My OperaNawęglanie żelaza
Monday, February 4, 2008 9:46:35 PM
W celu utwardzenia żelaza w średniowieczu (także w późniejszych wiekach)stosowano często proces nawęglania. Polegał on na umieszczeniu wykutego przedmiotu w atmosferze nawęglającej (węgiel drzewny, lub ulegające zwęgleniu skóry, rogi, kopyta zwierzęce) i wygrzewaniu w temperaturze 950-1000 stopni. W takich warunkach zachodziła dyfuzja węgla w głąb żelaza. W zależności od warunków, sposobu czy też umiejętności kowala nawęglenie sięgało od 0,2 do 2 mm.
I.B. della Porta podaje w XVI wieku taki przepis na nawęglanie pilników:
„Weź kopyta krowie, włóż do pieca w celu wysuszenia, by je można było dokładnie sproszkować. Część tego proszku zmieszaj dokładnie z taką samą ilością soli kuchennej, tłuczonego szkła i sadzy z komina. Zetrzyj to i schowaj aż do użycia w drewnianym naczyniu powieszonym nad ogniem, bo sól pod wpływem jakiejkolwiek wilgoci [...] rozpuszcza się [...] Przygotuj wtedy żelazną puszkę [...] włóż do środka pilniki obsypawszy dokładnie proszkiem tak, aby się ze wszystkich stron pokryły nim. Nałóż potem pokrywę, zalep szpary gliną zmieszaną z plewami, aby dym z proszku nie wydostał się na zewnątrz i postaw na rozżarzonych węglach, aby grzał się mniej więcej przez godzinę. Kiedy będziesz przypuszczał, że proszek już uległ zużyciu i spaleniu, zdejmij żelaznymi szczypcami puszkę z ognia i zanurz pilniki w bardzo zimniej wodzie[...] Gdy zaś będzie ci się zdawało, że [...] [pilniki] wchłonęły już całą moc proszku, wyciągnij jeden z pilników nadliczbowych, zahartuj i przełam; jeżeli przekonasz się, że w środku jest całkowicie drobnoziarnisty i że jest to czysta stal [...] odsuń puszkę z ognia i w ten sam sposób zahartuj [resztę pilników], a jeżeli się nie powiodło, zostaw ją dłużej na ogniu i po upływie jakiejś chwili wykonaj próbę przy pomocy drugiego nadliczbowego pilnika.”
Opierając się na tym tekście postanowiłem nawęglić kilka płytek wykutych ze starego nita ze statku (co najmniej XIX wieczny), aby później zgrzać je w pakiet na nakładkę noża i drugą część po przełożeniu nienawęglanymi płytkami - na dziwerowany grzbiet nożyka. Zmieniłem trochę przepis stosując zamiast sadzy węgiel drzewny i niestety nie miałem czasu przygotować tłuczonego szkła. „Puszkę żelazną ” wygrzewałem niecałe dwie godziny, dosyć nierównomiernie, ponieważ w międzyczasie kułem coś innego. Po zakończeniu zahartowałem jedną z blaszek i przełamałem w dwóch miejscach. Warstwa nawęglona sięgnęła około 0,6 mm w próbce, więc oczekuję, że w płytkach na nakładkę, które mają niecałe 2mm większość będzie nawęglona. Kawałek tego samego materiału nienawęglany dał się przełamać dopiero po solidnym wygięciu
(90 stopni w jedną stronę i powrotem tyle samo), natomiast nawęglany i hartowany kawałek pękł łatwo. Trudno mi zgadywać ją zawartość węgla udało mi się uzyskać w powierzchniowej warstwie żelaza, w każdym razie zahartowała się dobrze i trudno było obrabiać ją pilnikiem. Po iskrach mogę niepewnie ocenić, że co najmniej 0,5%, tak więc eksperyment uznaję za udany i w najbliższym czasie zgrzeję z płytek nożyk i zobaczę jaki będzie wzór po trawieniu w kwasie i jaka twardość pakietowanego ostrza.
Kawałek nita jaki pozostał po wykuciu płytek
Przełom nawęglonej płytki
I.B. della Porta podaje w XVI wieku taki przepis na nawęglanie pilników:
„Weź kopyta krowie, włóż do pieca w celu wysuszenia, by je można było dokładnie sproszkować. Część tego proszku zmieszaj dokładnie z taką samą ilością soli kuchennej, tłuczonego szkła i sadzy z komina. Zetrzyj to i schowaj aż do użycia w drewnianym naczyniu powieszonym nad ogniem, bo sól pod wpływem jakiejkolwiek wilgoci [...] rozpuszcza się [...] Przygotuj wtedy żelazną puszkę [...] włóż do środka pilniki obsypawszy dokładnie proszkiem tak, aby się ze wszystkich stron pokryły nim. Nałóż potem pokrywę, zalep szpary gliną zmieszaną z plewami, aby dym z proszku nie wydostał się na zewnątrz i postaw na rozżarzonych węglach, aby grzał się mniej więcej przez godzinę. Kiedy będziesz przypuszczał, że proszek już uległ zużyciu i spaleniu, zdejmij żelaznymi szczypcami puszkę z ognia i zanurz pilniki w bardzo zimniej wodzie[...] Gdy zaś będzie ci się zdawało, że [...] [pilniki] wchłonęły już całą moc proszku, wyciągnij jeden z pilników nadliczbowych, zahartuj i przełam; jeżeli przekonasz się, że w środku jest całkowicie drobnoziarnisty i że jest to czysta stal [...] odsuń puszkę z ognia i w ten sam sposób zahartuj [resztę pilników], a jeżeli się nie powiodło, zostaw ją dłużej na ogniu i po upływie jakiejś chwili wykonaj próbę przy pomocy drugiego nadliczbowego pilnika.”
Opierając się na tym tekście postanowiłem nawęglić kilka płytek wykutych ze starego nita ze statku (co najmniej XIX wieczny), aby później zgrzać je w pakiet na nakładkę noża i drugą część po przełożeniu nienawęglanymi płytkami - na dziwerowany grzbiet nożyka. Zmieniłem trochę przepis stosując zamiast sadzy węgiel drzewny i niestety nie miałem czasu przygotować tłuczonego szkła. „Puszkę żelazną ” wygrzewałem niecałe dwie godziny, dosyć nierównomiernie, ponieważ w międzyczasie kułem coś innego. Po zakończeniu zahartowałem jedną z blaszek i przełamałem w dwóch miejscach. Warstwa nawęglona sięgnęła około 0,6 mm w próbce, więc oczekuję, że w płytkach na nakładkę, które mają niecałe 2mm większość będzie nawęglona. Kawałek tego samego materiału nienawęglany dał się przełamać dopiero po solidnym wygięciu
(90 stopni w jedną stronę i powrotem tyle samo), natomiast nawęglany i hartowany kawałek pękł łatwo. Trudno mi zgadywać ją zawartość węgla udało mi się uzyskać w powierzchniowej warstwie żelaza, w każdym razie zahartowała się dobrze i trudno było obrabiać ją pilnikiem. Po iskrach mogę niepewnie ocenić, że co najmniej 0,5%, tak więc eksperyment uznaję za udany i w najbliższym czasie zgrzeję z płytek nożyk i zobaczę jaki będzie wzór po trawieniu w kwasie i jaka twardość pakietowanego ostrza.
Kawałek nita jaki pozostał po wykuciu płytek
Przełom nawęglonej płytki
