Kamacita y Taenita

Kamacite y Taenite son aleaciones de hierro y níquel que se encuentran (en la Tierra) solo en meteoritos. La composición de Kamacite está en el rango de 90:10 a 95:5 Fe:Ni. La composición de Taenite es de 20% a 65% de Níquel.

Kamacite, en particular, puede formar cristales masivos. Un cristal de kamacita enumerado en la tabla 1 aquí tenía unas dimensiones de 0,92 x 0,54 x 0,23 metros y una masa de 303 kg; mucho material para hacer un lote completo de espadas. Encontrar estos cristales significa que ha encontrado una aleación premezclada. Ya no es necesario fundir para mezclar la aleación. El cristal se puede trabajar directamente en una espada a través de los métodos normales. El punto de fusión de la kamacita y la taenita no es significativamente diferente del hierro, por lo que los métodos normales de fabricación de espadas apropiados para el período de tiempo serían válidos.

Dureza

La dureza es la resistencia de una cuchilla a la tensión . Es decir, cuando se aplica una fuerza, qué tan resistente es el material a deformarse. Una hoja más dura cortará una más blanda (o madera o hueso) sin desafilarse.

Ambas aleaciones tienen una ventaja de dureza sobre el hierro normal. Un estudio de 22 sideritas (meteoritos de hierro y níquel) informó sobre su dureza en la Tabla 1 aquí . A modo de comparación, podemos usar este estudio de muestras de hierro forjado de 10 puentes construidos en Massachusetts en el siglo XIX.

La dureza Rockwell B promedio de 24 muestras de meteorita es 81; mientras que el promedio de 53 componentes del puente es 58. El límite superior del 95 % para el hierro del puente es 72; El 92% de las muestras de meteoritos tenían una dureza superior a esta. Para una comparación con materiales más modernos, la base de datos de matweb.com tiene información de 176 tipos de acero con alto contenido de carbono . La dureza Rockwell B promedio es 95.7 en el rango 43-100.

Rockwell B es una prueba de dureza para materiales más blandos, por lo que no se adapta bien a materiales más duros. Por ejemplo, la diferencia de dureza teórica entre 95 y 100 es mucho mayor que la diferencia entre 40 y 50 en la escala de Rockwell. Para una mejor prueba de alta dureza, el estudio de meteoritos también incluye la escala Brinell .

La dureza Brinell promedio es de 169, pero con un límite superior de 330. El 9 % de las muestras tienen una dureza superior a 230. Esta variación en la dureza puede ser el resultado de la naturaleza de los cristales con choque o sin choque. Los cristales sin choque evidentemente tienen una dureza un 50% más alta, según una declaración de Wikipedia que no puedo verificar.

El hierro en bruto tiene una dureza Brinell de 110-120. Este es el material base con el que se fabrica una espada, por lo que una aleación de kamacita puede ser dos o tres veces más dura que el hierro puro.

La medida estándar de las palas es la prueba Rockwell C. La dureza Rockwell C para tres hojas de acero de Damasco de ~1750 se da como 23, 32 y 37. Esta tabla convierte esos valores como 240, 300 y 340 en la escala Brinell. Un gráfico de resumen ( Gráfico 1 aquí ) muestra un ejemplo promedio de dureza de hoja de 8 espadas que se convierten en 130, 170, 180, 190, 210, 260, 400 y 440 en la escala Brinell.

Para los materiales modernos, el hierro fundido tiene una dureza Brinell de 183-234 y los aceros de alto carbono de 163-600 con un promedio de 262 (más de 207 tipos diferentes). Por lo tanto, es posible encontrar una aleación de meteorito que sea más dura que algunos aceros modernos con alto contenido de carbono y tan dura como las hojas de acero de Damasco de alta calidad. Tal vez el 10% de los meteoritos de hierro-níquel que encuentre serán de la variedad de alta dureza sin choque. Un acero para herramientas moderno forjado en una hoja tipo Damasco tenía una dureza de más de 700.

Fuerza

La fuerza es la capacidad de soportar la deformación. La integral de la resistencia sobre la distancia de deformación es la tenacidad. Si bien una hoja dura podría no deformarse al ser golpeada contra una pared de piedra, podría fracturarse. Una hoja dura se deformará (se mellará o se doblará ligeramente) pero no se fracturará. Los datos de las curvas de tensión-deformación para las muestras de meteoritos no están disponibles (al menos para mí), por lo que en lugar de tenacidad, estoy usando resistencia en deformaciones comparables.

El meteorito de hierro y níquel Gabaón se convirtió en una barra con una resistencia a la tracción de 392 MPa y una resistencia a la compresión de 373 MPa. Para una hoja de espada, las fuerzas de compresión y tensión serían similares entre sí. Para una aleación de meteorito en bruto, el meteorito de kamacita encontrado en Canyon Diablo tenía un límite elástico de compresión de 424 MPa con una compresión del 0,2% (eso significa que solo se deformó un 0,2% de su tamaño inicial); la resistencia a la tracción debe ser similar.

Las comparaciones aquí son con hierro fundido moderno, con una resistencia a la tracción de menos de 276 MPa. Los aceros con alto contenido de carbono tienen una gama de resistencias a la tracción de 161 a 3200 MPa con un promedio de 1010 MPa en 219 tipos. La relación entre la resistencia a la tracción y la compresión puede variar según la aplicación.

El hierro forjado encharcado manualmente , fabricado e informado en la década de 1920, tenía una resistencia a la tracción de alrededor de 165 MPa a una tensión del 0,2%. Las muestras del puente promediaron tensiones de rendimiento de 230 MPa; todas las muestras dieron por debajo del 0,2% de tensión. Una investigación de productos de hierro hechos en una réplica de una forja del siglo X tuvo un límite elástico de 300 a 500 MPa con alargamientos de fluencia entre 0,05% y 0,4%. Se descubrió que las antiguas espadas de acero Wootz tenían un límite elástico en los rangos de 800-1500 MPa. Se encontró que los aceros modernos forjados en aceros de Damasco en capas tienen un límite elástico de alrededor de 1200 MPa con un alargamiento del 1,3 %.

En general, podemos ver que la resistencia a la compresión del hierro meteorito es deficiente en comparación con los materiales modernos o el mejor acero de Damasco, pero es competitivo con los productos de forja medieval.

Conclusión

Las aleaciones encontradas en los meteoritos de hierro y níquel tenían propiedades que los habrían hecho competitivos como materiales para la fabricación de hojas. En cuanto a la dureza, los cristales de meteoritos sin trabajar tenían una dureza igual a la de las hojas de acero de Damasco más finas, cerca de la más fina de todas las hojas, y significativamente más alta que la del hierro forjado o fundido. Este material no está trabajado; la aleación en bruto tiene una ventaja de dureza de dos o tres veces sobre el hierro sin trabajar. Es de suponer que existe un proceso de temple y revenido que puede aumentar la dureza de la materia prima en otro factor de dos o tres, al igual que las antiguas hojas de acero son hasta cuatro veces más duras que el hierro en bruto.

La tenacidad es mayor que la de los productos de hierro que serían comunes en el uso diario, pero no tan grande como la de los mejores aceros disponibles. La dureza es equivalente a los productos de espada de hierro fabricados con tecnología del siglo X.

En general, creo que se podría esperar razonablemente que un meteorito de aleación de hierro y níquel "perfecto" contenga grandes cristales prealeados que podrían forjarse en espadas. Esta aleación, si se templa correctamente (a través de la suerte, la ayuda de los dioses, o como sea que el herrero adquiera el conocimiento adecuado) haría una hoja lo suficientemente fuerte como para ser utilizable, pero más dura que cualquier cosa disponible hasta el siglo XIX.

No hagas que el espacio sea mejor. Hacer que todos los demás hierros empeoren.

Infórmese sobre el acero de fondo bajo . Tener todo el hierro de la tierra contaminado con algo, y menos útil de lo que pensamos que es el hierro.

En algún momento del pasado, hubo un evento catastrófico que contaminó todo el hierro con algo. Tal vez los Dioses Mayores despertaron y su presencia causó la descomposición o corrupción de todo el acero o el hierro.

Solo los meteoritos que han aterrizado desde entonces permanecen libres de esta imperfección.

Al igual que con el acero de fondo bajo, se podría argumentar que los elementos ya forjados en acero estaban a salvo de esta corrupción, lo que hace que los meteoritos y las espadas de reliquias ancestrales sean viables, pero cualquier cosa forjada nueva es pobre.

Un poco de hierro meteórico puede convertirse en armas muy buenas, puedes ir a comprar algunas ahora. En el período medieval, la mayoría de los lugares no podían fabricar gran acero para armas. Muchas espadas (donde la calidad del acero y el estilo de fabricación son más importantes que en una cabeza de hacha o punta de lanza) provienen de unos pocos lugares/forjas, o al menos el metal se obtiene de algunas áreas que podrían producir calidad. espada de acero. Por lo tanto, ningún viejo herrero podría forjar una espada de calidad, incluso si tuviera el metal base correcto.

Entonces, para usted, el área en la que se encuentran los héroes simplemente no tiene reservas de mineral de hierro de buena calidad y nadie sabe realmente cómo refinar lo que tienen (observe el acero de crisol, la soldadura de patrón japonés y el acero de Damasco para ver ejemplos de muy técnica fabricación de espadas de acero específicas/específicas de la ubicación). Por lo tanto, el hierro meteórico de unos pocos meteoros con los componentes metálicos correctos podría muy bien ser la única fuente de acero para espadas de calidad.

Obtener la mayor parte de su hierro de los meteoritos sería problemático, significaría que la actividad tectónica del planeta en sí, así como su construcción, es sustancialmente diferente de la Tierra, y muchos meteoritos que caen depositando metales tienden a no crear un entorno. adecuado para una civilización avanzada (o cualquier civilización, en realidad). Obviamente, puedes agitar esto con magia (¿tal vez una luna de alto contenido metálico fue triturada en una guerra antigua y llovió sobre el planeta?) O simplemente ignorarlo por completo. En su mundo, o al menos en el área en la que se desarrolla la historia, los depósitos de hierro en el suelo son muy escasos, por lo que las vetas meteóricas se buscan activamente y se lucha por ellas.

Por supuesto, en esta área, las espadas probablemente no serían particularmente populares y otras armas prevalecerían más (lo que fue generalmente cierto durante la mayor parte del período medieval histórico de todos modos), las espadas que estaban alrededor serían reliquias apreciadas y las técnicas de lucha con espada serían restringido a aquellos nobles con acceso a espadas en primer lugar.

También vale la pena señalar que los orígenes de las propiedades sobrenaturales del "hierro frío" probablemente comienzan mucho antes de la edad del hierro, cuando el hierro meteórico, incluso de mala calidad, era probablemente superior al metal de bronce utilizado por todos los demás. Hay poco que sugiera que el hierro meteórico sería superior a lo que un herrero medieval podría producir en un buen taller de herrería de espadas que tuviera acceso a buen hierro terrestre.

Hierro iridio: Chengdeita.

http://www.galleries.com/Chengdeite

De hecho, la chengdeita solo es superada por minerales más enriquecidos en iridio y/u osmio; concretamente los minerales iridio, osmio e iridosmina, una aleación iridio/osmio. El iridio, con una densidad calculada de 22,65 gramos por centímetro cúbico, es probablemente el elemento más denso conocido por el hombre.

El iridio es más común en los meteoritos que en la corteza terrestre, probablemente porque es tan denso que cualquier iridio en el planeta está en un bulto en el centro del núcleo. El alto contenido de iridio de la capa geológica al final del Cretácico es lo que dio una pista de que podría estar involucrado un impacto meteórico. El iridio es tres veces más denso que el hierro y tres veces más duro . Es tan duro que es muy difícil de procesar; Según tengo entendido, el uso principal de las aleaciones de iridio es para troqueles que no se desgastan cuando procesan grandes cantidades de alambre de acero.

Tu espada de hierro iridio sería como el arco de Odiseo o el martillo de Thor: tres veces más pesado de lo que parece y, por lo tanto, requiere una fuerza sobrenatural para empuñarlo. La dureza extrema significaría una nitidez extrema, y ​​sospecho que afilar piedras adecuadas para armas terrestres no afilaría esta espada celestial: necesitaría granate o tal vez zafiro.

Tu espada de meteorito sería muy pesada, muy afilada y casi imposible de desafilar.

@kingledion tiene la mejor respuesta de realidad básica. Había un cruce de Beowulf scy phy que vi. Donde el viajero espacial estrellado forjó parte del casco de su nave para destruir al monstruo alienígena (Grendal) que escapó de la nave estrellada. Una nave espacial que se estrella podría verse fácilmente como una estrella fugaz. Y dependiendo del diseño de la nave espacial, su casco podría ser superior al estándar de hierro/acero.

http://www.imdb.com/title/tt0462465/

Nota Lo más probable es que sea una aleación de aluminio o titanio basada en la tecnología actual del espacio terrestre. Sin embargo, no he podido encontrar las aleaciones específicas utilizadas en el transbordador espacial.

La principal ventaja del hierro meteorítico es que es mucho más puro que la gran mayoría de las fuentes terrestres, y la eliminación de las impurezas es la mayor limitación: la resistencia del acero primitivo. Es realmente difícil hacer acero de calidad cuando no sabes lo que hay en el hierro para empezar, especialmente cosas como sílice, óxidos y carbono, las cosas de las que los meteoritos ricos en hierro tienen muy poco. La forja sigue siendo la misma (tal vez un poco más fácil ya que no tienes que hacer un plegado excesivo), pero lo que es mucho más fácil es convertir el mineral en metal utilizable. Una mejor materia prima a menudo se traduce en un mejor producto terminado, el acero tiene las mismas propiedades en todas partes, no es un lío mixto lleno de puntos débiles.

En comparación con el acero moderno, el hierro de meteoritos es una mierda, pero se necesita industrialización y química avanzada para fabricar acero moderno. En comparación con el hierro del pantano y el acero de la época, es maravilloso y hasta que se descubran técnicas avanzadas de fundición (acero de crisol, ~ siglo VIII) y minerales de alta calidad, es la mejor materia prima disponible. Entonces, hasta alrededor del siglo VI-VIII, el hierro del meteorito habría sido mejor que cualquier otra cosa y se mantendría mejor que la mayoría durante bastante tiempo después.

Metalurgia y biología al rescate: los enemigos habituales de tus personajes son severamente alérgicos al níquel (o tienen alguna otra reacción biológica realmente mala).

El hierro meteórico, a pesar del nombre, es en realidad una aleación de hierro y níquel. Incluso en el mundo real, las personas con alergias al níquel a menudo también tienen problemas para usar aleaciones de níquel. Si sus enemigos tienen reacciones particularmente terribles al níquel, entonces el hierro meteórico (por no hablar del níquel puro) sería esencialmente venenoso para ellos. La alergia cutánea más realista aún podría estar presente en algunas personas e incluso despertar sospechas.

Si su cultura refleja la Europa medieval, es probable que no tengan la tecnología para derretir o fundir níquel: las temperaturas requeridas son simplemente demasiado altas. Es posible que ni siquiera entiendan que el níquel es un metal distinto. Pero el efecto del hierro meteórico en un enemigo envenenado por níquel sería demasiado evidente y podría dar lugar a la reputación del hierro meteórico como un poderoso asesino de enemigos, incluso cuando el nivel relativamente bajo de avance tecnológico les impide fabricar el suyo propio.

Sitúa tu civilización en la edad de bronce. El hierro (o el acero) no existe excepto lo que cae del cielo.

Nadie sabe siquiera qué es el "hierro", que puede provenir de la tierra o cómo extraerlo de la tierra (hematita y magnetita)

Los meteoritos metálicos están hechos de aleaciones de hierro y níquel. El hierro se ha fabricado a partir de minerales terrestres durante algunos miles de años, pero el níquel es bastante difícil de conseguir. No lo aislamos aquí hasta la década de 1750. El hierro meteórico tiene un promedio de 10% de níquel, pero puede ser de 25% o más en algunos casos. El cobalto es el otro constituyente principal en alrededor del 0,5%.

Los aceros al níquel tienen varias propiedades deseables. Puede fabricar acero de bajo C con un pequeño porcentaje de contenido de níquel que tiene deformaciones elásticas y de fractura significativamente más altas que el acero sin alear. Mientras tanto, no cambia el módulo de Young, por lo que el material termina teniendo mayor resistencia y tenacidad. También resistiría un poco la corrosión. El ejemplo extremo si esto se llama acero martensítico, que contiene 15-25% de níquel (pero cobalto que casi todos los meteoritos) que se puede hacer para tener una resistencia notable a alta tenacidad para aplicaciones aeroespaciales. Los floretes de esgrima deportiva también están hechos de acero a juego por su resistencia a la fractura.

Si usa un acero con un alto contenido de níquel, se puede hacer de acero inoxidable. Será razonablemente suave, por lo que no será un material de hoja, pero puede enchapar una espada con ella y hacerla mayormente resistente a la corrosión. Se mantendría brillante y nítido incluso en ambientes húmedos. Esto sería bastante sorprendente para la gente medieval.

Si está dispuesto a estirar ligeramente la astrofísica, entonces es plausible un contenido de Co algo más alto en los meteoritos. Con la ayuda de un mago suficientemente sabio (metalúrgico), la producción de este material puede ser plausible con la infraestructura medieval. El tratamiento térmico y el control de las impurezas serán los conocimientos importantes. Puede enmarcar meteoritos como material de partida para el acero martensítico.

Este sería un acero de núcleo de espada superior con una fuerza y ​​dureza notables. Tiene un bajo contenido de carbono, por lo que no es muy endurecible, por lo que el borde debe estar soldado con forja de acero con alto contenido de carbono. Esto sería especialmente valioso en un contexto donde el acero con alto contenido de carbono es difícil de fabricar (lo cual es cierto en la mayoría de las sociedades medievales).

Este material está bien para espadas, pero sería increíble para armaduras. Especialmente armaduras de placas donde se busca resistencia al pandeo. Eso es exactamente para lo que se usa en misiles y aviones.

Creo que un concepto genial es aplicar personas con conocimientos modernos (magos) a una sociedad medieval de baja tecnología y ver qué pueden hacer.

Algunas buenas respuestas aquí ya, pero qué tal esto:

No hay otro hierro en el planeta.

Por lo tanto, el hierro meteorito es el único hierro, a partir del cual los herreros expertos pueden fabricar acero, lo que obviamente supera a las armas de bronce disponibles de otro modo. En un mundo donde el acero no existe, su fuerza, dureza y resistencia parecerían bastante mágicas.

La mayor parte del hierro meteórico también contiene una cantidad variable de níquel. Las aleaciones de hierro y níquel son aceros inoxidables con diferentes niveles de resistencia a la corrosión y, por lo general, son menos frágiles que el acero puro.

Se pueden agregar varios otros metales traza para aumentar aún más los diversos grados de resistencia a la corrosión, antioxidante o tenacidad.

Una forma de hacer que tales armas sean deseables sería la configuración en la que se usan tus espadas. ¿Los enemigos tienen sangre corrosiva? Tal vez las cuchillas meteóricas no se disuelven en la nada después de un golpe mortal (sangriento).