آهن آلات و ابزار سنتی

در طول بیشتر تاریخ خود، آهن در حالت مذاب بازیافت نشد، اما به یک مجموعه اسفنجی از آهن آلات و سرباره تبدیل شد که در دمایی بسیار پایین‌تر از نقطه ذوب آهن خالص (1535 درجه سانتیگراد یا 2795 درجه فارنهایت) تشکیل شد. این اسفنج فلزی پلاستیکی با کوبیدن چکش برای فشرده کردن سرباره و جوش دادن ذرات آهن آلات به یک توده فشرده و انعطاف پذیر یکپارچه شد. بنابراین آن را آهن فرفورژه می نامیدند که اساساً آهن خالص با بقایای سرباره دفع نشده که ذرات آهن را پوشانده است. آهن فرفورژه حاوی کربن بسیار کمی است که در صورت سرد شدن سریع (کوئنچ) به طرز مفیدی سفت نمی شود. هنگامی که آهن حاوی 0.4 تا 1.25 درصد کربن تا 950 درجه سانتیگراد (1740 درجه فارنهایت) گرم می شود و سپس در آب یا روغن فرو می رود، سخت می شود.

در حدود 1200 سال قبل از میلاد، زمانی که آهن در خاورمیانه اهمیت پیدا کرده بود، انسان ها یاد گرفتند که چگونه روی آهن فرفورژه یک سطح فولادی یا بدنه ای ایجاد کنند که با حرارت دادن و خاموش کردن سخت شود. این مورد با حرارت دادن طولانی مدت آهن فرفورژه بسته بندی شده در بستر عمیقی از زغال چوب درخشان تولید شد. این روش جواب داد زیرا سطحی از آهن بدون کربن داغ به راحتی کربن مونوکسید کربن تولید شده در آتش زغال چوب را جذب می کند.

دانش ریخته‌گری حاصل از کار با مس و برنز ذوب شده در مورد فلزی که شکل آن را فقط با چکش می‌توان تغییر داد صدق نمی‌کند. علاوه بر این، چکش‌خواری آهن کمتر از مس برای دماهای یکسان است، به این معنی که آهنگر برای تغییر شکل فلز باید سخت‌تر کار کند. چکش‌های سنگی جای خود را به چکش‌های برنزی هفت‌گانه دادند، خود آهن بعداً مورد استفاده قرار گرفت. اولین سندان ها - برای مس و برنز - سنگ های مسطح مناسبی بودند. به دنبال آن‌ها، مدل‌های برنزی به‌طور فزاینده‌ای بزرگتر شدند که به نوبه خود جای خود را به اشکال ابتدایی از نوع مدرن دادند، که در آن چندین قطعه آهن به هم جوش داده می‌شود. قدیمی‌ترین مصنوعات آهنی ظاهری خشن‌تر از مصنوعات برنزی دارند که قبل از آنها آمده است.

یکی از ویژگی‌های با ارزش آهن فرفورژه، سهولت اتصال دو یا چند قطعه با چکش کاری است در حالی که فلز در دمای بالا قرار دارد. حتی در مرحله تولید، قطعات کوچک آهن اسفنجی به شکوفه های بزرگتر تبدیل شدند. جوشکاری چکشی قبلاً توسط طلاسازان انجام می شد و علیرغم مشکلات ناشی از گازگرفتگی، حتی برای اتصال مس برای ساختن نوارهایی که از روی صفحه بریده شده بودند، به عنوان مثال، نوارها را با جوشکاری به یکدیگر استفاده می کردند. جوشکاری به یک روش تولید ضروری تبدیل شد. زمانی که ابزارهای آهنی به پایان عمر مفید خود رسیدند، می‌توان آن‌ها را با جوش دادن ضایعات در قسمت خالی و شروع دوباره استفاده کرد، فرآیندی شبیه به ذوب ضایعات مس و برنز برای ریخته‌گری ابزار جدید.

آهن معمولاً دو برابر برنز انعطاف‌پذیری دارد و بسیار سخت‌تر است، زیرا میله‌های آهن را می‌توان بدون شکستگی به سمت خود خم کرد، در حالی که میله‌های برنزی (مانند تیغه شمشیر) تنها پس از خم شدن سبک می‌شکنند (تیغه‌های برنزی که با ریخته‌گری تعمیر می‌شوند. فلزات جدید در بخش های شکسته شناخته شده است). به عبارت دیگر، برنز در مقایسه با آهن شکننده است، اگرچه مس اینطور نیست. با افزایش محتوای قلع برنز، سختی افزایش می یابد، اما شکل پذیری از بین می رود. بیشتر قابلیت چکش خواری در برنز سرد با 5 درصد قلع وجود ندارد و شکل پذیری در محتوای قلع 20 درصد عملاً صفر می شود. لبه برش یک ابزار برنزی چکش کاری شده نسبت به ابزار آهنی با کارکرد مشابه برتری دارد و در برابر خوردگی مقاوم است.

در اوایل عصر آهن، زمانی که فلز هنوز در عرضه کمیاب بود، اسلحه سازان محلی مصرف کنندگان اصلی فلز جدید بودند. ابزارهای کشاورزی که برای پاکسازی جنگل ها و کشت مورد نیاز بودند، ابزار آهنی بعدی بودند که توسعه یافتند. تبر، کلنگ و هیل نیز مورد نیاز بود. آهن قبل از 2500 سال قبل از میلاد در خاورمیانه ذوب می شد، اما عصر آهن درست 1000 سال یا بیشتر بالغ می شد. توسعه کامل آن با کشف سخت شدن بوسیله کربن‌سازی (افزودن کربن) و عملیات حرارتی انجام شد که منجر به ابزارهای لبه‌دار برتر با چقرمگی زیاد شد.

به سمت افزایش تخصص ابزار دستی

در طول تکامل ابزارها در بیش از 3.3 میلیون سال، با استفاده از سنگ، برنز و آهن به عنوان مواد اصلی، انسان ها تعدادی ابزار خاص را توسعه دادند. در مجموع، این ابزارهای تخصصی یک هرم وارونه را تشکیل می دهند که بر اولین ابزار همه منظوره، خردکن تقریباً بدون شکل، تکیه دارد. با کشف فلزات و حمایت از اختراعات متعددی که امکان بهره برداری از آنها را فراهم می کند، اولین تقریب ها با اشکال مدرن ابزارهای اساسی صنعتگر خود را تثبیت کردند، با هدف اصلی توسعه بیشتر در جهت بهبود لبه های برش.

https://www.britannica.com/technology/hand-tool/Iron-and-steel-tools