Wärmebehandlung von Metallen im alten China: Glühen, Abschrecken, Normalisieren und Anlassen

China ist eine der ältesten antiken Zivilisationen, doch die Geschichte der Metallverwendung und -verhüttung ist in den westasiatischen Ländern weit verbreitet. Basierend auf der starken Intelligenz und praktischen Erfahrung der chinesischen Vorfahren entwickelten sie einen einzigartigen Weg in der Metallverhüttung und stellten dann Metallprodukte und -anwendungen aus China her, die an anderen Standorten weit verbreitet waren.

Metallurgical Technology of China hat sich schnell weiterentwickelt und andere Wettbewerber übertroffen und hat in der frühen Geschichte eine starke Beziehung zu Innovation und Kreativität in der Metallwärmebehandlung.

Aufgrund der Tatsache, dass in der Metallurgie bereits in jungen Jahren nur wenige Materialien gewonnen werden und die technischen Anforderungen geringer sind, sind die Eigenschaften der Produkte nicht gut. Diese alten Techniker mit vielen verschiedenen Methoden zur Erweiterung der Eigenschaften von Materialien und zur Änderung ihrer Parameter, mehreren Metallverarbeitungs- und Stahlherstellungsprozessen waren innovativ und bildeten äußerst charakteristische Wärmebehandlungsprozesse und technische Verfahren der Antike.

Sie haben bei der Wärmebehandlung, zum Beispiel beim Glühen, Abschrecken, Aufkohlen, Reiben, Vergolden, Verzinnen usw., zahlreiche Erfolge erzielt.

Für ein umfassendes Verständnis des Metallwärmebehandlungsprozesses in der chinesischen Geschichte ist eine Syntheseanalyse antiker Akten und Ergebnisse der Archäologie gefragt.

Da es sich bei der Wärmebehandlungstechnik in der Regel um eine Meisterkurstechnik handelt, sind diese entsprechenden Dateien unvollständig. Eine umfassende Analyse des Metallprozesses der Antike hängt von den Trümmern archäologischer und historischer Akten ab.

Wir versuchen, die Wärmebehandlung einschließlich Glühen, Abschrecken, Normalisieren und Anlassen einfach mit modernen Konzepten zu analysieren.

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1. Kupfer und seine Legierungen

Die Geschichte der menschlichen Nutzung von Kupfer lässt sich bis vor 7250 v. Chr. zurückverfolgen. Das Glühverfahren wurde früher erfunden, zunächst bei der Herstellung von natürlichem Kupfer aus einfachen Artefakten, die zufällig bei der Verarbeitung gewonnen wurden, und entwickelte sich später allmählich zu einem wichtigen Verfahren Wärmebehandlungsprozess bei der Verarbeitung von Kupfer und seinen Legierungsschmiedestücken. In der neuen Kulturstätte Südturkmenistans wurde die Messerverarbeitung aus reinem Kupfer durch Glühen ausgegraben; sein Alter lässt sich bis vor 4000 Jahren zurückverfolgen.

Die Erfindung des Glühverfahrens sollte als Beginn der Wärmebehandlung menschlicher Metalle angesehen werden. Studien haben gezeigt, dass frühes Kupfer und seine Legierungen für die Verarbeitung großer Formenvariationen ohne Glühen ungeeignet sind. Kupfer und seine Legierungen unterliegen während des Glühens einer Kaltverfestigung, die zu einer Rekristallisation führt, sodass die Kupferlegierung für die weitere Verarbeitung weich wird. Diese Technologie wird später häufig bei der Herstellung von Waffen und Haushaltsgeräten eingesetzt.

Der Einsatz des Schmiede- und Glühverfahrens zur Bronzeverarbeitung dürfte bereits vor 3500 v. Chr. aufgekommen sein.

Der Ursprung der antiken chinesischen Kupferkultur liegt relativ spät, und die Verwendung von Kupfer und seinen Legierungen durch chinesische Vorfahren dürfte mehr als 3,000 Jahre später erfolgen als im antiken Mesopotamien. Aufgrund der frühen ausgegrabenen Artefakte ging man davon aus, dass die Metallurgie in China um 5000 v. Chr. entstanden ist.

Während der Longshan-Kulturperiode in der zweiten Hälfte des dritten Jahrtausends v. Chr. wurden mehr als 50 Kupferartefakte in 11 Kategorien ausgegraben, und die verwendeten Metallprozesse waren Gießen, Schmieden und Glühen.

Die Analyse des um 1700 v. Chr. ausgegrabenen Bronzekegels am ehemaligen Pekinger Eisen- und Stahlinstitut für metallurgische Geschichte der Gruppe von Gansu Yongjing Qin Weijia zeigt, dass seine Grundstruktur für die Rekristallisation α feste Lösungskörnchen grob α + δ eutektische Struktur entlang der Verarbeitungsrichtungsverformung ist deutlich, dass die Struktur einem Rekristallisationsglühen unterzogen wurde.

Alte Waffen wie Schwerter, Ji, Äxte usw. müssen geschmiedet werden, um scharfe Kanten zu erhalten. Um Risse im Schmiedeprozess zu verhindern, muss zwischen dem Schmieden und der Glühbehandlung gearbeitet werden. „Schmieden ist Speer“ ist die Shang- und Zhou-Zeit über die Herstellung von Waffenaufzeichnungen und die effektive Anwendung der Glühtechnologie zur Herstellung eines komplexen, scharfen und außergewöhnlich scharfen Schwertes.

2. Glühen der Metallfolie

Natürliches Gold wird hauptsächlich aus natürlichen Goldnuggets und Fritten aus alluvialem Gold gewonnen. Eine wichtige Verwendung von Gold ist die Herstellung sehr dünner Goldblätter oder -platten zur Dekoration von Gegenständen.

Früher wurde die Kaltumformung häufig eingesetzt, um die Dicke von Goldblechen auf wenige Millimeter zu reduzieren. Bei den in China ausgegrabenen Goldprodukten handelt es sich hauptsächlich um Schmuck wie goldene Armbänder, goldene Ohrringe, goldene Ohrringe, goldene Blätter usw. In den ausgegrabenen Überresten der Shang-Dynastie finden sich auch Goldfolien.

Die aus dem Grab von Dashikong Yin in Anyang ausgegrabene Goldfolie hat eine Dicke von 0.01 ± 0.001 mm, die von der Abteilung für metallurgische Geschichte des ehemaligen Pekinger Eisen- und Stahlinstituts analysiert wurde, mit einheitlicher Korngröße und geraden Korngrenzen und wird angenommen durch Schmieden und Glühen hergestellt worden sein.

Der Bedarf an großflächigen Dekorationen im frühen China, beispielsweise in der Architektur, veranlasste chinesische Handwerker, bei der Verarbeitung von Goldfolie die Glühtechnologie anzuwenden. Durch die Anwendung des Glühverfahrens wurde Goldfolie in China während der Shang-Dynastie verfügbar.

Die Herstellung alter chinesischer Goldfolien (auch als dünnes Gold bekannt) wird in „T'ien-kung k'ai-wu“, „hui shih so yen“ und anderen alten Büchern aufgezeichnet, d. h. nach dem ersten Schmieden der Goldblech, schichtweise in das spezielle Ebenholzpapier gestapelt, zu Bündeln zusammengebunden, geschmiedet und geglüht.

Die Zwischenglühbehandlung kann mit dem Aureolenpapier in einen Holzkohleofen gegeben und auf etwa 100 °C erhitzt werden, um eine Kaltverfestigung zu verhindern. Die abschließende Glühbehandlung würde darin bestehen, die Restwärme des Schmiedens zu nutzen und die Goldbleche mit der Aureole langsam auf Raumtemperatur abzukühlen.

Der einzigartige Prozess des Abstands, Bündelns, Schmiedens und Glühens von Ebenholzpapier hat es ermöglicht, dünnere und gleichmäßigere Goldfolien herzustellen, als dies in anderen Ländern möglich ist.

Die Verarbeitung von Goldfolie ist auch in der Neuzeit in Peking, Fujian, Zhejiang und Guangdong noch im Umlauf. Neben Goldfolie gibt es im alten China auch Aufzeichnungen über Silberfolie. Silberfolie wurde hauptsächlich zur Dekoration von Artefakten verwendet. Es wird angenommen, dass die Silberornamente auf den Lackkästchen, die aus den Gräbern der westlichen Han-Dynastie im Wusha-Grab in Guanghua, Hubei, ausgegraben wurden, aus Silberfolie bestehen.

Yuan-Dynastie Tao Zongyi „nan ts'un ch'o keng lu“-Aufzeichnung: „Wo die Ware für den Zehnten …… nach Golddünnung oder Silberdünnung entsprechend den Silberschmieden mit Papierpastenabdeckung, in die Gold- und Silberdünnung im Inneren gelegt wird, Einer nach dem anderen dreht sich ein feiner Schnitt zum Mitnehmen. Lay war, schleuderte Farbe, wischte neue Schafe fest ab.“ Bei Zinnfolie handelt es sich um eine große Menge Metallfolie, deren Hauptverwendung die Herstellung von Papiergeld und Dekorationen ist. Auch in alten Büchern wird über die Herstellung von Alufolie berichtet.

Bei der Verarbeitung werden auch Schichten aus gestapeltem Schmieden und Glühen verwendet. Der Unterschied besteht darin, dass die Alten erkannten, dass sich auf der Oberfläche des Zinns leicht eine Kompartimentierung (dh eine Oxidationsschicht) bilden kann, und daher nicht die Methode des Papierabstands zwischen den Teilen anwendete aus Zinn. Darüber hinaus wurde in der Glühtechnik auch die Dampferhitzungstechnik entwickelt. Durch Dampferwärmung kann die Temperatur leicht über 100 °C gesteuert werden, um eine hohe Duktilität zu erzielen und eine übermäßige Oxidation der Zinnfolie zu vermeiden.

3. Glühen von Eisen und Stahl

Ähnlich wie beim Kupferschmelzen wurde das früheste Gusseisen nicht in China gefunden, z. B. ein in Choitepe ausgegrabener weißer Eisenbarren aus der Zeit 2000-3000 v. Chr., der aus 3.5 % C-0.45 % P-0.16 % S-Roheisen besteht, und es gibt sie auch Berichte über frühes Roheisen mit hohem Phosphorgehalt.

Bemerkenswert ist jedoch, dass in diesen Gebieten keine frühen Artefakte aus Roheisen gefunden wurden. Dies liegt vor allem daran, dass sie mit dem harten und spröden Roheisen nicht umgehen können. Die Erfindung des Eisengusses in China im sechsten und siebten Jahrhundert v. Chr. war ein wichtiger Beitrag antiker Handwerker zur Entwicklung der Eisen- und Stahltechnologie, der es China ermöglichte, in die Riege der fortgeschrittenen Länder der Eisenproduktion im großen Maßstab aufzusteigen. Die großflächige Anwendung und Popularisierung von Gusseisen hing jedoch stark von der chinesischen Glühkunst ab.

Alte chinesische Handwerker entwickelten eine Reihe von Behandlungen, die an das Glühen von Roheisen, Roheisen und Stahl angepasst waren, indem sie die Bedingungen des Erhitzens, Abkühlens und der Atmosphäre kontrollierten, die im Allgemeinen als Glühen von Gusseisen und Glühen von Stahl kategorisiert werden können. Darüber hinaus entwickelten sie auch Methoden zur Herstellung von dekarbonisiertem Gusseisenstahl, Schwarzherz- und Weißherz-Temperguss-Entkarbonisierungsglühen. Dies alles sind bedeutende Fortschritte auf dem Gebiet der Metallwärmebehandlung im alten China.

3.1 Glühen von Gusseisen und seine Struktur

Geflockte Graphitstruktur

Die Erfindung des chinesischen Gusseisens in der Frühlings- und Herbstperiode wird durch zahlreiche archäologische Funde bestätigt. Die frühesten datierten Gusseisenfragmente, die bisher ausgegraben wurden, wurden in den Gräbern der Jin-Kultur in Tianma-Qucun, Shanxi, ausgegraben. Außerdem wurden mehr als ein Dutzend Produkte aus weißem Gusseisen aus der frühen Zeit der Streitenden Reiche ausgegraben. Um die Sprödigkeit von weißem Gusseisen zu überwinden, erfanden chinesische Handwerker um das fünfte Jahrhundert v. Chr. die Schmiede-Glühtechnik für Gusseisen.

In Henan hat Luoyang zunächst eine Eisenschaufel und eine leere Eisenhacke ausgegraben. Die metallografische Untersuchung zeigt, dass ihre Grundstruktur für Ferrit und ihre Graphitstruktur für den perfekteren flockigen geglühten Graphit steht. Nach der Analyse kommt es etwa nach 900 °C oder einer etwas höheren Temperatur bei längerem Glühen zu einer Zersetzung des Aufkohlens, um den flockigen Graphit zu erhalten, so dass das weiße Eisen zu einem typischen Temperguss wird, mit dem die Entstehung Europas einhergeht Die gleiche Art von Temperguss stammt aus dem Jahr 1720.

Struktur aus Grauguss

Grauguss mit internem Graphit in Flocken ist die bessere Leistung von Gusseisen, auch heute noch ist Grauguss eine der überwiegenden Mehrheit der subeutektischen Eisenlegierungen. Modernes Grauguss wird durch Zugabe von graphitierungsfördernden Elementen und Steuerung der Abkühlgeschwindigkeit erreicht. Im alten China wurde die Struktur aus Grauguss schon sehr früh erhalten.

Die Lehr- und Forschungsabteilung des Pekinger Eisen- und Stahlinstituts für metallurgische Geschichte führte eine Zählung des Eisens aus der Han-Dynastie durch und stellte fest, dass der Guss von Roheisen im Grauguss 21 % und Weißblecheisen (SPTE) 4 % ausmachte, so glauben sie Da die Herstellung von Grauguss in der Han-Dynastie ein ausgereifter Prozess war, ist Weißblech die Herstellung von Grauguss durch Zufall.

Alte Handwerker scheinen die Leistungsmerkmale von Grauguss gekannt zu haben, der im Mandschu-Han-Grab 112 v. Chr. ausgegraben wurde. Die Achse mit Grauguss hat eine Graphitstruktur, die eine verschleißfeste und reibungsreduzierende Rolle spielen kann, was die frühesten ausgegrabenen Graugussteile darstellt .

Da der Siliziumgehalt des alten Graugusses niedriger ist als der des modernen Graugusses, handelt es sich bei seiner Struktur wahrscheinlich um graugeglühte Glühbehandlungsprodukte. Da eine so große Menge an Grauguss aus der Han-Dynastie auf die Kontrolle der Erstarrung und der Abkühlgeschwindigkeit angewiesen ist, scheint es etwas unglaublich zu sein.

Duktile Struktur aus Gusseisen

Antike Handwerker nutzten wahrscheinlich die Methode, Gusseisen bei hohen Temperaturen in Öfen zu glühen, um eine duktile Struktur zu erhalten. Kugelgraphit wurde bei der Identifizierung von Eisengegenständen in der Hanwei-Ofensammlung in Mianchi entdeckt. Chinesische Archäologen haben durch die Analyse bestimmter Eisenobjekte mit duktiler Struktur gezeigt, dass sich die Struktureigenschaften von Kugelgraphit nicht von denen modernen Graphits unterscheiden, der durch Zugabe eines Kugelgraphitmittels erhalten wird.

Darüber hinaus ergab ein Volkszählungsbericht über die Analyse von 188 Eisenobjekten aus der Han-Dynastie in der Provinz Henan, dass der Anteil von duktilem Eisen im antiken Gusseisen 1.5 % betrug, verglichen mit 4.5 % in China im Jahr 1981, was darauf hindeutet, dass das Glühen bereits eine wichtige Rolle spielte stabiler Prozess zu diesem Zeitpunkt. Im Gegensatz dazu bestimmten andere Forscher erst nach der metallurgischen Beobachtung von zufällig gewonnenem Gusseisen mit hoher Duktilität im Jahr 1942 den Prozess des duktilen Glühens für Gusseisen.

3.2 Glühen von Stahl

Meteoreisen ist eine Legierung mit hohem Eisen-Nickel-Gehalt. Bereits ab 3,000 v. Chr. begannen die Menschen der Steinzeit, dieses „gottgegebene“ Metall zu nutzen. Zur Herstellung von Messern oder kleinen Gegenständen nutzten sie Glüh- oder Warmschmiedeverfahren. China hat in den Ruinen der Shang- und Zhou-Dynastie insgesamt sieben Meteoritenartefakte entdeckt. Unter ihnen stammt die älteste aus dem 14. Jahrhundert v. Chr., eine Kupferaxt mit Eisenschneide, die geschmiedet und bearbeitet wurde.

Der Einsatz von Glühverfahren in der frühen künstlichen Eisenverhüttung ist nachgewiesen. Um eine großflächige Verformungsbearbeitung dieser Art von Roheisen und aufkohlendem Stahl durchzuführen, ist der Glühprozess unabdingbar. Das Zwischenglühen geschmiedeter Stahlteile ist ein wichtiger Prozess in der Verarbeitung und wurde möglicherweise schon bald nach dem Aufkommen der künstlichen Eisenverhüttung eingeführt. Glühen als abschließende Wärmebehandlung scheint auch von antiken Handwerkern angewendet worden zu sein.

Die Rüstungsteile aus derselben Zeit, die aus dem Han-Grab Nr. 1 in Mancheng und Ershijiazi in Hohhot ausgegraben wurden, bestehen allesamt aus blühenden Eisenmaterialien. Die Mikrostruktur der Oberflächenschicht ist eine Ferritstruktur und der abschließende Behandlungsprozess ist das Glühen.

Das ehemalige Lehr- und Forschungsbüro für metallurgische Geschichte des Beijing Iron and Steel Institute führte eine metallografische Untersuchung von 188 in Henan ausgegrabenen Eisenwerkzeugen aus der Han-Dynastie durch. Die Ergebnisse zeigten, dass 40 % der untersuchten Eisenwerkzeuge Stahlteile aus entkohltem Gusseisen waren. Die Mikrostruktur der meisten landwirtschaftlichen Werkzeuge besteht aus Perlit und Zementit, und ein Teil des Zementits ist sphäroidisiert.

Daraus ist ersichtlich, dass alte Handwerker Stahl mit mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt lange Zeit bei etwa 723 °C glühten. In einigen Fällen verwendeten sie diese Methode, um eine sphäroidisierte, getemperte Struktur zu erhalten.

Die Stahlherstellungsmethoden der alten chinesischen Handwerker verwendeten nicht nur Aufkohlungs- und Entkohlungsmethoden, sondern auch Stahlfüllmethoden, Hundertraffinierungsmethoden usw. Die Glühbehandlung von Stahl hat sich nach und nach zu einer der konventionellsten Behandlungsmethoden entwickelt.

In „T'ien-kung k'ai-wu“ bezeichnet Song Yingxing die Glühbehandlung gehärteter Stahlteile als „Anti-Hitze“: Beim Sägen wird Schmiedeeisen in dünne Streifen geschmiedet, die weder Stahl noch gehärtet sind. Nachdem das Feuer abgeklungen ist, fügen Sie regelmäßig einen Kalthammer hinzu, um es zu härten. Das Glühen und Erweichen von vergüteten Stahlteilen wird als „Rückgang der Härtung“ bezeichnet. Fahren Sie nach dem Erweichen mit dem nächsten Verarbeitungsschritt fort.

Abschrecktechnik

Abschrecken ist eine bahnbrechende Wärmebehandlungstechnologie. Die Abschrecktechnologie begann schon sehr früh. Die Struktur der Eisenmesser und Pfeilspitzen, die am Fundort Harshitat in Mitteleuropa ausgegraben wurden, befindet sich in einem abgeschreckten Zustand. Diese Stätte stammt aus der Zeit über 1,000 v. Chr. In Ägypten wurden zwei vor 900 v. Chr. gehärtete Äxte ausgegraben, deren Klingen Martensit enthielten.

Homers Epos „Die Odyssee“ aus dem 8. Jahrhundert v. Chr. dokumentiert den Abschreckvorgang: „Der Schmied tauchte die heiße Axt in kaltes Wasser, und sie zischte heftig.“ Die Einführung der Abschrecktechnologie erfolgte im alten China später als in Westasien und Europa.

Einer archäologischen Analyse kultureller Relikte zufolge wurde die alte chinesische Abschrecktechnologie möglicherweise erstmals bei der Eisenverhüttung in Eisenhütten eingesetzt. Eines der gehärteten Objekte, die von der Archäologie ausgegraben wurden, ist ein Stahlschwert, das an der Stätte aus der Zeit der späten Streitenden Reiche im Dorf Wuyangtang, Yanxiadu, Kreis Yixian, Provinz Hebei, ausgegraben wurde. Sein Kohlenstoffgehalt beträgt 0.5 % bis 0.6 %. Das gesamte Schwert besteht aus abwechselnden Schichten mit hohem Kohlenstoffgehalt und Schichten mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, und die Klinge besteht hauptsächlich aus abgeschrecktem Martensit. Dies ist eine typische Abschreckstruktur beim Schmieden von aufgekohltem Stahlstapel.

Die alte chinesische Abschrecktechnologie wurde möglicherweise nicht nur auf Stahl angewendet, sondern auch auf Kupferlegierungen. Einige Studien gehen davon aus, dass einige alte chinesische Waffen abgeschreckt wurden. Eine Abschreckbehandlung einer Kupferlegierung kann deren Verarbeitbarkeit verbessern und die Sprödigkeit verringern. In manchen Situationen mit einem hohen Legierungsanteil kann das Abschrecken eine hohe Festlösungsverfestigungswirkung erzielen.

Archäologische Daten zeigen auch, dass die Etrusker im Nordwesten Italiens im vierten und fünften Jahrhundert v. Chr. und die Samariter an der Wolga im vierten und zweiten Jahrhundert v. Chr. diese Methode auch bei hochzinnigen Bronzespiegeln verwendeten. Daher kann davon ausgegangen werden, dass China und Italien die Härtetechnologie für Bronzen fast gleichzeitig anwendeten.

Obwohl die alten chinesischen Vorfahren das Abschreckverfahren erst spät nutzten, waren sie bei der Auswahl von Abschreckmitteln und der Kontrolle der Wärme sehr weit fortgeschritten, beispielsweise durch die Verwendung verschiedener Abschreckmittel, das Abschrecken vor dem Abkühlen und teilweise Abschreckverfahren.

1. Kühlmittel zum Abschrecken

Die Vorfahren der alten Chinesen wussten schon lange, dass verschiedene Löschmittel unterschiedliche Wirkungen haben. Laut „Historical Records·Biography of Su Qin“ zitiert Sima Zhens „Suoyin“ aus „Jin Taikang Geography“ „In Xiping, Runan, gibt es Longquan-Wasser, das Schwerter abschrecken kann und sehr stark ist, also gibt es ein Longquan-Schwert.“

Es gibt Aufzeichnungen, aus denen hervorgeht, dass chinesische Handwerker bereits Schwerter mit Wasser „abgeschreckt“ haben. Die Auswirkungen auf die Wasserqualität wurden während der Zeit der Drei Königreiche dokumentiert. „t'ai p'ing yü lan“ zitiert „p'u yüans Biografie“ und sagt, dass p'u yüans „ungewöhnliche Methode, Metall zu schmelzen, um Utensilien herzustellen.“ Als das Schwert hergestellt wurde, sagte er, dass der Han-Fluss stumpf und schwach sei und nicht gelöscht werden könne. Der Shu-Fluss war so stark, dass er den Menschen befahl, Wasser aus Chengdu zu holen. „Der Einfluss der Wasserqualität verschiedener Flüsse auf das Löschen ist unbestreitbar, wird aber in „p'u yüan Biography“ möglicherweise überbetont.

Interessant ist jedoch, dass es fünfzehn Jahrhunderte später, ähnlich der oben genannten Geschichte, in westlichen Ländern einen Vorfall gab, bei dem die Vereinigten Staaten nach England gingen, um Wasser zum Abschrecken zu besorgen.

Die früheste Verwendung von Öl als Abschreckmittel erfolgte in Europa. Aristoteles und Plinius der Ältere (1. Jahrhundert n. Chr.) erwähnten die Verwendung von Öl zum Abschrecken. Die früheste Erwähnung der Verwendung von Ölabschreckung in China stammt aus dem Ch'i wu huai wen der Südlichen und Nördlichen Dynastie um 550 n. Chr. „History of the North·Biography of Art“ weist darauf hin, dass „Huaiwen Eisenschwerter aus geschmolzenem Roheisen herstellte und es auf das Schmiedeeisen goss, und dass es nach mehreren Nächten schwierig wurde, Kohlenstoff in das Schmiedeeisen eindringen zu lassen und die Kraft zu erhöhen.“ Kohlenstoffgehalt des Schmiedeeisens. Anschließend wird es mit tierischem Urin bzw. tierischem Fett zu Stahl abgeschreckt. In dem Artikel ist auch zu sehen, dass Ch'i Wu Huai Wen den Löschprozess mit tierischem Urin kreativ vorgeschlagen hat.

Der Urin von Tieren enthält Salzwasser und hat eine starke Kühlwirkung sowie eine tiefe Verhärtungsschicht. Was die Menschen interessiert, ist, wie das im Artikel erwähnte „Baden im Urin von Tieren, Abschrecken mit dem Fett der Tiere“ zu verstehen ist. Wenn es sich um die doppelte Flüssigkeitsabschreckung handelt, ist diese Abschrecktechnologie, die im 6. Jahrhundert n. Chr. aufkam, eine wichtige Entwicklung. In alten chinesischen Büchern gibt es auch Aufzeichnungen über die Verwendung von Blut und Mischungen zum Löschen von Feuer.

Im „New Book of Tang“ heißt es: „Als Yus Schwert geworfen wurde ... wurde das Blut des Pferdes gelöscht ...“ Nun scheint es, dass die Auswahl vieler Löschmittel zu dieser Zeit nicht unbedingt korrekt war und viel Aberglaube darin steckte.

2. Teilweises Abschrecken

Es gibt nicht viele Beschreibungen des lokalen Abschreckens in alten Dokumenten, aber die Analyse archäologischer Objekte zeigt, dass diese Technik im alten China häufig zur Behandlung von Schneidwerkzeugen verwendet wurde. Die metallografische Analyse der vier Meißel, die im Mausoleum des Chu-Königs in Shizishan, Xuzhou, ausgegraben wurden, ergab, dass die Klingenköpfe der vier Meißel teilweise abgeschreckt wurden, um eine harte Klinge und einen zähen Klingenkörper zu erhalten.

Die Analyse des Huanshou-Stahlschwerts, das aus dem Han-Grab in Cangshan, Shandong, ausgegraben wurde, des Stahlschwerts aus dem Han-Grab in Fufeng, Shaanxi, und des mit Gold verzierten Buchmessers von Liu Sheng aus der Han-Dynastie zeigten ebenfalls, dass Martensit nur auf beobachtet wurde die Klinge dieser Schwerter, und auf dem Kamm des Schwertes wurde keine Löschstruktur gefunden. Es ist ersichtlich, dass chinesische Vorfahren die lokale Abschrecktechnologie erst im zweiten Jahrhundert v. Chr. beherrschten.

3. Vorkühlung und Abschrecken

Die von alten chinesischen Handwerkern durchgeführten Forschungs- und Erkundungsarbeiten zur Abschreckungstechnologie führten nicht nur zur Erfindung von Abschreckmitteln, sondern auch zu Erfindungen zur Wärmekontrolle, wie zum Beispiel dem Abschrecken vor dem Abkühlen. Vorkühlung und Abschrecken tragen dazu bei, den Verzug des Werkzeugs zu reduzieren und die Festigkeit und Zähigkeit des Werkzeugs zu verbessern.

Sung Ying Hsings „t'ien kung k'ai wu“ aus der Ming-Dynastie enthält eine Aufzeichnung der Verwendung der Vorkühlungs- und Abschrecktechnologie: „Zu diesem Zeitpunkt verwenden Sie zunächst einen abgeschreckten Meißel aus hartem Stahl, um vertikale und diagonale Reihen zu zeichnen Linien auf der Oberfläche des Aktenrohlings. Achten Sie beim Schneiden der Feilenlinien auf die schräge Schnittkante, damit die Rillen einen flammenähnlichen Rand erhalten können. Erhitzen Sie die Feile nach dem Graben rot, nehmen Sie sie heraus, kühlen Sie sie leicht ab und legen Sie sie zum Abschrecken in Wasser. Die Datei wird zu diesem Zeitpunkt erfolgreich sein.“ Zu „leicht abkühlen“ gehört der Vorkühl- und Abschreckprozess.

Temperiertechnik

Die Anlassbehandlung ist ein Verfahren, das aufgrund der Sprödigkeit des Abschreckens entwickelt wurde. In den frühen Zeiten der künstlichen Eisenverhüttung verspürten die Menschen nicht unbedingt die Notwendigkeit, stark zu temperieren. Der Hauptgrund dafür ist, dass der Kohlenstoffgehalt von Schlackeneisen normalerweise nicht hoch ist und manchmal kein Anlassen erforderlich ist und selbst durch Abschrecken keine nennenswerten Verstärkungseffekte erzielt werden können. Andere Länder begannen erst sehr spät mit der gezielten Temperierung.

Relativ gesehen erkannten die alten chinesischen Vorfahren die Vorteile des Härtens schon früher. Um den Härtungseffekt zu erzielen und gleichzeitig Sprödbrüche zu vermeiden, haben die Chinesen möglicherweise schon sehr früh bewusst das Anlassen eingeführt. Aus der Beschreibung des Schwertes in „Mo Tzu“: „Es dringt ein, wenn es gestoßen wird, bricht, wenn es geschlagen wird, und bricht nicht, wenn es von der Seite getroffen wird.“ Es ist ersichtlich, dass die Stahlschwerter in China im Frühling und Herbst bereits eine gute Festigkeit und Zähigkeit hatten. Ob es sich bei dem verwendeten Verfahren um ein Niedertemperatur-Tempern handelt, muss noch durch weitere Untersuchungen bestätigt werden.

Viele spätere chinesische Dokumente beschreiben die ungewöhnlich hohe Elastizität von in China hergestellten Stahlschwertern. Beispielsweise wird in „Meng hsi pi t'an“ erwähnt, dass es eine Person gab, die „ein Schwert mitbringt und es in eine Kiste legen und es wieder gerade richten kann“. Der bei diesen Stahlschwertern verwendete Prozess ist das Hochtemperatur-Härten. Die Archäologie physischer Objekte legt auch nahe, dass der Hochtemperatur-Härtungsprozess möglicherweise im späten Frühling und Herbst angewendet wurde.

Die Analyse des in Yangjiashan, Changsha und Hunan ausgegrabenen Stahlschwerts zeigt, dass sein Kohlenstoffgehalt etwa 0.5 % beträgt und seine Struktur als äquivalent zur hochtemperaturgehärteten Struktur angesehen wird. Dieser Kohlenstoffgehalt liegt auf Augenhöhe mit heutigen Federstählen. Wenn diese Forschung dies bestätigt, handelt es sich bei dem Objekt, das aus dem XNUMX. Jahrhundert v. Chr. stammt, möglicherweise um das früheste bislang ausgegrabene hochtemperaturgehärtete Objekt.

Normalisierende Technologie

Die Normalisierung im eigentlichen Sinne trat auf, nachdem die Menschen das Eisen-Kohlenstoff-Phasendiagramm verstanden hatten, das heißt, nachdem Austin im Vereinigten Königreich 1888 das Eisen-Kohlenstoff-Phasendiagramm erstellt hatte, wurde Luftkühlung zur Normalisierung der Kühlung eingesetzt. In der Antike waren abgeschreckte Gegenstände zu hart und geglühte Gegenstände zu weich. Luftkühlung mit mäßiger Kühlgeschwindigkeit sparte sowohl Geld als auch Strom. China besaß dieses Schiff während der Zeit der Streitenden Reiche.

Beispielsweise wurde durch die Analyse der in der Sekundärhauptstadt Yan in der späten Zeit der Streitenden Reiche ausgegrabenen Speere und Pfeilspitzen festgestellt, dass es sich bei den beiden Eisenwerkzeugen um aufgekohlte Eisenstahlprodukte mit Kohlenstoffgehalten von 0.20 % bzw. 0.25 % handelte . Die innere Struktur besteht aus Ferrit und Perlit, und der Perlit weist einen großen interlamellaren Abstand auf. Die Ergebnisse der metallografischen Analyse zeigen, dass dies der Struktur ähnelt, die durch Luftkühlung oder Normalisierungsbehandlung des heutigen Austenits erhalten wird. Man kann davon ausgehen, dass es sich um eine Struktur handelt, die durch Luftkühlung nach Erhitzen auf eine Temperatur über Ac1 erhalten wird. Handwerker der Han-Dynastie in China entkohlten Gusseisen, um Stahl mit niedrigem und mittlerem Kohlenstoffgehalt zu erhalten, der viele Utensilien ohne Abschrecken herstellte und dieses Verfahren nutzte.

Schlussfolgerung

Die archäologische Forschung zur Metallwärmebehandlung in China muss eingehend durchgeführt werden. Einer vorläufigen Analyse zufolge hat das alte China eine relativ vollständige experimentelle Wärmebehandlungstechnologie entwickelt, die Glühen, Abschrecken, Normalisieren und Anlassen umfasst.

Das Glühen von Kupfer und seinen Legierungen erfolgt in China mehr als zehn Jahrhunderte später als in Westasien. Aufgrund der einzigartigen Glühtechnologie verfügt China seit der Shang-Dynastie über Gold- und Silberfolien und verfügt über ein hohes Maß an traditioneller Technologie zur Herstellung von Zinnfolien.

Alte chinesische Handwerker nutzten die Technologie des Glühens von Eisen und Stahl, um die flockige Graphitstruktur, die graue Struktur und die duktile Struktur zu erhalten, die nur in der Neuzeit in Europa erhalten wurden. Es verbesserte die Mikrostruktur von Stahlprodukten und förderte die Entwicklung der Stahlindustrie im alten China erheblich.

Die Einführung der Abschrecktechnologie in China erfolgte erst spät, zeigte aber später hohe technologische Fähigkeiten bei der Auswahl von Abschreckmitteln, teilweisem Abschrecken, Abschrecken vor dem Abkühlen usw. Darüber hinaus haben chinesische Handwerker möglicherweise während der Streitenden Reiche Vergütungs- und Normalisierungstechniken angewendet Zeitraum, in dem die Verwendungsmöglichkeiten alter chinesischer Stahlprodukte erweitert wurden.