Geschichte Podcasts

Wie wurde in der Antike Eisen gewonnen?

Wie wurde in der Antike Eisen gewonnen?

Heute haben wir fortschrittliche Maschinen zum Abbau von Eisen, aber das war vor einem Jahrtausend nicht so. Wie haben unsere Vorfahren das Vorhandensein von Eisenvorkommen lokalisiert, abgebaut und Waffen daraus gemacht? Wie erreichten sie die zum Schmelzen von Eisen erforderlichen Temperaturen, obwohl sie keine fortschrittlichen Werkzeuge hatten?


Meteoriteneisen

Vor 1000 v. Chr. wurde meteorisches Eisen oder gelegentlich kleine einheimische Eisenvorkommen abgebaut. Diese Quellen sind reines Eisen und können leicht in Waffen umgewandelt werden. In Tutanchamuns Grab wurde ein Meteoritendolch gefunden. Es stehen nur geringe Mengen solcher Quellen zur Verfügung.

Mooreisen

Um 500 v. Chr. begann die Eisenproduktion in bedeutenden Mengen. Eine wichtige Eisenquelle war Mooreisen, bei dem es sich um Knötchen aus Eisenoxid handelt, die natürlicherweise am Boden von Sümpfen vorkommen. Mit einem Rechen ist es einfach, sie einzusammeln. Die Germanen und die La-Tene-Kultur zum Beispiel verwendeten wahrscheinlich Mooreisen zur Herstellung von Waffen. Bis in die jüngste Zeit wurde weiterhin Mooreisen verwendet. Als die amerikanischen Kolonien ihre eisenverarbeitende Industrie begannen, war Mooreisen ihre erste Erzquelle (siehe Saugus Iron Works).

Hematit

Die Römer waren diejenigen, die sich richtig rüsteten und große Mengen nicht nur Eisen, sondern auch Stahl produzierten. Dies war ein wesentlicher Faktor für ihren Erfolg. Sie hatten verschiedene Eisenerzquellen, möglicherweise auch Latium selbst (das sehr sumpfig war), aber die wichtigste Quelle war die Insel Elba. Auf Elba sind ausgedehnte, reine Hämatitvorkommen (eigentlich spiegelndes Eisen), die bis in die Neuzeit hineingearbeitet wurden. Hämatit ist reines, konzentriertes Eisenoxid und ist ein ausgezeichnetes Eisenerz. Elba war schon vor den Römern von den Etruskern erschlossen worden, aber als Rom die Macht übernahm, weiteten sie dort den Bergbau stark aus.

Stahl herstellen

Um Stahl herzustellen, verwendeten die Römer einfache Bloomeries einer Art, die später als katalanische Schmiede bekannt wurde. Diese Art von Schmiede wurde seit Tausenden von Jahren verwendet. Tatsächlich stellen auch heute noch Hinterhofschmiede Stahl mit der katalanischen Schmiede her. Es ist ziemlich schwierig, mit einer solchen Schmiede gut zu werden, aber wenn die Technologie einmal beherrscht ist, ist es einfach, Stahl von guter Qualität herzustellen.


Anatolien wird oft als Geburtsort der Eisenbearbeitung angesehen. Die Eisenverarbeitung geht den Hethitern voraus, die in Anatolien mindestens auf das dritte Jahrtausend v. Chr. zurückgehen, aber die Hethiter machten wichtige Fortschritte in der Metallurgie. Leider wissen wir sehr wenig über die Ursprünge der Metallbearbeitung. Archäologische Funde sind sehr selten: Da Metall so wertvoll war, waren Artefakte wahrscheinlich nicht verloren oder weggeworfen. Das Wenige, was wir wissen, stammt aus den schriftlichen Aufzeichnungen:

Hethitische Schreiber schenkten den metallurgischen Verfahren selbst wenig Aufmerksamkeit. Aus vereinzelten Notizen lässt sich schließen, dass das Rohmaterial zunächst sortiert wurde. Schmelzen wurde mit dem Verb . beschrieben zanu- (kochen)… Die Anwendung von Reinigungsverfahren lässt sich daraus schließen, dass unterschiedliche Qualitäten von Metallen genannt werden. Die Fähigkeit des Legierens wird durch Texte bezeugt, die die Herstellung von Gold-Kupfer-Legierungen und natürlich Bronze beschreiben. Das Metall wurde gegossen (lahuwai-) in Barren oder Fertigprodukte. Von einem Barren oder Talent wurde die notwendige Menge abgebrochen (arha duwarnai-), um eine Neufassung (appa lahuwai-) in Endprodukte.

Beim Eisen lassen sich nach den verwendeten Begriffen drei Produktionsstufen beobachten: „das Eisen direkt (aus dem Ofen)“ (AN.BAR S A KI.NE), das Standardprodukt "Eisen" (AN.BAR) und das höherwertige, wahrscheinlich höher bewertete 'ausgezeichnete/erstklassige Eisen' (AN.BAR SIG). Das Endprodukt könnten Eisenbarren, Barren oder Klingen gewesen sein. Staatliche Eisenschmieden sind durch den berühmten Brief KBo 1.14 von Hattusili III. an einen assyrischen König bezeugt. Andererseits zeigen 56 Eisenklingen und 16 Keulen aus schwarzem Eisen, die in einer Steuerliste 24 erwähnt werden, dass Eisen auch von Provinzgemeinden hergestellt wurde. (Quelle)

Die Autoren stellen fest, dass regelmäßiges Eisen vor Meteoriteneisen nachgewiesen wurde. Die Hethiter schienen einander nicht zu schätzen und behandelten sie als funktionale Äquivalente.

Leider scheinen die Ursprünge der Metallurgie und die meisten der wirklich alten Bergbau- und Schmelztechniken mit der Zeit verloren gegangen zu sein.


Wie haben die Menschen der Antike das Eisen entdeckt?

Die Eisenproduktion war die anspruchsvollste Form der Metallbearbeitung für alte Zivilisationen.

Die komplizierte Technologie der Eisenerzreduktion hat ihre Wurzeln im alten Anatolien (heute Türkei) in den Königreichen Hethiter und Mitanni vor 4000 Jahren. Es gibt Hinweise darauf, dass es in Nordindien vor 3.800 Jahren auftauchte.

Unabhängig davon wurde gleichzeitig in Subsahara-Afrika, im heutigen Nigeria, Eisen produziert.

Zu den ältesten bisher entdeckten Eisenobjekten gehören eine in einem ägyptischen Grab gefundene Perle aus meteorischem Eisen, 5.200 Jahre alt, und eine Messerklinge aus Erdeisen, die in der Cheops-Pyramide gefunden wurde.

Das neue Metall war in dieser Zeit selten, da die Hethiter- und Mitanni-Könige das Geheimnis seiner Herstellung bewahrten, die gehandelten Mengen kontrollierten und sich der Macht und des Wertes dieses Metalls bewusst waren.

Aus dem Brief eines 3.400 Jahre alten Pharaos, der an einen hethitischen König gerichtet war, geht hervor, dass er um Eisen bat. Der König gab ihm? Ein Dolch!

Vor 3.500 Jahren wurde das Metall in größeren Mengen produziert, denn unter den Tributlisten von Thutmosis dem Dritten befindet sich auch das neue Metall.

Eisen ist eines der häufigsten Metalle in der Erdkruste.

Zu Beginn wurde dies durch Erhitzen des Erzes, alternativ mit Holzkohle, erreicht. Die dabei erreichten Temperaturen reichten jedoch nicht aus, um das Eisen zu schmelzen und es entstand nur eine schwammige Masse, die von Schlacke gereinigt und gehämmert werden musste.

Da es nicht geschmolzen werden konnte, wurde das Eisen mit dem Hammer geformt. Diese Technik erforderte einen Faltenbalg. Vor dem Blasebalg befanden sich der Lüfter und das Blasrohr.

Als Hammer und Amboss wurden Steine ​​oder Metallklumpen und zum Greifen eine Art grobe Metallzange verwendet. Diese primitive Technik produziert von Pflügen und Waffen bis hin zu Schmuck.

Später verwendeten fortschrittlichere Techniken komplizierte Öfen, bei denen das Kohlenoxid aus dem Inneren des Ofens dosiert wurde, um Weicheisen zu erhalten. Der Schmelzpunkt war relativ niedrig, 1180-1215ºC. Zur Neutralisation wurde der Siliziumkalk verwendet.

Vor etwa 3.200 Jahren verbreitete sich das neue Metall schnell in ganz Europa (über den Balkan), Westasien und Fernost. Der Beginn der Eisenzeit entspricht einem Höhepunkt der Bronzezeit.

Aber ab dem fünften Jahrhundert v. Chr. wird das Eisen in Europa häufig verwendet, wo die meisten Werkzeuge aus diesem Material hergestellt wurden. In Afrika verlieh Eisen den Bantu-Stämmen eine technologische Überlegenheit, die es ihnen ermöglichte, fast die Hälfte von Schwarzafrika zu kolonisieren und die steinzeitlichen Buschmänner und Pygmäen-Populationen zu ersetzen. Die präkolumbianischen Zivilisationen in Amerika haben das Eisen nie entdeckt.


Früheste Gemeinschaften

Außer in den letzten 10.000 Jahren lebten die Menschen fast ausschließlich in kleinen Nomadengemeinschaften, die für ihr Überleben von ihren Fähigkeiten im Sammeln von Nahrung, Jagen und Fischen sowie der Vermeidung von Raubtieren abhängig waren. Es ist anzunehmen, dass sich die meisten dieser Gemeinschaften in tropischen Breiten entwickelt haben, insbesondere in Afrika, wo die klimatischen Bedingungen für eine Kreatur mit einem so schlechten körperlichen Schutz wie dem Menschen am günstigsten sind. Es ist auch vernünftig anzunehmen, dass Stämme von dort in die subtropischen Regionen und schließlich in die Landmasse Eurasiens auswanderten, obwohl ihre Besiedlung dieser Region durch die aufeinanderfolgenden Eiszeiten stark eingeschränkt gewesen sein muss, die große Teile davon unwirtlich und sogar unwirtlich machten unbewohnbar, obwohl die Menschheit eine bemerkenswerte Vielseitigkeit bei der Anpassung an solche ungünstigen Bedingungen gezeigt hat.


Die neue Eisenzeit

1825 wurde als Beginn der neuen Eisenzeit bezeichnet, da die Eisenindustrie durch die starke Nachfrage nach Eisenbahnen, die Eisenschienen, Eisenlager, Brücken, Tunnel und mehr benötigte, eine massive Belebung erfuhr. Inzwischen nahm die zivile Nutzung zu, da alles, was aus Eisen hergestellt werden konnte, gefragt war, sogar Fensterrahmen. Großbritannien wurde berühmt für Eisenbahneisen. Nachdem die anfänglich hohe Nachfrage in Großbritannien nachgelassen hatte, exportierte das Land Eisen für den Eisenbahnbau ins Ausland.


Gitterstruktur: Körperzentrierte Kubik
Gitterkonstante: 2.870 Euro
Debye-Temperatur: 460,00 K

Eisen ist lebenswichtig für Pflanzen und Tiere. Eisen ist der aktive Teil des Hämoglobinmoleküls, das unser Körper verwendet, um Sauerstoff von der Lunge in den Rest des Körpers zu transportieren. Eisenmetall wird häufig mit anderen Metallen und Kohlenstoff für vielfältige kommerzielle Zwecke legiert. Roheisen ist eine Legierung mit etwa 3-5% Kohlenstoff mit unterschiedlichen Mengen an Si, S, P und Mn. Roheisen ist spröde, hart und ziemlich schmelzbar und wird zur Herstellung anderer Eisenlegierungen, einschließlich Stahl, verwendet. Schmiedeeisen enthält nur wenige Zehntel Prozent Kohlenstoff und ist formbar, zäh und weniger schmelzbar als Roheisen. Schmiedeeisen hat typischerweise eine faserige Struktur. Kohlenstoffstahl ist eine Eisenlegierung mit Kohlenstoff und geringen Mengen an S, Si, Mn und P. Legierte Stähle sind Kohlenstoffstähle, die Zusätze wie Chrom, Nickel, Vanadium usw. enthalten. Eisen ist das billigste, am häufigsten vorkommende und am häufigsten vorkommende aller Metalle verwendet.


Wie wurde in der Antike Eisen gewonnen? - Geschichte

Eisen des Imperiums
Die Geschichte und Entwicklung des römischen Gladius
Ein Artikel von Patrick Kelly


Romulus und Remus mit ihrem Wolf
Pflegemutter ca. 500-480 v. Chr.,
jetzt im Kapitolinischen Museum, Rom
Im Laufe der Jahrhunderte sind die Nebel der Zeit geflossen. Sie haben uns die Legende von der Gründung eines der größten Reiche, die die Welt je gekannt hat, gebracht: Rom. Wie die Geschichten erzählen, gründeten zwei Brüder, Romulus und Remus, Rom. Die Brüder waren als Kinder ausgesetzt worden und wurden von einer Wölfin adoptiert, die die Babys wie ihre eigenen säugte. Als Romulus und Remus männlich wurden, gründeten sie die große Stadt, die Rom sein sollte. Mit Romulus, dem Sieger, kämpften die Geschwister gegeneinander. So wurde Romulus der erste König von Rom und führte die Stadt zur Gründung der Größe. Nicht ganz.

Ja, Romulus regierte als einer von Roms Herrschern. Ansonsten steckt in der oben genannten Geschichte nicht mehr als ein Fünkchen Wahrheit. Ich muss jedoch zugeben, dass eine Geschichte von zitzenlutschenden Wolfsjungen einen Hauch von Frechheit hat. Wie lässt sich dann der Aufstieg eines kleinen Dorfes an der Westküste Italiens aus der relativen Dunkelheit zur Weltherrschaft erklären? Wir werden versuchen, diese Frage zu beantworten, während wir die Geschichte eines der wichtigsten Symbole dieses Imperiums untersuchen: des Gladius. Zuerst ist ein bisschen der historische Hintergrund angebracht.

Die römische Sage beginnt traditionell im Jahr 753 v. Rom begann als Mitglied einer Gruppe von Bergdörfern, die am linken Ufer des Tibers in der Nähe der westlichen Mittelküste Italiens in einem Gebiet wuchsen, das damals als Etrurien bekannt war. Ein Seefahrervolk, bekannt als die Etrusker, hielt die Hauptmacht in der Gegend. Wie bei den meisten anderen Völkern der Region kämpften die Römer gegen die Etrusker. Am Ende des 7. Jahrhunderts eroberten die Etrusker Rom und errichteten eine Militärdiktatur. Diese Situation herrschte vielleicht ein Jahrhundert lang, bis das römische Volk seine etruskischen Oberherren vertrieb. Viele der Waffen und Rüstungen dieser Zeit waren dem Rest der Villanova-Kultur sehr ähnlich, wobei die Schwerter aus Bronze gefertigt waren. Die Muster waren den bronzenen "Antennen" -Heftwaffen sehr ähnlich, die von anderen Völkern dieser Zeit verwendet wurden.


Korinthischer Helm
Zu diesem Zeitpunkt befand sich der römische Legionär mit stählernen Augen, mit dem wir alle so gut vertraut sind, in der Zukunft, sogar fünf Jahrhunderte. Die römische Armee der etruskisch-serbischen Zeit war ihrem griechischen Gegenstück sehr ähnlich. Der griechisch-korinthische Helm sowie der Argive-Schild waren gemeinsam

Die Xiphos
der Hopliten


Die Kopis:
Ein heftiger Chopper
Der Speer wurde am besten in den engen Phalanx-Formationen dieser Zeit eingesetzt, und Schwerter wurden nicht als Hauptwaffen angesehen. Erst als Speere und auch Männer zerbrochen waren, wurden Schwerter gezogen. In den engen Grenzen der alten Schlacht müssen die Auswirkungen dieser beiden kurzen Todessplitter wirklich schrecklich gewesen sein. Im vierten Jahrhundert hatte Rom die Etrusker vertrieben und begann sich in das zentrale Hochland der italienischen Halbinsel auszudehnen. Dies brachte sie in heftigen Kontakt mit den Samniten. Rom hatte sich (manchmal mit Nachdruck) mit anderen Dörfern entlang des Tibers verbündet und eine Konföderation gebildet, die Historikern als Lateinische Liga bekannt war. Die Samniten schätzten diesen ehrgeizigen Ansatz verständlicherweise nicht und antworteten mit einer entsprechenden Antwort. Nehmen Sie das so, dass sie ihre Hoplons hochgewandert sind und eine Urne mit Mistkerl geöffnet haben. Während sich Rüstungen entlang sehr charakteristischer Linien entwickelten, folgten Schwerter dieser Zeit früheren Mustern, wobei die griechischen Antennenmuster von Xiphos und Villanovan sowohl in Eisen als auch in Bronze bevorzugt wurden. Der folgende Konflikt dauerte über fünfzig Jahre und führte schließlich zur Niederlage der Samniten und ihrer Verbündeten. Rom hatte nun die Kontrolle über die italienische Halbinsel und das Vermögen seiner Bevölkerung.

Bis zum 2. Jahrhundert v. Rom war in den Kinderschuhen seiner republikanischen Ära eingetreten und der klassische römische Legionär spürte seine Geburtswehen. Obwohl Rom heute eine Republik war, hielt er immer noch an einem Klassensystem fest und der Militärdienst war die Provinz der Reichen und Wohlhabenden (wie sich die Zeiten ändern!). Ein Bürger war für die Versorgung seiner eigenen Waffen verantwortlich, daher waren die vorderen Reihen mit den Wohlhabendsten besetzt. Die griechische Phalanx war aufgegeben worden und der römische Standardplatz wurde jetzt benutzt. Der lange Speer und der argive Schild waren verschwunden und wurden durch das große ovale (später quadratische) Scutum und das tödliche Pilum ersetzt. In diesem Moment der Geschichte tauchte unser Thema auf. Während Roms Einfall in Iberia (Spanien) wurden sie mit dem würdigsten Poker-Gegner bekannt gemacht: dem Gladius hispaniensis. In kurzer Zeit wurden die früheren Muster aufgegeben und der Gladius wurde zur Norm. Während dieser Zeit erfuhr auch die römische Armee eine massive Veränderung, die als Marienreform bekannt ist. Unter Marius wurde das Klassensystem, das die Armee geplagt hatte, abgeschafft und die Einberufung stand allen Bürgern offen. Ausrüstung und Ausbildung wurden standardisiert und der Legionär nahm seine gewohnte Gestalt an. Zur Standardausrüstung wurden ein Bronzehelm im "Coolus"-Design, Kettenlorica als Körperpanzer, ein großes rechteckiges Scutum, Pila als Projektilwaffen und natürlich der Gladius.


Albion Mark Mainz Rheingonheim Gladius

Warum gewann der Gladius die Dominanz? Ich vermute stark, dass Fragen der Praktikabilität einen großen Einfluss hatten. Während die früheren Schwertdesigns gute Leistungen erbrachten, wären sie auch schwieriger herzustellen gewesen. Die Blattspreite des Xiphos und die nach vorne gebogene Blattspreite der Kopis sind komplexer und zeitaufwändiger in der Herstellung als die gerade, zweischneidige Blattspreite des Gladius. Auch die früheren Typen verwendeten hauptsächlich metallische Komponenten für ihre Griffe. Die der Gladius waren natürliche Materialien. Diese Materialien wären viel leichter zu beschaffen und zu bearbeiten. Obwohl sich das Design im Laufe der Jahrhunderte veränderte, blieben die grundlegenden Designaspekte gleich. Wie bereits erwähnt, war die Klinge des Gladius zweischneidig, hatte normalerweise einen diamantförmigen Querschnitt und war ungefähr 19 oder 20 Zoll groß. Die Griffteile bestanden aus einer oberen und unteren Parierstange aus lokal gewonnenem Hartholz mit einem Griff aus Knochen, obwohl bei Bedarf auch Holz ersetzt werden konnte. Der obere Schutz des Schwertes war normalerweise kugelförmig, obwohl manchmal andere Designs verwendet wurden. Der untere Schutz, der der Klinge am nächsten ist, hätte eine halbkugelförmige Form mit einer Bronzeplatte, die in die flache Oberfläche eingelassen ist, auf die die Klinge stößt. Klingen waren normalerweise unserem Schmiedeeisen ähnlich, obwohl mustergeschweißte Beispiele gefunden wurden. Die Klingenqualität würde zweifellos je nach Standort und Fähigkeiten des Herstellers/der Hersteller variieren. Während wir die verschiedenen Designs von Gladiern besprechen, werden wir sie mit bestimmten Namen bezeichnen. Diese Namen geben den Fundort für die ersten Exemplare des angegebenen Typs an.

Der erste echte Gladius und meiner Meinung nach der klassische Typ ist der Mainzer. Der Mainzer ist der größte der Gladier-Typen und der eleganteste. Die Klinge, die normalerweise 20 bis 22 Zoll lang ist, weist ein Wespentaillenprofil auf, das sich zu einer langen und tödlichen Spitze verjüngt. Dieses Design wäre gegen die Rüstungen, die normalerweise von Roms Feinden getragen werden, tödlich gewesen. Der Griff ist im Vergleich zu späteren Designs tendenziell auch etwas massiver. Alles in allem ist es eine sehr gut proportionierte und einschüchternd aussehende Waffe. Die Scheide, in der sich die Mainzer befanden, war normalerweise mit einer Platte aus Zinn oder einem anderen Metall konfrontiert. Dieser Teller sollte mit dekorativen Mustern geprägt sein, die vielleicht auf ein Engagement hindeuteten, in dem sich der Legionär hervorgetan hatte. Es war keine Seltenheit, einen Gladius als Äquivalent zu den heutigen Wahlkampfmedaillen zu verleihen. Dies war das Schwert, das während der Bürgerkriege in Rom verwendet wurde und von den Legionen von Julius Caesar während seiner Invasion in Großbritannien getragen wurde.


Albion Mark Fulham Gladius

Das zweite Muster, ein Zeitgenosse der Mainzer, ist als Fulham-Muster bekannt. Ich habe mich nie um das Fulham-Design gekümmert. Es fehlt die Grazie der Mainzer und der utilitaristische Reiz späterer Typen. Weder Fisch noch Geflügel. Der Fulham folgt dem gleichen Grundmuster wie der Mainzer, jedoch in kleinerem Maßstab. Es ist auch kantiger in der Konstruktion und es fehlen die geschwungenen Linien des Vorgängers. Der Griff wird auch in der zeitgenössischen Kunst als viel eckiger und quadratischer dargestellt. Dies kann eine Eigenart eines lokalen Designs sein oder vielleicht ein Mittel, um die Produktion zu vereinfachen, während das grundlegende Design beibehalten wird.

Der dritte und letzte Typus ist auch einer der häufigsten und ist ziemlich symbolisch für Roms spätere Kaiserzeit. Dieser dritte Typ, bekannt als Pompeji, ist eine Abkehr von den früheren anmutigen Designs. In der Tat kann man Pompeji kaum als anmutig bezeichnen: vielleicht schlicht, definitiv zweckmäßig, aber niemals anmutig. Das Pompeji ist im Gesamtmaßstab kleiner als das Mainz (wie das Fulham). Es verfügt über eine gerade, zweischneidige Klinge mit einer kürzeren, eckigeren Spitze. Diese Klinge ist normalerweise ungefähr 19 Zoll lang. Die Standard-Scheide von Pompeji wäre lederbezogenes Holz mit dekorativen Bronzemöbeln gewesen. Es wurde vermutet, dass diese Änderungen auf unterschiedliche Körperpanzerungen zurückzuführen waren, die von Roms Gegnern verwendet wurden. Dies ist eine gültige Position, wenn man bedenkt, dass Rom tatsächlich das Rüstungsdesign in direktem Zusammenhang mit neuen Waffen, die angetroffen wurden, geändert hat. Im Falle des Gladius halte ich das für falsch. Meines Erachtens waren diese Designänderungen in erster Linie auf wirtschaftliche Faktoren zurückzuführen. Beim Vergleich der verschiedenen Gladierarten fällt auf, dass die Pompeji die wesentlich einfacher herzustellende ist. Während Roms Zeitalter des Imperiums mussten riesige Truppenmengen ausgerüstet werden, sowohl Legionäre als auch Hilfstruppen. Jede Abkürzung in der Produktion wäre ausgenutzt worden.Die Pompeji wurde und blieb während der restlichen Blütezeit Roms als Weltmacht die Standard-Legionärswaffe. Im Laufe der Zeit wurde das Römische Reich an unglaubliche Grenzen gestoßen, die es zwangen, sich auf Söldner und Hilfstruppen zu verlassen. Diese Truppen verließen sich aufgrund ihrer Vertrautheit und Versorgung in der Regel auf Waffen eines einheimischen Designs. Mit der Zeit verschwand der römische Legionär vom Schlachtfeld und der Gladius ging mit ihm.


Albion Mark Pompeji Gladius

Wir haben das "Warum" besprochen, jetzt fragen wir das "Wie". Wie kam es, dass eine kleine Stadt einen Großteil der bekannten Welt beherrschte? Waren ihre Waffen effektiver als die ihrer Feinde? War der Gladius selbst die Parexzellenz der antiken Kriegsführung? Tatsächlich waren Roms Waffen nicht effektiver als die ihrer Gegner, wenn sie in Form von Sachleistungen genommen wurden. Der Gladius war anderen scharfen Waffen dieser Zeit nicht sonderlich überlegen. Der Gladius war lediglich Teil eines Waffensystems, zu dem auch der Legionär selbst gehörte. Die Römer hatten keine Sentimentalität gegenüber ihren Waffen. Es gibt keine römischen Excaliburs oder Durandels. Der Gladius war wie das Pilum und das Scutum einfach ein Tribut des Handels. Rom zögerte auch nicht, überlegene Waffen und die Methoden zu ihrer Verwendung zu übernehmen. Der Gladius ist ein perfektes Beispiel dafür.

Eines allein erlaubte Rom, die Disziplin seiner Legionen zu beherrschen. Der Stahl, der durch die Adern des Legionärs floss, war wichtiger als das Eisen in seiner Faust. Der römische Soldat arbeitete mit seinen Kameraden zusammen. Er suchte weder individuellen Ruhm noch Ruhm. Der Legionär war der erste wirklich professionelle, pensionierte Soldat der Welt. Als Schwertsammler und historische Liebhaber bewundern wir den nützlichen Reiz des Gladius. Wir staunen auch über das, was von den Errungenschaften Roms noch übrig ist. Obwohl dies alles schön und gut ist, dürfen wir die andere Seite der Medaille nie vergessen. Die Römer waren zwar genial und sehr anpassungsfähig, aber auch brutal und grausam. In vielerlei Hinsicht war der römische Legionär das antike Äquivalent des Nazi-Sturmtruppens. Es stimmt zwar, dass viele der Kulturen, die unter römischer Kontrolle kamen, von der Assoziation profitierten, aber wir müssen auch bedenken, dass dies nicht durch Wahlfreiheit geschah.

Vor langer Zeit marschierte der römische Legionär über die staubige Ebene der Geschichte und nahm seinen grausamen Gladius mit. Dies ist, wie es sein sollte.

Über den Autor
Patrick ist ein State Trooper, der bei der Kansas Highway Patrol dient. Seit frühester Kindheit ist er von Blankwaffen, insbesondere dem mittelalterlichen Schwert, fasziniert. Patrick ist nicht nur dankbar für jede Gelegenheit, seinem Lieblingshobby nachzugehen, er ist auch gesegnet mit einer Frau, die ein Haus voller scharfer, spitzer Dinge duldet.


Zeitleiste der Metallprozesse, Wärmebehandlungen und Oberflächentechnik von 8700 v. Chr. bis in die Moderne



Wie gezeigt, reicht die Verarbeitung von Metall fast 10.000 Jahre zurück, aber ein Großteil unseres wissenschaftlichen Verständnisses, wie wir die Eigenschaften von Metall ändern können, um den sich entwickelnden Bedürfnissen der Menschheit besser gerecht zu werden, ist in den letzten 200 Jahren entstanden. Bodycote ist führend in der modernen Wärmebehandlung und arbeitet weiterhin mit Kunden bei der Entwicklung von Materialien zusammen, um ihre Anwendungsanforderungen zu erfüllen oder zu übertreffen.

Als wahrhaft globaler Anbieter von Wärmebehandlungsdienstleistungen kann Bodycote seinen Kunden einen erheblichen Vorteil bieten. Durch ein internationales Netzwerk von Werken nutzt Bodycote eine Fülle von Wissen, Erfahrung und Fachkompetenz, um qualitativ hochwertigen Service zu liefern, wann und wo er benötigt wird.

Die Wärmebehandlungsdienstleistungen von Bodycote umfassen eine Reihe von Kerntechnologien, darunter Wärmebehandlungen, Metallfügen, heißisostatisches Pressen und Oberflächentechnologie.

Das globale Netzwerk operiert von über 180 Standorten aus, wobei die Kunden von Bodycotes umfassendem Serviceangebot und Know-how profitieren. Aus einer 10.000 Jahre alten Branche entwickelt Bodycote sein Erbe weiter und konzentriert sich auf die Zukunft.

Kupfer ist ein duktiles, korrosionsbeständiges Metall mit sehr hoher thermischer und elektrischer Leitfähigkeit. Reines Kupfer ist weich und formbar, eine frisch belichtete Oberfläche hat eine rötlich-orange Farbe.

Alle vier dieser metallurgischen Techniken erschienen mehr oder weniger gleichzeitig zu Beginn der Jungsteinzeit c. 7500 v. Chr. Dazu gehörten: Kaltbearbeitung, Glühen, Schmelzen und Wachsausschmelzguss

Der Feinguss ist ein industrielles Verfahren nach dem Wachsausschmelzverfahren (einer der ältesten bekannten Umformtechniken) und entstand um 4500 v. Feinguss ist eine Technik zur Herstellung präziser Gussteile unter Verwendung einer Form, die um ein Wachsmodell oder ein ähnliches Material herum hergestellt wird. Diese schmilzt dann während des Gießprozesses.

Kupfer wurde über 10.000 Jahre lang von Menschen verwendet, wobei vor kurzem im heutigen Nordirak Beweise für seine Verwendung gefunden wurden. Die Kulturen Mesopotamiens, Ägyptens, Griechenlands, Roms, Indus und Chinas verwendeten Kupfer, um Kriegswaffen zu entwickeln. Die Sumerer waren einige der ersten Menschen, die Kupfer für diesen Zweck verwendeten.

Verwendung für Kupfer? Kriegswaffen, Währung, Kunst und Schmuck. Moderne Anwendungen finden sich in Rohren, Kabeln, Kühlern, Autobremsen und -lagern usw. mehr »

Bronze ist eine Legierung, die aus vielen verschiedenen Metallen wie Aluminium, Nickel und Zink hergestellt wird. Auch Nichtmetalle wie Arsen, Silizium und Phosphor können der Mischung zugesetzt werden.

Zinn wurde später in Serbien zur Bronzeherstellung verwendet. Die Zinnbronze war der Arsenbronze weit überlegen und leichter zu bearbeiten, stärker und weniger giftig.

Verwendung für Bronze? Bronze war robuster als Kupfer oder Stein und ermöglichte es den Menschen, haltbarere Metallgegenstände wie Werkzeuge, Kunst, Waffen, Währung und Baumaterialien herzustellen. Modernere Verwendungen waren als Schiffsbeschläge (wegen ihrer Beständigkeit gegen Salzerosion), Lager, Clips, elektrische Verbinder und Federn.

Die ersten europäischen Kupferbergleute sollen aus der Balkanregion stammen. Mit Knochenwerkzeugen gruben sie riesige Mengen Kupfererz aus der Rudna Glava (Erzkopf) im heutigen Serbien aus. Die Siedler zu dieser Zeit waren in erster Linie Landwirte, die sich mit Viehzucht, Jagd und Nahrungssuche aus der neolithischen Vinča-Kultur beschäftigten, die von 5700 bis 4500 v. Chr. Überlebte. Sie waren eine matriarchalische Gesellschaft, in der die ältesten Frauen die Familiengruppe anführten. mehr »

Ötzi der Mann aus dem Eis ist eine der ältesten Mumien der Kupferzeit. Er wurde 1991 in einem Gletscher entdeckt, zusammen mit einer Reihe von Gegenständen wie einer Axt, einem Feuersteinmesser, einem Viburnumholzköcher und Pfeilen, die Aufschluss über die Verwendung von Werkzeugen vor 4.000 Jahren geben. Der Gegenstand, der die größte Aufregung auslöste, war eine Axt mit Eibenstiel und einem langen Kupferkopf, der mit Teer- und Lederriemen befestigt war. Der Axtkopf zeigte Anzeichen dafür, dass seine Herstellung eine Kombination aus Kaltschmieden, Gießen, Polieren und Schärfen war. mehr »

Es gibt eine Reihe von Bronzelegierungen, aber in der Regel besteht eine moderne Bronze aus 88% Kupfer und 12% Zinn. Eine sogenannte &lsquoalpha&rsquo-Bronzelegierung, die zur Herstellung von Federn, Turbinen und Schaufeln verwendet wird, besteht typischerweise nur aus 5 % Zinn. Historische Bronzen, die zum Beispiel in einem englischen Leuchter aus dem 12. von bestimmten Gegenständen. Der Begriff &lsquokommerzielle Bronze&rsquo ist eine Mischung aus 90 % Kupfer zu 10 % Zink, und Bronze, die für architektonische Anwendungen verwendet wird, besteht nur aus 57 % Kupfer zu 40 % Zink und 3 % Blei. Die Bronzesorte, die manchmal in Lichtreflektoren oder Spiegeln verwendet wird, wird &lsquoWismutbronze&rsquo genannt und enthält 1% Wismut, ein schönes Element, zusammen mit Kupfer, Zinn und Zink.

Die Metallurgie in China hat eine lange Geschichte. Kupfer war in vielen Kulturen weit verbreitet und Chinas Verwendung von Kupfer geht auf etwa 3000 v. Chr. zurück. Einige der frühesten Kupferstücke wurden in Dengjiawan entdeckt, innerhalb des sogenannten Shijiahe-Stättenkomplexes. Das Hauptverkehrsmittel innerhalb der Shijiahe-Kultur bestand darin, dass Wasserbewohner sogar eigene Wasserstraßen bauten, um weitere städtische Gebiete mit angrenzenden Flüssen aus anderen Städten zu verbinden. Es wäre sinnvoll, dass bei all diesen Menschenbewegungen auch auf den Wasserstraßen Waren gehandelt wurden und dieses Kupfer entweder von der Shijiahe-Kultur gehandelt oder gekauft worden sein könnte. mehr »

Puabi (allgemein als Königin Puabi bezeichnet) war während der Ersten Dynastie von Ur eine wichtige Person in der sumerischen Stadt Ur. In ihrem Grab wurde ein goldener Kelch mit einem für sie angefertigten doppelwandigen Gefäß gefunden. Mit einer Legierung aus 25 % Silber gelötet, wurde das Gold &lsquoelectrom&rsquo genannt. Das Goldlöten war bekannt und wurde von den Sumerern, der ersten Zivilisation in der Geschichte der Menschheit im 3. Jahrhundert v. Chr., gekonnt praktiziert. Der für Puabi geschaffene Kelch wurde zwischen 1922 und 1934 von Sir Leonard Woolley auf dem Friedhof von Ur (im heutigen Irak) noch mit grüner Augenfarbe gefüllt gefunden und ist eines der frühesten erhaltenen Beispiele für eine hartgelötete Verbindung. Der obere Abschnitt ist doppelwandig und die Lötverbindung wird um den Umfang herum hergestellt. Der Kelch ist derzeit im British Museum in London ausgestellt.

Andere Beispiele für frühes Löten sind Trinkgefäße mit Griffen, die mit einer Löttechnik am Körper befestigt wurden, die um 2200 v. Chr. in Troja entstand. Hartlöten war zu dieser Zeit auch in Ägypten üblich. Das moderne Löten hat seine Wurzeln in der Arbeit der frühen Löter, jedoch wurde das Verfahren für die Massenproduktion von gelöteten Metallgegenständen verfeinert und in vielen Fällen automatisiert.

Hartlöten ist heute eine gängige metallurgische Technik, die verwendet wird, um zwei Metallteile durch Schmelzen und Einfließen eines Füllmetalls in die Verbindung miteinander zu verbinden, wobei das Füllmetall einen niedrigeren Schmelzpunkt als das angrenzende Metall hat. Während die frühen Metallurgen das Löten mit Holzkohlefeuer und Blasrohr durchgeführt haben, sind moderne Techniken verfeinert, präzise, ​​auf industrielles Niveau skaliert und können automatisiert oder halbautomatisiert werden. Das Brennerlöten ist die gebräuchlichste Form des mechanisierten Lötens, ideal geeignet für kleine Produktionsserien oder spezialisierte Betriebe.

Hartlöten in größerem Umfang wird in Öfen durchgeführt. Es handelt sich um einen automatisierten oder halbautomatischen Prozess, der in industriellen Betrieben weit verbreitet ist und besonders kostengünstig ist. Das Ofenlöten hat viele Vorteile, darunter die Leichtigkeit, mit der große Mengen kleiner Teile hergestellt werden können, die sich leicht einspannen oder selbst positionieren lassen, ein kontrollierter Wärmezyklus, der Teile schützt, die sich durch örtliche Erwärmung verziehen können, niedrige Stückkosten, ein Schutz Atmosphäre im Ofen, die entweder inert, reduzierend oder vakuumiert ist, die alle das Teil vor Oxidation schützen und natürlich die Möglichkeit haben, mehrere Verbindungen gleichzeitig zu löten.

Insbesondere das Vakuumlöten bietet erhebliche Vorteile, da es sehr saubere, überlegene flussmittelfreie Lötverbindungen mit hoher Integrität und Festigkeit liefert. Das Hartlöten hat sich von den ursprünglichen Lötrohr- und Holzkohlemethoden der Antike zu einem modernen, wissenschaftlich verstandenen und computergesteuerten industriellen Prozess immens entwickelt. Es ist nach wie vor eines der Standbeine der heute verwendeten Metallverbindungen. mehr »

Die Hattic waren alte Bewohner des Landes Hatti, das in der heutigen Türkei lag. Die Hattianer existierten bis etwa 200 v.

Die Hattian Religionen reichen bis in die Steinzeit zurück, ihre Götter sind die Sonnengöttin Furu&scaronemu (ein Leopard), die Muttergöttin Hannahanna und ihr Sohn der Sturmgott Taru (der Stier). Sie waren eine multiethnische Gesellschaft, da die Könige Prinzessinnen aus fremden Königreichen wie Babylon, Amurru und Kizzuwanda heirateten.

Ein Eisendolch, der im Hattic Royal Grab gefunden wurde, war eines der frühesten Objekte aus Eisen, die in einem Königsgrab in Nordanatolien gefunden wurden. Der Dolch hatte eine geschmolzene Eisenklinge und einen massiven Goldgriff. mehr »

Chinas Bronzezeit begann um 2100 v. Chr. während der Xia-Dynastie. Früheste Funde fanden sich an Fundorten in Qijia und Siba, unter anderem in Xinjiang und Shandong.

Entgegen der landläufigen Meinung konsumierten die Menschen in China zu dieser Zeit keinen Tee und keinen Reis, sondern aßen stattdessen Getreide, Brot, Hirsekuchen und tranken Bier, die Royals aßen Fleisch und tranken Wein. Viele Bronzeartefakte, die zu dieser Zeit entdeckt wurden, waren drei- und vierbeinige Kessel oder Gefäße namens Dings, die verwendet wurden, um Getreide und Weine zu enthalten. Einige der riesigen Kessel würden etwa 180 Pfund wiegen und die Weingefäße 75 Pfund. mehr »

Indien wurde vom kaiserlichen Rom als eine Nation ausgezeichneter Gusseisenhersteller angesehen. Die Hindus waren Europa in der industriellen Chemie weit voraus und Eisenschmelzen wurde im gesamten alten Indien weit verbreitet praktiziert. Archäologen haben viele Eisenartefakte aus Dadupur, Raja Nala Ka Tila und Uttar Pradesh sowie eisenzeitliche Grabstätten in Hyderabad entdeckt, die auf 1800 v. Chr. und 1200 v. Chr. zurückgehen. Eisenkugeln und Schmelzen wurden in alten Upanishaden erwähnt, einer Sammlung von Texten, die einige der zentralen philosophischen Konzepte des Hinduismus enthalten. mehr »

Die früheste Stahlproduktion geht auf 1800 v. Chr. zurück. Fragmente davon wurden in Eisen gefunden, das an einer Stätte in Kaman-Kalehoyuk, Anatolien, ausgegraben wurde. Die Ausgrabungsstätte der Archäologen wurde 1993 100 km südöstlich von Ankara, unweit des Stadtzentrums von Kaman, eingerichtet. Viel später, im Jahr 2005, wurde die Eisenware von Hideo Akanuma analysiert und es wurden Stahlfragmente gefunden, die heute als der früheste bekannte Beweis für die Stahlherstellung gelten. mehr »

Die Verwendung von Eisen in Waffen war einzigartig für die Hethiter, bevor diese Bronze hauptsächlich verwendet wurde, aber die härtere Bronze war schwer und unhandlich. Die Hethiter nutzten ihr Wissen über die Eisenbearbeitung, um eine Reihe von Waffen herzustellen, von kurzen Stichschwertern mit gerippten Klingen bis hin zu sichelförmigen Dolchen, um den Feind im Nahkampf aufzuschlitzen. Schwerter mit gebogenen Klingen brachen weniger wahrscheinlich während eines Konflikts gegen einen Feind, der möglicherweise eine Bronzeklinge benutzte. Einige Soldaten benutzten Streitäxte, aber die meisten Äxte wurden immer noch zum Bauen und nicht zum Kämpfen verwendet. Soldaten rasten auch auf Streitwagen in die Schlacht, die sie mit eisernen Speeren und Lanzen trugen, um aus der Ferne anzugreifen. Schilde wurden auch mit Eisen verbessert und Helme wurden mit Eisen gestylt, um vor Bronzepfeilen und anderen Metallwaffen zu schützen.

Bronzegüsse wurden bei der Herstellung detaillierter ritueller Gegenstände für zeremonielle Zwecke und religiöse Ereignisse anstelle von Gebrauchsgegenständen wie zuvor verwendet. Shang-Künstler schmückten viele Ding-Gefäße mit detaillierten Tierformen wie Elefanten, Tigern, Eulen, Bullen, Widdern, verschiedenen Vögeln und imaginären Tiermasken namens &lsquotaotie&rsquo. Ding-Gefäße wurden hauptsächlich für rituelle Opfer verwendet, sowohl für Menschen als auch für Tiere. Sie waren typischerweise sehr groß, was darauf hindeutet, dass das gesamte Opfertier das Gefäß füllen würde. Opfer wie diese sollen die Vorfahren besänftigen, da Shang glaubte, dass die Geister die Fähigkeit hätten, die lebende Welt zu beeinflussen, wenn die Geister glücklich waren, dann wurden die Lebenden gesegnet. Andere Götter, die ebenfalls Opfer erhielten, waren diejenigen, von denen angenommen wurde, dass sie Wind, Regen und Donner kontrollieren.

Im Grab von Fu Hao, der Königin eines Shang-Königs, wurden etwa 200 Bronzeartefakte gefunden, darunter einige der frühesten Bronzegefäße, die jemals entdeckt wurden. Neben der Bronze wurden im Grab 16 menschliche Opfer und sechs Hunde gefunden, leider wie es damals üblich war. mehr »

Zu dieser Zeit war bekannt, dass die Schärfe eines Schwertes durch schnelles Abkühlen, beispielsweise in Wasser, nach dem Erhitzen auf Schmiedetemperatur verbessert werden kann. Im Mittelalter wurden Stahlteile erhitzt und dann in verdichtetes biologisches Material wie Knochenmehl, gemahlene Pferdehufe oder Tierhäute verpackt, und manchmal wurde Urin als Abschreckmittel verwendet. Dies verursachte eine Form der Oberflächenhärtung, die nachweisbar, aber nicht verstanden wurde. mehr »

Was ist Stahl? Alle Stahlsorten sind Legierungen aus Eisen und anderen Elementen, die hauptsächlich wegen ihrer Festigkeit und geringen Kosten verwendet werden. Typischerweise werden etwa 2,1 % Kohlenstoff hinzugefügt, um die Härtung des Stahls auf atomarer Ebene zu erhöhen.

Es wird angenommen, dass Afrikaner südlich der Sahara um 1400 v. Die in den Hochöfen der Ostafrikaner erreichten Temperaturen galten als höher als die der europäischen Industriellen Revolution. Die einzige Sache, die die Stahlproduktion in Afrika reduzierte, war der Mangel an Holz zur Herstellung von Holzkohle zum Antrieb der Öfen. Die größten Fortschritte waren daher näher an den Regenwaldgebieten. mehr »

Anlassen ist ein uraltes Wärmebehandlungsverfahren. Das älteste bekannte Beispiel für entdecktes gehärtetes Metall war ein in Galiläa gefundener Spitzhackengriff aus der Zeit von 1200 v. Chr. bis 1100 v. Das Temperverfahren wurde in der gesamten Antike in Europa, Afrika und Asien verwendet.

In der Antike wurden viele verschiedene Optionen für Kühlbäder untersucht, darunter Urin, Blut oder sogar andere Metalle wie Quecksilber und Blei. Obwohl sich die Abschreckmedien jedoch weiterentwickelt haben, ist der Temperprozess über die Jahrhunderte relativ unverändert geblieben.

Anlassen wird verwendet, um die Zähigkeit von Eisenlegierungen wie Stahl oder Gusseisen zu erhöhen, indem die Härte der Legierung verringert wird. Das Anlassen erfolgt durch Erhitzen des abgeschreckten Werkstücks auf eine Temperatur unterhalb seiner unteren kritischen Temperatur. mehr »

Stahl gilt als Geheimwaffe der spartanischen Armee. Obwohl diese Behauptung nicht vollständig unterstützt wird, waren Waffen in Athen, Rom und Persien seit 500 v. Chr. Eine Mischung aus einem Stahlgehäuse und einem schmiedeeisernen Kern. Spartaner waren geborene Krieger und stellten sich eine überlegene Waffe in ihren Händen gegen die weicheren Eisen- oder Bronzewaffen ihrer Feinde vor.

In einem Artikel in der New York Times im Jahr 1961 sagte Dr. Borst, der Stahlproben aus einem Gebiet erhalten hatte, das einst Sparta gewesen war, dass eine Armee mit Stahl zu dieser Zeit fast das militärische Äquivalent einer Atombombe war. Dies könnte einer der Gründe sein, warum es Leonidas und seinen 300 spartanischen Kriegern gelang, sich Xerxes und den persischen Invasoren bei Thermopylae zu stellen. Man sagte, der spartanische Schild oder Apsis sei für den Feind uneinnehmbar. mehr »

Wootz-Stahl ist leicht an seinem Muster aus Bändern oder Platten aus Mikrokarbiden in einer gehärteten Martensit- oder Perlit-Mischung zu erkennen. Es wird visuell oft als wirbelnde Muster aus Lichtätzungen auf einem fast schwarzen Hintergrund beschrieben und galt als der feinste Stahl der Welt. Einige der besten Beispiele für diesen Stahl sind Waffen wie Klingen oder Schwerter, obwohl einige Körperpanzer entdeckt wurden. Wootz-Schwerter und insbesondere Damastklingen wurden für ihre Schärfe und Stärke geschätzt. Das bekannte Muster entsteht durch das Zusammenfalten und Verschweißen von kohlenstoffreichen und kohlenstoffarmen Stählen, aber die wahre Magie dieser Kunst ist mit der Zeit verloren gegangen.

Die südindische Methode bestand darin, schwarzes Magnetiterz in einem versiegelten Tontiegel in einem Holzkohleofen zu erhitzen. Andere Methoden bestanden darin, das Erz einzuschmelzen und die Schlacke wegzuschlagen, eine andere bestand darin, Bambus und Blätter der Avarai-Pflanze als Kohlenstoffquelle zu verwenden.

Ein persischer Ausdruck &ndash für eine &lsquoindische Antwort&rsquo, der &lsquoa mit einem indischen Schwert geschnitten&rsquo (ein Wootz-Damascus-Schwert) bedeutet. mehr »

Indigene Amerikaner verwenden Kupfer schon vor 4000 v. Das Erz wurde über flache Lagerstätten in den Ausläufern der Anden abgebaut und vermutlich an nahe gelegenen Orten verhüttet. Es wurden Beweise für Metallartefakte und Keramikgefäße gefunden, die Schmelzprozesse darstellen. Es versteht sich, dass der Prozess in Ziegelöfen mit drei Blasrohren ablief, die den Luftstrom zum Ofenzentrum lieferten. Die Barren aus diesem Prozess wurden dann in die Küstengebiete geschickt, um in spezialisierteren Werkstätten geformt zu werden. Die meisten in Grabkammern gefundenen Gegenstände waren Perlen oder wurden für religiöse Zeremonien von hochrangigen Personen verwendet. mehr »

In einem Massengrab in der Provinz Hebei wurden kürzlich mehrere Soldaten gefunden, die mit ihren Waffen und anderen Artefakten aus Gusseisen, Schmiedeeisen und – was noch wichtiger ist – abschreckgehärtetem Stahl begraben sind. Die Han-Dynastie von 200 v. Chinesischer Stahl wurde vom Militär verwendet, und da Stahl spröde sein konnte, verwendeten die Chinesen ein Verfahren, das als Abschreckhärten bezeichnet wurde.

Abschrecken ist eine Art der Wärmebehandlung, die ein schnelles Abkühlen umfasst, indem ein Abschreckmittel verwendet wird, um die Kristallinität im Metall zu reduzieren, was die Härte verbessert. Beispiele für Abschreckmittel sind: Luft, Stickstoff, Helium, Sole, Öl und Wasser. Das Abschrecken in der Neuzeit ist ein wichtiger industrieller Prozess, der auf viele Metalle angewendet werden kann, darunter:

  • Kohlenstoffstähle
  • Legierte stähle
  • Edelstähle (martensitisch)
  • Pulvermetall
  • Gusseisen
  • graues Eisen
  • Sphäroguss
  • Formbares Eisen

In Sri Lanka wurde die Methode der Verwendung von Monsunwinden zum Antrieb von Öfen zur Herstellung von kohlenstoffreichem Stahl verwendet. Hunderte von archäologischen Stätten an den Hängen der abgelegenen Hügel im zentralen Hochland Sri Lankas wurden entdeckt. Beweise für diese Technik wurden erstmals 1990 gefunden. Informationen über die Entdeckung und experimentelle Versuche wurden 1996 in der Zeitschrift Nature dokumentiert erzeugen Temperaturen unter der Erde, um direkt aus dem Eisenerz zu schmelzen, um Stahl zu erzeugen. mehr »

Es wird angenommen, dass die Haya die ersten Bewohner Tansanias waren, die Metallbearbeitung praktizierten und unglaublicherweise die ersten Menschen waren, die Kohlenstoffstahl erfanden. Die Haya-Ältesten stellten Öfen aus Schlamm und Gras her, die beim Verbrennen Kohlenstoff erzeugten, um Eisen in Stahl umzuwandeln. Der Prozess funktionierte ähnlich wie ein Ofen mit offenem Herd. Stahl dieser Qualität wurde erst Jahrhunderte später in Europa hergestellt.

Das Volk der Haya verteilte sich auf die Distrikte Bukoba, Muleba und Karagwe der Region Kagera im Nordwesten Tansanias. Bis 1991 wurde die Haya-Bevölkerung auf 1.200.000 geschätzt. Die Region, in der die Haya leben, wurde vom ehemaligen ugandischen Präsidenten Idi Amin Dada beinahe annektiert. mehr »

Zentralasien wurde kürzlich als wichtige Drehscheibe für die Herstellung von Tiegelstahl entdeckt. Usbekistan und Turkmenistan waren zwei dieser Orte. Beweise wurden in Merv in Turkmenistan gefunden, einer bekannten Stadt an der &lsquoSeidenstraße&rsquo. Die Entdeckung einer Werkstatt in Merv lieferte ein frühes Beispiel für die Stahlherstellung in Tiegeln. Andere bedeutende Schmelztiegelstandorte befanden sich im Osten Usbekistans und in Pap im Ferghana-Tal, die beide an der &lsquoSeidenstraße&rsquo lagen. An diesen Stellen wurden Hunderttausende von Tiegelabschnitten und riesige Schlackenkuchen ausgegraben. Insbesondere eine Fundstelle im Ferghana-Tal zeigte Hinweise auf aufgekohltes Eisenerz. Dieser Prozess schien auf dieses spezielle Gebiet beschränkt zu sein und wurde daher Ferghana-Prozess genannt. mehr »

Die Nachfrage nach Eisen in China stieg im 11. Jahrhundert. Eisen wurde für Waffen, Münzen, Statuen, Glocken, Architektur, Maschinen und mehr verwendet. Nun verwendet das von der Song-Dynastie in China entwickelte Schmelzverfahren riesige Bälge, die von großen Rädern angetrieben werden, die wiederum von brennender Holzkohle angetrieben werden. Das Ergebnis war, dass China begann, Massenabholzung zu erleben. Die Chinesen mussten einen Weg finden, eine Alternative zu schaffen, und diese Alternative war Koks aus Steinkohle. Zwei zusätzliche Vorteile von Koks waren das Fehlen von Rauch und die verringerte Ansammlung von Eisenoxid im Endprodukt aufgrund der Anwesenheit von Kohlenmonoxid. mehr »

Ein sehr ähnlicher Prozess wie der &lsquoBessemer&rsquo-Prozess existiert seit dem 11. Jahrhundert in Asien. Bei seinem Besuch in Cizhou wurde dieser Prozess vom chinesischen Gelehrten Shen Kuo als &lsquo eine Methode des wiederholten Schmiedens von Gusseisen zu Stahl beschrieben, bei der ein Kaltstrahl über dem geschmolzenen Metall verwendet wird, um den Kohlenstoffgehalt zu reduzieren, ähnlich wie der westliche Bessemer-Prozess&rsquo. Viele europäische Reisende schrieben über Asiens großartige Eisenproduktions- und Stahlverarbeitungsbezirke.

In den 1850er Jahren lud ein Amerikaner, William Kelly, vier chinesische Stahlexperten nach Kentucky ein, um ihre Techniken zu erlernen. Einige britische Stahlarbeiter, genannt &lsquopuddlers&rsquo, besuchten seine Fabrik, um den Prozess mitzuerleben, und sprachen nach ihrer Rückkehr nach England von der Erfindung, aber es war ein englischer Erfinder, Henry Bessemer, der das Verfahren schließlich patentierte. mehr »

Obwohl er sich der Bedeutung seiner Entdeckung für die Metallbehandlung nicht bewusst war, war es Blaise Pascal, der französische Mathematiker, Physiker, Schriftsteller, Erfinder und Religionsphilosoph, dessen Gesetz einen erheblichen Einfluss auf die Wärmebehandlung von Metall hatte. Er schlug vor, dass der Druck, der an einem beliebigen Punkt auf eine eingeschlossene Flüssigkeit ausgeübt wird, unvermindert durch die Flüssigkeit in alle Richtungen übertragen wird und auf jeden Teil des einschließenden Behälters im rechten Winkel zu seiner Innenfläche und gleichermaßen auf gleiche Flächen wirkt.

Pascals Arbeiten in den Bereichen Hydrodynamik und Hydrostatik drehten sich um die Prinzipien der Hydraulikflüssigkeiten. Zu seinen Erfindungen gehörten die Spritze und die hydraulische Presse. Zu Ehren seines Beitrags zur Wissenschaft wurde der SI-Einheit für Druck, einer Programmiersprache und dem Pascalschen Gesetz, der Name Pascal gegeben. Auch Pascal&rsquos Triangle und Pascal&rsquos Wager tragen noch seinen Namen.

Das Pascalsche Gesetz wurde jedoch erst Hunderte von Jahren später in der Metallbehandlung in Form des isostatischen Pressens angewendet. Es ist die Anwendung des Pascalschen Gesetzes, die es ermöglicht, Pulver und Partikel, die in einem Beutel oder einer Hülle enthalten sind, unter Druck zu verdichten, der durch ein geeignetes Druckübertragungsmedium wirkt. Der Druck wirkt gleichmäßig über die Oberfläche des Beutels, der, da er flexibel ist, das Pulver gleichmäßig zu einem Preßling zusammendrückt, dessen äußere Geometrie kleiner ist als die des ursprünglichen Beutels, aber eine ähnliche Form hat. mehr »

Es gibt Spekulationen über die ersten britischen Gießereien, die um 1161 n. Chr. gebaut wurden. „bloomeries&rdquo und Hochöfen sind jedoch um 1700 n. Chr. in Cumbria&rsquos Furness Fells dokumentiert und umfassen Standorte in Cunsey, Force Hacket, Low Wood, Coniston, Spark Forge und Backbarrow.

Einige der frühesten Bloomeries aus der Eisenzeit hatten Faltenbälge, die zu Fuß bearbeitet wurden, später wurden Wasserräder verwendet, um die Faltenbälge zu bearbeiten. Wasserräder wurden auch verwendet, um die Hämmer in den Gießereien anzutreiben, was dazu führte, dass sie Bloomforges oder Bloomsmithies genannt wurden. Die Blühschmieden waren eine dauerhafte Konstruktion, meist aus Holz mit Schieferdächern anstelle von Stroh. Bis 1823 hatte Cumbria 237 Hochöfen in Betrieb, eine Mischung aus Kohle und Koks. mehr »

Benjamin Huntsman begann seine berufliche Laufbahn als Uhrmacher und stieß beim heimlichen Experimentieren mit robusteren Stahluhrfedern auf das Tiegelverfahren. Der Prozess wurde in einem koksbefeuerten Ofen erstellt, der 1.600 ° C erreichen kann. Tontiegel wurden erhitzt, bis sie weißglühend wurden, dann wurde ein Flussmittel hinzugefügt, der geschmolzene Stahl wurde in eine Form gegossen und die Tiegel wurden wiederverwendet.

Der Stahl wurde in &lsquoTiegelöfen&rsquo mit einer Werkstatt im Erdgeschoss und einer unteren Ebene bestehend aus dem Ofen hergestellt. Die Huntsman-Technik machte Sheffield zu einem industriellen Kraftwerk, in dem über 80.000 Tonnen schwedisches Eisen verarbeitet wurden. mehr »

Das von Henry Cort aus Hampshire patentierte Verfahren bestand aus dem Rühren von geschmolzenem Roheisen in einem Hallofen in einer oxidierenden Atmosphäre, um es zu entkarbonisieren. Danach wurde das Eisen zu einer Kugel zusammengefasst, geschindelt und ausgerollt. Das einzige Problem bei dem Verfahren ist, dass nur weißes Gusseisen verwendet werden konnte und nicht graues, das in Großbritannien leicht erhältlich war. Dies wurde höchstwahrscheinlich durch einen Prozess namens &lsquodry puddling&rsquo oder das Schmelzen des grauen Eisens (Roheisen) und das Trennen der Schlacke überwunden, um das Silikon vom Metall zu entfernen, um ein weißes sprödes Metall namens &lsquofiner&rsquos metal&rsquo zu erzeugen. mehr »

Zwischen 1850 und 1855 machte sich der englische Erfinder Sir Henry Bessemer mit einem Patent die letzte Ehre für die Entwicklung des Bessemer-Verfahrens. Er gab an, dass er versucht hatte, die Stahlkosten für militärische Waffen und Munition zu senken, als er die Entdeckung machte. Dies war die erste kostengünstige Massenproduktion von geschmolzenem Roheisen zu Stahl vor offenen Herdmethoden. Der Schlüssel war, Luft über geschmolzenes Eisen zu blasen, um alle Verunreinigungen durch Oxidation zu entfernen. Es machte die Stahlproduktion schnell und effizient und verlieh Bessemer einen Namen in der Geschichte.

Viele Industrien waren zu dieser Zeit durch den Mangel an verfügbarem Stahl eingeschränkt, insbesondere die Eisenbahn. Gusseisen war für Brücken und Gleise unzuverlässig. Diese neue, billigere und schnellere Stahlproduktion wurde von vielen Ingenieuren und Designern begrüßt und bald wurde Eisen durch Stahl ersetzt.

Kurze Zeit später entstand der Siemens-Martin-Prozess. Dieser Prozess war eine Möglichkeit, überschüssigen Kohlenstoff aus Roheisen abzubrennen, um Stahl herzustellen. Es ersetzte schließlich das Bessemer-Verfahren, da der Stahl beim Siemens-Martin-Verfahren nicht durch zu hohe Stickstoffbelastung im Ofen versprödete, leichter zu kontrollieren war und das Schmelzen großer Mengen an Eisen- und Stahlschrott ermöglichte. Um 1990 wurde er jedoch durch den Elektrolichtbogenofen ersetzt. mehr »

Borieren ist ein thermochemisches Oberflächenhärtungsverfahren, das auf eine Vielzahl von Eisen-, Nichteisen- und Cermet-Werkstoffen angewendet werden kann. Der Prozess beinhaltet die Diffusion von Boratomen in das Gitter des Grundmetalls und eine harte interstitielle Borverbindung wird an der Oberfläche gebildet. Das Oberflächenborid kann entweder in Form einer einphasigen oder einer zweiphasigen Boridschicht vorliegen. In einem 1895 veröffentlichten Artikel beschrieb der Nobelpreisträger Henri Moissan erstmals ein Verfahren zum Härten von Eisen bei Rotglut in einem Dampf flüchtiger Borhalogenide. Doch erst etwa 60 Jahre später wurde das Borierverfahren in Russland industriell angewendet. Russische Veröffentlichungen aus dieser Zeit beschreiben salzbadborierte Teile in Pumpen für die Ölförderung, die viermal länger hielten als einsatzgehärtete oder induktionsgehärtete Teile. Es dauerte jedoch bis 1965 und die Entwicklung des Pulverpackungsborierens, dass das Verfahren in seiner industriellen Anwendung verbreitet wurde.

Seitdem wurden viele Anstrengungen unternommen, um einen effizienteren Borierprozess aus der Gasphase zu entwickeln. Erst 2012 wurde ein ultraschneller Borierprozess auf industrielle Produktionskapazitäten skaliert. Bodycote hat sich mit Argonne zusammengetan, um die Technologie durch eine Finanzierungsvereinbarung zur Kostenteilung mit dem US-Energieministerium zu entwickeln. mehr »

Der von Paul Heroult aus Frankreich entwickelte Elektrolichtbogenofen unterscheidet sich vom regulären Induktionsofen. Das Material wird einem Lichtbogen ausgesetzt, bei dem es sich um eine fortlaufende Plasmaentladung handelt, die Eisen schmilzt. Der Hauptvorteil der Verwendung des Lichtbogens bestand darin, dass 100 % des Schrotts in ein verwertbares Material umgewandelt werden konnte. Die Verarbeitung von Schrott erforderte weniger Energie als die Herstellung von Stahl aus Erz, sodass sie sehr flexibel und viel weniger zeitintensiv war. Der Nachteil des EA-Ofens bestand darin, dass er riesige Mengen an elektrischer Energie benötigte, aber viele Unternehmen nutzten die Vorteile der Preise außerhalb der Spitzenzeiten, um ihre Maschinen zu betreiben. mehr »

Am 25. Mai 1906 reichte Adolf Machlet, der als Metallurgieingenieur für die American Gas Company arbeitete, eine Patentanmeldung ein. Das Patent schlug vor, die Oxidation von Stahlkomponenten zu vermeiden, indem die Luftatmosphäre in der Retorte durch Ammoniak ersetzt wird. Dieses Patent wurde am 24. Juni 1913 erteilt (Patent 1,065,697).

Nicht lange nach Einreichung dieses Antrags stellte Machlet fest, dass durch die Behandlung von Bauteilen in einer Ammoniakatmosphäre bei hohen Temperaturen eine &lsquoskin-Hülle, -Hülle oder -Beschichtung&rsquo entstand, die sehr schwer ‚korrodieren, rosten oder oxidieren&rsquo war.

Dieses Patent wurde am 19. März 1908 eingereicht und am 24. Juni 1913 erteilt, es hatte die Patentnummer 1.065.379. Es war dieses Patent, das die Erfindung des Nitrierverfahrens in den Vereinigten Staaten darstellte.

1907 ließ Machet am 14. April 1914 das gasförmige Nitrocarburierungsverfahren patentieren (Patent 1.092.925). Machlet war jedoch die einzige Person, die das Nitrieren entwickelte. Während der Entwicklung wurde in Deutschland ein ähnliches Verfahren zum Nitrieren von Stahl zum Oberflächenhärten von A. Fry entwickelt. Konkret führte die Arbeit von Fry zur Anwendung des Nitrierens als Oberflächenbearbeitungsverfahren speziell für Stähle (mit Aluminium als Legierungselement). Seit diesen frühen Entwicklungen wurde eine Vielzahl von speziellen Verfahrensvarianten (u.a. Plasmanitrieren, Gasnitrieren, Ferritisches Nitrocarburieren und Salzbadnitrieren) mit unterschiedlichen Auswirkungen auf die Eigenschaften und Struktur der Oberfläche nach dem Nitrieren/Nitrocarburieren entwickelt .

Historisch gesehen war der erste Ionenimplanter auf Heliumbasis, der 1911 im Cavendish Laboratory in Cambridge von Ernest Rutherford und seinen Studenten gebaut und betrieben wurde. 1949 meldete Shockley das Patent &ldquoSemiconductor Translating Device&rdquo an, das die Herstellung des p-n-Übergangs unter Verwendung von Ionenimplantation beschreibt [4]. 1954 reichte er ein weiteres Patent ein, "Forming of Semiconductor Devices by Ionic Bombardment", das eine grundlegende Beschreibung für Ionenimplantationsgeräte enthält.

Zwischen 1960 und 1976 hat sich der kommerzielle Gerätebau von Ionenimplantern fest etabliert. 1976 entwickelte Varian Associates das Modell DF-4, den ersten Wafer-zu-Wafer-Inline-Ionenimplantierer mit hohem Durchsatz (etwa 200 Wafer pro Stunde) und Ende 1978 wurde er zum am weitesten verbreiteten kommerziellen Ionenimplantationssystem der Welt [6,7]. Ursprünglich wurde die Entwicklung der Ionenimplantationstechnologie genutzt, um Halbleitermaterialien für die IC-Industrie zu dotieren. Dann, Mitte der 70er Jahre, wurden diese hochenergetischen Ionenstrahlen auch verwendet, um die Oberflächeneigenschaften von Metallen zu verbessern, wobei die Implantation von Stickstoff oder Kohlenstoff in Stahl und andere Legierungen zu einer erhöhten Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit mit verbesserten Oberflächeneigenschaften führte. mehr »

Das Flammspritzen wurde Mitte der 1910er Jahre von Dr. Max Schoop in der Schweiz erfunden. Während er mit seinem kleinen Sohn spielte und eine Spielzeugkanone abfeuerte, stellte er fest, dass heißes Bleischrot, das von der Kanone projiziert wurde, an praktisch jeder Oberfläche haftete. Schoop begann Experimente mit kleinen Kanonen und Zinn- und Bleigranulaten. In den frühen 1900er Jahren entwickelten Schoop und seine Mitarbeiter Geräte und Techniken zur Herstellung von Beschichtungen aus geschmolzenen und pulverförmigen Metallen. 1909 meldete er in Berlin das Grundpatent des Metallspritzverfahrens an, das nach vier Jahren erteilt wurde.

Einige Jahre später entstand aus ihren Bemühungen das erste Gerät zum Spritzen von massivem Metall in Drahtform. Dieses einfache Gerät basierte auf dem Prinzip, dass ein Walzdraht, wenn er in eine intensive, konzentrierte Flamme (das Verbrennen eines Brenngases mit Sauerstoff) eingespeist wird, schmelzen würde und, wenn die Flamme von einem komprimierten Gasstrom umgeben wäre, die geschmolzenes Metall würde zerstäubt und leicht auf eine Oberfläche geschleudert, um eine Beschichtung zu erzeugen. mehr »

Der erste Versuch, das Pascalsche Gesetz in der Metallurgie auszunutzen, wurde 1913 von Harry D. Madden unternommen, der in einem US-Patent der Westinghouse Lamp Company, USA, eine isostatische Presstechnik beschrieb. (Madden, H. D. US-Patent 1,081,618 [TJ5]). Zu dieser Zeit bestand ein zunehmender Bedarf an Glühfäden aus feuerfestem Metall für elektrische Lampen.

Pulvermetallurgietechniken durch konventionelle Formpressung von feinen Pulvern waren für die Herstellung von kleinen Knüppeln erforderlich, die zum Gesenkschmieden und Drahtziehen geeignet sind. Das Verfahren von Madden wurde entwickelt, um viele der Schwierigkeiten zu überwinden, die bei der Formpressung von feinen, nicht duktilen Pulvern wie Wolfram und Molybdän aufgetreten sind.

Solche Schwierigkeiten waren das Auftreten von Rissen, Laminierungen, ungleichmäßigen Eigenschaften und mangelnde Grünfestigkeit, die ausreicht, um der nachfolgenden Handhabung und Bearbeitung der kleinen Knüppel ohne Bruch standzuhalten. Madden fand heraus, dass durch isostatisches Pressen seiner Pulver viele der mit der Pressformverdichtung verbundenen Probleme überwunden wurden. Anschließend wurden weitere Patente von McNeil 1915, Coolidge 1917 und Pfanstiehl 1919 erteilt. mehr »

Durch Eloxieren werden auf Aluminium schützende und dekorative Oxidschichten erzeugt, die den Korrosionsschutz und die Verschleißfestigkeit verbessern. Durch Färben oder elektrolytisches Färben entstehen unterschiedliche Farben.

Das Verfahren wurde so genannt, weil das zu behandelnde Teil die Anodenelektrode eines Stromkreises bildet. Eloxieren erhöht die Korrosions- und Verschleißfestigkeit und bietet eine bessere Haftung für Lackgrundierungen und Klebstoffe als blankes Metall. Anodische Filme können auch für eine Reihe von kosmetischen Effekten verwendet werden, entweder mit dicken porösen Beschichtungen, die Farbstoffe absorbieren können, oder mit dünnen transparenten Beschichtungen, die dem reflektierten Licht Interferenzeffekte verleihen.

Das Verfahren wurde erstmals 1923 im industriellen Maßstab eingesetzt, um Duraluminium-Wasserflugzeugteile vor Korrosion zu schützen. Dieses frühe Verfahren auf Chromsäure- und Basisbasis wurde Bengough-Stuart-Verfahren genannt und in der britischen Verteidigungsspezifikation DEF STAN 03-24/3 dokumentiert.

Das Verfahren wird auch heute noch verwendet, trotz seiner alten Anforderungen an einen komplizierten Spannungszyklus, der inzwischen als unnötig bekannt ist. Bald entwickelten sich Variationen dieses Verfahrens, und das erste Anodisierungsverfahren mit Schwefelsäure wurde 1927 von Gower und O'Brien patentiert. Schwefelsäure wurde und bleibt bald der gebräuchlichste Anodisierungselektrolyt.

Das Eloxieren mit Oxalsäure wurde erstmals 1923 in Japan patentiert und später in Deutschland weit verbreitet, insbesondere für architektonische Anwendungen. Eloxiertes Aluminium-Strangpressen war in den 1960er und 1970er Jahren ein beliebtes Architekturmaterial, wurde aber seitdem durch kostengünstigere Kunststoffe und Pulverbeschichtung verdrängt. Die Phosphorsäureverfahren sind die jüngste große Entwicklung, die bisher nur als Vorbehandlung für Klebstoffe oder organische Lacke verwendet wurden.Eine Vielzahl von proprietären und immer komplexer werdenden Variationen all dieser Anodisierungsprozesse werden von der Industrie entwickelt, so dass der wachsende Trend in Militär- und Industriestandards zu einer Klassifizierung nach Beschichtungseigenschaften und nicht nach Prozesschemie geht. mehr »

Austemperieren ist ein Wärmebehandlungsverfahren für Eisenmetalle mit mittlerem bis hohem Kohlenstoffgehalt, das eine metallurgische Struktur namens Bainit erzeugt. Es wird verwendet, um Festigkeit und Zähigkeit zu erhöhen und Verzerrungen zu reduzieren. Bainit muss in Stählen lange vor seinem anerkannten Entdeckungsdatum vorhanden gewesen sein, wurde jedoch aufgrund der begrenzten verfügbaren metallographischen Inspektionstechniken und der gemischten Mikrostrukturen, die durch die Wärmebehandlungspraktiken der damaligen Zeit gebildet wurden, nicht identifiziert.

Die Technik wurde von Edgar C. Bain und Edmund S. Davenport entwickelt, die für die United States Steel Corporation arbeiteten. Die Erforschung der isothermen Umwandlung von Stählen war das Ergebnis der Entdeckung einer neuen Mikrostruktur durch Bain und Davenport, die aus „nadelförmigen, dunklen Kantenaggregaten&rsquo bestand.

Diese Struktur erwies sich bei gleicher Härte als zäher als angelassener Martensit, jedoch wurde die Verwendung von bainitischem Stahl nicht üblich. Wärmebehandlungen waren damals nicht in der Lage, vollständig bainitische Mikrostrukturen zu erzeugen.

Es war das Aufkommen von bor- und molybdänhaltigen Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt im Jahr 1958, die durch kontinuierliches Abkühlen die Herstellung von vollständig bainitischem Stahl ermöglichten. Die kommerzielle Nutzung von bainitischem Stahl erfolgte als Ergebnis neuer Wärmebehandlungsmethoden, bei denen das Werkstück so lange auf einer einzigen festen Temperatur gehalten wurde, dass die Umwandlung möglich war. Dieser Vorgang wurde als Austempern bekannt. mehr »

Bis zur Erfindung des Elektronenmikroskops war es reine Vermutung, was beim Härten tatsächlich passiert ist. Die Untersuchungen zum Gefüge von Metallen begannen im 17. Jahrhundert mit der häufig durchgeführten Beurteilung von Bruchflächen bei der Sortierung von Gusseisensorten und Schwundstählen. Die Makroätzung polierter Proben begann im 16. Jahrhundert.

Visuelle Untersuchungen wurden zunächst mit Lupen durchgeführt. Lichtmikroskope wurden zwar bereits im 16.

Die Erfindung des Elektronenmikroskops im Jahr 1931 steigerte die erreichbare Vergrößerung um mehr als zwei Zehnerpotenzen. Es wurde etwa ab Mitte des 20. Jahrhunderts für die Stahlforschung verwendet. Aktuelle bildgebende Verfahren können sogar einzelne Atome sichtbar machen. Als sehr aufschlussreiche Methode zur Erforschung des kristallinen Gefüges von Stahl aus Eisen und Legierungsatomen erwies sich die Oberflächenbeugung von Röntgenstrahlen. Dieses Verfahren wurde 1912 eingeführt und nach dem Ersten Weltkrieg bei Stahl zur Analyse des Feingefüges des gehärteten Gefüges eingesetzt. Es hat Einblicke in Härteprozesse auf atomarer Ebene geliefert.

Die Wärmebehandlungstechnologie hat sich auch als Ergebnis einer besseren Ausrüstung und Prozesskontrolle weiterentwickelt. Wärmebehandlungsöfen mit Schutzatmosphäre wurden in den 1950er Jahren und Vakuumöfen in den 1970er Jahren entwickelt und eingeführt. In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts haben Computerentwicklungen zu erheblichen Verbesserungen in der Prozesssteuerung und der Entwicklung fortschrittlicher Simulationsprogramme für die Ausrüstung für die Entwicklung von Stahl- und Wärmebehandlungsprozessen sowie für die Qualitätssicherung geführt.

Die Entwicklungen beim Oberflächenhärten waren beträchtlich, einschließlich Plasmanitrieren, CVD und PVD. Dies hat die Schaffung strapazierfähiger Oberflächen nicht nur auf Kohlenstoffstählen, sondern auch auf rostfreien Stählen ermöglicht. mehr »

Basic Oxygen Steelmaking ist ein Verfahren zur Umwandlung von geschmolzenem Roheisen in Stahl durch einen Prozess, bei dem Sauerstoff über das Eisen im Inneren des Konverters geblasen wird. Es wurde vom Schweizer Ingenieur Robert Durrer entwickelt und in den 1950er Jahren von zwei sehr kleinen österreichischen Unternehmen, VOEST und ÖAMG (jetzt Voestalpine AG), kommerzialisiert. Das Verfahren ist eine verfeinerte Version des Bessemer-Verfahrens, bei dem geblasene Luft durch Sauerstoff ersetzt wird, und war jedoch 100 Jahre zuvor von Henry Bessemer patentiert worden, da es unmöglich war, die kommerziellen Mengen an Sauerstoff zu erhalten, die erforderlich sind, um das Verfahren bei damals kam es nie zum Tragen. mehr »

Bei dem in den 1950er Jahren entwickelten Plasmaspritzverfahren wird die latente Wärme von ionisiertem Edelgas (Plasma) zur Erzeugung der Wärmequelle genutzt. Das gebräuchlichste Gas zur Erzeugung des Plasmas ist Argon, das als Primärgas bezeichnet wird.

Argon strömt zwischen Elektrode und Düse. Zwischen Düse und Elektrode wird ein Hochfrequenz- oder Hochspannungs-Wechsellichtbogen gezündet, der den Gasstrom ionisiert. Durch Erhöhung des Lichtbogenstroms verdickt sich der Lichtbogen und erhöht den Ionisationsgrad. Dies führt zu einer Leistungssteigerung und aufgrund der Gasausdehnung auch zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit des Gasstroms.

Bei einem nur durch Argon erzeugten Plasma ist ein sehr großer Lichtbogenstrom (typischerweise 800 bis 1.000 Ampere) erforderlich, um ausreichend Leistung zum Schmelzen der meisten Materialien zu erzeugen. Bei dieser Lichtbogenstromstärke kann die Geschwindigkeit zu hoch sein, um Materialien mit einem hohen Schmelzpunkt zum Schmelzen zu bringen. Um die Leistung auf ein zum Schmelzen von Keramikmaterialien ausreichendes Niveau zu erhöhen, ist es daher erforderlich, die thermischen und elektrischen Eigenschaften des Gasstroms zu ändern. Dies erfolgt im Allgemeinen durch Zugabe eines Sekundärgases zum Plasmagasstrom – üblicherweise Wasserstoff.

Nachdem der geeignete Gasstrom für das zu versprühende Material eingestellt wurde, wird das Einsatzmaterial (Material in verschiedenen Pulverformen) in den Gasstrom injiziert. mehr »

1952 gilt als Entstehungsdatum der Elektronenstrahltechnik. Dem Physiker Dr. Karl-Heinz Steigerwald wird der Bau der ersten Elektronenstrahlbearbeitungsmaschine zugeschrieben, er knüpfte jedoch an die Arbeiten der Physiker Hittorf und Crookes aus dem vorigen Jahrhundert an, die 1879 erstmals versuchten, Kathodenstrahlen in Gasen zu erzeugen Metalle schmelzen. Röntgen, Thompson und Millikan entdeckten Ende des 19. Erst der Physiker Marcello von Pirani machte sich diesen Effekt zunutze, indem er Tantalpulver und andere Metalle mit Elektronenstrahlen schmolz.

1948 entwickelte Dr. Karl-Heinz Steigerwald Strahlenquellen, um Elektronenmikroskope mit höherer Leistung zu erreichen, und schuf 1958 die erste Elektronenstrahlbearbeitungsmaschine, die bis zu einer Tiefe von 5 mm schweißen konnte. In der heutigen Zeit ist die Elektronenstrahltechnologie in der Materialbearbeitung weit verbreitet und wird stark in der Luft- und Raumfahrt, Energieerzeugung, Raumfahrt, Medizin, Automobil, Energie und anderen Branchen verwendet. Schweißtiefen von 30 mm sind computergesteuert möglich und im Gegensatz zum Hartlöten wird kein Zusatzwerkstoff benötigt. Da der Prozess computergesteuert ist, gibt es minimale Fehler und eine gute Reproduzierbarkeit über eine Charge von Komponenten hinweg.

Es ist auch möglich, zuvor wärmebehandelte Komponenten zusammenzuschweißen, da dies ein lokalisierter Prozess ist, ein Beispiel hierfür wären Verbundzahnradwellen mit einem einsatzgehärteten Zahnrad auf einer gehärteten und angelassenen Welle. mehr »

AD 1956 - Das erste spezifische Patent für das heißisostatische Pressen erteilt

Obwohl seit Anfang des 20. Jahrhunderts Patente für isostatisches Pressen erteilt wurden, wurde den Battelle Columbus Laboratories in den Vereinigten Staaten bis 1956 das erste Patent speziell für das heißisostatische Pressen erteilt. Das Patent umfasste die isostatische Diffusion der Gasdruck-Verbindungsanwendung von HIP.

In seinen Anfängen wurde HIP hauptsächlich zur Umhüllung von Kernbrennelementen eingesetzt. Die Verfestigung von Pulvern durch HIP war eine natürliche Entwicklung der Herstellung von Kernmaterialien, da viele der experimentellen Brennelemente aus Pulverprodukten gewonnen wurden. Darüber hinaus wurden viele der frühen Studien mit Metallmatrix-Dispersionsbrennstoffen, hochbelasteten Cermets oder keramischen Materialien durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass eine vollständige Verdichtung bei Temperaturen auftritt, die deutlich unter denen liegen, die normalerweise zum Sintern dieser Materialien erforderlich sind.

Die Anwendung des HIP-Prozesses als Technik zur Herstellung von Strukturbauteilen aus Metallpulvern wurde zunächst auf eine Verfestigung von Beryllium angewendet. Bis Mitte der 1960er Jahre gab die Entwicklung der Gaszerstäubung als Chargenvolumenverfahren zur Herstellung von Schnellarbeitsstählen weitere Impulse für die Weiterentwicklung der HIP. Damit war es möglich, hochqualitative vorlegierte Pulver komplexer Zusammensetzung mit einem Minimum an Kontamination herzustellen.

Die hergestellten Pulver waren nahezu kugelförmig und aufgrund der schnellen Abkühlungsgeschwindigkeiten, die die Partikel erfahren hatten, war es möglich, die Verteilung der Legierungsbestandteile innerhalb des Pulvers sehr genau zu kontrollieren, was zu einer viel genaueren Kontrolle der Mikrostruktur führte. Aufgrund der nahezu kugelförmigen Beschaffenheit der Pulver konnte nur ein Druckverfestigungsverfahren wie HIP sie effektiv miteinander verbinden. mehr »

Ab Mitte der 1960er Jahre wurde HIP zunehmend als Mittel zur Heilung von Porosität und Mikrodefekten in einer Vielzahl von Metallgussteilen eingesetzt. Einer der Hauptvorteile der Anwendung von HIP war eine signifikante Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit einer Reihe von Bauteilen. Da Gussfehler in der Regel unter der Oberfläche liegen, ist keine Eindämmung erforderlich. Jede damit verbundene Oberflächenporosität kann oft mit einer entsprechenden Dichtbeschichtung überbrückt werden.

Die Entfernung von Hohlräumen und Defekten ist bei Bauteilen mit Sicherheitsfaktor absolut kritisch. Aus diesem Grund wird HIP in großem Umfang in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt, wo Schwächen von Komponenten zu katastrophalen Ausfällen führen können. mehr »

1968 n. Chr. - Vakuumaufkohlungstechniken erfunden

Das Verfahren des Vakuumaufkohlens wurde Ende 1968 erfunden und ein Jahr später von Herbert W. Westeren patentiert. Es dauerte ungefähr drei Jahrzehnte, bis der Prozess vollständig angenommen wurde. Aufkohlen ist eine Wärmebehandlung von Eisen oder Stahl, bei der es beim Erhitzen in Gegenwart einer kohlenstoffhaltigen Substanz wie Holzkohle oder Kohlenmonoxid Kohlenstoff absorbiert, um das Eisen oder Stahl viel härter zu machen. Je länger die Aufkohlungszeit, desto tiefer die Kohlenstoffdiffusion. Anschließendes Abschrecken (schnelles Abkühlen) bewirkt, dass die äußere Kohlenstoffschicht des ursprünglichen Metalls härter wird, während der Kern sowohl duktil als auch zäh bleibt. Es kann eine Einsatzhärte auf der äußeren Schicht von bis zu 6,4 mm Tiefe erzeugen. mehr »

AD 1980 - HVOF (High Velocity Oxy-Fuel) Beschichtungstechnik erfunden

In den frühen 1980er Jahren entwickelten Browning und Witfield mithilfe von Raketenantriebstechnologien eine neue Art des Versprühens von Metallpulvern. Es wurde als High Velocity Oxy-Fuel (HVOF) bezeichnet. Die Technik verwendet eine Kombination von Sauerstoff mit anderen Brenngasen wie Wasserstoff, Propan, Propylen und sogar Flüssigkeiten wie Kerosin. Bei der Verbrennung dehnen sich Nebenprodukte aus und werden mit sehr hohen Geschwindigkeiten durch eine Düse ausgestoßen. Die Strahlgeschwindigkeit am Ausgang des Laufs übersteigt die Schallgeschwindigkeit. In den Gasstrom wird ein Pulver-Feedstock injiziert, der das Pulver auf bis zu 800 m/s beschleunigt. Der Heißgas- und Pulverstrom wird auf die zu beschichtende Oberfläche gerichtet. Das Pulver schmilzt teilweise im Strom und lagert sich auf dem Substrat ab. Die resultierende Beschichtung weist eine geringe Porosität und eine hohe Haftfestigkeit auf.

Die thermische Spritzbeschichtung ist eine attraktive Technik, da sie eine große Auswahl an Materialien und Prozessen bietet, die im Vergleich zu herkömmlichen Beschichtungsprozessen die Umwelt weniger belasten. Für das thermische Spritzen verfügbare HVOF-Beschichtungsmaterialien umfassen Metalle, Legierungen, Keramiken, Kunststoffe und Verbundwerkstoffe. mehr »

AD 1980 - Heißisostatische Pressenbehandlung in der Neuzeit

HIP hat sich von einer ursprünglich Labortechnik weiterentwickelt. Nicht nur der Produktionsprozess entwickelte sich, sondern die Anwendungen und Teilegrößen erweiterten sich in neue Bereiche.

Beispiele für Teile, die in großen Mengen per HIP geliefert werden, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf: Heißteil- und strukturelle Gasturbinenkomponenten (sowohl dynamisch als auch statisch) Luft- und Raumfahrt-Struktur- und Triebwerksteile implantierbare medizinische Geräte Kraftfahrzeugmotorenkomponenten Ventilkörper und andere petrochemische Verarbeitungsgeräte kritische Munitionsteile Werkzeuge , Sputtering-Targets für Gesenk- und allgemeine Maschinenbauteile und Knüppel aus PM-Legierungen (Pulvermetall) und endkonturnahe Formen.

Die meisten Metalllegierungen sowie viele Verbundwerkstoffe, Polymere und Keramiken können HIPed werden, einschließlich Nickel, Kobalt, Wolfram, Titan, Molybdän, Aluminium, Kupfer und Legierungen auf Eisenbasis Oxid- und Nitridkeramiken, Intermetalle und hochwertige Kunststoffe. mehr »

AD 1985 - Spezialverfahren für Edelstahl (S 3 P)

Die 1985 entwickelten S³P-Behandlungen beinhalten die Diffusion großer Mengen von Kohlenstoff und/oder Stickstoff bei niedriger Temperatur in die Oberfläche ohne die Bildung von Chromausscheidungen. Im Endprodukt sind nur die zum Zeitpunkt der Behandlung vorhandenen chemischen Elemente enthalten und während des Prozesses werden keine neuen Elemente hinzugefügt. Es besteht keine Delaminationsgefahr, da S³P-Verfahren weder eine Beschichtung hinzufügen noch spröde Phasen in das Material einbringen.

Viele Edelstahl-Metall-auf-Metall-Anwendungen in der Lebensmittelherstellung und -produktion, der industriellen Flüssigkeitshandhabung, der Befestigungsmittel- und der Medizingeräteindustrie erfordern eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit in Verbindung mit einem nicht verschleißenden Verhalten. Durch die speziellen Edelstahlprozesse (S³P) von Bodycote bei gleichzeitiger Beibehaltung der Korrosionsbeständigkeitseigenschaften des Grundmaterials kann die Abriebfestigkeit in Edelstahlmetall- und Metallanwendungen erreicht werden.

S³P-Prozesse werden für Produkte in einer Vielzahl von Märkten eingesetzt, von medizinischen Präzisionswerkzeugen bis hin zu Automobilkomponenten.

S³P wird jetzt von Bodycote weltweit angeboten.
mehr »

AD 1996 - Entwicklung der thermochemischen Wärmebehandlung Corr-I-Dur®

Corr-I-Dur® wurde in Deutschland entwickelt und ist eine proprietäre Bodycote-Technologie.

Unzufrieden mit den Umweltauswirkungen der Salzbad-Nitrocarburierung mit Nachoxidation zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit niedriglegierter Stähle, suchten die Ingenieure von Bodycote nach einer umweltfreundlicheren Alternative. Gleichzeitig suchten sie nach einer Alternative, um galvanische Beschichtungen auf Automobilteilen zu ersetzen.

Als umweltfreundlichere Alternative wurde Corr-I-Dur® entwickelt. Corr-I-Dur® ist ein gasförmiges Verfahren, das auf der Nitrocarburierungs-/Postoxidationstechnologie basiert und die Salzbäder ersetzt hat, aber die gleichen Eigenschaften beibehielt. Von Laborexperimenten bis hin zu industriellen Prozessen dauerte es mehrere Jahre, um das Verfahren für die breitere Industrie zu entwickeln und zu validieren.

Bodycote hat dieses Verfahren auf die neue Generation von Automobil-Bremskolben und -Kugelzapfen, die zuvor beschichtet wurden, zugeschnitten. Dies erforderte dedizierte Ausrüstung, sogar eine eigene Anlage, um den Prozess durchzuführen. Die erste Anlage wurde 2002 eröffnet. In den USA wurde ein gemeinsames Patent für Bremskolben in Kombination mit dem Corr-I-Dur®-Verfahren erteilt.

Der Prozess wird derzeit in ganz Europa und den Vereinigten Staaten durchgeführt.
mehr »


Uralte Ureinwohner-Perlen, die auf eine jenseitige Quelle zurückgeführt werden: ein Eisenmeteorit

Dieses Bild zeigt zwei Meteoriten-Metallperlen von Hopewell Havana mit einem Würfel (1 cm/0,39 Zoll) als Maßstab. Die linke Perle (0,27 Unzen/7,8 Gramm) ist senkrecht zum zentralen Loch geschnitten, was die umfassende Veränderung der Perle und das Auffüllen des zentralen Lochs veranschaulicht. Die rechte Perle (0,16 Unzen/4,6 Gramm) ist parallel zum zentralen Loch geschnitten und weist eine konzentrisch verformte Struktur auf. (Foto mit freundlicher Genehmigung von Tim McCoy)

Für die Hopewell-Kultur, die alten amerikanischen Ureinwohner, die das Exotische von nah und fern suchten, war Metall eine seltene und kostbare Ressource. Kupfer, das in reiner Form gefunden oder mühsam aus Gestein gewonnen wurde, war weit verbreitet, aber sie verfügten nicht über die Technologie, um Eisen zu schmelzen. Wie und woher kam der Hopewell also an genug fast reines Eisen, um eine Handvoll exotischer Perlen, kleiner Werkzeuge und anderer Dekorationen herzustellen?

Kurzum: aus dem All. Eine neue Studie unter der Leitung des Geologen Tim McCoy vom Mineral Sciences Department des Smithsonian’s National Museum of Natural History verfolgt eine Reihe von eisernen Hopewell-Perlen bis zu ihrem Quellmeteoriten. Ob die Hopewell die ersten waren, die den prähistorischen Meteoriten entdeckten oder ihn durch Interaktionen mit anderen amerikanischen Ureinwohnern erworben haben, ist in anthropologischen Kreisen umstritten. McCoy ist Hauptautor der Studie, die kürzlich im Journal of Archaeological Science veröffentlicht wurde und die Diskussion darüber trägt, wie die Hopewell das Metall erhalten haben könnten.

1945 wurden zwei Dutzend röhrenförmige Metallperlen in Hopewell Grabhügeln in Havanna, Illinois, gefunden. Das Smithsonian hält jetzt zwei der Perlen in seiner National Meteorite Collection.

Der Smithsonian-Geologe Tim McCoy zeigt zwei Stücke eines in Minnesota und Wisconsin gefundenen Eisenmeteoriten, von denen er kürzlich festgestellt hat, dass sie die Quelle von zwei Dutzend indianischen Perlen waren, die in einer 2.000 Jahre alten Grabstätte in Illinois entdeckt wurden. (Foto von Michelle Donahue)

Insbesondere die Perlen zogen McCoys Interesse aufgrund seines eigenen indianischen Erbes auf sich: Er ist ein Mitglied des Miami Tribe of Oklahoma, dessen angestammtes Territorium Teile von Indiana, Illinois, Ohio, Wisconsin und Michigan umfasste.

„Wir denken, dass Metall heute überall ist, aber vor 1492 war es ein ziemlich knappes Gut“, sagt McCoy. „Wenn man also bei archäologischen Ausgrabungen vor dem spanischen Kontakt etwas Metallisches findet, fragt man sich, wie es dorthin gelangt ist.“

Widmanstätten

In den 1970er Jahren wurden die Perlen als chemisch und strukturell ähnlich zu vier rohen Meteoriten in der Smithsonian-Sammlung identifiziert, zum Teil aufgrund eines charakteristischen Schraffurmerkmals, das als Widmanstätten-Muster bekannt ist. Die Schraffur wird erst sichtbar, wenn ein Meteorit aufgeschnitten und poliert wird. Ein Meteorit aus Australien wurde aufgrund seines entfernten Ursprungs eliminiert, sodass Meteoriten aus Anoka, Minn. Edmonton, Ky. und Carleton, Texas, als mögliche Kandidaten für das Quellmaterial der Perlen übrig blieben.

Ein Querschnitt eines Meteoriten, der in Edmonton, Ky., gefunden wurde, zeigt eine charakteristische schraffierte Textur von Eisenmeteoriten, bekannt als das Widmanstätten-Muster. Zusammen mit einer eingehenden chemischen Analyse half das einzigartige Schraffurmuster in einem Meteoriten, der in Anoka, Minnesota, gefunden wurde, McCoy dabei, dieses Fragment mit zwei Dutzend röhrenförmiger Perlen aus einem Eisenmeteoriten zu verbinden, der in Grabhügeln der amerikanischen Ureinwohner in Havanna gefunden wurde , Ill. (Foto von Michelle Donahue)

„Aber niemand dachte, dass die Havanna-Perlen von einem dieser drei Meteoriten stammen“, sagt McCoy. "Zum Teil, weil sie alle begraben worden waren, aber auch, weil es keine Beweise dafür gab, dass bei einem von ihnen etwas entfernt oder abgeschnitten worden war."

Neue wissenschaftliche Instrumente, die den Forschern noch vor einem Jahrzehnt nicht zur Verfügung standen, geschweige denn, als in den 1970er Jahren die Hauptanalyse der Havanna-Perlen durchgeführt wurde, ermöglichten McCoy, beide Perlen eng mit dem Fragment von Anoka, Minnesota, zu vergleichen.Mit praktisch identischen Verhältnissen von Eisen, Nickel und Phosphor, sehr guten Übereinstimmungen in anderen Spurenelementen und feinkörnigen strukturellen Ähnlichkeiten ist es unwahrscheinlich, dass die Perlen aus einer anderen Quelle als dem Anoka-Meteoriten stammen.

„Sicher, die Hopewell hätte einen Eisenmeteoriten finden und verwenden können, der in seiner Zusammensetzung mit diesem identisch ist“, sagt McCoy, verantwortlicher Kurator der Meteoritensammlung des Museums. „Aber wir haben 1.000 Eisenmeteoriten von der Erdoberfläche, und es gibt nicht viele, die damit übereinstimmen. Die einfachste Erklärung ist, dass wir einen Eisenmeteoriten aus der Quellregion haben und dass er die Quelle der Havanna-Perlen war.“

Meteoritische Metallperle, die aus dem Anoka-Eisen unter Verwendung von Holzfeuer zum Heizen und Lithics zur Verformung geformt wurde. Dieses Bild ist eine Mikrophotographie mit reflektiertem Licht eines Querschnitts der Perle, die die Verformung des Widmanstätten-Musters veranschaulicht. Die Perle hat einen Außendurchmesser von 1 cm. (Bild mit freundlicher Genehmigung von Tim McCoy)

Das ursprüngliche Anoka-Fragment wurde 1961 gefunden. Als 1983 ein zweites, größeres Stück auf der anderen Seite des Mississippi in Wisconsin auftauchte, deutete dies darauf hin, dass der Muttermeteorit auf seinem Weg durch die Atmosphäre zerbrach und in einer Form über die Landschaft verstreut war. fallen“ von Fragmenten.

Dies bedeutet, dass in den dazwischenliegenden Jahrtausenden mehr Stücke gefunden worden sein könnten. Die Analyse von Edelgasisotopen, die durch kosmische Strahlung erzeugt wurden, während sich der Meteor noch im Weltraum befand, deutet darauf hin, dass die ursprüngliche Masse des intakten Anoka-Meteoriten mehr als 8.800 Pfund (3.991,6 Kilogramm) betrug. Das 1961er Fragment wog nur 2,44 Pfund (1,11 Kilogramm), das 1983er Stück fügte weitere 198 Pfund (89,8 Kilogramm) hinzu.

Flussverbindung

Eines der Markenzeichen der Hopewell-Kultur ist ihre scheinbare Affinität zum Fremden und Exotischen. Hopewell-Stätten haben versteinerte Haizähne von der Golfküste, Glimmer aus den Appalachen und Obsidian- und Grizzlybärzähne aus dem Yellowstone-Nationalpark in Montana gefunden. Soweit die archäologischen Aufzeichnungen zeigen, lebten die Hopewell-Leute jedoch nie an diesen Orten.

Karte der Fundstelle des Anoka-Eisenmeteoriten in Anoka und Champlin, Minnesota, und der Fundstelle der meteoritischen Metallperlen von Havanna in Havana, Illinois. Diese Fundstellen sind über die Flüsse Mississippi und Illinois verbunden. Ebenfalls abgebildet sind Hopewell-Zentren in der Nähe des heutigen Chillicothe, Ohio und Trempeleau, Wisconsin. Moderne Staatsgrenzen sind als Referenz gezeigt. (Karte mit freundlicher Genehmigung von Tim McCoy)

Genauso wie unklar ist, wie die Hopewell diese Gegenstände aus der Ferne erhielten, ist es auch ein Rätsel, wie sie Eisenmeteoriten beschafften, um sie zu Perlen zu verarbeiten. Sie könnten Reisende geschickt haben, um solche Gegenstände zu sammeln, oder die Eisenstücke könnten über ein schattenhaftes Handelsnetz zum Hopewell gelangt sein. Es könnte auch nur ein Zufallsfund gewesen sein.

Bei den Havanna-Perlen hat McCoy etwas mit Flüssen zu tun. Havanna liegt am Illinois River, einem Nebenfluss des Mississippi 500 Meilen flussabwärts vom Fundort der Anoka-Meteoriten.

„In der ursprünglichen Analyse hat niemand die Verbindung von Flüssen zwischen archäologischen Stätten wirklich in Betracht gezogen“, betont McCoy. „Bei einem so kleinen Objekt kann ich kaum glauben, dass irgendjemand von Havanna aus eine Expedition gestartet hätte, um flussaufwärts zu gehen und einen Eisenmeteoriten zu finden. Ich glaube, es gab ein Handelsnetzwerk.“

Der Smithsonian-Geologe und Meteoritenforscher Tim McCoy hält eine Probe eines Eisenmeteoriten bei einer Astronomy Night-Veranstaltung im Weißen Haus im Jahr 2015. (Foto mit freundlicher Genehmigung von Tim McCoy)

Sicher ist jedoch, dass keiner der Hopewell-Leute jemals ein sehr großes Stück Meteorit erworben hat. Von den mehr als 100 Hopewell-Stätten im Gebiet von Illinois, die in den letzten 150 Jahren ausgegraben wurden, wurden nur 160 Gramm Eisenartefakte gefunden – etwa das Gewicht eines durchschnittlichen Hockeypucks. Dazu gehören die Havanna-Perlen. Im Gegensatz dazu wurden 2015 an einer einzigen Grabstätte in Illinois knapp 6 Kilogramm Kupfer gefunden.

Lagerfeuer Metallbearbeitung

Für die Studie demonstrierte McCoy auch, wie frühe Indianer vor etwa 2.100 Jahren solche Perlen hergestellt haben könnten, indem sie mit wenig mehr als einem heißen Lagerfeuer, Stöcken und Steinen eine eigene bastelten.

Drei Eisenmeteoritenperlen (rechts), die Anfang des 19. Jahrhunderts in Chillicothe, Ohio, gefunden wurden, wurden in den 1960er Jahren mit einem Meteoriten aus Brenham, Kan. (links), in Verbindung gebracht. Die Verbindung zwischen dem Meteoritenstück Anoka, Minn., und Perlen aus meteoritischem Eisen, die in Havanna, Illinois, gefunden wurden, ist erst das zweite Mal, dass ein altes indianisches Meteoritenartefakt mit seinem Muttermeteoriten in Verbindung gebracht wurde. Alle sind in der (Foto von Michelle Donahue)

Die Eisen-Nickel-Zusammensetzung dieser Meteoriten ermöglicht es ihnen, in den sehr heißen Kohlen eines Holzfeuers bei etwa 1.200 Grad Fahrenheit leicht zu erweichen. Auf der Farm seines Bruders in Illinois benutzte McCoy flache Granitfelsen, um einen erhitzten Brocken meteoritischen Metalls zu einer Perle zu hämmern und zu formen, die einer alten aus Havanna ähnelt. Ein früheres Experiment mit modernen Metallbearbeitungswerkzeugen führte zu einer Perle mit einer zu perfekten Oberfläche, was McCoys Versuch mit historisch genaueren Methoden inspirierte.

Viele der anderen Meteoritenobjekte aus der Hopewell-Ära wurden nicht mit modernen Analysewerkzeugen untersucht, sodass diese Studie weitere Untersuchungen darüber anregen könnte, woher ihr Meteoritenmaterial stammt, sagt McCoy. Die Kenntnis der Herkunft des Eisens kann helfen zu klären, wie und wo die Leute von Hopewell ihre exotischen Waren bezogen.

Indem Tim McCoy einen erhitzten Meteoritenbrocken mit Granitfelsen hämmerte, konnte er eine gerollte, röhrenförmige Perle herstellen, die mehreren Dutzend ähnlich ist, die an 2.000 Jahre alten archäologischen Stätten in Illinois und Ohio begraben gefunden wurden. (Foto mit freundlicher Genehmigung von Tim McCoy)

„Die neue Studie über Eisenperlen von Illinois Hopewell ist eine zum Nachdenken anregende Arbeit, die definitiv neue Wege für das Verständnis des Handels im prähistorischen Nordamerika eröffnen wird“, sagt Ken Farnsworth, Archäologe beim Illinois State Archaeological Survey und Hopewell-Experte.

„Da diese 2000 Jahre alten Gesellschaften keine schriftlichen Aufzeichnungen hinterlassen haben, kann uns nur die Archäologie sagen, wer sie sind und wie sie gelebt haben. Die Leute von Hopewell verwendeten viel Kupfer für spezielle Werkzeuge und Dekorationen, aber sie verwendeten sehr wenig Eisen – es ist nur von drei Bestattungen bekannt – und wir wissen nicht, woher sie es haben“, sagt Farnsworth. Die Identifizierung von Artefakten mit bekannten Meteoriten kann uns sagen, woher das Eisen kam und wie weit es gehandelt werden musste, um unter den Menschen in Illinois zu landen.“


Wie wurde in der Antike Eisen gewonnen? - Geschichte

Seit der Antike gibt es 3 allgemeine Arten von Wasserrädern: das horizontale Rad und 2 Variationen des vertikalen Rades (siehe Abbildung 1 ). Ein typisches Wasserrad wurde verwendet, um einen Mühlstein anzutreiben.

Abbildung 1. Konstruktionen von Wasserrädern in der Reihenfolge steigender Komplexität und Effizienz. Nordische Räder (links) drehen Mühlsteine ​​direkt, unterschlächtige Räder (Mitte) erfordern Zahnräder und oberschlächtige Räder (rechts) erfordern ebenfalls einen erhöhten Strom (Zeichnung aus Scientific American).

Klicken Sie auf das Bild für eine größere Version.

Das horizontale Rad hat Flügel, die aus einem hölzernen Rotor herausragen. Ein Wasserstrahl dreht den Rotor. Im modernen Europa wurde das Design geändert, um Wasser zu verwenden, das sich axial bewegt, wie Luft, die durch ein Windrad strömt, wodurch eine Wasserturbine entsteht. Räder mit gekrümmten Schaufeln, auf die die Strömung axial gerichtet war, werden in einer arabischen Abhandlung aus dem 9. Jahrhundert beschrieben. Ein horizontales Rad dreht einen Mühlstein direkt.

Die stärkeren vertikalen Räder gibt es in 2 Ausführungen: Unterschlächtig und Oberschlächtig. Ersteres ist ein Schaufelrad, das sich unter dem Impuls der Wasserströmung dreht. Diese Technologie erfordert Zahnräder, um einen typischen Mühlstein anzutreiben. Wenn in der Trockenzeit der Pegel von Flüssen sinkt und ihr Fluss abnimmt, verlieren unterschlächtige Räder einen Teil ihrer Kraft. Tatsächlich können ihre Paddel, wenn sie an den Ufern von Flüssen befestigt sind, über dem Wasserfluss landen. Eine Möglichkeit, dieses Problem zu mildern, bestand darin, die Wasserräder an den Widerlagern von Brücken zu montieren und dort die Strömung vorzutreiben. Eine andere gängige Lösung war die Schiffsmühle, die von unterschlächtigen Rädern angetrieben wurde, die an der Seite von Schiffen montiert waren, die in der Mitte des Flusses festgemacht waren (siehe Abbildung 2 ).

Abbildung 2. Unterschlächtiges Rad einer Schiffsmühle.

Klicken Sie auf das Bild für eine größere Version.

Das oberschlächtige Rad erhält Wasser von oben, oft aus speziell konstruierten Kanälen, es fügt der Strömung den Schwung der Schwerkraft hinzu. Ein oberschlächtiges Rad erfordert Zahnräder und einen erhöhten Wasserstrahl.

Die erste Beschreibung eines Wasserrades, das eindeutig als vertikal identifiziert werden kann, stammt von Vitruv, einem Ingenieur der augusteischen Zeit (31 v. Chr. - 14 n. Chr.), der eine zehnbändige Abhandlung über alle Aspekte der römischen Ingenieurskunst verfasste. Vitruv beschrieb ein unterschlächtiges Rad, bemerkte aber, dass es zu den „selten eingesetzten Maschinen“ gehöre. Einer der hypothetischen Gründe für seine spärliche Anwendung war die Verfügbarkeit billiger Sklavenarbeit, die die Römer daran hinderte, alternative Machtquellen zu erschließen.

Es gab mindestens 2 weitere mehrrädrige römische Mühlen, aber keine war so ehrgeizig wie die von Barbegal. Einer war in Chemtou im Westen Tunesiens, wo eine Kombination aus Brücke und Damm den Fluss Medjerda überspannte. In die Brückenwiderlager wurden drei nebeneinander liegende horizontale Wasserräder eingesetzt. Die andere Mühle befand sich in Israel auf einem Damm am Crocodile River in der Nähe des antiken Caesarea, auf halbem Weg zwischen Haifa und Tel Aviv. Hier befanden sich 2 horizontale Räder, jeweils an der Unterseite einer Druckleitung. Laut Hodges (S. 111): "Keine Installation wurde vollständig untersucht, aber zusammen bleiben sie die einzigen bekannten Parallelen zu Barbegal." Aber er ist fest davon überzeugt, dass es wahrscheinlich noch andere römische Mühlen gibt, die noch entdeckt werden müssen. "Andere Barbegals müssen sicherlich in den entlegeneren und weniger erforschten Teilen des Römischen Reiches auf ihre Entdeckung warten. Wenn dieser bis 1940 unbemerkt bleiben könnte, welche Meisterwerke mögen noch im Irak und in Nordafrika verborgen liegen, wo Wüstensand jetzt die Überreste der Römer einhüllt? Städte?"

Eine Innovationsentwicklung fand statt, als Rom 537 n. Chr. belagert wurde. Als die Goten die Aquädukte schlossen, deren Wasser die Mühlen der Stadt antreibte, befahl Belisar, der die Stadt verteidigende bzyantinische General, schwimmende Mühlen in der Nähe der Tiberbrücken zu installieren, deren Pfeiler die Strömung einschnürten und beschleunigten. Zwei Reihen von Booten waren mit Wasserrädern zwischen ihnen verankert. Das Arrangement funktionierte so gut, dass Städte in ganz Europa es bald kopierten.

Auch beim Mahlen von Getreide wurde die Wasserkraft schon früh eingesetzt. Große Drehmühlen entstanden in China etwa zur gleichen Zeit wie in Europa (2. Jahrhundert v. Chr.). Aber während Europa jahrhundertelang stark auf von Sklaven und Eseln betriebene Mühlen angewiesen war, war das Wasserrad in China eine wichtige Energiequelle.

Während der ersten 13 Jahrhunderte n. Chr. sickerten technologische Innovationen langsam aber stetig vom fortgeschrittenen Osten in den etwas rückständigeren Westen durch. Zuerst durch Zentralasien über die 4.000 Meilen lange Seidenstraße und später auf dem Seeweg getragen, wurden einige Innovationen schnell exportiert, während andere (wie Wasserrad-Utensilien) Jahrhunderte brauchten.

Abbildung 3. Metallurgischer Faltenbalg, angetrieben von einem horizontalen Wasserrad, aus dem chinesischen Werk von 1313 n. Chr..

Klicken Sie auf das Bild für eine größere Version.

Abbildung 4. Die Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung kann durch einen Nocken auf der Radachse erreicht werden (Zeichnung aus Scientific American).

Klicken Sie auf das Bild für eine größere Version.

Im mittelalterlichen Europa erhöhten die sozialen und wirtschaftlichen Bedingungen die Notwendigkeit, manuelle Arbeit durch angetriebene Maschinen zu ersetzen. Mehrere Gründe wurden für die verstärkte Nutzung der Wasserkraft vorgeschlagen: (1) der Aufstieg des Mönchtums (siehe unten) (2) ein Mangel an Arbeitskräften durch den Schwarzen Tod und andere Katastrophen und (3) die Fülle an guten Standorten für Wasserräder.

Ab dem 10. Jahrhundert ging die Landgewinnung stetig voran. Die einst dünn besiedelten Gebiete in Nord- und Westeuropa wurden kultiviert. Getreide war eine wichtige Kulturpflanze, und das meiste wurde von Wassermühlen gemahlen. Historische Aufzeichnungen bieten nützliche Einblicke. Das Domesday Book, eine 1086 n. Chr. in England erstellte Übersicht, listet 5.624 Wassermühlen auf (diese Zahl ist gering, da das Buch unvollständig ist). Ein Jahrhundert zuvor wurden weniger als 100 Mühlen gezählt.

Französische Aufzeichnungen erzählen eine ähnliche Geschichte. Im Landkreis Aube waren im 11. Jahrhundert 14 Mühlen, im 12. Jahrhundert 60 und im 13. Jahrhundert fast 200 Mühlen in Betrieb. In der Picardie wuchsen 40 Mühlen im Jahr 1080 auf 245 bis 1175 an. Schiffsmühlen, die unter den Brücken des frühmittelalterlichen Paris und anderer Städte vertäut waren, wurden im 12. Jahrhundert durch dauerhaft mit Brücken verbundene Bauwerke ersetzt.

Gezeitenmühlen waren anscheinend eine mittelalterliche Erfindung. Sie wurden erstmals im 12. Jahrhundert in England und Frankreich erwähnt. Ihre Zahl nahm jedes Jahrhundert bis in die Neuzeit zu. Diese Mühlen wurden in tief liegenden Gebieten in der Nähe des Ozeans gebaut. Entlang seichter Bäche wurden Dämme mit Schwingtoren gebaut. Als die Flut hereinbrach, schwangen die Tore nach innen auf. Wasser füllte den Bereich hinter dem Damm. Als sich das Blatt wendete, schwangen die Tore zu und zwangen das Wasser, seewärts durch das Mühlenrohr der Gezeitenmühle zu fließen.

Der offensichtliche Nachteil von Gezeitenmühlen ist, dass sich die Zeit der Gezeiten jeden Tag verschiebt. So blieb den Müllern keine andere Wahl, als die von den Gezeiten diktierten Arbeitszeiten. Diese Mühlen scheinen nur zum Mahlen von Getreide verwendet worden zu sein (obwohl die Wasserräder auf der London Bridge definitiv durch die Gezeiten der Themse beeinträchtigt wurden). Im Vergleich zu "gewöhnlichen" Wasserrädern gab es nie viele davon.

Im Jahr 1098 wurde der Klosterorden der Zisterzienser gegründet. Vierzehn Jahre später übernahm St. Bernhard den Auftrag und führte ihn in eine Richtung, die technologische Innovationen förderte. Die Zisterzienser waren ein strenger Zweig des Benediktinerordens, der den weltlichen Versuchungen entfloh, "abgelegen von der Behausung des Menschen" zu leben.

Mitte des 12. Jahrhunderts war der Orden Vorreiter in Sachen Wasserkraft und Landwirtschaft. Ein typisches Zisterzienserkloster überspannt einen Millrace (künstlicher Bach). Dieser Bach floss in der Nähe der Klosterläden, Wohnräume und Mensen und lieferte Energie zum Mahlen, Holzschneiden, Schmieden und Zerkleinern von Oliven. Es stellte auch fließendes Wasser zum Kochen, Waschen und Baden zur Verfügung und schließlich die Abwasserentsorgung.

Zisterzienserklöster waren in Wirklichkeit die am besten organisierten Fabriken, die die Welt je gesehen hatte – vielseitig und abwechslungsreich. Die Zisterziensermönche/Ingenieure entwickelten ihre neuen Technologien und verbreiteten sie in ganz Europa. Sie tüftelten und innovierten.

Im späten Mittelalter trieb die steigende Nachfrage nach Metallen die Bergleute tiefer in die Erde. Alte Abbaumethoden reichten nicht mehr aus. Die Bergleute begannen, Wasserräder zu verwenden, um Wasser aus den Minen zu pumpen, Erz zu mahlen, Blasebälge am Hochofen zu betreiben und Hämmer in der Schmiede zu betätigen.

Ein gutes Bild der Metallurgie und der Wasserräder kann man bei De Re Metallica von Georgius Argicola, herausgegeben 1556, erhalten. Eine ausgezeichnete Übersetzung dieses Werkes wurde von Herbert Hoover (einem Bergbauingenieur und zukünftigen Präsidenten) und seiner Frau (der ersten Frau) angefertigt Geologe mit Abschluss an der Stanford University). De Re Metallica ist mit Holzschnitten illustriert (siehe Abbildung 5). Agricola hat als eine der ersten bergbau- und metallurgischen Verfahren dokumentiert und uns dabei eindrucksvolle Bilder der Wasserradtechnik hinterlassen.

Zu den anderen Anwendungen der Wasserradtechnologie gehörten das Walken von Stoffen, das Schälen von Reis, die Papierherstellung und das Aufschließen von Zuckerrohr. Die übliche Methode, Wasserräder für solche Zwecke anzupassen, bestand darin, die Achse zu verlängern und Nocken daran anzubringen. Die Nocken bewirkten, dass Schlaghämmer angehoben und dann losgelassen wurden, um auf das Material zu fallen (siehe Abbildung 4 ). Wasserräder wurden auch zum Pumpen von Wasser verwendet (die Wasserräder auf der London Bridge).

Abbildung 5. Das Nockenprinzip wurde in einer Steinbrechermühle angewendet, illustriert von Georgius Agricolas De Re Metallica (1556).


Wo kann man mehr erfahren

Bücher

Adkins, Jan. Die Kunst und der Einfallsreichtum des Holzofens. Everest-Haus, 1978.

Sanders, Clyde A. und Dudley C. Gould. Geschichte Cast in Metal: Die Gründer von Nordamerika. Institut für Metallguss, 1976.

Zeitschriften

Turbak, G. Ȯine neue Generation von Holzöfen." Neuigkeiten zu Mutter Erde (Dezember/Januar 1992): 66-70.

Vivian, J. Ȫ Clean Burn." Länderzeitschrift (November/Dezember 1991): 60-64.