Mangan war der erste legierte Stahl

Mangalloy war der erste legierte Stahl , der 1882 von Robert Hadfield hergestellt wurde; Es ist also ein ebenso guter Ausgangspunkt wie jeder andere.

Meine Erforschung der damaligen Stahlherstellungsmethoden ist etwas ergebnislos, aber ich bin ziemlich zuversichtlich, dass die Heizmethode, die Hadfield verwendete, der Siemens-Martin-Prozess ist, der auch offener Herdofen genannt wird.

Alte Schmelzmethoden

Zuerst ein Überblick über verschiedene alte Schmelzmethoden.

• Bloomery : Der älteste Ofentyp, dies ist nur eine Grube oder ein Schornstein aus Ton oder Stein. Sie legen das Bügeleisen hinein, erhitzen es mit Brennstoff und einem Blasebalg und nehmen dann die glühende Masse heraus, um sie in die gewünschte Form zu bringen. Der Ofen kann nicht wirklich vergrößert werden, und er wird das Eisen nicht vollständig schmelzen. Dieser Prozess wandelt Erz direkt in

• Kupolofen : Die Chinesen entwickelten nie Brennöfen, sondern gingen direkt zum Gusseisen über. Es ist nicht ganz klar, welche Art von Schmiede sie benutzten, aber offensichtlich konnte sie 1130 ° C erreichen und Eisenerz schmelzen. Dieses kann in Formen gegossen und gegossen werden.

• Putzschmiede : Gusseisen ist spröde und nahezu nutzlos, daher erfanden die Chinesen innerhalb weniger Jahrhunderte die Putzschmiede, in der Gusseisen erhitzt und wiederholt geschlagen wird, um Verunreinigungen zu entfernen, um Schmiedeeisen herzustellen.

• Hochofen : In einem Hochofen wird ständig Brennstoff zusammen mit Druckluft zugeführt, um Schlacke abzuleiten und direkt Roheisen zu bilden (das dann zu Schmiedeeisen geschmiedeter Putz wäre). Dies erhöht die Geschwindigkeit und die Kraftstoffeffizienz der Eisenproduktion erheblich und macht die einfache Kuppel überflüssig.

• Puddelofen : Anstatt mit einer Putzschmiede zu hämmern, wird das geschmolzene Eisen ohne Kontakt mit Brennstoff geschmolzen und dann mit Eisenstäben gerührt (die dann in die Mischung schmelzen). Es kann dann gegossen und in Schmiedeeisen gegossen werden. Der Schlüssel ist der brennstofffreie Teil, der es ermöglicht, freien Kohlenstoff mit Sauerstoff auszubrennen und so Schmiedeeisen herzustellen. Die Hochofen-Pfützen-Kombination wurde in China um das 1. Jahrhundert nach Christus verwendet und erst viel später in Europa kopiert.

Alle diese Techniken könnten zur Herstellung von Stahl verwendet werden. Jedes resultierende Schmiedeeisen könnte gehämmert werden (ähnlich der Bloomery- oder Putzschmiede), um es zu entkohlen, bis Stahl hergestellt wurde. Dies wurde normalerweise unter einem "Kältestoß" oder Druckluft durchgeführt.

Moderne Techniken

Die Europäer haben den fortschrittlichsten chinesischen Hochofen des Mittelalters erst mit der Kombination von Abraham Darbys Kokshochofen im Jahr 1709 und Henry Colts Pfützenofen im Jahr 1784 wirklich eingeholt. Danach kam es schnell zu Fortschritten.

• Heißwind : Erfunden von James Neilson im Jahr 1828. Dies ist eine Vorwärmung der Luft vor dem Eintritt in den Hochofen mit einem regenerativen Wärmetauscher. Dies ist der Schlüssel sowohl zur Erhöhung der Brennstoffeffizienz als auch zur Erhöhung der Ofentemperaturen. Auf diesem alten Foto wird Luft durch drei Cowper-Öfen geleitet , die die Abgase des Ofens auffangen und zum Erwärmen der einströmenden Luft verwenden.

• Bessemer-Prozess : 1856 von Henry Bessemer erfunden, nutzte dieser den Heißwind, um heiße Luft durch das geschmolzene Eisen zu blasen. Dadurch wurde der Pfützenbildungsprozess gleichzeitig mit dem Schmelzen des Eisens abgeschlossen, und durch die Steuerung des Luftstroms konnte gleichzeitig der Kohlenstoffgehalt für ein gewünschtes Stahlprodukt erreicht werden. Dies kombinierte alle drei Schritte des alten chinesischen Prozesses in einem (Hochofen -> Puddeln -> Kaltwindschmieden), um Stahl viel billiger zu machen.

• Offener Herdofen : Erfunden von Carl Siemens und Pierre-Emile Martin im Jahr 1865. Dabei wird die regenerative Vorwärmung umfassender genutzt, um Brennstoffeinsparungen zu erzielen und die Temperaturen noch weiter zu erhöhen, um Stahl zu schmelzen. Dadurch konnte es zum Recycling von Stahlschrott verwendet werden, aber der langsamere Erwärmungsprozess ließ auch Zeit für umfangreiche Probennahmen des Produkts, um die gewünschten chemischen Zusammensetzungen zu erreichen

Schlussfolgerungen

Ich vermute, dass der Ofen mit offenem Herd erforderlich ist, um eine Manganlegierung herzustellen. Der einzige Weg, um sicherzustellen, dass Sie die richtige Menge an Legierung eingemischt haben, besteht darin, sie zu geschmolzenem Stahl hinzuzufügen , und das geht nicht ohne einen Herdofen.

Sie könnten Ihrem Erz Manganbrocken hinzufügen und den alten chinesischen Prozess durchführen, aber Sie würden auf Probleme stoßen. Wenn sich das Eisen mit Kohlenstoff (aus Holzkohle oder Koks) vermischt, sinkt sein Schmelzpunkt, sodass es in einem Hochofen schmelzen kann. Aber wenn es sich mit dem Mangan vermischt, wird sein Schmelzpunkt wieder ansteigen. Vor dem Heißwind gab es keine Möglichkeit, diese Mischung geschmolzen zu halten. Somit würden Sie am Ende einen unvollständig gemischten Feststoff erhalten. Ich nehme an, dies könnte in eine Legierungsklinge geschlagen werden, aber das würde Monate des Hämmerns pro Klinge erfordern, und die Legierungsmischung wäre ziemlich unsicher. Daher können nur die feinsten (modernen) Klingen aus Damaststahl mit einer Legierung hergestellt werden, aber sie könnte eine schlechte Legierungsmischung haben und am Ende schwach oder spröde werden.

Die Schlussfolgerung ist also, dass Sie die Heißwind- und Open-Heart-Technologien benötigen, um überhaupt Hoffnung auf die Herstellung von Mangalloy zu haben. Auf der positiven Seite sind die technologischen Anforderungen an einen Regenerativerhitzer für Heißwind nicht hoch. Sie können eine Vorwärmkammer aus Ziegeln bauen und ein Wasserrad verwenden, um Luft durch Keramik-Einlassluftrohre hindurchzudrücken, um eine Vorwärmung zu erreichen.

Die abschließende Schlussfolgerung lautet also: Ja, Sie können Legierungen herstellen, wenn Sie die mittelalterliche chinesische Stahlherstellungstechnologie nehmen und ihnen eine Methode zur regenerativen Erwärmung der Hochofen-Einlassluft geben.

Unwahrscheinlich, aber möglich
Obwohl die Chinesen möglicherweise über die Basistechnologie verfügten, bezweifle ich, dass diese Technologie sehr „robust“ war, was bedeutet, dass die Leistung etwas variabel gewesen wäre, je nachdem, wer sie herstellte und was in den Ofen kam. Ich gehe auch davon aus, dass es teuer und arbeitsintensiv gewesen wäre, also bezweifle ich, dass sie den Luxus gehabt hätten, mit einer Vielzahl von Materialien zur Stahlherstellung herumexperimentieren zu können.

Es wäre gut möglich, dass es anders gekommen wäre, aber sie hätten viel Glück gebraucht. Angenommen, sie hatten etwas Zeit zum Experimentieren, hatte vielleicht ein hochrangiger Adliger Interesse und erlaubte seinen Arbeitern, zu experimentieren.

Nehmen Sie dann an, dass sie die richtigen Materialien zum Experimentieren zur Hand hatten – mit Erzen mit hohem Mangangehalt, die nicht mit Phosphor, Arsen oder Schwefel verunreinigt sind.

Nehmen Sie dann an, dass sie viel hineinstecken, nicht 4-5%, was zu Stahl von sehr schlechter Qualität führt, der einfach zerbricht, wenn er mit einem Hammer getroffen wird, sondern etwa 13%, um Magalloy herzustellen.

Um die anderen Antworten zu ergänzen, waren die Japaner großartig darin, gehärteten Stahl herzustellen.

https://en.wikipedia.org/wiki/Japanese_swordsmithing

Unten auf dieser Seite im Abschnitt "Bemerkenswerte Schwertschmiede" ist die erste Auflistung für Amakuni, der Berichten zufolge im Jahr 700 n. Chr. Das erste einschneidige Schwert herstellte.

Japanische Schwerter wurden / werden nicht nur durch Gießen von Metallen hergestellt, sondern durch Stampfen und Falten der Metalle, wodurch das Metall effektiv in eine feste Form gemischt wird. Das Falten des Metalls bedeutet, dass alles, was nicht gemischt wird, während Flüssigkeit trotzdem effektiv gemischt wird. Falten bedeutet, dass die Schichten um Zweierpotenzen nach oben gehen. Wenn Sie also ein Blatt Papier zweimal in der Mitte falten, erhalten Sie 4 Schichten, bei 4-mal erhalten Sie 16 und bei 16-maligem Falten erhalten Sie 65.536 Schichten.

Außerdem begannen sie damit, verschiedene Stahlqualitäten miteinander zu schmiedeschweißen, um die richtige Härte für ihren Zweck zu erhalten.

Diese Schwerter wurden über einen Zeitraum von Wochen hergestellt, nicht die Monate, die von @kingledion vorgeschlagen wurden, um feste Metalle zu mischen.

Ich denke, die Antwort ist immer noch ja, und viel einfacher und schneller als bisher vorgeschlagen.