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古代の鉄はどのようにして得られたのですか?

古代の鉄はどのようにして得られたのですか?

今日、私たちは鉄を採掘するための高度な機械を持っていますが、それは千年前ではありませんでした。私たちの祖先はどのようにして鉄鉱床の存在を見つけ、それらを採掘し、それらから武器を作りましたか?高度なツールがなかったのに、鉄を溶かすのに必要な温度をどのようにして達成したのでしょうか。


隕石

紀元前1000年以前は、隕石または時折小さな天然鉄の堆積物が働いていました。これらのソースは純粋な鉄であり、簡単に武器に変えることができます。ツタンカーメン王の墓で、隕石の短剣が見つかりました。そのような情報源はごくわずかしか入手できません。

沼鉄鉱

かなりの量の鉄の生産は紀元前500年頃に始まりました。鉄の重要な供給源の1つは、沼の底に自然に見られる酸化鉄の小塊である沼鉄鉱でした。熊手があれば、簡単に集めることができます。たとえば、チュートン族とラテーヌ文化は、武器を作るために沼鉄鉱を使用した可能性があります。沼鉄鉱は最近まで使用され続けました。アメリカの植民地が製鉄業を始めたとき、沼鉄鉱が最初の鉱石の供給源でした(ソーガス製鉄所を参照)。

ヘマタイト

ローマ人は本当に準備を整え、鉄だけでなく鉄鋼も大量に生産した人たちでした。これが彼らの成功の重要な要因でした。彼らは、おそらくラチウム自体(非常に湿地でした)を含むさまざまな鉄鉱石の供給源を持っていましたが、大きな重要な供給源はエルバ島でした。エルバ島には、赤鉄鉱の広大で純粋な堆積物があります(実際には 鏡面反射鉄)現代までずっと働いてきました。ヘマタイトは純粋な濃縮酸化鉄であり、優れた鉄鉱石です。エルバ島はローマ人の前からエトルリア人によって開発されていましたが、ローマが引き継いだとき、彼らはそこでの採掘事業を大幅に拡大しました。

製鋼

鉄鋼を作るために、ローマ人は後にカタロニアの鍛造として知られるようになったタイプの単純な塊鉄炉を使用しました。このタイプの鍛造品は何千年もの間使用されていました。実際、今日でも裏庭の鍛冶屋はカタロニアの鍛造を使用して鋼を製造しています。このような鍛造を上手に使うのはかなり難しいですが、技術を習得すれば、高品質の鋼を簡単に作ることができます。


アナトリアはしばしば製鉄所の発祥の地であると信じられています。鉄工はヒッタイトに先行し、アナトリアの紀元前3千年紀にまでさかのぼりますが、ヒッタイトは冶金学において重要な進歩を遂げました。残念ながら、私たちは金属加工の起源についてほとんど知りません。考古学的な発見は非常にまれです。金属は非常に貴重であったため、遺物が失われたり廃棄されたりする可能性はほとんどありませんでした。私たちがほとんど知らないことは、書かれた記録から来ています:

ヒッタイトの筆記者は、冶金学的手順自体にはほとんど注意を払っていませんでした。孤立したメモから、原材料が最初に分類されたと結論付けることができます。融解は動詞で説明されました zanu- (調理するために)…精製プロセスの適用は、金属の異なる品質が言及されているという事実から推測されるかもしれません。合金化のスキルは、金、銅合金、そしてもちろん青銅の生産を説明するテキストによって証明されています。金属は鋳造されました(ラフワイ-)インゴットまたは完成品に。インゴットやタレントから必要な量が分断されました(arha duwarnai-)、リキャストするために(アパラフワイ-)最終製品にそれ。

鉄の場合、使用される用語によれば、3つの生産段階が観察されます: '炉から直接(取り出された)鉄'(AN.BAR S A KI.NE)、標準品「鉄」(AN.BAR)、そしてより高い品質、おそらくより高く評価されている「優れた/一流の鉄」(AN.BAR SIG)。最終製品は、鉄のインゴット、バー、またはブレードであった可能性があります。国営の鉄工所は、アッシリアの王に宛てたハットゥシリ3世の有名な手紙KBo1.14によって証明されています。一方、税目録24に記載されている56の鉄の刃と16の黒鉄のクラブは、鉄が地方のコミュニティによっても生産されたことを示しています。 (ソース)

著者らは、通常の鉄は隕石鉄の前に証明されたと述べています。ヒッタイト人はお互いを大切にしているようには見えず、機能的に同等のものとして扱っていました。

残念ながら、それは冶金学の起源のようであり、真に古代の鉱業と製錬技術のほとんどは時間とともに失われています。


古代の人々はどのようにして鉄を発見しましたか?

鉄の生産は、古代文明にとって最も洗練された金属加工の形態でした。

鉄鉱石還元の複雑な技術は、4、000年前のヒッタイト王国とミタンニ王国の古代アナトリア(現在のトルコ)にそのルーツがあります。インド北部では、3、800年前に出現したという証拠があります。

独立して、鉄はサハラ以南のアフリカ、今日のナイジェリアで同時に生産されました。

これまでに発見された最も古い鉄の物体の中には、5、200年前のエジプトの墓で見つかった隕石の真珠と、クフのピラミッドで見つかった陸生の鉄のナイフの刃があります。

ヒッタイトとミタンニの王がこの金属の力と価値を意識して取引量を管理し、その製造の秘密を守っていたため、その期間中、新しい金属はまれでした。

ヒッタイトの王に宛てられた3,400歳のファラオの手紙から、彼が鉄を求めていたという事実が浮かび上がります。王は彼に与えましたか?短剣!

3、500年前、Thutmose the Thirdが受け取った賛辞のリストの中には新しい金属もあるため、金属は大量に生産されていました。

鉄は、地殻で最も頻繁に見られる金属の1つです。

当初は、木炭と交互に配置された鉱石を加熱することによって達成されました。しかし、その間に達成された温度は鉄を溶かすのに十分ではなく、それはドロスを取り除き、ハンマーで叩かなければならない海綿状の塊だけをもたらしました。

溶けなかったので、ハンマーで形を整えました。この技術にはベローズが必要でした。ベローズの前には、ファンとブローチューブがありました。

ハンマーとアンビルには石や金属の塊を使用し、つかむには一種の粗い金属のはさみを使用しました。この原始的な技術は、鋤や武器から宝石まで生み出されました。

その後、より高度な技術は複雑な炉を採用し、軟鉄を得​​るために炉の内部から炭素酸化物を投入しました。融点は比較的低く、1180〜1215℃でした。中和するためにシリコンライムを使用しました。

約3、200年前、新しい金属はヨーロッパ全体(バルカン半島を経由)、西アジア、極東に急速に広まりました。鉄器時代の始まりは青銅器時代のピークに対応しています。

しかし、紀元前5世紀以降、ほとんどの道具がこの材料で作られたヨーロッパで鉄が頻繁に使用されるようになりました。アフリカでは、鉄がバントゥー族に技術的優位性を与え、石器時代レベルのブッシュマン族とピグミー族の人口に取って代わり、黒人アフリカのほぼ半分に植民地化することを可能にしました。南北アメリカのコロンブス以前の文明は、鉄を発見したことはありません。


初期のコミュニティ

過去約1万年を除いて、人間はほぼ完全に小さな遊牧民のコミュニティに住んでおり、食料の収集、狩猟、釣り、捕食者の回避のスキルに依存して生き残っていました。これらのコミュニティのほとんどは熱帯の緯度、特にアフリカで発達したと考えるのが妥当です。アフリカでは、人間のように身体の保護が不十分な生物にとって気候条件が最も有利です。部族がそこから亜熱帯地域に移動し、最終的にはユーラシアの陸地に移動したと考えるのも合理的ですが、この地域の植民地化は、氷河期の連続によって厳しく制限されていたに違いありません。人類がそのような不利な条件に適応する際に驚くべき多様性を示したとしても、住むことはできません。


新しい鉄器時代

1825年は新しい鉄器時代の始まりと呼ばれました。鉄産業は、鉄のレール、在庫の鉄、橋、トンネルなどを必要とする鉄道の大量の需要から大きな刺激を受けたためです。その間、鉄で作ることができるすべてのものが需要になり始めたので、民間の使用は増加しました、窓枠さえ。英国は鉄道鉄で有名になりました。英国での当初の高い需要が落ち込んだ後、英国は鉄道建設用の鉄を海外に輸出しました。


格子構造: 体心立方
格子定数: 2.870Å
デバイ温度: 460.00 K

鉄は植物や動物の生命に不可欠です。鉄は、私たちの体が肺から体の残りの部分に酸素を輸送するために使用するヘモグロビン分子の活性部分です。鉄金属は、他の金属や炭素と広く合金化されており、複数の商業用途に使用されています。銑鉄は、約3〜5%の炭素を含み、さまざまな量のSi、S、P、およびMnを含む合金です。銑鉄はもろく、硬く、かなり溶けやすく、鋼を含む他の鉄合金の製造に使用されます。錬鉄には10分の数パーセントの炭素しか含まれておらず、可鍛性があり、丈夫で、銑鉄よりも延性が低くなっています。錬鉄は通常、繊維構造を持っています。炭素鋼は、炭素と少量のS、Si、Mn、およびPを含む鉄合金です。合金鋼は、クロム、ニッケル、バナジウムなどの添加剤を含む炭素鋼です。鉄は最も安価で、最も豊富で、ほとんどがすべての金属の使用。


古代の鉄はどのようにして得られたのですか? - 歴史

帝国の鉄
ローマのグラディウスの歴史と発展
パトリック・ケリーによる記事


ロムルスとレムスとオオカミ
里親-紀元前500〜480年頃、
現在、ローマのカピトリーノ美術館にあります
何世紀にもわたって、時間の霧が流れてきました。彼らは私たちに、世界でこれまでに知られている最大の帝国の1つであるローマの創設の伝説をもたらしました。物語が示すように、ロムルスとレムスの2人の兄弟がローマを設立しました。兄弟は子供として捨てられていました、その時点で彼らは彼女自身としてベイビーを授乳した彼女のオオカミによって養子にされました。ロムルスとレムスが男らしさに成長したとき、彼らはローマとなる偉大な都市を設立しました。兄弟たちは、勝利者のロムルスと互いに戦いました。このようにして、ロムルスはローマの最初の王となり、ローマを偉大な創設へと導きました。まあ、完全ではありません。

はい、ロムルスはローマの支配者の一人として君臨しました。これ以外に、前述の物語には真実の断片以上のものはありません。乳頭を吸うオオカミの男の子の話には、それに対して生意気な空気があることを認めなければなりません。それでは、イタリアの西海岸にある小さな村が、比較的曖昧な状態から世界の支配へと上昇したことをどのように説明するのでしょうか。その帝国の最も重要なシンボルの1つであるグラディウスの歴史を探りながら、この質問に答えようとします。まず、少し歴史的な背景が整っています。

ローマの物語は、伝統的に、紀元前753年に始まります。ローマは、当時エトルリアとして知られていたイタリアの西中央海岸近くのテヴェレ川の左岸に成長した丘の上の村のグループのメンバーとして始まりました。エトルリア人として知られる船乗りの人々がこの地域の主力を握っていました。この地域の他のほとんどの人々と同様に、ローマ人はエトルリア人と戦いました。 7世紀の終わりに、エトルリア人はローマを征服し、軍事独裁政権を確立しました。この状況は、ローマの人々がエトルリアの大君主を追放するまで、おそらく1世紀の間続いていました。この時代の武器や鎧の多くは、他のヴィッラノーヴァ文化と非常によく似ていて、剣は青銅で作られていました。パターンは、同年代の他の人々が使用していたブロンズの「アンテナ」柄の武器と非常に似ていました。


コリント式ヘルメット
この時点で、私たち全員がよく知っている鋼のような目のローマ軍団兵は、5世紀も先のことでした。エトルリア-セルビア時代のローマ軍は、ギリシャ軍と非常に似ていました。ギリシャのコリント式ヘルメットとアルギブの盾は共通していた

サイフォス
重装歩兵の


コピス:
激しいチョッパー
槍は当時のタイトなファランクスの形成に最もよく利用され、剣は主要な武器とは見なされませんでした。槍と男性が壊れたときだけ、剣が引かれました。古代の戦いの厳しい範囲では、これらの2つの短い死の破片の影響は本当にひどいものだったに違いありません。 4世紀までに、ローマはエトルリア人を追放し、イタリア半島の中央高地に拡大し始めました。これにより、彼らはサムナイトと激しく接触しました。ローマはテヴェレ川沿いの他の村と(時には力強く)同盟を結び、歴史家にラティウム同盟として知られる連合を結成しました。当然のことながら、サムナイトはこの野心的なアプローチを評価せず、適切な回答を返しました。これは、彼らがホプロンを引き上げて、お尻の壷を開いたことを意味すると解釈してください。鎧は非常に特徴的な線に沿って発達しましたが、この時代の剣は以前のパターンに従い、ギリシャのXiphosとVillanovanのアンテナパターンが鉄と青銅の両方で好まれました。次の紛争は50年以上続き、最終的にはサムナイトとその同盟国を敗北させました。ローマは現在、イタリア半島とその人々の財産を支配していた。

紀元前2世紀までにローマは共和党時代の初期に入り、古典的なローマ軍団兵は彼の誕生の苦痛を感じていました。現在は共和国ですが、ローマは依然として階級制度を維持しており、兵役は裕福で裕福な州でした(時代はどのように変わるのか!)。市民は自分の武器を供給する責任があったので、その結果、最前線は最も裕福な人々によって配置されました。ギリシャのファランクスは放棄され、標準的なローマの広場が使用されていました。長い槍と傲慢な盾はなくなり、大きな楕円形(後の正方形)のスクトゥムと致命的なピルムに置き換えられました。私たちのトピックが登場したのは、歴史のこの瞬間でした。ローマがイベリア(スペイン)に侵入した際、彼らは最も価値のある対戦相手のポーカーであるグラディウスヒスパニエンシスに紹介されました。短い順序で、以前のパターンは放棄され、グラディウスが標準になりました。この期間中、ローマ軍はマリウスの軍制改革として知られる大規模な変化も経験しました。マリウスの下で、軍隊を悩ませていた階級制度は廃止され、入隊はすべての市民に開かれました。装備と訓練は標準化され、軍団は彼の馴染みのある形を取り始めました。標準装備は「クールス」デザインのブロンズヘルメット、ボディアーマーとしてのメールロリカ、大きな長方形のスクトゥム、発射体の武器としてのピラ、そしてもちろんグラディウスになりました。


アルビオンマークマインツラインゲンハイムグラディウス

なぜグラディウスが支配的になったのですか?実用性の問題が大きな影響を与えたのではないかと思います。初期の剣のデザインは優れた性能を発揮しましたが、製造もより困難でした。サイフォスの葉身とコピスの前屈刃は、グラディウスの真っ直ぐな両刃の刃よりも複雑で時間がかかります。初期のタイプも、柄に主に金属部品を使用していました。グラディウスのものは天然素材でした。これらの材料は、はるかに簡単に入手して作業できます。デザインは何世紀にもわたって変化を見ましたが、基本的なデザインの側面は同じままでした。述べられているように、グラディウスの刃は両刃で、通常はダイヤモンドの断面で、およそ19または20インチでした。柄のコンポーネントは、必要に応じて木材を代用することもできますが、骨から作られたグリップを備えた、ある種の地元で入手した広葉樹で作られた上部と下部のガードで構成されていました。剣の上部ガードは通常球形ですが、他のデザインが使用されることもありました。ブレードに最も近い下部ガードは、ブレードが突き当たった平らな表面にブロンズプレートがはめ込まれた半球形になります。パターン溶接の例が見つかっていますが、ブレードは通常、錬鉄に似ていました。ブレードの品質は、間違いなくメーカーの場所と能力によって異なります。グラディウスのさまざまなデザインについて説明するときに、特定の名前でそれらを参照します。これらの名前は、特定のタイプの最初の例の検索場所を示しています。

最初の真のグラディウス、そして私の考えでは、古典的なタイプはマインツとして知られています。マインツはグラディウスタイプの中で最大で、最もエレガントです。通常、長さが22〜22インチのブレードは、長くて致命的なポイントに向かって先細になるハチ腰のプロファイルを備えています。このデザインは、ローマの敵が通常着用する鎧に対して致命的だったでしょう。柄は、後のデザインと比較すると、少し重くなる傾向があります。全体として、それは非常にバランスの取れた威圧的な見た目の武器です。マインツを収容した鞘は通常、スズまたは他の種類の金属のプレートに面しています。このプレートは、おそらく軍団が彼自身を際立たせた婚約を示した装飾的なデザインでエンボス加工されます。今日の従軍記章に相当するものとしてグラディウスを授与することは珍しくありませんでした。これはローマの内戦中に使用されていた剣であり、ジュリアスシーザーのイギリス侵攻中に軍団によって運ばれていたでしょう。


アルビオンマークフラムグラディウス

マインツのコンテンポラリーである2番目のパターンは、フラムパターンとして知られています。私はフラムのデザインを気にしたことがありません。それはマインツの優雅さと後のタイプの実用的な魅力を欠いています。魚でも家禽でもありません。フラムはマインツと同じ基本パターンに従いますが、規模は小さくなります。また、構造がより角張っており、前任者のスイープラインがありません。柄はまた、現代美術でははるかに角張っていて角張っているように描かれています。これは、いくつかのローカルデザインの癖かもしれませんし、基本的なデザインを維持しながら生産を簡素化する手段かもしれません。

3番目の最後のタイプも最も一般的なものの1つであり、ローマの後期の帝国を非常に象徴しています。ポンペイとして知られているこの3番目のタイプは、以前の優雅なデザインからの逸脱です。確かに、ポンペイを優雅と呼ぶことはほとんどできません。おそらく、間違いなく功利主義的ですが、決して優雅ではありません。ポンペイは(フラムのように)マインツよりも全体的な規模が小さいです。それは、より短いより角のある点を備えた真っ直ぐな両刃の刃を特徴とします。このブレードは通常、長さが約19インチです。標準的なポンペイの鞘は、装飾的なブロンズの家具を備えた革で覆われた木でした。これらの変更は、ローマの敵が使用しているさまざまなボディアーマーによるものと推測されています。これは、ローマが実際に遭遇した新しい武器に直接関連して鎧のデザインを変更したことを考えると、有効な立場です。グラディウスの場合、これは真実ではないと思います。私の意見では、これらの設計変更は主に経済的要因によるものでした。さまざまな種類のグラディウスを比較すると、ポンペイがはるかに簡単に製造できることは明らかです。ローマの帝国時代には、軍団兵と補助兵の両方で大量の軍隊を装備する必要がありました。本番環境のすべてのショートカットが利用されていたでしょう。ポンペイは、世界大国としてのローマの全盛期の残りを通して、標準的な軍団のサイドアームになり、それを維持しました。時が経つにつれ、ローマ帝国は信じられないほどの限界にまで拡大し、傭兵と補助軍に頼らざるを得なくなりました。これらの軍隊は通常、親しみやすさと供給のために、よりネイティブなデザインの武器に依存していました。やがてローマ軍団は戦場から消え、グラディウスは彼と一緒に行きました。


アルビオンマークポンペイグラディウス

「なぜ」について説明しましたが、「どのように」を聞いてみましょう。小さな町がどのようにして既知の世界の多くを支配するようになったのですか?彼らの武器は敵の武器よりも効果的でしたか?グラディウス自体は古代の戦争の卓越性でしたか?実際のところ、ローマの武器は、現物で持っていったとき、敵の武器よりも効果的ではありませんでした。グラディウスは、当時の他の刃物よりもそれほど優れていませんでした。グラディウスは、軍団自身を含む兵器システムの一部にすぎませんでした。ローマ人は彼らの武器に対して感情を持っていませんでした。ローマ数字のエクスカリバーやデュランデルはありません。グラディウスは、ピルムやスクトゥムのように、単に貿易の犠牲でした。ローマはまた、優れた武器とそれらを使用する方法を採用することに躊躇しませんでした。グラディウスはこれの完璧な例です。

一つのことと一つのことだけで、ローマが支配することを可能にしました。それはその軍団の規律です。軍団の静脈を通り抜けた鋼は、彼の拳の鉄よりも重要でした。ローマの兵士は仲間と協力して働きました。彼は個人の栄光も名声も求めていませんでした。軍団兵は、世界初の真にプロフェッショナルな、引退に縛られた兵士でした。剣の収集家や歴史愛好家として、私たちはグラディウスの功利主義的な魅力を賞賛しています。また、ローマの業績がまだ残っていることに驚かされます。これはすべてうまくいっていますが、コインの裏側を決して忘れてはなりません。ローマ人は独創的で適応力が高い一方で、残忍で残酷でもありました。多くの点で、ローマ軍団兵はナチストームトルーパーの古代の同等物でした。ローマの支配下にあった文化の多くが協会の恩恵を受けたのは事実ですが、選択の自由によって行われたのではないことも考慮する必要があります。

ずっと前に、ローマ軍団兵は歴史のほこりっぽい平原を横切って行進しました、そして、彼は彼の残酷なグラディウスを彼と一緒に連れて行きました。これはあるべき姿です。

著者について
パトリックは、カンザスハイウェイパトロールに仕える州の兵士です。彼は幼児期から刃物、特に中世の剣に魅了されてきました。パトリックは、お気に入りの趣味にふける機会を与えてくれたことに感謝しているだけでなく、鋭い先のとがったものでいっぱいの家に耐える妻にも恵まれています。


紀元前8700年から現代までの金属プロセス、熱処理、表面技術のタイムライン



実証されているように、金属の加工は約10、000年前にさかのぼりますが、人類の進化するニーズによりよく適合するように金属の特性を変更する方法についての科学的理解の多くは、過去200年になりました。 Bodycoteは最新の熱処理の最前線にあり、アプリケーションの要件を満たすか超えるために、材料の開発において顧客と協力し続けています。

熱処理サービスの真のグローバルプロバイダーとして、Bodycoteは顧客に大きな利点を提供することができます。 Bodycoteは、プラントの国際ネットワークを通じて、豊富な知識、経験、専門知識を活用して、必要なときに必要な場所で高品質のサービスを提供します。

Bodycote&rsquos熱処理サービスは、熱処理、金属接合、熱間静水圧プレス、表面技術など、多くのコア技術で構成されています。

グローバルネットワークは180以上の場所で運営されており、顧客はBodycoteの包括的なサービスと専門知識の恩恵を受けています。ボディコートは1万年前にさかのぼる業界から、その遺産を発展させ、未来に焦点を合わせ続けています。

銅は延性のある金属であり、腐食に強く、熱伝導率と電気伝導率が非常に高くなっています。純銅は柔らかく、展性があり、露出したばかりの表面は赤みがかったオレンジ色です。

これらの4つの冶金技術はすべて、新石器時代の初めに多かれ少なかれ同時に現れました。紀元前7500年。それらには、冷間加工、焼きなまし、製錬、ロストワックス鋳造が含まれていました。

インベストメント鋳造は、ロストワックス鋳造法(最も古い既知の金属成形技術の1つ)に基づく工業プロセスであり、紀元前4500年頃に発生しました。インベストメント鋳造は、ワックスパターンまたは同様のタイプの材料の周りに製造された型を使用して正確な鋳造を行うための技術です。その後、これは鋳造プロセス中に溶けます。

銅は1万年以上にわたって人間によって使用されており、現在のイラク北部で最近発見された使用の証拠があります。メソポタミア、エジプト、ギリシャ、ローマ、インダス、中国の文化はすべて、戦争用の武器を開発するために銅を使用していました。シュメール人は、この目的のために銅を利用した最初の人々の一部でした。

銅の用途は?戦争、通貨、芸術、宝飾品の武器。現代の用途は、パイプ、配線、ラジエーター、車のブレーキとベアリングなどです。

青銅は、アルミニウム、ニッケル、亜鉛などのさまざまな金属を使用して作成された合金です。ヒ素、シリコン、リンなどの非金属も混合物に加えることができます。

スズは後にセルビアで青銅を作るために使用されました。錫青銅は砒素青銅よりもはるかに優れており、作業が簡単で、強度が高く、毒性が少ない。

ブロンズに使用しますか?銅や石よりも頑丈なブロンズは、人々が道具、芸術、武器、通貨、建築材料などのより耐久性のある金属オブジェクトを作成することを可能にしました。より現代的な用途は、船の付属品(塩分侵食に対する耐性があるため)、ベアリング、クリップ、電気コネクタ、およびスプリングとしてでした。

最初のヨーロッパの銅鉱山労働者はバルカン地域から来たと考えられています。彼らは骨の道具を使って掘り起こし、現在のセルビアのルドナグラバ(鉱石の頭)から大量の銅鉱石を発掘しました。当時の入植者は、紀元前5700年から4500年まで生き残った新石器時代のヴィンチャ文化からの畜産、狩猟、採餌に関心を持っていました。彼らは、最年長の女性が家族グループを率いる家母長制の社会でした。もっと&raquo

&Oumltziアイスマンは、銅器時代の最も古いミイラの1つです。彼は1991年に氷河で発見され、斧、フリントブレードナイフ、ガマズミの木の矢筒、矢などの多くのアイテムとともに、4、000年前の道具の使用方法に光を当てました。最も興奮したのは、タールと革のストラップで固定された長い銅の頭を備えたイチイの柄の斧でした。斧の頭は、その生産が冷間鍛造、鋳造、研磨、研ぎの組み合わせであったという兆候を示しました。もっと&raquo

ブロンズ合金はたくさんありますが、通常、現代のブロンズは88%の銅から12%のスズです。スプリング、タービン、ブレードの製造に使用される、いわゆる&lsquoalpha&rsquoブロンズ合金は、通常、わずか5%のスズです。たとえば12世紀の英国の燭台に見られる歴史的な青銅には、銅、鉛、ニッケル、スズ、鉄、アンチモン、ヒ素、および大量の銀の混合物が含まれていた可能性があります。これは、大量のコインが作成に使用されたことを示唆している可能性があります。特定のアイテムの。 「商業用青銅」という用語は、90%の銅から10%の亜鉛の混合物であり、建築用途に使用される青銅は、57%の銅から40%の亜鉛、および3%の鉛のみです。光の反射板や鏡に使われることがある青銅の種類は「ビスマス青銅」と呼ばれ、銅、錫、亜鉛に加えて、美しい元素であるビスマスが1%含まれています。

中国の冶金学には長い歴史があります。銅は多くの文化で広く使用されており、中国での銅の使用は紀元前3000年頃にさかのぼります。初期の銅片のいくつかは、石家河遺跡群として知られているデンジアワンで発見されました。石家河文化における主要な輸送手段は、水住民が独自の水路を建設して、より多くの都市部を他の町からの隣接する川に接続することでした。このような人々の動きのすべてで、商品は水路でも取引され、この銅は石家河文化によって取引または購入された可能性があることは理にかなっています。もっと&raquo

プアビ(通称クイーンプアビ)は、ウル第1王朝時代、シュメールの都市ウルで重要な人物でした。彼女のために作られた二重壁の器が付いた金のゴブレットが彼女の墓で見つかりました。 25%の銀の合金でろう付けされた金は、&lsquoelectrum&rsquoと呼ばれていました。金のろう付けは、紀元前3世紀の人類の歴史の中で最初の文明であるシュメール人によって知られており、巧みに実践されていました。プアビのために作成されたゴブレットは、1922年から1934年の間にレオナードウーリー卿によってウルの墓地(現代のイラク)でまだ緑色のアイペイントで満たされていることがわかり、ろう付けされた関節の最も初期の生き残った例の1つです。上部は二重壁で、周囲にろう付け接合が施されています。ゴブレットは現在、ロンドンの大英博物館に展示されています。

初期のろう付けの他の例には、紀元前2200年頃にトロイで始まったろう付け技術を使用して体にハンドルが取り付けられた飲料容器が含まれます。この頃、エジプトではろう付けも一般的でした。現代のろう付けは初期のろう付け機の仕事にルーツがありますが、プロセスは洗練されており、多くの場合、ろう付けされた金属製品の大量生産のために自動化されています。

ろう付けは現在、溶加材を溶かして接合部に流し込むことによって2つの金属部品を接合するために使用される一般的な冶金技術であり、溶加材は隣接する金属よりも融点が低くなっています。初期の冶金学者が炭火と吹き矢を使用してろう付けを達成したところ、現代の技術は洗練され、正確で、工業レベルにスケーリングされ、自動化または半自動化することができます。トーチろう付けは、機械化ろう付けの最も一般的な形式であり、小規模な生産工程や特殊な操作に最適です。

大規模なろう付けは炉で行われます。これは、特に費用効果の高い、産業活動で広く使用されている自動化または半自動化されたプロセスです。炉ろう付けには多くの利点があります。これには、簡単にジグまたは自己配置できる小さな部品を大量に製造できること、局所的な加熱によって歪む可能性のある部品を保護する制御された熱サイクル、低単価、保護などがあります。不活性、還元、または真空のいずれかである炉内の雰囲気は、すべて部品を酸化から保護し、もちろん、複数の接合部を同時にろう付けする能力を備えています。

特に真空ろう付けは大きな利点を提供し、非常にクリーンで優れたフラックスフリーのろう付け接合部に高い完全性と強度をもたらします。ろう付けは、古代人が使用していた最初の吹き矢と木炭の方法から、科学的に理解され、コンピューターで制御される現代の工業プロセスへと大きく発展しました。それは今日使用されている金属接合の主力の1つです。もっと&raquo

ハッティの人々は、現在のトルコにあるハッティの土地の古代の住民でした。ハッティ人は、インド・ヨーロッパのヒッタイト文化に自然化し、ヒッタイト、ルウィ語、パラー語などの言語を話し始めるまで、紀元前200年頃まで存在していました。

ハッティの宗教は石器時代にまでさかのぼり、その神々は太陽の女神フル&スカロネム(ヒョウ)、母の女神ハンナハンナと彼女の息子の嵐の神タル(雄牛)でした。王がバビロン、アムル、キズワンダなどの外国の王女と結婚したため、彼らは多民族社会でした。

ハッティ王家の墓で見つかった鉄の短剣は、アナトリア北部の王家の墓で見つかった最も初期の鉄製の物体の1つでした。短剣は、製錬された鉄の刃と頑丈な金の柄を備えていました。もっと&raquo

中国の青銅器時代は、紀元前2100年頃、夏の時代に始まりました。初期の発見は、とりわけ新疆ウイグル自治区と山東省のQijiaとSibaのサイトでした。

当時の中国の人々は、一般に信じられていたのとは反対に、お茶や米を食べず、代わりに穀物、パン、キビのケーキ、ビールを飲み、王族は肉を食べ、ワインを飲みました。この時に発見された多くの青銅の工芸品は、3本足と4本足の大釜またはDingsと呼ばれる容器で、これらは穀物やワインを入れるために使用されていました。巨大な大釜のいくつかは約180ポンドの重さがあり、ワイン容器は75ポンドの重さがあります。もっと&raquo

インドはローマ帝国によって優れた鋳鉄の創造者の国であると見なされていました。ヒンズー教徒は工業化学においてヨーロッパよりはるかに進んでおり、鉄の製錬は古代インド全体で広く行われていました。考古学者は、紀元前1800年から紀元前1200年までさかのぼる、ハイデラバードのダドゥプール、ラジャナラカティラ、ウッタルプラデーシュおよび鉄器時代の埋葬地から多くの鉄の遺物を発見しました。鉄の球と製錬は、ヒンドゥー教の中心的な哲学的概念のいくつかを含むテキストのコレクションである古代のウパニシャッドで言及されました。もっと&raquo

鋼の最も初期の生産は紀元前1800年にさかのぼります。その断片は、アナトリアのカマン・カレホユクの遺跡から発掘された鉄から発見されました。考古学者の発掘現場は、カマンの町の中心部からそれほど遠くない、アンカラの南東100kmに1993年に設立されました。そのずっと後の2005年に、鉄器は赤沼英夫によって分析され、現在では鉄鋼製造の最も初期の既知の証拠と見なされている鉄鋼の破片が含まれていることがわかりました。もっと&raquo

武器での鉄の使用は、この青銅が主に使用される前はヒッタイト人に特有のものでしたが、より硬い青銅は重くて扱いにくいものでした。ヒッタイト人は鉄工の知識を利用して、リブ付きの刃を備えた短い刺し剣から、近接格闘術で敵を斬るための鎌形の短剣まで、さまざまな武器を作り上げました。刃が曲がっている剣は、青銅の刃を使用している可能性のある敵との戦闘中に折れる可能性が低くなりました。一部の兵士は戦斧を使用しましたが、ほとんどの斧は依然として建設に使用され、戦闘には使用されていませんでした。兵士たちはまた、遠くから攻撃するために先端が鉄の槍と槍を持った戦車で戦いを繰り広げました。盾も鉄を使用して改良され、ヘルメットは青銅の矢や他の金属製の武器から保護するために鉄でスタイリングされました。

ブロンズの鋳造品は、以前のような実用的なアイテムではなく、儀式や宗教的なイベントのための詳細な儀式的なアイテムの作成に使用されました。殷の芸術家は、象、虎、フクロウ、雄牛、雄羊、さまざまな鳥、&lsquotaotie&rsquoと呼ばれる架空の動物のマスクなどの詳細な動物の形で多くの丁の船を飾ります。丁船は主に人間と動物の両方の儀式の犠牲のために使用されました。それらは通常非常に大きく、犠牲動物全体が血管を満たすことを示しています。このような犠牲は先祖をなだめると言われていました。シャンは、霊が幸せであれば、霊は生きている世界に影響を与える能力があると信じていたので、生きている人は祝福されました。犠牲をもらった他の神々は、風、雨、雷を制御すると信じられていた神々でした。

シャン王の女王であるフーハオの墓では、これまでに発見された最も初期の青銅器のいくつかを含む、約200の青銅の遺物が発見されました。残念ながら、当時の慣習と同様に、ブロンズとともに、16人の犠牲者と6匹の犬が墓で発見されました。もっと&raquo

この頃、刀を鍛造温度まで加熱した後、水などで急冷することで刀の切れ味を改善できることが知られていました。中世には、鋼の部品が加熱され、骨粉、馬のひづめ、動物の皮などの圧縮された生物学的材料に詰められ、尿がクエンチ剤として使用されることがありました。これにより、検出可能であるが理解されていない表面硬化の形態が発生しました。もっと&raquo

鋼とは何ですか?すべての鋼種は鉄と他の元素の合金であり、主にその強度と低コストのために使用されます。通常、原子レベルで鋼の硬化を高めるために、約2.1%の炭素が添加されます。

サハラ以南のアフリカ人は紀元前1400年頃に鉄鋼を開発し、西暦よりかなり前に炭素炉で鉄鋼を生産したと考えられています。東アフリカの高炉で達成された温度は、ヨーロッパの産業革命で達成された温度よりも高いと考えられていました。アフリカで生産される鉄鋼の量を減らした1つのことは、炉を動かすために木炭を作るための木材が不足していたことでした。したがって、最大の進歩は熱帯雨林地域に近かった。もっと&raquo

焼戻しは古代の熱処理プロセスです。発見された強化金属の最も古い既知の例は、ガリラヤで見つかった紀元前1200年から紀元前1100年までのつるはしの柄でした。焼き戻しプロセスは、ヨーロッパ、アフリカ、アジアを通じて古代世界全体で使用されていました。

尿、血液、さらには水銀や鉛などの他の金属を含む、古代世界の冷却浴について多くの異なるオプションが検討されましたが、急冷媒体は進化しましたが、焼き戻しプロセスは何世紀にもわたって比較的変わっていません。

焼戻しは、合金の硬度を下げることにより、鋼や鋳鉄などの鉄合金の靭性を高めるために使用されます。焼戻しは、急冷されたワークをその下限臨界温度より低い温度に加熱することによって達成されます。もっと&raquo

鋼鉄はスパルタ軍の秘密兵器であったと言われています。この主張は完全には支持されていませんが、アテネ、ローマ、ペルシャの兵器は紀元前500年以来、鋼製のケーシングと錬鉄製のコアの混合物であったため、スパルタは鋼製の兵器を実験していた可能性があります。スパルタは生まれながらの戦士であり、敵のより柔らかい鉄や青銅の武器に対して優れた武器を手に持つことを想像していました。

1961年のニューヨークタイムズ紙の記事で、かつてスパルタだった地域から鋼の標本を入手したボルスト博士は、この時点で鋼を持っている軍隊は、原子爆弾を持っているのとほぼ同等の軍隊であると述べました。これが、レオニダスと彼の300人のスパルタ戦士がテルモピュライでクセルクセスとペルシャの侵略者と対決した理由の1つである可能性があり、スパルタの盾または遠地点は敵に難攻不落であると言われていました。もっと&raquo

ウーツ鋼は、強化マルテンサイトまたはパーライト混合物内のマイクロカーバイドのバンドまたはシートのパターンによって簡単に認識されます。視覚的には、ほぼ黒色の背景に光エッチングの渦巻き模様として描かれることが多く、世界で最も優れた鋼として知られていました。この鋼の最も良い例のいくつかは、いくつかのボディアーマーが発見されていますが、ブレードや剣などの武器です。ウーツの剣、特にダマスカスの刃は、その鋭さと強さで高く評価されました。おなじみのパターンは、高炭素鋼と低炭素鋼の層を折り曲げて溶接することによって引き起こされますが、この芸術の真の魔法は時間とともに失われています。

南インドの方法は、木炭炉内の密閉された粘土るつぼで黒い磁鉄鉱鉱石を加熱することでした。他の方法は、鉱石を精錬してスラグを打ち落とすことでした。別の方法は、炭素源としてアヴァライ植物からの竹と葉を使用することでした。

&lsquoIndian answer&rsquoを与えるペルシア語のフレーズ&rsquoは、&lsquoaをインドの剣で切った&rsquo(Wootz Damascusの剣)を意味します。もっと&raquo

先住民族のアメリカ人は紀元前4000年以前から銅を使用してきましたが、完全に発達した製錬はずっと後にモチェ文化とともに北海岸にやって来ました。鉱石はアンデス山脈の丘陵地帯の浅い鉱床から抽出され、近くの場所で製錬されたと考えられています。製錬プロセスを描いた金属製の工芸品や陶器の容器の証拠が見つかりました。このプロセスは、炉の中心に空気の流れを提供する3本のブローパイプを備えたレンガ炉で行われたと理解されています。その後、このプロセスからのインゴットは沿岸地域に送られ、より専門的なワークショップで成形されました。埋葬室で見つかったほとんどの物体はビーズであるか、地位の高い個人の宗教儀式に使用されていました。もっと&raquo

河北省の集団墓地には、最近、鋳鉄、錬鉄、さらに重要なことに焼入れ硬化鋼で作られた武器やその他の遺物で埋葬された数人の兵士が含まれていることが判明しました。紀元前200年の漢王朝は、代かきと塊鉄炉のプロセスを使用して、錬鉄と混合することによって鋼を作り始めました。中国の鋼は軍隊によって使用されました、そして、鋼がもろい可能性があるので、中国人はこれを減らすために焼入れ硬化と呼ばれるプロセスを使用しました。

焼入れは、焼入れ剤を使用して金属の結晶化度を低下させ、硬度を向上させることによる急冷を含む熱処理の一種です。クエンチ剤の例は、空気、窒素、ヘリウム、塩水、油、水です。現代の焼入れは、次のような多くの金属に適用できる重要な工業プロセスです。

  • 炭素鋼
  • 合金鋼
  • ステンレス鋼(マルテンサイト)
  • 粉末金属
  • 鋳鉄
  • ねずみ鋳鉄
  • ダクタイル鋳鉄
  • 可鍛鋳鉄

スリランカでは、モンスーン風を利用して炉に動力を供給する方法が高炭素鋼の製造に使用されていました。スリランカ中央高地の人里離れた丘の斜面にある何百もの遺跡が発見されました。この手法の証拠は1990年に最初に発見されました。発見と実験的試行に関する情報は1996年にNature誌に記録されました。夏のピーク時には、学生は高速の風を捕らえる細長い炉を使用して丘陵地帯で製錬プロセスを再現しました。鉄鉱石から直接製錬して鋼を作るために、地球の下に温度を作り出します。もっと&raquo

ハヤの人々は、タンザニアで金属加工を実践した最初の住民であり、信じられないほど、炭素鋼を発明した最初の人々であると考えられています。ハヤの長老たちは泥と草で炉を作り、それを燃やすと炭素を生成して鉄を鋼に変え、そのプロセスは平炉とほとんど同じように機能しました。この品質の鋼は、何世紀も後までヨーロッパで作成されませんでした。

ハヤの人々は、タンザニア北西部のカゲラ地域のブコバ地区、ムレバ地区、カラグウェ地区に広がっていました。 1991年までに、ハヤの人口は120万人と推定されました。ハヤが住む地域は、ウガンダの元大統領イディ・アミン・ダダによってほぼ併合されました。もっと&raquo

中央アジアは最近、るつぼ鋼の生産における重要なハブであることが発見されました。ウズベキスタンとトルクメニスタンはこれらの場所の2つでした。証拠は、&lsquoSilk Road&rsquoの著名な都市であるトルクメニスタンのMervで発見されました。 Mervでのワークショップの発見は、るつぼでの鉄鋼生産の初期の例証を提供しました。他の著名なるつぼ鋼の場所は、ウズベキスタン東部とフェルガナ盆地のパップにあり、どちらも&lsquoSilk Road&rsquoにありました。これらの場所では、何十万ものるつぼと巨大なスラグケーキが発掘されています。特にフェルガナ盆地のある場所では、浸炭された鉄鉱石の証拠が示され、このプロセスはこの特定の地域に限定されているように見えたため、フェルガナプロセスと名付けられました。もっと&raquo

中国の鉄の需要は11世紀までに増加していました。鉄は武器、硬貨、彫像、鐘、建築、機械などに使用されました。現在、中国の宋王朝によって開発された製錬プロセスでは、大きな車輪で駆動される巨大なベローズが使用され、大きな車輪は木炭の燃焼によって駆動されていました。その結果、中国は大規模な森林破壊を経験し始めました。中国人は代替案を作成する方法を考え出さなければならず、この代替案は瀝青炭に由来するコークスでした。コークスの2つの追加の利点は、一酸化炭素の存在に起因する煙の欠如と最終製品での酸化鉄の蓄積の減少でした。もっと&raquo

&lsquoBessemer&rsquoプロセスとして知られているものと非常によく似たプロセスが、11世紀のアジア以来存在しています。磁州への彼の訪問で、このプロセスは、中国の学者沈括によって、西ベッセマープロセスと同様に、溶融金属上でコールドブラストを使用して鋳鉄を鋼に繰り返し鍛造して炭素含有量を減らす方法として説明されました。多くのヨーロッパの旅行者は、アジアの素晴らしい鉄の生産と鉄鋼の作業地区について書いています。

その後、1850年代に、アメリカ人のウィリアム・ケリーが4人の中国の鉄鋼専門家をケンタッキーに招待して彼らの技術を学びました。 &lsquopuddlers&rsquoと呼ばれる英国の鉄鋼労働者の何人かは、プロセスを目撃するために彼の工場を訪れ、英国に戻ったときに発明について話しましたが、最終的にプロセスの特許を取得したのは英国の発明家、ヘンリーベッセマーでした。もっと&raquo

金属処理における彼の発見の関連性に気づいていませんでしたが、その法律が金属の熱処理に重大な影響を与えるのは、フランスの数学者、物理学者、作家、発明家、宗教哲学者であるブレーズパスカルでした。彼は、任意の点で閉じ込められた流体に加えられた圧力が、流体を介してすべての方向に減少することなく伝達され、閉じ込め容器のすべての部分にその内面に対して直角に、そして等しい面積に等しく作用することを提案した。

Pascal&rsquosは、油圧作動油の原理を中心に展開する流体力学と静水力学の分野で働いています。彼の発明には、注射器と油圧プレスが含まれていました。彼の科学への貢献に敬意を表して、パスカルという名前は、圧力のSI単位、プログラミング言語、およびパスカルの法則に付けられました。 Pascal&rsquosの三角形とPascal&rsquosWagerも今でも彼の名前を冠しています。

しかし、パスカルの法則がアイソスタティックプレスの形で金属処理に適用されるようになったのは、数百年後のことでした。バッグまたはエンベロープに含まれる粉末および粒子状物質を、適切な圧力伝達媒体を介して作用する圧力下で高密度化することを可能にするのは、パスカルの法則の適用です。圧力はバッグの表面に均等に作用し、柔軟性があり、粉末を均一に圧搾して、外部形状が元のバッグよりも小さいが形状が似ているコンパクトにします。もっと&raquo

西暦1161年頃に建設された最初の英国の鋳造所についての憶測が飛び交っています。ただし、&ldquobloomeries&rdquoおよび高炉は、西暦1700年頃にカンブリアのファーネスフェルズ周辺にあったと記録されており、Cunsey、Force Hacket、Low Wood、Coniston、Spark Forge、Backbarrowのサイトが含まれています。

鉄器時代の初期の塊鉄炉のいくつかは、ベローズを徒歩で動かし、後に水車を使ってベローズを動かしました。水車は鋳造所内のハンマーに動力を供給するためにも使用され、ブルームフォージまたはブルームスミスと呼ばれるようになりました。ブルームフォージは恒久的な構造で、ほとんどが茅葺の代わりにスレート屋根の木材でした。 1823年までに、カンブリアでは、石炭とコークスの両方を混合した237基の高炉が稼働していました。もっと&raquo

ベンジャミン・ハンツマンは時計職人としてプロとしてのキャリアをスタートさせ、より頑丈なスチール製時計ばねを秘密裏に実験しながら、るつぼのプロセスに出くわしました。このプロセスは、1,600℃に達することができるコークス焚き炉で作成されました。土鍋るつぼを白熱するまで加熱した後、フラックスを加え、溶鋼を型に流し込み、るつぼを再利用しました。

鋼は&lsquocrucible炉&rsquoで作成され、地上レベルと炉で構成される下位レベルのワークショップがあります。ハンツマンの技術により、シェフィールドは産業の大国になり、80,000トンを超えるスウェーデンの鉄が市内で処理されています。もっと&raquo

ハンプシャーのヘンリーコートが特許を取得した代かきプロセスは、溶融銑鉄を酸化性雰囲気の残響炉で攪拌して脱炭素化することで構成されていました。その後、鉄はボールに集められ、瓦礫とロールアウトされました。このプロセスの唯一の問題は、英国で容易に入手できた灰色ではなく、白い鋳鉄しか使用できないことです。これは、&lsquodry puddling&rsquoと呼ばれるプロセス、またはねずみ鋳鉄(銑鉄)を溶かし、スラグを分離して金属からシリコーンを除去し、&lsquofiner&rsquos metal&rsquoと呼ばれる白い脆い金属を作成するプロセスによって克服された可能性があります。もっと&raquo

1850年から1855年の間に、英国の発明家であるヘンリーベッセマー卿は、特許を取得したベッセマー法の作成について最終的な功績を認めました。彼は発見したとき、軍事兵器と弾薬のための鋼のコストを削減しようとしていたと述べた。これは、平炉法に先立つ最初の安価な溶融銑鉄から鋼への大量生産でした。重要なのは、溶鉄に空気を吹き付けて、酸化によってすべての不純物を取り除くことでした。それは鋼の生産を速くそして効率的にし、ベッセマーに歴史の中で名前を与えました。

当時の多くの産業、特に鉄道は、利用可能な鉄鋼の不足によって制限されていました。鋳鉄は橋や線路に使用するのに信頼性がありませんでした。この新しく、より安く、より迅速な鉄鋼生産は多くのエンジニアや設計者に歓迎され、すぐに鉄は鉄鋼に置き換えられました。

しばらくして、シーメンスマーティンプロセスが作成されました。このプロセスは、銑鉄から余分な炭素を燃焼させて鋼を製造する1つの方法でした。シーメンスマーティンプロセス中に鋼が炉内の過剰な窒素にさらされても脆くならず、制御が容易で、大量の鉄くずや鋼を溶かすことができたため、最終的にベッセマープロセスに取って代わりました。しかし、1990年頃に電気アーク炉に置き換えられました。もっと&raquo

ボロナイジングは熱化学的表面硬化法であり、鉄、非鉄、サーメットのさまざまな材料に適用できます。このプロセスでは、ホウ素原子が母材の格子に拡散し、表面に硬い格子間ホウ素化合物が形成されます。表面ホウ化物は、単相または二相ホウ化物層のいずれかの形態であり得る。 1895年に発表された記事で、ノーベル賞を受賞したアンリモアッサンは、揮発性のハロゲン化ホウ素の蒸気中で赤熱で鉄を硬化させる方法を最初に説明しました。しかし、ロシアでボロナイジングプロセスが工業的に適用されたのは約60年後のことでした。当時のロシアの出版物は、肌焼きまたは高周波焼入れされた部品よりも4倍長持ちした、石油探査に使用されるポンプの塩浴ボロナイジング部品について説明しています。しかし、1965年と粉末パックの開発までは、このプロセスが産業用途でより広く普及するようになりました。

それ以来、気相からより効率的なホウ化プロセスを開発するために多くの努力がなされてきた。超高速ボロナイジングプロセスが工業生産能力にまで拡大されたのは2012年のことでした。 Bodycoteは、米国エネルギー省との費用分担の資金調達契約を通じて技術を開発するためにアルゴンヌと提携しました。もっと&raquo

フランスのポール・エルーが開発した電気アーク炉は、通常の誘導型とは異なります。材料は、鉄を溶かす進行中のプラズマ放電である電気アークにさらされます。電気アークを使用する主な利点は、100%の金属くずを使用可能な材料に変えることができ、鉱石から鋼を作るよりも金属くずを扱うのに必要なエネルギーが少ないため、柔軟性が高く、時間もかかりません。 EA炉の欠点は、大量の電力を必要とすることでしたが、多くの企業がオフピーク価格を利用してマシンを稼働させていました。もっと&raquo

1906年5月25日、American GasCompanyの冶金エンジニアとして働いていたAdolfMachletが特許を申請しました。この特許は、レトルト内の空気雰囲気をアンモニアで置き換えることにより、鋼製部品の酸化を回避できることを提案しました。この特許は1913年6月24日に付与されました(特許1,065,697)。

この申請書を提出して間もなく、Machletは、高温のアンモニア雰囲気でコンポーネントを処理すると、&lsquotarnish、腐食、錆、または酸化&rsquoが非常に困難な&lsquoskinケーシング、シェル、またはコーティング&rsquoが作成されることを発見しました。

この特許は1908年3月19日に提出され、1913年6月24日に付与されました。特許番号は1,065,379でした。米国での窒化プロセスの発明を代表するのはこの特許でした。

1907年、マシェは1914年4月14日にガス状ニトロ炭化プロセスの特許を取得しました(特許1,092,925)。しかし、窒化を開発したのはマッハレットだけではありませんでした。開発中、ドイツではA.Fryによる表面硬化用の窒化鋼について同様のプロセスが開発されました。具体的には、Fry&rsquosの作業により、特に鋼(合金元素としてアルミニウムを含む)の表面エンジニアリングプロセスとして窒化が適用されました。これらの初期の開発以来、窒化/窒化浸炭プロセスを受けた後の表面の特性と構造にさまざまな影響を与える、多数の専門的なプロセスバリアント(プラズマ窒化、ガス窒化、フェライト系窒化浸炭、塩浴窒化を含む)が開発されてきました。 。

歴史的に、最初のイオン注入装置は、1911年にケンブリッジのキャベンディッシュ研究所でアーネストラザフォードと彼の学生によってヘリウムベースで建設され、運用されていました。 1949年、Shockleyは、イオン注入を使用したp-n接合の製造について説明する特許「SemiconductorTranslatingDevice」を申請しました[4]。 1954年に、彼は別の特許「イオン爆撃による半導体デバイスの形成」を出願し、イオン注入装置の基本的な説明を提供しました。

1960年から1976年の間に、イオン注入装置の商用機器製造がしっかりと確立されました。 1976年、Varian AssociatesはモデルDF-4を開発しました。これは、最初のインライン、ウェーハ間、高スループット(1時間あたり約200ウェーハ)のイオン注入装置であり、1978年末までに、最も広く使用される商用製品になりました。世界のイオン注入システム[6,7]。当初、イオン注入技術の開発は、IC産業用の半導体材料をドープするために利用されていました。その後、70年代半ばには、これらの高エネルギーイオンビームを使用して金属の表面特性を向上させ、鋼やその他の合金に窒素または炭素を注入すると、耐摩耗性と耐食性が向上し、表面特性が向上しました。もっと&raquo

火炎溶射は、1910年代半ばにスイスのマックス・スクープ博士によって発明されました。幼い息子と遊んでおもちゃの大砲を発射していると、大砲から発射された熱い鉛弾が事実上すべての表面に付着していることがわかりました。 Schoopは、小さな大砲とスズと鉛の顆粒で実験を開始しました。 1900年代初頭、Schoopと彼の仲間は、溶融金属と粉末金属を使用してコーティングを製造するための装置と技術を開発しました。 1909年、ベルリンで、彼は4年後に発行された金属溶射プロセスの基本特許を申請しました。

数年後、彼らの努力により、ワイヤー状の固体金属を噴霧するための最初の機器が製造されました。この単純な装置は、線材が強烈で集中した炎(酸素による燃料ガスの燃焼)に供給されると溶け、炎が圧縮ガスの流れに囲まれている場合、溶融金属は霧化され、表面に容易に推進されてコーティングを形成します。もっと&raquo

冶金学でパスカルの法則を利用する最初の試みは、1913年に、米国のWestinghouse LampCompanyに譲渡された米国特許でアイソスタティックプレス技術を説明したHarryD.Maddenによって行われました。 (Madden、H.D。米国特許1,081,618 [TJ5])。当時、電灯用の高融点金属フィラメントの必要性が高まっていました。

スエージングや伸線に適した小さなビレットの製造には、従来の微粉末のダイコンパクションによる粉末冶金技術が必要でした。 Madden&rsquosプロセスは、タングステンやモリブデンなどの非延性の微細粉末のダイ圧縮で直面していた多くの困難を克服するように設計されました。

そのような困難は、亀裂、積層、不均一な特性、およびその後の小さなビレットの破壊なしの取り扱いおよび作業に耐えるのに十分なグリーン強度の欠如の発生であった。マッデンは、粉末をアイソスタティックプレスすることにより、ダイの圧縮に関連する問題の多くが克服されたことを発見しました。その後、1915年にマクニール、1917年にクーリッジ、1919年にファンスティールによってさらなる特許が取得されました。more&raquo

陽極酸化は、アルミニウム上に保護および装飾酸化物層を生成するために使用され、耐食性と耐摩耗性を向上させます。染色や電解着色により、さまざまな色が生まれます。

このプロセスは、処理される部分が電気回路のアノード電極を形成するため、そのように名付けられました。陽極酸化処理により、耐食性と耐摩耗性が向上し、ベアメタルよりもペイントプライマーと接着剤の接着性が向上します。陽極膜は、染料を吸収できる厚い多孔質コーティング、または反射光に干渉効果を追加する薄い透明コーティングのいずれかを使用して、多くの美容効果に使用することもできます。

このプロセスは、ジュラルミン水上飛行機の部品を腐食から保護するために、1923年に工業規模で最初に使用されました。この初期のクロム酸&ndashベースのプロセスはBengough-Stuartプロセスと呼ばれ、英国の防衛仕様DEF STAN 03-24 / 3に文書化されていました。

このプロセスは、複雑な電圧サイクルに対する従来の要件が不要であることがわかっているにもかかわらず、今日でも使用されています。このプロセスのバリエーションはすぐに進化し、最初の硫酸陽極酸化プロセスは、1927年にGowerとO&#39Brienによって特許を取得しました。硫酸はすぐに最も一般的な陽極酸化電解質になり、今も残っています。

シュウ酸陽極酸化は、1923年に日本で最初に特許を取得し、その後、特に建築用途でドイツで広く使用されました。陽極酸化アルミニウム押し出しは、1960年代と1970年代に人気のある建築材料でしたが、その後、より安価なプラスチックと粉体塗装に取って代わられました。リン酸プロセスは最近の主要な開発であり、これまでのところ、接着剤または有機塗料の前処理としてのみ使用されています。これらすべての陽極酸化プロセスの多種多様な独自の、ますます複雑なバリエーションが業界によって開発され続けているため、軍事および産業標準の成長傾向は、プロセス化学ではなくコーティング特性によって分類することです。もっと&raquo

オーステンパリングは、ベイナイトと呼ばれる冶金学的構造を生成する中炭素から高炭素の鉄金属の熱処理プロセスです。強度、靭性を高め、歪みを減らすために使用されます。ベイナイトは、認められた発見日のずっと前に鋼に存在していたに違いありませんが、利用可能な金属組織検査技術が限られており、当時の熱処理慣行によって形成された混合微細構造のために特定されませんでした。

この手法は、United States SteelCorporationで働いていたEdgarC.BainとEdmundS.Davenportによって開拓されました。鋼の等温変態に関する研究は、ベインとダベンポートが「針状の暗い縁取り骨材」からなる新しい微細構造を発見した結果でした。

この構造は、強化マルテンサイトと同じ硬度でより頑丈であることがわかりましたが、ベイナイト鋼の使用は一般的になりませんでした。当時の熱処理では、完全なベイナイト微細構造を生成することはできませんでした。

1958年にホウ素とモリブデンを含む低炭素鋼が登場し、連続冷却によって完全ベイナイト鋼を作成できるようになりました。ベイナイト鋼の商業的使用は、変形を可能にするのに十分長い期間、ワークピースを単一の固定温度に保持するステップを含む新しい熱処理方法の結果として生まれました。このプロセスはオーステンパーとして知られるようになりました。もっと&raquo

電子顕微鏡が発明されるまでは、硬化プロセス中に実際に何が起こったのかについては純粋な推測でした。金属の微細構造の検査は17世紀に始まり、鋳鉄グレードとファゴット鋼の選別中に頻繁に行われる破面の評価から始まりました。研磨された標本のマクロエッチングは16世紀に始まりました。

目視検査は、最初は拡大鏡を使用して実施されました。光学顕微鏡は16世紀にすでに開発されていましたが、エルンストアッベが1869年に理論原理を開発した後、十分に強力になりました。

1931年の電子顕微鏡の発明により、達成可能な倍率が10の2乗を超えて増加しました。 20世紀半ば頃から鉄鋼研究に使用されていました。現在のイメージング方法では、個々の原子を視覚化することもできます。鉄と合金原子でできた鋼の結晶構造を研究する非常に有益な方法の1つは、X線の表面回折であることが証明されました。この手法は1912年に導入され、第一次世界大戦後、硬化した微細構造の微細構造を分析するために鋼とともに使用されました。原子レベルでの硬化プロセスへの洞察を提供しました。

より良い設備とプロセス制御の結果として、熱処理技術も開発されました。保護雰囲気のある熱処理炉は1950年代に開発され、導入されました。真空炉は1970年代に開発されました。 20世紀後半には、コンピューターの開発により、プロセス制御が大幅に改善され、鉄鋼および熱処理プロセスの開発用機器、および品質保証機器の高度なシミュレーションプログラムが開発されました。

プラズマ窒化、CVD、PVDなど、表面硬化の進展はかなりのものです。これにより、炭素鋼だけでなくステンレス鋼にも耐摩耗性のある表面を作成することが可能になりました。もっと&raquo

基本的な酸素製鋼は、コンバーター内の鉄に酸素を吹き付けるプロセスによって、溶融銑鉄を鋼に変換するプロセスです。スイスのエンジニアであるRobertDurrerによって開発され、1950年代にオーストリアの2つの非常に小さな会社、VOESTと&OumlAMG(現在のVoestalpine AG)によって商品化されました。このプロセスはベッセマー法の洗練されたバージョンであり、吹き付けられた空気が酸素に置き換えられ、100年前にヘンリー・ベッセマーが特許を取得していましたが、その時、それは決して実を結びませんでした。もっと&raquo

1950年代に開発されたプラズマ溶射プロセスでは、イオン化された不活性ガス(プラズマ)の潜熱を使用して熱源を作成します。プラズマを生成するために使用される最も一般的なガスはアルゴンであり、これは一次ガスと呼ばれます。

アルゴンは電極とノズルの間を流れます。高周波または高電圧の交流電気アークがノズルと電極の間に発生し、ガス流をイオン化します。アーク電流を増加させることにより、アークは厚くなり、イオン化の程度が増加します。これは、出力を増加させる効果があり、また、ガスの膨張により、ガス流の速度が増加する。

アルゴンのみで生成されたプラズマでは、ほとんどの材料を溶かすのに十分な電力を生成するために、非常に大きなアーク電流(通常800〜1,000アンペア)が必要です。このレベルのアーク電流では、速度が速すぎて、融点の高い材料を溶融させることができない場合があります。したがって、セラミック材料を溶かすのに十分なレベルまで出力を上げるには、ガス流の熱的および電気的特性を変更する必要があります。これは通常、プラズマガスストリームに二次ガス(通常は水素)を追加することによって行われます。

噴霧される材料に適切なガス流が確立されると、原料(さまざまな粉末形態の材料)がガス流に注入されます。もっと&raquo

1952年は電子ビーム技術の創設日と見なされています。最初の電子ビーム処理装置を作成したのは物理学者のカールハインツシュタイガーヴァルト博士でしたが、1879年に最初にガス中で陰極線を生成しようとした物理学者のヒットルフとクルックズによる前世紀の研究に基づいて構築されていました。金属を溶かします。 R&oumlntgen、Thompson、Millikanは、19世紀の終わりに「高速移動電子」と呼ばれるものを発見しました。タンタル粉末やその他の金属を電子ビームで溶かしてこの効果を最初に利用したのは、物理学者のマルチェロフォンピラニでした。

1948年にカールハインツシュタイガーヴァルト博士は、より高出力の電子顕微鏡を実現するための光線源を開発し、1958年までに、深さ5mmまで溶接できる最初の電子ビーム処理機を作成しました。現代では、電子ビーム技術は材料処理で一般的であり、航空宇宙、発電、宇宙、医療、自動車、エネルギー、その他のさまざまな産業で頻繁に使用されています。コンピュータ制御のプロセスで30mmの溶接深さが可能であり、ろう付けとは異なり、溶加材は必要ありません。プロセスはコンピューター制御されているため、コンポーネントのバッチ全体でエラーが最小限に抑えられ、再現性が高くなります。

これは局所的なプロセスであるため、以前に熱処理されたコンポーネントを溶接することも可能です。この例としては、硬化および焼き戻しされたシャフトに肌焼きギアを備えた複合ギアシャフトがあります。もっと&raquo

AD1956-最初の特定の熱間静水圧プレス特許が付与されました

アイソスタティックプレスの特許は20世紀の初めから付与されていましたが、ホットアイソスタティックプレスに固有の最初の特許が米国のBattelle&rsquos ColumbusLaboratoriesに付与されたのは1956年まででした。この特許は、HIPのガス圧ボンディングアプリケーションのアイソスタティック拡散を対象としています。

当初、HIPは主に核燃料要素の被覆に利用されていました。実験用燃料元素の多くは粉末製品に由来するため、HIPによる粉末の固化は核物質の製造の自然な発展でした。さらに、初期の研究の多くは、金属マトリックス分散燃料、高負荷サーメット、またはセラミック材料を使用して実施されました。完全な緻密化は、これらの材料の焼結に通常必要とされる温度よりも大幅に低い温度で発生することがわかりました。

金属粉末から構造部品を製造する技術としてのHIPプロセスの利用は、ベリリウムの固化に最初に適用されました。 1960年代半ばまでに、高速工具鋼の製造のためのチャージボリュームプロセスとしてのガス噴霧の開発は、HIPの進歩にさらなる推進力を与えました。その後、汚染を最小限に抑えた複雑な組成の高品質のプレアロイ粉末を製造することが可能になりました。

生成された粉末はほぼ球形であり、粒子が経験した急速な冷却速度のために、粉末内の合金成分の分布を非常に厳密に制御することが可能であり、微細構造のはるかに厳密な制御につながった。粉末は球形に近い性質を持っているため、HIPなどの圧力圧密プロセスでのみ効果的に粉末を結合できます。もっと&raquo

1960年代半ば以降、HIPは、さまざまな金属鋳物の多孔性と微小欠陥を修復する手段としてますます利用されるようになりました。 HIPの適用の主な利点の1つは、多くのコンポーネントの耐疲労性が大幅に向上したことです。鋳造品の欠陥は通常表面下にあるため、封じ込めは必要ありません。接続された表面の多孔性は、適切な不浸透性コーティングで埋めることができます。

安全率が関係するコンポーネントでは、ボイドや欠陥の除去が絶対的に重要です。そのため、HIPは航空宇宙産業で広く使用されており、コンポーネントの弱点が壊滅的な障害を引き起こす可能性があります。もっと&raquo

AD1968-真空浸炭技術が発明されました

真空浸炭のプロセスは1968年後半に発明され、1年後にハーバートW.ウェステレンによって特許を取得しました。プロセスが完全に受け入れられるまでに約30年かかりました。浸炭とは、鉄鋼を熱処理することで、木炭や一酸化炭素などの炭素含有物質の存在下で加熱すると炭素を吸収し、鉄鋼をより硬くすることを目的としています。浸炭時間が長いほど、炭素の拡散は深くなります。その後の焼入れ(急冷)により、元の金属の炭素の外層が硬くなり、コアは延性と靭性の両方を維持します。それは最大6.4mmの深さの外層に肌焼きを生み出すことができます。もっと&raquo

AD 1980-HVOF(High Velocity Oxy-Fuel)コーティング技術が発明されました

ブラウニングとウィットフィールドがロケットエンジン技術を使用して金属粉末を噴霧する新しい方法を開発したのは1980年代初頭でした。それは高速オキシ燃料(HVOF)と呼ばれていました。この技術では、酸素と水素、プロパン、プロピレンなどの他の燃料ガス、さらには灯油などの液体との組み合わせを使用しました。燃焼中、副生成物は膨張し、非常に高速でノズルから排出されます。バレル出口でのジェット速度が音速を超えています。粉末原料がガス流に注入され、粉末が最大800 m / sまで加速されます。高温のガスと粉末の流れは、コーティングされる表面に向けられます。粉末はストリーム内で部分的に溶融し、基板上に堆積します。得られたコーティングは、低い気孔率と高い接着強度を持っています。

溶射コーティングは、従来のめっきプロセスと比較して環境への影響が少ない材料とプロセスの幅広い選択肢を提供するため、魅力的な技術です。溶射に使用できるHVOFコーティング材料には、金属、合金、セラミック、プラスチック、および複合材料が含まれます。もっと&raquo

AD1980-現代の熱間静水圧プレス処理

HIPは、もともと実験室の技術であったものから進歩しました。製造プロセスが発展しただけでなく、アプリケーションと部品サイズが新しい領域に拡大しました。

大量にHIPされる部品の例には、高温セクションおよび構造ガスタービンコンポーネント(動的および静的の両方)航空宇宙構造およびエンジン部品埋め込み型医療機器自動車エンジン部品バルブ本体およびその他の石油化学処理装置重要な軍需品部品工具が含まれますが、これらに限定されません。 、ダイおよび一般的なエンジニアリング部品のスパッタリングターゲットおよびPM(粉末金属)合金ビレットおよびニアネットシェイプ。

ニッケル、コバルト、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅および鉄ベースの合金、酸化物および窒化物セラミック、金属間ガラス、高級プラスチックなど、ほとんどの金属合金と多くの複合材料、ポリマー、およびセラミックをHIP処理できます。もっと&raquo

AD 1985-特殊ステンレス鋼プロセス(S 3 P)

1985年に開発されたS&sup3P処理は、クロムの析出を形成することなく、表面への大量の炭素および/または窒素の低温拡散を伴います。処理時に存在する化学元素のみが完成品に含まれ、プロセス中に新しい元素が導入されることはありません。 S&sup3Pプロセスはコーティングを追加せず、材料に脆い相を導入しないため、層間剥離のリスクはありません。

食品の製造および製造、工業用流体処理、ファスナー、および医療機器業界における多くのステンレス鋼のメタルオンメタルアプリケーションでは、優れた耐食性と非ギャリング動作が必要です。ステンレス鋼の金属&ndashon&ndashmetalアプリケーションのかじり抵抗は、母材の耐食性を維持しながら、Bodycote&rsquos特殊ステンレス鋼プロセス(S&sup3P)によって実現できます。

S&sup3Pプロセスは、精密医療ツールから自動車部品まで、幅広い市場の製品に使用されています。

S&sup3Pは現在、世界中のBodycoteによって提供されています。
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AD 1996-Corr-I-Dur&reg熱化学熱処理の開発

ドイツで開発されたCorr-I-Dur&regは、独自のBodycoteテクノロジーです。

低合金鋼の耐摩耗性と耐食性を高めるために後酸化を伴う塩浴ニトロ浸炭を使用することの環境への影響に不満を持って、Bodycoteのエンジニアはより環境に優しい代替品を提供することを目指しました。同時に、彼らは自動車部品のガルバニックコーティングに代わる代替品も探していました。

Corr-I-Dur&regは、より環境に優しい代替品として開発されました。 Corr-I-Dur&regは、ニトロ浸炭/後酸化技術に基づくガスプロセスであり、塩浴に取って代わりましたが、同じ特性を維持しました。実験室での実験から工業プロセスまで、より幅広い業界向けのプロセスを開発および検証するのに数年かかりました。

Bodycoteは、以前にコーティングされていた新世代の自動車用ブレーキピストンとボールスタッドに合わせてこのプロセスを調整しました。これには、プロセスを実行するための専用の機器、さらには社内のプラントが必要でした。 2002年に最初の工場が開設されました。Corr-I-Dur&regプロセスと組み合わせたブレーキピストンの共同特許が米国で取得されました。

このプロセスは現在、ヨーロッパと米国で実施されています。
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異世界の源にたどり着いた古代ネイティブアメリカンのビーズ:鉄隕石

この画像は、スケール用の(1 cm / .39インチ)立方体を備えた2つのホープウェルハバナ隕石金属ビーズを示しています。左側のビード(.27オンス/7.8グラム)は中央の穴に垂直にカットされており、ビードの大幅な変更と中央の穴の充填を示しています。右側のビーズ(.16オンス/4.6グラム)は中央の穴と平行にカットされており、同心円状に変形した構造を示しています。 (写真提供:Tim McCoy)

ホープウェル文化にとって、近くから遠くからエキゾチックなものを探し求めていた古代のネイティブアメリカンにとって、金属は希少で貴重な資源でした。純粋な形で見つかった、または岩から手間をかけて抽出された銅は一般的でしたが、鉄を精錬する技術がありませんでした。では、ホープウェルは、一握りのエキゾチックなビーズ、小さな道具、その他の装飾品を生産するのに十分なほぼ純粋な鉄をどこでどのようにして手に入れたのでしょうか。

要するに:宇宙から。スミソニアン国立自然史博物館の鉱物科学部門の地質学者TimMcCoyが率いる新しい研究では、鉄のホープウェルビーズのセットを元の隕石まで追跡しています。ホープウェルが先史時代の隕石を最初に発見したのか、それとも他のネイティブアメリカンとの交流を通じてそれを獲得したのかは、人類学界で議論の的となっています。マッコイは、Journal of Archaeological Scienceに最近発表された研究の筆頭著者であり、ホープウェルがどのようにして金属を入手したかについての議論に追加されています。

1945年、イリノイ州ハバナのホープウェル古墳で2ダースの管状の金属ビーズが発見されました。スミソニアンは現在、国立隕石コレクションに2つのビーズを保持しています。

スミソニアンの地質学者ティムマッコイは、ミネソタ州とウィスコンシン州で見つかった2つの鉄隕石を展示しています。彼は最近、イリノイ州の2、000年前の埋葬地で発見された20個のネイティブアメリカンビーズの源であると判断しました。 (ミシェル・ドナヒューによる写真)

特にビーズは、彼自身のネイティブアメリカンの遺産のためにマッコイの興味を引きました。彼はオクラホマ州のマイアミ族のメンバーであり、その祖先の領土はインディアナ、イリノイ、オハイオ、ウィスコンシン、ミシガンの一部をカバーしていました。

「今日の金属はどこにでもあると考えていますが、1492年以前はかなり希少な商品でした」とマッコイ氏は言います。 「スペイン人が接触する前の発掘調査では、金属的なものを見つけたとき、それがどのようにしてそこに到達したのか疑問に思い始めます。」

ウィドマ​​ンシュテッテン

1970年代に、ビーズは、ウィドマンシュテッテンパターンとして知られる独特のハッチング機能のために、スミソニアンコレクションの4つの生隕石と化学的および構造的に類似していると識別されました。クロスハッチングは、隕石を切り開いて研磨した場合にのみ明らかになります。オーストラリアからの1つの隕石は、その起源が遠いために排除され、ミネソタ州アノカ、ケンタッキー州エドモントン、テキサス州カールトンからの隕石がビーズの原料の候補として残されました。

ケンタッキー州エドモントンで見つかった隕石の断面は、ウィドマンシュテッテンパターンとして知られる鉄隕石の特徴的なクロスハッチテクスチャを示しています。詳細な化学分析に加えて、ミネソタ州アノカで見つかった隕石のクロスハッチングのユニークなパターンは、マッコイがその断片をハバナのネイティブアメリカンの埋葬マウンドで見つかった鉄隕石でできた20本の管状ビーズと結び付けるのに役立ちました、イリノイ州(ミシェルドナヒューによる写真)

「しかし、ハバナビーズがこれらの3つの隕石のいずれかから来たとは誰も考えていませんでした」とマッコイは言います。 「部分的には、それらがすべて埋葬されていたためですが、それらのいずれかが何かを削除または切断したという証拠がなかったためでもあります。」

1970年代にハバナビーズの主要な分析が行われたときは言うまでもなく、10年前でも研究者が利用できなかった新しい科学機器により、マッコイは両方のビーズをミネソタ州アノカの断片と綿密に比較することができました。鉄、ニッケル、リンの比率がほぼ同じで、他の微量元素が非常によく一致し、構造が細かく類似しているため、ビーズがアノカ隕石以外の供給源からのものである可能性は低いです。

「確かに、ホープウェルはこれと同じ組成の鉄隕石を見つけて使用できたはずです」と、博物館の隕石コレクションの学芸員であるマッコイは言います。 「しかし、地球の表面の周りから1,000個の鉄隕石があり、これに一致するものは多くありません。最も簡単な説明は、ソース領域からの鉄隕石があり、それがハバナビーズのソースであったということです。」

アノカ鉄から形成された隕石の金属ビーズは、加熱に薪の火を使用し、変形に石を使用しています。この画像は、ウィドマンシュテッテンパターンの変形を示すビーズの断面の反射光顕微鏡写真です。ビーズは外径1cmです。 (画像提供:Tim McCoy)

元のアノーカの破片は1961年に発見されました。1983年にウィスコンシン州のミシシッピ川を渡ったところに2つ目の大きな破片が現れたとき、親隕石が大気中を通過する途中で崩壊し、「断片の落下」。

これは、何千年もの間、より多くの作品が見つかった可能性があることを意味します。隕石がまだ宇宙にある間に宇宙線によって生成された希ガス同位体の分析は、無傷のアノーカ隕石の元の質量が8,800ポンド(3,991.6キログラム)を超えていたことを示唆しています。 1961年の断片の重さはわずか2.44ポンド(1.11キログラム)で、1983年の断片はさらに198ポンド(89.8キログラム)を追加しました。

川の接続

ホープウェル文化の特徴の1つは、外国人やエキゾチックな人々への親近感です。ホープウェルの遺跡では、湾岸の化石化したサメの歯、アパラチア山脈の雲母、モンタナ州のイエローストーン国立公園地域の黒曜石とハイイログマの歯が見られます。それでも、考古学的記録が示す限り、ホープウェルの人々はこれらの場所に住んだことはありません。

ミネソタ州アノカとチャンプリンのアノカ鉄隕石の発見場所と、イリノイ州ハバナのハバナ隕石金属ビーズの回収場所の地図。これらの場所は、ミシシッピ川とイリノイ川を介して接続されています。また、オハイオ州チリコシーとウィスコンシン州トレンピーローの近くにあるホープウェルセンターも示されています。参考のために現代の州境を示しています。 (地図提供:Tim McCoy)

ホープウェルがこれらのアイテムを遠くからどのように入手したかが不明であるように、彼らがどのようにして鉄隕石を入手してビーズにしたのかも謎です。彼らはそのような物を集めるために旅行者を送ることができたかもしれません、あるいは鉄片は陰の貿易ネットワークを通してホープウェルに来たかもしれません。それはまた、偶然の発見だったかもしれません。

ハバナビーズの場合、マッコイはそれが川と関係があると考えています。ハバナは、アノーカ隕石が見つかった場所から500マイル下流のミシシッピ川の支流であるイリノイ川にあります。

「元の分析では、考古学的な場所の間の川の接続を実際に考慮した人は誰もいませんでした」とマッコイは指摘します。 「これほど小さな物体では、誰もがハバナから川を上って鉄隕石を見つけるための遠征を開始したとは信じがたいです。貿易ネットワークがあったと思います。」

スミソニアンの地質学者で隕石の研究者であるティムマッコイは、2015年のホワイトハウス天文学の夜のイベントで鉄隕石のサンプルを保持しています。(写真提供:ティムマッコイ)

しかし確かなことは、ホープウェルの人々の誰もが非常に大きな隕石を手に入れたことがないということです。過去150年間に発掘された100を超えるイリノイ地域のホープウェルサイトのうち、平均的なホッケーパックの重量である5オンス(160グラム)の鉄の遺物しか見つかりませんでした。これにはハバナビーズが含まれます。対照的に、2015年には、イリノイ州の1つの埋葬地で13ポンド(6キログラム)弱の銅が発見されました。

キャンプファイヤーの金属加工

研究のために、マッコイはまた、初期のアメリカインディアンが約2、100年前に、熱いキャンプファイヤー、棒、石だけで自分のビーズを作ることによって、そのようなビーズを作ったかもしれないことを示しました。

19世紀初頭にオハイオ州チリコシーで発見された3つの鉄隕石ビーズ(右)は、1960年代にカンザス州ブレナム(左)の隕石にリンクされていました。ミネソタ州アノカの隕石片と、イリノイ州ハバナで見つかった隕石鉄から作られたビーズとの間のリンクは、古代のネイティブアメリカンの隕石アーティファクトがその親隕石にリンクされたのは2回目です。すべてが(Michelle Donahueによる写真)にあります

これらの隕石の鉄ニッケル組成は、華氏約1,200度の非常に熱い薪の火の石炭の中で容易に軟化することを可能にします。イリノイ州にある兄の農場で、マッコイは平らな花崗岩を使って、加熱された隕石の塊をハバナの古代のものに似たビーズに叩き、形作りました。最新の金属加工ツールを使った初期の実験では、表面が完璧すぎるビーズができ、歴史的に正確な方法でマッコイの試みを刺激しました。

マッコイ氏によると、他のホープウェル時代の隕石オブジェクトの多くは、最新の分析ツールでは調査されていないため、この調査により、隕石の物質がどこから来たのかをさらに調査できる可能性があります。鉄の起源を知ることは、ホープウェルの人々がエキゾチックな商品をどこでどのように調達していたかを明らかにするのに役立つかもしれません。

加熱された隕石の塊を花崗岩の岩で叩くことにより、ティムマッコイは、イリノイ州とオハイオ州の2、000年前の遺跡に埋葬された数十個のビーズに似た圧延のチューブ状のビーズを作成することができました。 (写真提供:Tim McCoy)

「イリノイ州ホープウェル鉄ビーズの新しい研究は、先史時代の北アメリカの貿易を理解するための新しい道を確実に開く、示唆に富む研究です」と、イリノイ州考古学調査の考古学者でホープウェルの専門家であるケンファーンズワースは言います。

「これらの2000年の歴史を持つ社会は書面による記録を残していないので、考古学だけが彼らが誰であり、どのように生きたかを私たちに伝えることができます。ホープウェルの人々は特別な道具や装飾に多くの銅を使用しましたが、鉄はほとんど使用していませんでした。これは3回の埋葬でしか知られていません。また、どこで入手したかはわかりません」とファーンズワース氏は言います。既知の隕石を含むアーティファクトを特定することで、鉄がどこから来たのか、そしてイリノイの人々の間で最終的にどこまで取引されなければならなかったのかがわかるかもしれません。」


古代の鉄はどのようにして得られたのですか? - 歴史

古典的な時代から、水車には3つの一般的な種類がありました。水平車輪と垂直車輪の2つのバリエーションです(図1を参照)。石臼を駆動するために、典型的な水車が使用されました。

図1.複雑さと効率が高い順に水車を設計します。ノースホイール(左)は石臼を直接回転させ、アンダーショットホイール(中央)にはギアが必要であり、オーバーショットホイール(右)にも高架ストリーム(Scientific Americanからの抜粋)が必要です。

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水平ホイールには、木製のローターから突き出たベーンがあります。水の噴流がローターを回転させます。現代のヨーロッパでは、風車を流れる空気のように軸方向に移動する水を使用するように設計が変更され、水車が作成されました。流れが軸方向に向けられた湾曲したブレードを備えたホイールは、9世紀のアラビア語の論文に記載されています。水平ホイールは石臼を直接回転させます。

より強力な垂直ホイールには、アンダーショットとオーバーショットの2つのデザインがあります。前者は水流の衝撃で回転する外輪です。この技術には、典型的な石臼を駆動するための歯車が必要です。乾季に川の水位が下がり、その流れが減少すると、アンダーショットホイールはその力の一部を失います。実際、それらが川の土手に固定されている場合、それらのパドルは水流の上になってしまう可能性があります。この問題を軽減する1つの方法は、橋の橋台に水車を取り付け、そこでの流れを進めることでした。別の一般的な解決策は、中流に係留された船の側面に取り付けられたアンダーショットホイールを動力源とする造船所によって提供されました(図2を参照)。

図2.造船所のアンダーショットホイール。

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オーバーショットホイールは上から水を受け取り、多くの場合、特別に構築されたチャネルから水を受け取り、重力の推進力を現在の推進力に追加します。オーバーショットホイールには、ギアと高い水流が必要です。

垂直であると明確に識別できる水車の最初の説明は、ローマ工学のすべての側面について10巻の論文を作成したオーガスタン時代(紀元前31年から西暦14年)のエンジニアであるウィトルウィウスからのものです。ウィトルウィウスはアンダーショットホイールについて説明しましたが、「めったに使用されない機械」の1つであると述べました。そのまばらな適用のために仮定された理由の1つは、ローマ人が代替の動力源を開発することを妨げた安価な奴隷労働の利用可能性でした。

他に少なくとも2つの多輪ローマ製粉所がありましたが、どちらもバルベガルのものほど野心的ではありませんでした。 1つはチュニジア西部のシャムトウにあり、橋とダムの組み合わせがメジェルダ川に架かっていました。 3つの水平水車を並べて橋台に設置しました。もう1つの工場は、イスラエルのハイファとテルアビブの中間にある古代カイサリア近くのクロコディル川のダムにありました。ここには2つの水平ホイールがあり、それぞれが水圧管の下部にありました。 Hodges(p。111)によると、「どちらの設備も十分に研究されていませんが、一緒になって、Barbegalとの唯一の既知の類似点が残っています。」しかし、彼はおそらく他のローマの製粉所がまだ発見されていないことを強く感じています。 「他のバーベキューは、ローマ帝国のより遠く離れた、あまり研究されていない地域での発見を確実に待たなければなりません。これが1940年まで通知を逃れることができれば、砂漠の砂がローマの遺跡を覆っているイラクと北アフリカにまだ隠されている傑作があります。都市?」

ローマが西暦537年に包囲されていたときに、1つの革新的な開発が行われました。ゴート族が都市の製粉所を水で動かす水道を遮断したとき、都市を守るビザンチンの将軍であるベリサリウスは、テヴェレ川の橋の近くに設置されたフローティングミルを注文しました。 2列のボートはそれらの間に水車を吊るして固定されていました。この取り決めは非常にうまく機能したため、ヨーロッパ中の都市がすぐにそれをコピーしました。

水力はまた、早い時期に穀物の粉砕に適用されました。大型ロータリーミルは、ヨーロッパとほぼ同じ時期(紀元前2世紀)に中国に登場しました。しかし、何世紀にもわたってヨーロッパは奴隷とロバを動力源とする工場に大きく依存していましたが、中国では水車が重要な電源でした。

西暦最初の13世紀を通じて、技術革新はゆっくりと、しかし着実に、先進的な東からやや後方の西へとフィルターをかけました。最初は中央アジアを4,000マイルのシルクロードで運ばれ、その後海上で運ばれ、いくつかの革新は迅速に輸出されましたが、他の革新(水車の道具のような)は何世紀もかかりました。

図3。1313年の中国の作品からの水平水車を動力源とする冶金ベローズ。

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図4.回転運動から線形運動への変換は、ホイールの車軸にカムを取り付けることで実現できます(Scientific Americanから引用)。

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中世ヨーロッパでは、社会的および経済的状況により、肉体労働を動力付きの機械に置き換える必要性が高まりました。水力利用の増加にはいくつかの理由が示唆されている:(1)出家生活の台頭(下記参照)(2)ペストやその他の災害によってもたらされた労働力の不足(3)水車。

10世紀以降、埋め立ては着実に進展しました。かつて人口がまばらだった北ヨーロッパと西ヨーロッパの地域は、耕作されました。穀物は重要な作物であり、そのほとんどは水車小屋によって粉砕されました。歴史的な記録は有用な洞察を提供します。西暦1086年にイギリスで作成された調査であるDomesdayBookには、5,624の水車小屋が記載されています(この本は不完全であるため、この数は少なくなっています)。 1世紀前には、100ミル未満しか数えられていませんでした。

フランスの記録も同様の話をしています。オーブ地区では、11世紀に14の工場、12世紀に60の工場、13世紀に200近くの工場が操業しました。ピカルディでは、1080年の40の工場が1175年までに245に成長しました。中世初期のパリや他の都市の橋の下に係留されていたボート工場は、12世紀に始まり、橋に恒久的に結合された構造物に置き換えられました。

潮汐工場は明らかに中世の発明でした。それらは12世紀にイギリスとフランスの両方で最初に言及されました。それらの数は現代まで毎世紀増加しました。これらの工場は、海の近くの低地に建設されました。浅い小川に沿って、揺れる門を含むダムが建設されました。潮が来ると、門が内側に開きました。ダムの後ろのエリアは水で満たされていました。潮が変わると、ゲートが揺れて閉まり、水は潮汐ミルのミルレースを通って海に向かって流れるようになりました。

潮汐ミルの明らかな欠点は、潮の時間が毎日変わることです。したがって、製粉業者は潮の干満によって決まる労働時間しか選択できませんでした。これらの製粉所は穀物を挽くためにのみ使用されたようです(ロンドン橋の水車はテムズ川での潮汐作用の影響を確実に受けていましたが)。 「普通の」水車と比較したとき、それらの多くは決してありませんでした。

1098年に、シトー会の修道会が結成されました。 14年後、セントバーナードが注文を担当し、技術革新を促進する方向にそれを動かしました。シトー会は、「人間の居住地から離れて」生きたいという世俗的な誘惑から逃れたベネディクト会の厳格な支部でした。

12世紀半ばまでに、この秩序は水力発電と農業の最先端に乗りました。典型的なシトー会修道院は、水車用水路(人工の小川)にまたがっていました。この小川は、修道院の店、居住区、食堂の近くを流れ、製粉、木材の切断、鍛造、オリーブの粉砕に電力を供給していました。また、料理、洗濯、入浴、そして最終的には下水処理のための流水も提供しました。

シトー会修道院は、実際には、世界でこれまでに見た中で最も組織化された工場であり、多用途で多様化しています。シトー会の僧侶/エンジニアは新しい技術を開発し、ヨーロッパ中に広めました。彼らはいじくり回して革新しました。

中世後期には、金属に対する需要の高まりにより、鉱山労働者は地球の奥深くに追いやられました。古い採掘方法はもはや適切ではありませんでした。鉱山労働者は、水車を使用して鉱山から水を汲み上げ、鉱石を粉砕し、高炉でベローズを動かし、金属細工師の鍛冶場でハンマーを操作し始めました。

冶金学と水車の良い写真は、1556年に出版されたGeorgiusArgicolaによるDeRe Metallicaから入手できます。この作品の優れた翻訳は、ハーバートフーバー(鉱業技術者で将来の大統領)と彼の妻(最初の女性)によって作成されました。スタンフォード大学を卒業する地質学者)。 De Re Metallicaは木版画で描かれています(図5を参照)。アグリコラは、鉱業と冶金の慣行を最初に記録したものの1つであり、そうすることで、水車技術の印象的なイメージを残しました。

水車技術の他の用途の中には、布の充填、籾殻、製紙、サトウキビのパルプ化が含まれていました。そのような目的のために水車を適応させる通常の方法は、車軸を伸ばしてそれにカムを取り付けることでした。カムにより、トリップハンマーが上昇し、解放されて材料に落下しました(図4を参照)。水車は水を汲み上げるためにも使用されました(ロンドン橋の水車)。

図5.カムの原理は、GeorgiusAgricolaのDeRe Metallica(1556)によって説明された岩石破砕ミルに適用されました。


詳細はこちら

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