Kamazit und Taenit

Kamazit und Taenit sind beides Eisen-Nickel-Legierungen, die (auf der Erde) nur in Meteoriten vorkommen. Die Zusammensetzung von Kamacite liegt im Bereich von 90:10 bis 95:5 Fe:Ni. Die Zusammensetzung von Taenite beträgt 20 % bis 65 % Nickel.

Insbesondere Kamazit kann massive Kristalle bilden. Ein in Tabelle 1 aufgeführter Kamazitkristall hatte Abmessungen von 0,92 x 0,54 x 0,23 Metern und eine Masse von 303 kg; viel Material, um eine ganze Ladung Schwerter herzustellen. Wenn Sie diese Kristalle finden, haben Sie eine vorgemischte Legierung gefunden. Es muss nicht mehr geschmolzen werden, um die Legierung zu mischen. Der Kristall kann mit den normalen Methoden direkt in ein Schwert eingearbeitet werden. Der Schmelzpunkt von Kamazit und Taenit unterscheidet sich nicht wesentlich von Eisen, daher wären normale, zeitlich angemessene Methoden der Schwertherstellung gültig.

Härte

Härte ist der Widerstand einer Klinge gegen Belastung . Das heißt, wie widerstandsfähig das Material gegen Verformung ist, wenn eine Kraft ausgeübt wird. Eine härtere Klinge schneidet durch eine weichere (oder Holz oder Knochen), ohne stumpf zu werden.

Beide Legierungen haben einen Härtevorteil gegenüber normalem Eisen. Eine Studie von 22 Sideriten (Eisen-Nickel-Meteoriten) berichtet über ihre Härte in Tabelle 1 hier . Für einen Vergleich können wir diese Studie von Schmiedeeisen verwenden, die von 10 Brücken stammt, die im 19. Jahrhundert in Massachusetts gebaut wurden.

Die durchschnittliche Rockwell-B-Härte von 24 Meteoritenproben beträgt 81; während der Durchschnitt aus 53 Brückenkomponenten 58 ist. Die 95%-Obergrenze für das Brückeneisen ist 72; 92 % der Meteoritenproben hatten eine größere Härte als diese. Für einen Vergleich mit moderneren Materialien enthält die Datenbank von matweb.com Informationen zu 176 Arten von Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt . Die durchschnittliche Rockwell-B-Härte beträgt 95,7 über den Bereich von 43–100.

Rockwell B ist ein Härtetest für weichere Materialien und skaliert daher nicht gut mit härteren Materialien. Beispielsweise ist der Unterschied in der theoretischen Härte zwischen 95 und 100 viel größer als der Unterschied zwischen 40 und 50 auf der Rockwell-Skala. Für einen besseren Härtetest enthält die Meteoritenstudie auch die Brinell-Skala .

Die durchschnittliche Brinell-Härte beträgt 169, aber mit einer Obergrenze von 330. 9 % der Proben haben eine Härte von über 230. Diese Abweichung in der Härte kann ein Ergebnis der geschockten vs. nicht geschockten Natur der Kristalle sein. Ungeschockte Kristalle haben laut einer Wikipedia-Aussage, die ich nicht überprüfen kann, offenbar eine um 50% höhere Härte.

Rohes Eisen hat eine Brinell-Härte von 110-120. Dies ist das Grundmaterial, aus dem ein Schwert hergestellt wird, daher kann eine Kamazit-Legierung zwei- oder dreimal härter sein als reines Eisen.

Das Standardmaß für Klingen ist der Rockwell-C-Test. Die Rockwell-C-Härte für drei Klingen aus Damaststahl von ~1750 wird mit 23, 32 und 37 angegeben. Diese Tabelle rechnet diese Werte als 240, 300 und 340 auf der Brinell-Skala um. Ein zusammenfassendes Diagramm ( Grafik 1 hier ) zeigt die durchschnittliche Beispielklingenhärte von 8 Schwertern, die sich auf der Brinell-Skala in 130, 170, 180, 190, 210, 260, 400 und 440 umwandeln lassen.

Für moderne Materialien hat Gusseisen eine Brinell-Härte von 183-234 und Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt von 163-600 mit einem Durchschnitt von 262 (über 207 verschiedene Typen). So ist es möglich, eine Meteoritenlegierung zu finden, die härter ist als einige moderne Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt und so hart wie Klingen aus hochwertigem Damaststahl. Vielleicht 10 % der Eisen-Nickel-Meteoriten, die Sie finden, werden von der ungeschockten Sorte mit hoher Härte sein. Ein moderner Werkzeugstahl, der zu einer Damastklinge geschmiedet wurde, hatte eine Härte von über 700.

Stärke

Festigkeit ist die Fähigkeit, Verformungen standzuhalten. Das Integral der Festigkeit über dem Verformungsweg ist die Zähigkeit. Während sich eine harte Klinge möglicherweise nicht verformt, wenn sie gegen eine Steinwand geschlagen wird, kann sie brechen. Eine harte Klinge verformt sich (wird gekerbt oder leicht gebogen), bricht aber nicht. Die Daten für Spannungs-Dehnungs-Kurven für Meteoritenproben sind nicht verfügbar (zumindest für mich), daher verwende ich anstelle von Zähigkeit Stärke bei vergleichbaren Dehnungen.

Der Gibeon -Eisen-Nickel-Meteorit wurde zu einem Stab mit einer Zugfestigkeit von 392 MPa und einer Druckfestigkeit von 373 MPa gezogen. Bei einer Schwertklinge wären Druck- und Zugfestigkeit einander ähnlich. Für eine rohe Meteoritenlegierung hatte der in Canyon Diablo gefundene Kamazit-Meteorit eine Druckstreckgrenze von 424 MPa bei 0,2 % Kompression (das heißt, er verformte sich nur um 0,2 % seiner ursprünglichen Größe); Zugfestigkeit sollte ähnlich sein.

Die Vergleiche beziehen sich hier auf modernes Gusseisen mit einer Zugfestigkeit von weniger als 276 MPa. Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt haben eine Reihe von Zugfestigkeiten von 161 bis 3200 MPa mit einem Durchschnitt von 1010 MPa über 219 Typen. Das Verhältnis von Zug- zu Druckfestigkeit kann je nach Anwendung variieren.

Von Hand gegossenes Schmiedeeisen , das in den 1920er Jahren hergestellt und gemeldet wurde, hatte eine Zugfestigkeit von etwa 165 MPa bei 0,2 % Spannung. Die Brückenproben wiesen im Mittel Fließspannungen von 230 MPa auf; alle Proben ergaben unter 0,2 % Spannung. Eine Untersuchung von Eisenprodukten, die in einer Nachbildung einer Schmiede aus dem 10. Jahrhundert hergestellt wurden, ergab eine Streckgrenze von 300 bis 500 MPa mit Streckdehnungen zwischen 0,05 % und 0,4 %. Es wurde festgestellt, dass alte Wootz-Stahlschwerter Streckgrenzen im Bereich von 800 bis 1500 MPa aufweisen. Es wurde festgestellt, dass moderne Stähle, die zu geschichteten Damaststählen geschmiedet wurden, eine Streckgrenze von etwa 1200 MPa bei 1,3% Dehnung aufweisen.

Insgesamt lässt sich feststellen, dass die Druckfestigkeit des Meteoriteneisens im Vergleich zu modernen Materialien oder feinstem Damaststahl zwar schwächelt, aber mit mittelalterlichen Schmiedeprodukten konkurrenzfähig ist.

Fazit

Die in Eisen-Nickel-Meteoriten gefundenen Legierungen hatten Eigenschaften, die sie als Materialien für die Klingenherstellung konkurrenzfähig gemacht hätten. In Bezug auf die Härte hatten unbearbeitete Meteorkristalle die gleiche Härte wie die feinsten Klingen aus Damaststahl, nahe der feinsten aller Klingen und deutlich höher als die von Schmiedeeisen oder Gusseisen. Dieses Material ist unbearbeitet; Die Rohlegierung hat gegenüber unbearbeitetem Eisen einen zwei- bis dreifachen Härtevorteil. Vermutlich gibt es einen Abschreck- und Anlassprozess, der die Härte des Rohmaterials um einen weiteren Faktor zwei oder drei erhöhen kann, so wie alte Stahlklingen bis zu viermal härter sind als Roheisen.

Die Zähigkeit ist größer als die der im täglichen Gebrauch üblichen Eisenprodukte, aber nicht so groß wie die besten verfügbaren Stähle. Die Zähigkeit entspricht Eisenschwertprodukten, die mit der Technologie des 10. Jahrhunderts hergestellt wurden.

Insgesamt denke ich, dass Sie vernünftigerweise erwarten können, dass ein "genau richtiger" Meteor aus einer Eisen-Nickel-Legierung große, vorlegierte Kristalle enthält, die zu Schwertern geschmiedet werden können. Diese Legierung würde, wenn sie genau richtig geglüht wird (durch Glück, die Hilfe der Götter oder wie auch immer der Schmied das richtige Wissen erworben hat), eine Klinge stark genug machen, um verwendbar zu sein, aber härter als alles, was bis zum 19. Jahrhundert erhältlich war.

Space Iron nicht besser machen. Machen Sie alle anderen Eisen schlechter.

Informieren Sie sich über Low Background Steel . Das gesamte Eisen der Erde ist mit etwas kontaminiert und weniger nützlich, als wir von Eisen halten.

Irgendwann in der Vergangenheit gab es ein katastrophales Ereignis, das alles Eisen mit etwas kontaminierte. Vielleicht sind die Älteren Götter erwacht, und ihre Anwesenheit verursacht den Verfall oder die Verderbnis von Stahl oder Eisen.

Nur Meteoriten, die seitdem gelandet sind, bleiben frei von dieser Unvollkommenheit.

Wie bei Stahl mit niedrigem Hintergrund könnte man argumentieren, dass bereits zu Stahl geschmiedete Gegenstände vor dieser Verderbnis sicher waren, was sowohl Meteoriten als auch Reliktschwerter der Vorfahren lebensfähig macht, aber alles, was neu geschmiedet wird, ist schlecht.

Etwas meteorisches Eisen kann sehr schöne Waffen abgeben, du kannst jetzt welche kaufen. Im Mittelalter konnten die meisten Orte keinen großartigen Waffenstahl herstellen. Viele Schwerter (bei denen die Qualität des Stahls und der Herstellungsstil wichtiger sind als bei einem Axtkopf oder einer Speerspitze) stammten nur von wenigen Orten / Schmieden, oder zumindest wurde das Metall aus einigen wenigen Gebieten bezogen, die Qualität produzieren konnten Schwert Stahl. Kein alter Schmied könnte also ein hochwertiges Schwert hämmern, selbst wenn er das richtige unedle Metall hätte.

Für Sie also gibt es in der Gegend, in der sich die Helden befinden, einfach keine hochwertigen Eisenerzlager und niemand weiß wirklich, wie man das veredelt, was sie haben (sehen Sie sich Tiegelstahl, japanisches Musterschweißen und Damaststahl als Beispiele für sehr gute Technik an). spezifische/standortspezifische Stahlschwertherstellung). Meteoriteneisen von ein paar Meteoren mit den richtigen metallischen Komponenten könnte also sehr wohl die einzige Quelle für hochwertigen Schwertstahl sein.

Den größten Teil Ihres Eisens aus Meteoren zu beziehen, wäre problematisch, es würde bedeuten, dass sich die tektonische Aktivität des Planeten selbst sowie seine Konstruktion wesentlich von der Erde unterscheiden, und viele fallende Meteore, die Metalle ablagern, neigen dazu, nicht für eine Umwelt zu sorgen geeignet für fortgeschrittene Zivilisation (oder wirklich jede Zivilisation). Offensichtlich können Sie dies mit Magie von Hand winken (vielleicht wurde ein Mond mit hohem Metallgehalt in einem alten Krieg zerfetzt und auf den Planeten herabregnen?) oder es einfach vollständig ignorieren. In Ihrer Welt, oder zumindest in dem Gebiet, in dem die Geschichte spielt, sind Bodenvorkommen an Eisen sehr knapp, so dass Meteoradern aktiv gesucht und umkämpft werden.

Natürlich wären Schwerter in diesem Bereich wahrscheinlich nicht besonders beliebt und andere Waffen wären weiter verbreitet (was ohnehin für den größten Teil des historischen Mittelalters zutraf), Schwerter, die es gab, wären geschätzte Erbstücke und die Schwertkampftechniken wären es auf die Adligen beschränkt, die überhaupt Zugang zu Schwertern haben.

Es ist auch erwähnenswert, dass die Ursprünge der übernatürlichen Eigenschaften von „kaltem Eisen“ wahrscheinlich weit vor der Eisenzeit beginnen, als meteorisches Eisen, selbst von schlechter Qualität, wahrscheinlich dem von allen anderen verwendeten Bronzemetall überlegen war. Es gibt wenig Anhaltspunkte dafür, dass meteorisches Eisen dem überlegen wäre, was ein mittelalterlicher Schmied in einer guten Schwertschmiede herstellen könnte, die Zugang zu gutem irdischem Eisen hatte.

Iridiumeisen: Chengdeit.

http://www.galleries.com/Chengdeite

Tatsächlich wird Chengdeit nur von Mineralien übertroffen, die stärker mit Iridium und/oder Osmium angereichert sind; insbesondere die Mineralien Iridium, Osmium und Iridosmin, eine Iridium/Osmium-Legierung. Iridium ist mit einer berechneten Dichte von 22,65 Gramm pro Kubikzentimeter wahrscheinlich das dichteste Element, das der Menschheit bekannt ist.

Iridium ist häufiger in Meteoriten als in der Erdkruste, wahrscheinlich weil es so verdammt dicht ist, dass jedes Iridium auf dem Planeten in einem Klumpen in der Mitte des Kerns ist. Der hohe Iridiumgehalt der geologischen Schicht am Ende der Kreidezeit gab einen Hinweis darauf, dass es sich um einen Meteoriteneinschlag handeln könnte. Iridium ist dreimal dichter als Eisen und dreimal so hart . Es ist so hart, dass es sehr schwer zu verarbeiten ist; Nach meinem Verständnis werden Iridiumlegierungen hauptsächlich für Matrizen verwendet, die sich nicht abnutzen, da sie große Mengen an Stahldraht verarbeiten.

Ihr Schwert aus Iridiumeisen wäre wie der Bogen von Odysseus oder der Hammer von Thor – dreimal schwerer, als es scheint, und erfordert daher übernatürliche Kraft, um es zu führen. Die extreme Härte würde extreme Schärfe bedeuten, und ich vermute, dass Schärfsteine, die für terrestrische Waffen geeignet sind, dieses himmlische Schwert nicht schärfen würden - Sie würden Granat oder vielleicht Saphir benötigen.

Ihr Meteoritenschwert wäre sehr schwer, sehr scharf und nahezu unstumpfbar.

@kingledion hat die beste Basisrealitätsantwort. Da war ein Scy-Phy-Beowulf-Crossover, den ich gesehen habe. Wo der abgestürzte Raumfahrer einen Teil des Rumpfes seines Schiffes schmiedete, um das außerirdische Monster (Grendal) zu zerstören, das aus dem abgestürzten Schiff entkommen war. Ein abstürzendes Raumschiff könnte leicht als Sternschnuppe angesehen werden. Und abhängig vom Design des Raumschiffs könnte sein Rumpf dem Standard aus Eisen/Stahl überlegen sein.

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

Hinweis Dies ist höchstwahrscheinlich eine Aluminiumlegierung oder Titan, die auf aktueller Erd- und Weltraumtechnologie basiert. Ich konnte jedoch die spezifischen Legierungen, die im Space Shuttle verwendet werden, nicht finden.

Der Hauptvorteil von Meteoriteneisen ist, dass es viel reiner ist als die überwiegende Mehrheit der irdischen Quellen, und das Entfernen von Verunreinigungen ist die größte Einschränkung in der Festigkeit von Frühstahl. Es ist wirklich schwierig, Qualitätsstahl herzustellen, wenn man zunächst nicht weiß, was im Eisen enthalten ist, insbesondere Dinge wie Siliziumoxid, Oxide und Kohlenstoff, die Dinge, von denen eisenreiche Meteoriten sehr wenig haben. Das Schmieden ist immer noch dasselbe (vielleicht etwas einfacher, da Sie nicht übermäßig falten müssen), aber es ist die Umwandlung von Erz in brauchbares Metall, das viel einfacher ist. Besseres Rohmaterial führt oft zu einem besseren Endprodukt, der Stahl hat durchweg die gleichen Eigenschaften, kein Durcheinander voller Schwachstellen.

Im Vergleich zu modernem Stahl ist Meteoriteneisen Mist, aber man braucht Industrialisierung und fortschrittliche Chemie, um modernen Stahl herzustellen. Verglichen mit dem Mooreisen und dem Bloom Steel der damaligen Zeit ist es wunderbar und bis fortschrittliche Schmelztechniken (Tiegelstahl, ~8. Jahrhundert) und hochwertige Erze entdeckt werden, ist es das beste verfügbare Rohmaterial. Bis etwa zum 6.-8. Jahrhundert wäre Meteoriten-Eisen besser als alles andere gewesen und würde danach noch eine ganze Weile besser als die meisten anderen bleiben.

Metallurgie und Biologie zur Rettung: Die üblichen Feinde Ihrer Charaktere sind stark allergisch gegen Nickel (oder haben eine andere wirklich schlimme biologische Reaktion darauf).

Meteoritisches Eisen ist trotz des Namens eigentlich eine Eisen-Nickel-Legierung. Auch in der realen Welt haben Menschen mit Nickelallergien oft Probleme, auch Nickellegierungen zu tragen. Wenn Ihre Feinde besonders schrecklich auf Nickel reagieren, dann wäre meteorisches Eisen (ganz zu schweigen von reinem Nickel) im Wesentlichen giftig für sie. Die realistischere Hautallergie könnte bei einigen Menschen immer noch vorhanden sein und sogar Verdacht erregen.

Wenn Ihre Kultur das mittelalterliche Europa widerspiegelt, verfügen sie wahrscheinlich nicht über die Technologie zum Schmelzen oder Schmelzen von Nickel: Die erforderlichen Temperaturen sind einfach zu hoch. Sie verstehen vielleicht nicht einmal, dass Nickel ein eigenständiges Metall ist. Aber die Wirkung von Meteoriteneisen auf einen mit Nickel vergifteten Feind wäre nur allzu offensichtlich und könnte den Ruf von Meteoriteneisen als mächtiger Feindkiller begründen, selbst wenn der relativ geringe technologische Fortschritt sie daran hindert, ihre eigenen zu machen.

Versetzen Sie Ihre Zivilisation in die Bronzezeit. Eisen (oder Stahl) existiert nicht, außer was vom Himmel fällt.

Niemand weiß, was „Eisen“ ist, dass es aus der Erde kommen kann oder wie man es aus der Erde gewinnt (Hämatit und Magnetit).

Metallische Meteoriten bestehen aus Eisen-Nickel-Legierungen. Eisen wird seit einigen tausend Jahren aus terrestrischen Erzen hergestellt, aber Nickel ist ziemlich schwer zu bekommen. Wir haben es hier bis in die 1750er Jahre nicht isoliert. Meteoritisches Eisen enthält durchschnittlich 10 % Nickel, kann aber in einigen Fällen 25 % oder mehr betragen. Kobalt ist mit etwa 0,5 % der wichtigste andere Bestandteil.

Nickelstähle haben mehrere wünschenswerte Eigenschaften. Sie können Low-C-Stahl mit einem Nickelgehalt von wenigen Prozent herstellen, der deutlich höhere elastische Dehnungen und Bruchdehnungen aufweist als unlegierter Stahl. In der Zwischenzeit ändert es den Elastizitätsmodul nicht, sodass das Material letztendlich eine höhere Festigkeit und Zähigkeit aufweist. Es würde auch etwas Korrosion widerstehen. Das extreme Beispiel dafür ist Maraging-Stahl, der 15–25 % Nickel (aber Kobalt als fast alle Meteoriten) enthält, der für Luft- und Raumfahrtanwendungen mit bemerkenswerter Festigkeit bei hoher Zähigkeit hergestellt werden kann. Sport-Fechtfolien werden auch aus passendem Stahl für seine Bruchfestigkeit hergestellt.

Wenn Sie einen wirklich hoch vernickelten Stahl verwenden, kann dieser rostfrei gemacht werden. Es wird einigermaßen weich sein, also kein Klingenmaterial, aber Sie können ein Schwert damit überziehen und es größtenteils korrosionsbeständig machen. Es würde auch in feuchten Umgebungen hell und scharf bleiben. Das wäre ziemlich erstaunlich für mittelalterliche Menschen.

Wenn Sie bereit sind, die Astrophysik leicht zu dehnen, ist ein etwas höherer Co-Gehalt in Meteoriten plausibel. Mit Hilfe eines ausreichend weisen Zauberers (Metallurgen) kann die Herstellung dieses Materials mit mittelalterlicher Infrastruktur plausibel sein. Wärmebehandlung und Kontrolle von Verunreinigungen sind wichtige Kenntnisse. Sie können Meteoriten als Ausgangsmaterial für Maraging-Stahl einrahmen.

Dies wäre ein überlegener Schwertkernstahl mit bemerkenswerter Festigkeit und Zähigkeit. Es ist kohlenstoffarm, daher ist es nicht sehr härtbar, daher sollte die Kante aus feuergeschweißtem Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt bestehen. Dies wäre besonders wertvoll in einem Kontext, in dem kohlenstoffreicher Stahl schwer herzustellen ist (was in den meisten mittelalterlichen Gesellschaften der Fall ist).

Dieses Zeug ist gut für Schwerter, aber es wäre erstaunlich für Rüstungen. Besonders Plattenpanzer, bei denen Knickfestigkeit angestrebt wird. Genau dafür wird es in Raketen und Flugzeugen verwendet.

Ich denke, ein cooles Konzept ist es, Menschen mit modernem Wissen (Zauberer) in einer mittelalterlichen Low-Tech-Gesellschaft einzusetzen und zu sehen, was sie tun können.

Einige gute Antworten hier schon, aber wie wäre es damit:

Es gibt kein anderes Eisen auf dem Planeten.

Meteoriteneisen ist also das einzige Eisen, aus dem geschickte Schmiede Stahl herstellen können, der die sonst erhältlichen Bronzewaffen offensichtlich um Längen schlägt. In einer Welt, in der Stahl ansonsten nicht existiert, würden seine Stärke, Härte und Widerstandsfähigkeit ziemlich magisch erscheinen.

Das meiste meteorische Eisen enthält auch eine unterschiedliche Menge an Nickel. Eisen-Nickel-Legierungen sind rostfreie Stähle mit unterschiedlicher Korrosionsbeständigkeit und in der Regel weniger spröde als normaler Stahl.

Mehrere andere Spurenmetalle können hinzugefügt werden, um unterschiedliche Grade der Korrosionsbeständigkeit, des Rostschutzes oder der Zähigkeit weiter zu erhöhen.

Eine Möglichkeit, solche Waffen wünschenswert zu machen, wäre die Einstellung, in der Ihre Schwerter verwendet werden. Haben die Feinde ätzendes Blut? Vielleicht lösen sich Meteoritenklingen nach einem tödlichen (blutigen) Schlag nicht in Nichts auf.