Brons järn och stål

Det verkar som om kunskap i viss mån funnits att framställa stål ganska tidigt. Jag har alltid trott tidigare att det skedde en utveckling, brons-järn-stål. Ändå tycks man under tidig medeltid ha beväpnat sig med järnvapen och rustningar medan de senare romarna under antiken använde stål. Grekerna bar rustning och sköld av brons, men vapen av järn.

Någon som har lust att reda ut detta lite?

Ja gärna, har tänkt mycket på detta och hur otroligt mycket stål vi har omkring oss och i våra hem och att vi verkligen är en "stålkultur" jämfört med vissa andra länder. Folk kanske har smält metaller i över 10.000-tals år, men att vi har så mycket material av stål beror nog på att det är en resurs som funnits att tillgå, och folk har med tiden kommit på mer och mer grejer att göra av stål. Man kan inte göra mycket utan stål eller metall, inte ens dricka te för tepåsen har ett häftstift av stål och te silbollen är av stål också, man kokar vatten av stål, smycken kan vara av metall, man äter med stål , besticken, allt är av stål /metall. Dörrhandtagen.. lamporna, lyktstolparna, bilarna, flygplanen, fartygen, vapen, barnvagnar, köksapparater, stuprännor osv. Allt är av stål och metall i vår kultur idag tusen år efter järnåldern fortfarande, mer än andra kulturer skulle jag vilja påstå. Så Norden verkar vara mer av en metall-kultur än andra länder även om andra länder producerar mer stål eller kom på idén med att smälta metall. Norden har hållt på med metall flera tusen år och verkar som om vi är mest etablerade inom stålutvecklingen numera. Romarna köpte brons från oss förut men numera kommer de köpa miljövänligt stål eftersom Norden leder stålutvecklingen i nutid, åldern vi lever i nu. Så vi har kommit en bra bit från järnåldern och kommer ständigt på nya saker att tillverka av stål och metall. Stålen ger oss alla liv, vi dyrkar metallguden, hela våra liv kretsar kring stål. Men faktiskt är vi en metallkultur skulle jag säga jämfört med andra länder. Allt är ju gjort av stål och metall här. Om man sätter nutiden i perspektiv till historien, så kan man ju lugnt säga att vi satsat mest på metallen. Alla ägg har lagts i metallkorgen.

Detta är ett ytterst komplicerat ämne; icke minst p.g.a den traditionella nomenklaturen, som mer baseras på resp. metallegeringars användbarhet än på deras sammansättning! Nåväl, låt oss göra ett försök!

Brons är den generella beteckningen för kopparlegeringar; undantagandes möjligen koppar/zinklegeringar som kallas mässing. Den äldsta och mest kända bronsen är koppar/tenn, som är rätt hård, dock vida mjukare än stål. Andra bronser är exempelvis arsenikbrons, fosforbrons, aluminiumbrons och berylliumbrons (den sistnämnda hårdast av alla bronser, jämförbar med stål i hårdhet, och med fördelen att inte bilda gnistor då den slås mot sten eller järn, vilket gör att den alltjämt nyttjas för verktyg att användas i eldfängda miljöer).

Över till järn/stål. I modernt tekniskt språkbruk kallas alla smidbara järnprodukter stål. I teorin alltså även rent järn, som dock sällan förekommer i praktiken; mycket vanligare är järn med en viss kolhalt. Om kolhalten överstiger omkr. 2% är legeringen inte längre smidbar, och kallas gjutjärn eller i dagligt tal ibland bara järn (jag varnade, detta är ett område för språkförbistring!). Andra legeringsämnen än kol är också vanliga, exempelvis kisel och fosfor (i allmänhet icke önskvärda) jämte nickel, krom, mangan, molybden m.fl., m.fl.

Vill man framställa smidbart järn (= stål) ur järnmalm finns i princip två sätt. Antingen reducerar man malmen med kol vid relativt låg temperatur, så att endast föga kol hinner övergå till järnet; dock såpass hög (jag vill minnas att den bör ligga mellan 1100 och 1300 grader) att slaggen (diverse kiselföreningar) finns i smält form och kan hamras ut. Eller också smälter man ut gjutjärn vid en högre temperatur, och minskar järnhalten genom efterbehandling, typ stå och röra i järnsmältan tills det mesta kolet brunnit upp (skyddskläder var i äldre tid obefintliga eller bestod högst av ett läderförkläde. Trevligt jobb!).

I forntiden var den första metoden egentligen den enda tillgängliga. Det råa smidesjärnet, som alltså enligt modernt språkbruk skulle kallas (orent) stål, befriades från slagg genom mekanisk bearbetning medelst slägga på ett städ. Den smälta slaggen sprutade åt alla håll under processen!

Resultatet blev ett smidesjärn som genom plötslig nedkylning i vattenbad kunde härdas. Nedkylningen gör att olika järnkarbider kristalliserar ut i metallen, och bibringar den större hårdhet. Den blir dock även skörare; och för att motverka skörheten hettades metallen efter fullbordat smide upp ännu en gång, dock bara knappt till rödglödgning, och fick därefter svalna i luften. Undantagandes möjligen den skärande eggen, som återigen nedkyldes, ehuru mindre snabbt än i vatten (olja eller fuktig materia som gödsel kunde härvid komma till användning).

(Jag sade ju att detta är komplicerat!)

I Indien, där metallurgin låg långt före den samtida europeiska fann man dock på en rationellare och mycket överlägsen metod, redan på 500-talet f.Kr. Det råa smidesjärnet, hugget i lämpliga stycken samt blandat med vissa tillsatser (rå ved av ett särskilt träslag, jämte järnmalmen hematit) smältes i degel i en ugn, varvid metallen sjönk till botten och slaggen flöt ovanpå, så att de båda lätt kunde separeras efter avsvalning. Resultatet blev det ryktbara wootzstålet, som ända intill industrialismens genombrott förblev oöverträffat.

Järn är svårare att utvinna, smälta och rena från järnmalm än koppar, tenn, brons, guld, silver etc.

Vissa meteorer består av rent järn och de första järnföremålen tillverkades troligen av meteorer som ex Tutankhamuns järnkniv:
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Tuta...ic_iron_dagger

När man hade upptäckt meteorernas järns användbarhet, då tog det tid att identifiera rätt bergarter på jorden och tid att utveckla förmåga att skapa den höga temperaturen som behövs för att smälta hjärnet.

Kunskapen spreds över ganska lång tid. Även om tekniken var svår att utveckla så är järn vanligare än koppar och ten så det gjorde att tillgången på materialet ofta var mer lokal och krävde mindre import.

Europas äldsta masugn från 1100-talet är utgrävd i Lapphyttan i Norberg i västmanland: https://urplay.se/program/220059-ur-...g-i-lapphyttan
https://sv.m.wikipedia.org/wiki/Lapphyttan