Alternative Legierungen für Waffen und Rüstungen?

Ultimative Zugfestigkeit

Beginnen wir damit, den Nutzen einer Legierung messbar zu machen. Ich werde die Einheit MPa als Ersatz für die Durchstoßfestigkeit verwenden.

Zum Vergleich hier ein paar Werte:

• menschliche Haut: 20
• Aluminium: 45
• Gold: 100
• Kupfer: 210
• Eisen: 350
• Messing: 550

Nach dieser Tabelle zu urteilen, scheint Messing die beste Wahl für Rüstungen zu sein, und das ist es auch. Zumindest solange man sich nicht so viel bewegen möchte. Messing hat eine höhere Dichte als Eisen (8,7 bis 7,8). Außerdem müssen Sie bedenken, dass Messing teurer ist als Eisen.

Ausscheidungshärtung

Um anständige Legierungen zu erhalten, muss Ihre Zivilisation die Kunst der Ausscheidungshärtung kennen , die nicht so schwierig ist, wenn Sie Materialien mit einem niedrigen Schmelzpunkt wie Aluminium verwenden.

Magnesiumlegierung

Wenn Ihre Zivilisation Magnesium entdeckt (hohe Wahrscheinlichkeit, da es die vierthäufigste Ressource der Erde ist), haben Sie eine weitere Komponente mit hohem Potenzial zur Herstellung starker Legierungen.

Wenn Sie Aluminium und Magnesium zusammenfügen, können Sie eine sehr starke Legierung mit einem MPa von 450 ( Aluminiumlegierungen ) und einer sehr geringen Dichte herstellen, wodurch eine leichte Panzerung stärker als Eisen wird. Die Verwendung eines leichten Materials wie dieses würde es Ihnen ermöglichen, Plattenrüstungen zu konstruieren, in denen Sie sich freier bewegen könnten, oder ein Kettenhemd, das fast so leicht wie eine Lederrüstung, aber viel widerstandsfähiger gegen Durchstiche ist. Die Verwendung als Waffe hat andererseits den Gewichtsnachteil, da Sie etwas Gewicht benötigen, um Rüstungen zu durchtrennen oder einige Knochen zu brechen. Sie sollten es daher nicht für eine nicht schneidende Waffe verwenden.

Es gibt viel mehr Aluminium - Legierungen und Magnesiumlegierungen. Schauen Sie selbst, aber die meisten dieser Legierungen erfordern ein höheres Maß an Technologie. Schauen Sie sich zum Beispiel die Aluminium-Zink-Legierung mit einem MPa von 700 an.

Keramische Panzerplatten

Sie könnten Keramikplatten in Westen verwenden, um eine hohe Durchdringungsschutzpanzerung zu erhalten. Keramik wird in vielen modernen Kompositpanzerungen und kugelsicheren Westen verwendet. Keramikpanzerung ist jedoch eine Einwegpanzerung, da die Keramik dazu neigt, nach ein oder zwei Schlägen zu zerbrechen. Da Keramik viel leichter als Stahl oder Eisen ist, scheinen Keramikwesten für Scharmützler nützlich zu sein - schneller Angriff, schneller Rückzug, minimale Verluste.

Rüstung aus Seide

Das klingt zunächst lächerlich, aber die mongolische Horde verwendete Seidenrüstungen, die viel besser durchdringungssicherer waren als europäische Plattenrüstungen. Über der dicken Seidenrüstung haben sie eine Schuppenrüstung getragen, um sie vor Schnittschäden zu schützen. Die Seidenrüstung war super effektiv, da sie sehr leicht war und kaum von Speeren und Pfeilen durchdrungen werden konnte. Seidenraupenseide hat eine Dichte von etwa 1,3 und einen MPa-Wert von 500. Als Waffe ist sie offensichtlich nicht geeignet.

Die Entwicklung von Bronze (und es war etwa 5 Jahrtausende lang der König der Metallwaffen und -rüstungen) ist auf eine Reihe von Faktoren zurückzuführen. Erstens wird es (offensichtlich) von Kupfer abgeleitet. Und Kupfer hat eine Reihe besonderer Vorteile. Erstens sind Kupfererzlagerstätten oft mit kleinen Mengen an nativem Kupfer verbunden. Kupfer hat zwei relevante Vorzüge: Es hat einen niedrigen Schmelzpunkt und es kann kaltverfestigt werden. Diese Klumpen aus einheimischem Kupfer können also ohne eine enorme technische Basis zu Waffen verarbeitet werden, die Knochen und Stein überlegen sind. Und die in der Nähe gefundenen Kupfererze können durch einfaches Erhitzen gereinigt werden (anstatt ein nicht offensichtliches Flussmittel zu erfordern), so dass die gleichen Techniken, die zur Verarbeitung von nativem Kupfer verwendet werden, ohne allzu großen Aufwand zur Entdeckung des Schmelzens führen könnten. Sobald die allgemeine Idee entdeckt ist, es' Es ist nicht unvernünftig zu hoffen, dass irgendein Metallarbeiter mit einer experimentellen Geisteshaltung die Idee weiterführt. Es brauchte nicht viel, um zu bemerken, dass das Hinzufügen anderer Metalle ein Metall ergab, das viel einfacher zu gießen war und stärker und härter als reines Kupfer war. (ETA – Obwohl diese zusätzlichen Metalle als andere Erze oder Mineralien hinzugefügt wurden und nicht als fertige Barren.)

Die ersten Bronzen waren Arsenbronzen, aber irgendwann wurde festgestellt, dass Zinn bessere Ergebnisse lieferte. Dies war nicht sofort nützlich, da Arsen oft mit den Erzkomplexen in Verbindung gebracht wurde, die Kupfer produzierten, aber in der Römerzeit waren die Ausbeutung und der Handel mit britischen Zinnminen gut etabliert.

Durch das Legieren von Kupfer und Zink entsteht Messing, das eigentlich härter als Bronze ist, aber die wichtigsten Zinkvorkommen befinden sich in Nordamerika, Australien und im Iran. Die ersten beiden zählen nicht, aber es ist nicht klar, warum kein Handel aufgebaut wurde, um iranisches Zink als Ersatz für britisches Zinn bereitzustellen.

Es gibt mehrere andere mögliche Bronzelegierungen, insbesondere Aluminium und Silizium. Beide erfordern viel höhere Temperaturen als Zinn.

Für die Entwicklung von Kupferlegierungen sind also Arsenbronze, Zinnbronze und Messing die einzigen Konkurrenten, und es ist einfach nicht klar, dass es bei Waffen und Rüstungen eine große Auswahl zwischen ihnen gibt.

Gibt es Alternativen? Wenn man sich anschaut, was native Metalle produziert (um den Entwicklungsprozess in Gang zu bringen), nicht viel. Gold und Silber (auch wenn sie aus ästhetischer Sicht verlockend sind) können bei niedriger Temperatur geschmolzen werden, aber sie produzieren einfach keine Materialien, die fest oder hart sind. Einige Metalle der Platingruppe (wie zum Beispiel Platin) können ein ziemlich hartes Metall ergeben, aber sie alle haben hohe Schmelzpunkte. Andere Metalle mit vernünftigen Schmelzpunkten neigen dazu, weich zu sein, und die härteren Metalle neigen dazu, einen hohen Schmelzpunkt zu haben. Vor der Entwicklung von Koks war sogar Eisen sehr schwer zu schmelzen und wurde normalerweise als Eisen hergestellt, das durch Bearbeiten gereinigt wurde (daher "geschmiedetes" Eisen). Außerdem sind viele natürlich schwierig herzustellen, da sie bei hohen Temperaturen schnell oxidieren.

Alles in allem ist die einzige halbwegs große Änderung, die ich vorschlagen kann, der Ersatz von Bronze durch Messing, und das bedeutet, dass Ihre fiktive Gesellschaft es nicht in die Eisenzeit geschafft hat.

Ich füge eine Antwort hinzu, obwohl bereits eine ausgewählt wurde, da ich einige Dinge hinzufügen möchte, von denen ich nicht bemerkt habe, dass sie erwähnt wurden, und es keinen Sinn macht, eine "Liste der Dinge hinzuzufügen, die niemand erwähnt hat und die ich sehen konnte" als Kommentar dazu eine zufällige Antwort oder die Frage.

Kupferlegierungen

Bereits von anderen erwähnt, aber mir ist aufgefallen, dass niemand erwähnt hat, warum die Leute auf die Verwendung von Eisen umgestiegen sind, sobald sie die Technologie hatten.

Einfach ausgedrückt sind Kupferlegierungen zu duktil. Wenn sie als Waffe verwendet werden, neigen sie dazu, sich zu verformen, zu verbiegen und jegliche Schärfe zu verlieren, die der Schmied versuchte, ihnen zu verleihen. Dies macht sie für jede Waffe mit einer Spitze oder Kante ziemlich nutzlos. Und Waffen mit einer Länge aus Metall wie Schwerter und einige Stangenwaffen hätten Probleme mit dem Biegen.

Positiv anzumerken ist, dass sie schwer zu brechen sind, weshalb sie für Kanonen und Patronen verwendet wurden. In ähnlicher Weise würden sie wahrscheinlich (wenn sie aufgrund der häufigeren Metalle billiger sind) in Rüstungen verwendet werden. Bronze und Messing wurden tatsächlich in Rüstungen verwendet, obwohl Eisen verfügbar war, wenn es erschwinglich war.

Meteoritisches Eisen

Das erste, was mir einfiel, war, dass einige Metalle aus irgendeinem Grund häufiger vorkommen als auf der Erde. Wenn das Gebiet Ihrer Zivilisation von einem Regen aus Eisen-Nickel-Meteoriten getroffen wurde, könnte meteorisches Eisen häufig genug sein, um eine grundlegende Veränderung in der Metallurgie zu bewirken.

Warum ist es wichtig, welche Art von Bügeleisen Sie verwenden? Denn meteorisches Eisen ist eigentlich eine Nickel-Eisen-Legierung. Es wird als reine Legierung gefunden, es ist keine Raffination erforderlich. Der Nickelgehalt verleiht ihm auch eine viel bessere Korrosionsbeständigkeit. Die meisten Legierungen sind meiner Meinung nach auch einfacher zu bearbeiten als Eisen.

Als Bonus kann es eine exotische kristalline Struktur haben, die hübsch aussieht, magnetisch sein kann (auch bekannt als „Magie“) und zu Recht als Geschenk des Himmels bezeichnet werden kann.

Ein Nebeneffekt ist, dass eine solche Fülle wahrscheinlich lokalisiert wäre, sodass ein bestimmtes Gebiet wahrscheinlich einen großen Vorteil bei der Verfügbarkeit hätte.

Beachten Sie auch, dass Nickel nicht so selten ist, sodass auch Eisen-Nickel- oder Kupfernickel-Legierungen mögliche Lösungen sein könnten. Ich bezweifle jedoch, dass jemand das erfinden würde, ohne die Metallurgie gut genug für Stahl zu haben.

Es gibt auch ähnliches "Tellureisen", wenn Sie Geschenke des Himmels nicht mögen.

Holz

Bambus zum Beispiel kann gehärtet werden, um anständige Messer und gute Speere herzustellen. Während Metalle normalerweise besser sind, können Sie tatsächlich Waffen und Rüstungen aus Holz herstellen.

Und die Überlegenheit von Metallen ist nur dann ein Thema, wenn Ihr Gegner tatsächlich Metallausrüstung hat. Für den Aufbau einer Umgebung ist es keine große Sache. Solange Sie sich an die Einschränkungen erinnern, die das Fehlen von Eisenwerkzeugen für die Landwirtschaft, das Mauerwerk, die Zimmerei und die vielen anderen Dinge verursachen würde, die durch den Zugang zu billigem Metall verändert wurden, das einen Vorsprung behält.

Glas

Sie können theoretisch Waffen und Rüstungen aus Glas herstellen. Es macht einfach keinen Sinn, wenn man Zugang zu Metallen hat. Das große Problem ist die Sprödigkeit. Glas neigt dazu, bei hartem Aufprall zu zersplittern. Dies ist keine gute Eigenschaft für eine Waffe oder Rüstung.

Die einfachste Lösung sollte sein, es mit einem Material zu laminieren, das verhindert, dass sich die Risse ausbreiten. Messing, Bronze, Kupfer, Silber, Gold oder ihre Legierungen sollten alle funktionieren, wenn die Schichten dünn genug sind. Beachten Sie, dass Sie nicht viel Metall benötigen. Beachten Sie auch, dass die Herstellung einer solchen Klinge mit ziemlicher Sicherheit ein großer Schmerz wäre. Es macht wirklich keinen Sinn, wenn Sie stattdessen Massivmetall verwenden können.

Obwohl ein Glas-Gold-Laminat-Schwert ziemlich cool wäre ... Und die Korrosionsbeständigkeit hätte, um für sehr lange Zeit ein "heiliges Relikt" zu sein. Könnte wahrscheinlich die Spezies überleben, die es geschaffen hat. In einer Fantasy-Geschichte könnte ein Schwert, das zu Anbeginn der Zeit erschaffen wurde und mehreren dominanten Spezies heilig war, während sie aufstiegen, gediehen und schließlich ausstarben, ein nettes Story-Item sein.

Sie möchten wahrscheinlich nur die Kante des Laminats und den Rest der Waffe aus Holz in einer Konstruktion herstellen, ähnlich wie die Azteken mit Obsidian verwendeten. Obwohl das Laminat haltbarer wäre, könnten Sie eine einzelne Klinge anstelle mehrerer Mikroklingen verwenden.

Es macht nie Sinn, Glasrüstungen vormodern zu machen, da man stattdessen Holz-, Horn-, gehärtetes Leder- und Stoffrüstungen verwenden kann. Die benötigte Verbundstruktur ist ohne moderne Technologie einfach zu komplex.

Stein

Sie können Waffen und Rüstungen aus Stein herstellen, da es wirklich eine große Vielfalt an Steinen gibt. Sie verlieren ausnahmslos an Metall, wenn es darum geht, sie in dauerhafte Formen zu bringen. Aber wenn Metall unbekannt oder nicht verfügbar war und geeigneter Stein üblich war, konnte es passieren. Oder vielleicht können nur Schwerter aus Jade die Dämonen schneiden und Jade-Rüstungen vor ihrer Verderbnis schützen ...

Still Stone kann in Kombination mit anderen Materialien verwendet werden, um effektive Waffen und Rüstungen herzustellen. Im Wesentlichen liefert das andere Material Formen und Widerstandsfähigkeit, während kleine Steine ​​​​angebracht oder eingebettet die Härte liefern. Beton ist eigentlich so ein Verbund mit unterschiedlichen Zielen. Solche Waffen und Rüstungen sind praktisch, erfordern aber viel Arbeit und Wartung.

Wie ich bereits erwähnte, hatten die Azteken ein "Schwert" mit kleinen Obsidianklingen, die eine Schneide bildeten. Es war ziemlich effektiv, bis es auf eine Metallpanzerung traf ...

Zusammenfassung

Das meteorische Eisen ist wahrscheinlich eine brauchbare Antwort. Bronzelegierungen, Holz und Stein fallen in die Kategorie „gut zu wissen und könnten irgendwann von geringem Nutzen sein“. Wie gesagt, das ist eine Art erweiterter Kommentar, der nicht als Kommentar passt. Die Glasabteilung ist nur eine Kuriosität. Es ist wahrscheinlich zu komplex, um von einer Zivilisation erfunden zu werden, die es tatsächlich braucht. Aber wenn Sie etwas wirklich Seltsames wollen, das aus der fernen Vergangenheit stammt, oder ein wirklich exotisches Rennen ...

Ein Trio für eine gefährliche Kombination wäre Messing, Bambus und Lack. Fügen Sie der Mischung Harz hinzu, und Sie haben ein leistungsstarkes Werkzeugset für Waffen und Waffen aus Laminat.

Event Early Iron hätte Probleme, gegen diese Kombination anzutreten, da der flexible Bambus dem Messing helfen würde, seine Form zu behalten, du nicht die Kante. Gehärtetes Harz und Lack konnten auf eine glasähnliche Schärfe geschliffen werden.

Verstärken Sie die hintere Kante oder Mitte mit Bambus, beschichten Sie die Kante mit Lack und schärfen Sie sie.

(Würde Links bereitstellen, funktioniert aber vom Telefon aus. Lack wurde im alten China sowohl als klares Siegel als auch als getöntes Siegel verwendet. Er wurde aus einer Art Saft gewonnen.

Harz war ein weiteres auf Saft basierendes Material, das die Wikinger- und Keltenkulturen zum Abdichten von Boots- und Schiffsrümpfen verwendeten.)

Kommentare hier haben Nickel erwähnt , aber ein weiterer ausgezeichneter Kandidat wäre Mangan . Mangan wird vielen Stählen in kleinen Mengen zugesetzt, aber wenn Sie es aus 12 % bis 15 % Ihrer Mischung machen, erhalten Sie am Ende Mangan-Stahl , auch bekannt als Hadfield-Stahl . Mangan und teilweise auch Nickel können dazu führen, dass Stahl bei Raumtemperatur in seiner Austenitphase verbleibt.

Austenitstahl unterscheidet sich grundlegend von dem Stahl, an den Sie wahrscheinlich gewöhnt sind. Eine seltsame Eigenart ist, dass es nicht einmal magnetisch ist. Normaler Kohlenstoffstahl verwandelt sich erst bei über 727 °C in Austenit. Er ist deutlich weicher als gewöhnlicher Stahl, aber dadurch auch deutlich zäher. Als zusätzlichen Bonus sind Mangalloy-Stähle unglaublich kalthärtbar! Das bedeutet, je mehr Sie sie beispielsweise mit einem Hammer schlagen, desto härter wird die Oberfläche! Dies ermöglicht Rüstungen mit einer harten Oberflächenschicht und einer zäheren Unterschicht.

Hadfield-Stahl war der erste entdeckte Stahl, der sich grundlegend anders verhielt als Kohlenstoffstähle. Davor musste man sich zwischen hartem, aber sprödem Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt oder weichem, aber zähem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt entscheiden. Während es möglicherweise bessere Elemente gibt, die Sie Ihrer Stahlpanzerung hinzufügen können als Nickel oder Mangan, zum Beispiel Molybdän , können sowohl Nickel als auch Mangan aus ihren Erzen durch Schmelzen auf ähnliche Weise wie Eisen gewonnen werden. Die Elemente sind sogar oft in der Nähe zu finden! Wenn Sie immer noch Schwierigkeiten haben, eine gute Ader zu finden, wachsen Kugeln des Zeugs einfach auf dem Meeresboden. (Ich hoffe, Sie kennen eine Meerjungfrau!)

Wenn Ihre mittelalterlichen Menschen wenig über Mangan wissen, wissen sie natürlich nichts über seine Eigenschaften, selbst wenn die Technologie, die zu seiner Herstellung benötigt wird, einfach genug ist.

Metall ist meh. Zumindest was die Rüstung angeht. Verbundwerkstoffe sind wahrscheinlich viel nützlicher, und ja, Sie könnten anständige Verbundwerkstoffe mit Pferdeleim und Stoff herstellen.

Es gibt ein paar Möglichkeiten für nützliche, exotische Materialien, die den mittelalterlichen Menschen entweder in Verbindung mit oder anstelle von normalen Materialien zur Verfügung gestanden hätten.

Gegen Stich- und Hiebwaffen wären mehrschichtige Stoffe mit Klebstoff dazwischen wahrscheinlich nützlich gewesen. Die Variante, die mir in den Sinn kam, war der griechische Linothorax . Während die Griechen jedoch Leinen verwendeten, könnte Seide hier ein nützlicher Stoff sein - richtig gemacht ist sie kugelsicher und die Mongolen verwendeten sie als Teil ihrer Rüstung. Ich würde vermuten, dass eher eine Mischung aus Materialien und mehrschichtiger Rüstung als ein einzelnes Material gut funktionieren würde.

Wenn wir ein bisschen verrückt werden wollten, vielleicht domestizierte Spinnen für superstarke Seide.

Was Waffen betrifft, gibt es wieder interessante Optionen, die nicht aus Metall sind. Obsidian machte gute scharfe Klingen, und ich vermute, dass die gesamte Glasverarbeitung nicht ganz den modernen Standards entsprach, selbst beschissenes Glas konnte zu etwas Stichigem oder Schlitzigem geschärft werden, vielleicht verwendet wie ein Macuahuitl oder Tepoztopilli

Etwas, von dem ich glaube, dass es bisher nicht angesprochen wurde: Stähle!

Mittelalterlicher Stahl ist zwar gut für seine Zeit, aber im Vergleich zu moderneren Stählen nicht so toll, da er kaum mehr als Schichten aus aufgekohltem Eisen war; sehr arbeitsintensiv in der Herstellung, da es einen geschickten Schmied braucht, der genau weiß, was er tut.

Es ist möglich, dass Ihre dem Mittelalter entsprechende Gesellschaft bessere Techniken zur Stahlherstellung entwickelt hat; vielleicht ist Tiegelstahl (erstmals im 18. Jahrhundert in Europa patentiert, obwohl er in Asien schon viel länger präsent ist) schon früh in Erscheinung getreten.

Da andere nichtmetallische Materialien zum Thema gebracht wurden, haben Sie verschiedene Fasern, die schützend sind; B. Baumwolle, insbesondere gegen Knüppelschäden, aber auch durchstechend bei spezieller Herstellung. Aber noch besser ist Hanffaser, aus der heute kugelsichere Kleidung hergestellt wird.

Sie haben Kupfer-Gold-Legierungen, die für den Bergbau in Kulturen mit wenig oder gar keinem Wissen über Stahlmetallurgie (Inkas) und für Rüstungen wegen ihrer Zähigkeit (Korea) hergestellt wurden.