Wykonanie repliki siekiery rozpoczęliśmy od gąbczastych wykwitów żelaza rudy bagiennej. Należało je uszlachetnić i przekształcić w żelazo kowalne, co okazało się rozległą pracą.
Fot: Kirsten Helgeland, Muzeum Historii Kultury, UiO.
Żelazo surowe z dużą zawartością żużla
Wydobycie surowego żelaza bagiennego, czyli wykonanie tzw. żelaza gąbczastego lub bloom iron, nie było procesem, który przeprowadziliśmy w ramach tego projektu. Żelazo gąbczaste zostało pozyskane od grupy osób, które od lat zajmują się wydobyciem żelaza, a Tom Haraldsen i Jens Jørgen Olesen wnieśli do niej istotny wkład. Kiedy zaczynaliśmy pracę, mieliśmy do dyspozycji pięć wykwitów żelaza.
Zanim mogliśmy użyć wykwitów do wykucia siekiery, wymagały one obróbki. Pory i kieszenie w gąbczastych wykwitach zawierają szklistą substancję zwaną żużlem. Żelazo torfowe może zawierać nawet 50% żużla po wytopie (Jylov 2009:123). Zanieczyszczenia te powodują powstawanie pęknięć i rys, jeśli próbuje się od razu wykuwać wykwit. Aby uszlachetnić żelazo, musieliśmy usunąć znaczną część żużla, zamknąć puste przestrzenie, a pozostały żużel rozciągnąć i rozprowadzić tak drobno, jak to tylko możliwe.
Obróbka przez składanie
W celu usunięcia zanieczyszczeń i skonsolidowania surówki użyliśmy procesu składania i kucia. Okazało się, że wymaga to dużej części okresu projektowego i ogromnych ilości węgla drzewnego. Przy kilku pierwszych rozgrzaniach wykwitu, największe kieszenie żużla upłynniały się i spływały do kuźni. Duża część pozostałego żużla została wybita podczas procesu kucia, który nastąpił później. Po sprasowaniu każdej bryły żelaza i usunięciu porów przez spawanie w kuźni, była ona młotkowana na sztabę. Następnie sztabę składano na środku, a dwa końce łączono przez spawanie kowalskie, tworząc grubszą sztabę. Sztabę ponownie wydłużano przez młotkowanie i ponownie składano. Ten proces ugniatania i składania był powtarzany 4-5 razy dla każdego wykwitu. Na koniec, obrobione wykwity były spawane razem, tworząc jeden duży przedmiot do wykucia siekiery.
Tutaj możesz zobaczyć zdjęcia wszystkich wykwitów żelaza przed procesem składania, oraz niektóre odpady z kucia w postaci żużla i łuski młotkowej.
Niska jakość wykwitów
Gdy zaczęliśmy naszą pracę, mieliśmy do dyspozycji 8,5 kilograma żelaza gąbczastego, w postaci pięciu wykwitów. Największy z nich, ważący 3,5 kilograma, zamierzaliśmy wykorzystać do wykucia siekiery. Wykwit ten został wydobyty podczas warsztatów z wytopu żelaza, które odbyły się w 2015 roku w Veien Cultural Heritage Park i został podzielony na dwie połowy. Pomimo tego, że wykwit ten był bogaty w żelazo i dobrze skonsolidowany, podczas obróbki wykazywał słabe właściwości kowalskie. Pojawiły się liczne pęknięcia i rysy – nawet po wielokrotnym przetwarzaniu na fałdy. Problem ten może być związany z jakością rudy bagiennej Modum, która została użyta do procesu wydobycia. Większość pozostałych wykwitów została wydobyta z rudy Snertingdal i była dobrej jakości. Żelazo z Veien zostało więc „zezłomowane”, a pozostałe wykwity przekute w jeden element do wykonania siekiery.
Raport z warsztatów Veien 2015 można znaleźć tutaj (tylko tekst w języku norweskim). Raport zawiera szczegóły dotyczące jakości rudy, które są również istotne dla pozostałych wykwitów, których używaliśmy do wykonania siekiery.
Brak żelaza
Nieco zaskakujące było dla nas to, że pozostałe cztery wykwity, w sumie pięć kilogramów żelaza gąbczastego, okazały się nieco za małe w stosunku do tego, czego potrzebowaliśmy do wykonania siekiery, którą zamierzaliśmy wykonać, pomimo tego, że jej planowana waga wynosiła poniżej jednego kilograma.
Obróbka przez składanie w Japonii
Uszlachetnianie żelaza i stali przez proces składania jest dobrze znaną metodą w japońskiej tradycji mieczniczej, żywą do dziś. W japońskiej produkcji mieczy żelazo lub stal przechodzi przez 10-15 cykli składania i spawania w kuźni. Taka ilość uderzeń młotem i spawania oznacza wielokrotne nagrzewanie obrabianego przedmiotu w kuźni, co powoduje utlenianie dużej części powierzchni żelaza, która odpada podczas procesu uderzania młotem, tworząc cienkie, kruche płatki. Archeolodzy określają to mianem zgorzeliny młotkowej. W japońskiej obróbce fałdowej (shita-kitae), która wymaga więcej niż dziesięciu złożeń, na końcu procesu pozostaje tylko 1/10 wagi oryginalnego kawałka (Inoues 2002).
Chłonność zasobów
Pięć kilogramów gąbczastego żelaza złożyliśmy pięć razy i zostało nam nieco ponad kilogram. Wolelibyśmy złożyć je jeszcze kilka razy, aby zapewnić sobie wysoką jakość żelaza przed rozpoczęciem wykuwania siekiery, ale brakowało nam czasu i żelaza. Wniosek jest taki, że do obróbki fałdów potrzeba ogromnych ilości żelaza, węgla drzewnego i czasu. Co prawda, żużel może stanowić prawie połowę masy wykwitu gąbki żelaznej, a większość tego kożucha zawsze trzeba będzie usunąć. Niemniej jednak, proces utleniania powierzchniowego zużywa dużo żelaza podczas wielu rund ogrzewania. Spędziliśmy około pięciu dni i 100 kilogramów węgla drzewnego, aby przekształcić pięć kilogramów żelaza gąbczastego w jeden kilogram żelaza kowalnego, skonsolidowanego w jeden kawałek.
Najlepsza metoda przetwarzania
Znaczne straty surowca, węgla drzewnego i czasu, które pociąga za sobą przetwarzanie fałd, sugerują, że lepsza metoda byłaby pożądana. Zapewnia ją technika ponownego przetapiania surowego żelaza bloom.
Literatura
Jylov, Mads Rohde (2009): Fra malm til stål. Jernudvindingsteknologi i perioderne vikingetid og tidlig middelalder belyst ved eksperimentelarkæologiske forsøg og metallurgiske analyser. Afdelingen for Middelalder- og Rænæssancearkæologi, Aarhus Universitet Moesgård.
Inoues, Tatsuo (2002) Nauka o Tatarze i japońskim mieczu (19.05.2016)
Film clip – fold-processing (1:35 min)
Galeria – fold-processing bog iron (43 obrazy)
.