Acero Wootz

El acero Wootz, también conocido como acero sérico, es un acero de crisol caracterizado por un patrón de bandas y un alto contenido en carbono. Estas bandas están formadas por láminas de carburos microscópicos dentro de una matriz templada de martensita o perlita en aceros con alto contenido de carbono, o por bandas de ferrita y perlita en aceros con bajo contenido de carbono. Fue una aleación de acero pionera desarrollada en el sur de la India a mediados del primer milenio antes de Cristo y exportada a nivel mundial.

Historia

El acero Wootz se originó a mediados del primer milenio antes de Cristo en el sur de la India, en la actual Tiruchirappalli, Kodumanal, Erode, Tamil Nadu. Hay varias referencias literarias antiguas tamiles, del norte de la India, griegas, chinas y romanas al acero tamil con alto contenido de carbono. En épocas posteriores, el acero wootz también se fabricó en Golconda en Telangana, Karnataka y Sri Lanka. El acero se exportaba en forma de tortas de hierro acerado que se conoció como "Wootz".

El método consistía en calentar el mineral de magnetita negra en presencia de carbono en un crisol de arcilla sellado dentro de un horno de carbón para eliminar completamente la escoria. Una alternativa era fundir el mineral primero para obtener hierro forjado, luego calentarlo y martillarlo para eliminar la escoria. La fuente de carbono era el bambú y las hojas de plantas como Avārai. Los chinos y los lugareños de Sri Lanka adoptaron los métodos de producción para crear acero wootz de los tamiles de Chera en el siglo V a. En Sri Lanka, este método primitivo de fabricación de acero empleaba un horno de viento único, impulsado por los vientos del monzón. Han surgido sitios de producción de la antigüedad, en lugares como Anuradhapura, Tissamaharama y Samanalawewa, así como artefactos importados de hierro y acero antiguos de Kodumanal. Excavaciones arqueológicas recientes (2018) del sitio de Yodhawewa (en el distrito de Mannar) descubrieron un horno semiesférico inferior, fragmentos de crisol y fragmentos de tapa relacionados con la producción de acero de crisol a través del proceso de carburación. Un gremio comercial tamil del 200 a. C. en Tissamaharama, en el sureste de Sri Lanka, trajo consigo algunos de los artefactos y procesos de producción de hierro y acero más antiguos a la isla desde el período clásico.

El comercio entre el sur de la India y Sri Lanka a través del Mar Arábigo introdujo acero lanudo en Arabia. El término muhannad مهند o hendeyy هندي en árabe preislámico e islámico primitivo se refiere a las hojas de espada hechas de acero indio, que eran muy apreciadas y están atestiguadas en la poesía árabe. El comercio adicional extendió la tecnología a la ciudad de Damasco, donde se desarrolló una industria para fabricar armas de este acero. Esto condujo al desarrollo del acero de Damasco. El viajero árabe del siglo XII Edrisi mencionó el "hinduwani" o el acero indio como el mejor del mundo. Los relatos árabes también apuntan a la fama de 'Teling' acero, que se puede tomar para referirse a la región de Telangana. La región Golconda de Telangana es claramente el centro nodal para la exportación de acero wootz a Asia occidental.

Otra señal de su reputación se ve en una frase persa: dar una "respuesta india", que significa "un corte con una espada india". El acero Wootz fue ampliamente exportado y comercializado en toda la antigua Europa y el mundo árabe, y se hizo particularmente famoso en el Medio Oriente.

Las espadas legendarias de Tipu Sultan ahora forman parte de valiosas colecciones en museos de Inglaterra. La espada tenía un borde increíblemente duro y afilado que podía atravesar fácilmente la armadura del oponente. Esta cualidad de la espada provenía de un tipo especial de acero con alto contenido de carbono llamado Wootz que se producía en todo el sur de la India. El acero Wootz cuando se convirtió en espadas produjo un borde muy afilado con un patrón de agua que fluye. Este patrón procedía de cristales de carbono muy pequeños incrustados en el hierro.

Desarrollo de la metalurgia moderna

Desde el siglo XVII en adelante, varios viajeros europeos observaron la fabricación de acero en el sur de la India, en Mysore, Malabar y Golconda. La palabra "wootz" parece haberse originado como una transcripción incorrecta de wook; la raíz de la palabra tamil para la aleación es urukku. Otra teoría dice que la palabra es una variación de uchcha o ucha ("superior"). Según una teoría, la palabra ukku se basa en el significado "derretir, disolver". Otros idiomas dravidianos tienen palabras que suenan similares para el acero: ukku en kannada y telugu, y urukku en malayalam. Cuando Benjamin Heyne inspeccionó el acero indio en los distritos cedidos y otras áreas de habla canarés, se le informó que el acero era ucha kabbina ("hierro superior"), también conocido como ukku tundu en Mysore.

Las leyendas del acero Wootz y las espadas de Damasco despertaron la curiosidad de la comunidad científica europea desde el siglo XVII hasta el XIX. Anteriormente, el uso de aleaciones con alto contenido de carbono era poco conocido en Europa y, por lo tanto, la investigación del acero wootz desempeñó un papel importante en el desarrollo de la metalurgia moderna inglesa, francesa y rusa.

En 1790, Sir Joseph Banks, presidente de la Sociedad Real Británica, recibió muestras de acero wootz, enviadas por Helenus Scott. Estas muestras fueron sometidas a examen y análisis científico por parte de varios expertos.

Los rajas de la India enviaron especímenes de dagas y otras armas a la Gran Exposición de Londres de 1851 y a la Exposición Internacional de 1862. Aunque los brazos de las espadas estaban bellamente decorados y enjoyados, eran muy apreciados por la calidad de su acero. Se decía que las espadas de los sijs se doblaban y se arrugaban y, sin embargo, eran finas y afiladas.

Características

Wootz se caracteriza por un patrón causado por bandas de Fe
₃C partículas formadas por fusión de bajos niveles de carburo -elementos formadores. Wootz contiene más materia carbonosa que las cualidades comunes del acero fundido.

Los distintos patrones de acero Wootz que se pueden fabricar a través de la forja son patrones de ondas, escaleras y rosas con enlaces finamente espaciados. Sin embargo, con el martillado, el teñido y el grabado se hicieron más patrones personalizados.

Peter Pepler de TU Dresden identificó la presencia de nanocables de cementita y nanotubos de carbono en la microestructura del acero wootz. Existe la posibilidad de que una gran cantidad de carburos metálicos ultraduros en la matriz de acero se precipiten en bandas. Las espadas Wootz eran famosas por su nitidez y dureza.

Composición

T. H. Henry analizó y registró la composición de las muestras de acero wootz proporcionadas por la Royal School of Mines. Grabación:

Carbono (combinado) 1,34 %

Carbono (sin combinar) 0,31 %

Azufre 0,17%

Silicio 0,04 %

Arsénico 0,03 %

El acero Wootz fue analizado por Faraday y registró que contenía 0,01-0,07 % de aluminio. Faraday, Messrs (et al.) y Stodart plantearon la hipótesis de que se necesitaba aluminio en el acero y que era importante para formar las excelentes propiedades del acero wootz. Sin embargo, T. H. Henry dedujo que la presencia de aluminio en el Wootz utilizado en estos estudios se debía a la escoria que se formaba como silicatos. Percy luego reiteró que la calidad del acero wootz no depende de la presencia de aluminio.

Investigación en reproducción

El acero Wootz ha sido reproducido y estudiado en profundidad por la Royal School of Mines. El Dr. Pearson fue el primero en examinar químicamente la lana en 1795 y publicó sus contribuciones en Philosophical Transactions of the Royal Society.

El metalúrgico ruso Pavel Petrovich Anosov (ver acero Bulat) casi pudo reproducir el antiguo acero Wootz con casi todas sus propiedades y el acero que creó era muy similar al Wootz tradicional. Documentó cuatro métodos diferentes de producción de acero Wootz que exhibían patrones tradicionales. Murió antes de que pudiera documentar y publicar completamente su investigación. Oleg Sherby y Jeff Wadsworth y el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore han realizado investigaciones, intentando crear aceros con características similares a Wootz, pero sin éxito. J.D. Verhoeven y Alfred Pendray reconstruyeron los métodos de producción, demostraron el papel de las impurezas del mineral en la creación del patrón y reprodujeron el acero Wootz con patrones microscópica y visualmente idénticos a uno de los antiguos patrones de hojas. Los análisis de Reibold et al. hablaron de la presencia de nanotubos de carbono que encierran nanocables de cementita, con los oligoelementos/impurezas de vanadio, molibdeno, cromo, etc. contribuyendo a su creación, en ciclos de calentamiento/enfriamiento/forjado. Esto dio como resultado un acero duro con alto contenido de carbono que permaneció maleable.

Hay herreros que ahora producen constantemente hojas de acero Wootz visualmente idénticas a los patrones antiguos. El acero fabricado en Kutch disfrutó particularmente de una reputación generalizada, similar a los fabricados en Glasgow y Sheffield.

Wootz se fabricó durante un período de casi 2000 años (las muestras de espada más antiguas datan de alrededor del año 200 d. C.) y los métodos de producción de lingotes, los ingredientes y los métodos de forjado variaron de un área a otra. Algunas hojas de Wootz mostraban un patrón, mientras que otras no. El tratamiento térmico era bastante diferente de la forja, y había muchos patrones diferentes que fueron creados por los diversos herreros que se extendieron desde China hasta Escandinavia.