольчуга 13в.
Alan Williams " The manufacture of mail in medieval Europe: a technical note."
Gladius XV, 1980, pp.105-134

Элементы доспеха. Кольчуга 15в.
Alan Williams " The manufacture of mail in medieval Europe: a technical note."
Gladius XV, 1980, pp.105-134

Элементы доспеха. Шлем Madeln тип 1
Alan Williams, David Edge "Great helms and their development into helmets"
Gladius XXIV, 2004, pp.123-134

Элементы доспеха. Шлем Dargen.
Alan Williams, David Edge "Great helms and their development into helmets"
Gladius XXIV, 2004, pp.123-134