海得拉巴乌兹钢遗址
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乌兹钢（Wootz steel）是一种历史上在南印度和斯里兰卡生产的高碳坩埚钢，以其强度、锋利度和特有的带状微观结构而闻名。 它至少起源于公元前一千纪中期，并广泛出口到亚洲、中东和欧洲。
乌兹钢的特点是碳含量高（通常在1.0%至2.0%之间），以及在缓慢凝固和锻造过程中由碳化物偏析形成的独特带状花纹。 历史上，乌兹钢锭被出口到中东，锻造成大马士革钢刀剑，这些刀剑因其卓越的机械性能和图案外观而闻名。
词源
“wootz”一词源自南印度语言中“钢”一词的英语化形式，包括泰米尔语的“urukku”、卡纳达语的“ukku”和泰卢固语的“ukku”，意为“钢”或“熔化的金属”。
历史
乌兹钢起源于公元前一千纪中期的印度。它在特伦甘纳邦的戈尔康达、卡纳塔克邦、泰米尔纳德邦和斯里兰卡制造。[1] 这种钢材以钢锭形式出口，被称为“wootz”。 其方法是在木炭炉内的密封粘土坩埚中，在碳的存在下加热黑色磁铁矿矿石，以完全去除炉渣。另一种方法是先将矿石冶炼成熟铁，然后加热并锤打以去除炉渣。碳源是竹子以及Avārai等植物的叶子。 到公元前5世纪，斯里兰卡当地人从哲罗人那里采用了制造乌兹钢的生产方法。 在斯里兰卡，这种早期的炼钢方法采用了一种独特的、由季风驱动的风炉。古代的生产遗址已在阿努拉德普勒、蒂瑟默哈拉默和萨马纳拉维瓦等地出现，也有来自科杜马纳尔的古代铁器和钢制品的进口文物。最近（2018年）对马纳尔地区的Yodhawewa遗址进行的考古发掘，发现了一个球形炉的下半部分、坩埚碎片以及与通过渗碳工艺生产坩埚钢相关的盖子碎片。 在斯里兰卡东南部，有来自古典时期该岛最古老的铁器和钢制品及生产工艺。Hobbies (April 1963) Vol. 68, No.5, p.45, Chicago: Lightner Publishing Company. 通过阿拉伯海进行的印度与斯里兰卡之间的贸易将乌兹钢引入阿拉伯。前伊斯兰时期和早期伊斯兰阿拉伯语中的术语“muhannad”مهند或“hendeyy”هندي指的是用印度钢制成的剑刃，这些剑刃备受推崇，并在阿拉伯诗歌中得到证实。进一步的贸易将这项技术传播到大马士革城，那里发展起了用这种钢制造武器的产业。这导致了大马士革钢的发展。12世纪的阿拉伯旅行家伊德里西提到“Hinduwani”或印度钢是世界上最好的。 阿拉伯人的记载也指出了“Teling”钢的声誉，这可能指的是特伦甘纳邦地区，特伦甘纳的戈尔康达地区显然是乌兹钢出口到西亚的中心节点。
乌兹钢在古代欧洲和阿拉伯世界广泛出口和贸易，并在中东特别有名，其中在库奇（位于今印度）制造的钢尤其享有广泛的声誉，类似于在格拉斯哥和谢菲尔德制造的钢。 乌兹钢刀剑声誉的一个标志，在一个波斯短语中得以保留——给出一个“印度式的回答”，意思是“用印度剑砍一下”。
link=File:Wootz_Steel_Detail.jpg|thumb|Detail of 17th–18th C. Indian tulwar/shamshir
印度王公们曾将匕首和其他武器的样本送往1851年和1862年在伦敦举办的万国工业博览会。尽管这些剑的柄部装饰精美并镶嵌珠宝，但其钢材的质量才是最受珍视的。据说锡克教徒的剑能承受弯曲和皱折，但仍然锋利无比。
起源与最早的考古证据
考古学和冶金学证据表明，与乌兹钢相关的坩埚钢生产至少起源于公元前一千纪中期的印度次大陆。
最早有明确记载的坩埚钢生产地点已在南印度，特别是泰米尔纳德邦和卡纳塔克邦被确认，那里的发掘工作发现了与高碳坩埚钢制造相一致的坩埚、熔炉、炉渣和钢制品。
在泰米尔纳德邦科杜马纳尔的工业聚落进行的发掘，出土了年代大约在公元前3世纪至公元初几个世纪的坩埚碎片和冶金遗迹。对出土材料的金相分析证实了与坩埚钢技术一致的高碳钢的生产。 南印度其他早期的铁和钢生产地点，包括哈鲁尔、阿迪查纳卢尔和Gattihosahalli，展示了可追溯到早期铁器时代（约公元前1200–800年）的先进铁加工传统，这些传统先于并可能促进了坩埚炼钢技术的发展。
在斯里兰卡，考古调查揭示了在阿努拉德普勒等地点的早期铁和钢生产，其铁加工年代至少可追溯到公元前900年。 这些早期的冶金传统后来发展成为使用先进熔炉系统的坩埚钢生产。
在萨马纳拉维瓦地区一处遗址及其他斯里兰卡遗址的发掘，揭示了年代在公元前3世纪至公元一千纪之间的风力熔炉，能够生产高碳钢。这些熔炉利用自然的季风达到超过1200°C的温度，从而无需机械风箱即可进行坩埚钢生产。 最近（2018年）在斯里兰卡马纳尔区的Yodhawewa进行的发掘，发现了与坩埚钢生产相关的坩埚碎片、熔炉遗迹和冶金炉渣。 放射性碳定年表明，该遗址的钢铁生产发生在公元7至11世纪之间。
这些考古发现证实，南亚的坩埚钢生产是从更早的铁加工传统发展而来，并在历史早期已成为一项技术成熟的产业。 考古记录表明，与乌兹钢相关的坩埚钢生产起源于南亚，随后出口到中东，在那里被锻造成大马士革钢刀剑。
特性
乌兹钢的特征是由低含量碳化物形成元素熔化产生的
乌兹钢通过锻造可以形成的独特图案有波浪纹、阶梯纹和玫瑰纹，并带有精细间隔的条带。然而，通过锤打、染色和蚀刻，可以制作出更多定制的图案。
在乌兹钢的微观结构中已发现存在渗碳体纳米线和碳纳米管。 钢基体中也可能有大量超硬金属碳化物以带状形式析出。
乌兹钢剑以其锋利度和韧性而闻名。
成分
皇家矿业学院提供的乌兹钢样品的一项分析（由T.H. Henry进行）显示其成分为：
在另一项由迈克尔·法拉第进行的分析中，记录到乌兹钢含有0.01-0.07%的铝。法拉第及其合著者假设铝是必需的，并且对形成乌兹钢的某些性能很重要。然而，T.H. Henry推断这些研究中使用的乌兹钢含有铝是由于炉渣以硅酸盐形式存在。珀西后来重申，乌兹钢的质量并不取决于铝的存在。
复制研究
19世纪，皇家矿业学院对乌兹钢进行了深入研究，试图复制它，，这项工作始于1795年。
俄罗斯冶金学家帕维尔·彼得罗维奇·阿诺索夫（参见布拉特钢）能够复制出几乎具有古代乌兹钢所有特性的钢，他创造的钢与传统乌兹钢非常相似。
20世纪末，J.D. Verhoeven和Alfred Pendray对现存的大马士革刀剑进行了化学分析，重建了生产方法，并证明了矿石杂质的作用，特别是钒（约0.005%）在碳化物形成中的作用，以及在图案形成过程中对锻造刀剑进行反复热循环的必要性，从而复制出在微观和视觉上都与古代刀剑图案相同的乌兹钢刀剑。
截至2001年，一些刀匠已经能够稳定地生产出在视觉上与古老图案相同的乌兹钢刀剑。
2009年发表的进一步分析确定了存在包裹着渗碳体纳米线的碳纳米管，其中痕量元素/杂质如钒、钼、铬和其他元素在加热、冷却和锻造的循环中促进了它们的形成。这产生了一种坚硬但仍具延展性的高碳钢。
格鲁吉亚-荷兰籍的盔甲大师Gocha Laghidze与同行专家一起，开发并教授了一种重新引入“格鲁吉亚大马士革钢”的新方法课程。
参见
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