Metalurgia ferrosa


La metalurgia ferrosa , la metalurgia del hierro y sus aleaciones , comenzó en la prehistoria . Los primeros artefactos de hierro supervivientes, del cuarto milenio antes de Cristo en Egipto , [1] fueron hechos de hierro-níquel meteorítico . [2] No se sabe cuándo ni dónde comenzó la fundición del hierro a partir de minerales , pero a fines del segundo milenio antes de Cristo, el hierro se estaba produciendo a partir de minerales de hierro desde al menos Grecia hasta la India, [3] [4] [5] [6] y África subsahariana . [7][8] El uso del hierro forjado ( hierro trabajado) se conoció en el primer milenio antes de Cristo, y su difusión definió la Edad del Hierro . Durante el período medieval, los herreros en Europa encontraron una forma de producir hierro forjado a partir de hierro fundido (en este contexto conocido como arrabio ) utilizando forjas de gala . Todos estos procesos requerían carbón vegetal como combustible .

En el siglo IV a. C., el sur de la India había comenzado a exportar acero Wootz (con un contenido de carbono entre arrabio y hierro forjado) a la antigua China, África, Oriente Medio y Europa. [ cita requerida ] La evidencia arqueológica de hierro fundido aparece en la China del siglo V a. C. [9] En el siglo XVII se idearon nuevos métodos para producirlo mediante la carburación de barras de hierro en el proceso de cementación . Durante la Revolución Industrial , surgieron nuevos métodos de producción de barras de hierro mediante la sustitución del carbón vegetal por coque , que luego se aplicaron para producir acero., marcando el comienzo de una nueva era de uso mucho mayor del hierro y el acero que algunos contemporáneos describieron como una nueva "Edad del Hierro". [10] A finales de la década de 1850, Henry Bessemer inventó un nuevo proceso de fabricación de acero que implicaba soplar aire a través de arrabio fundido para quemar el carbono, y así producir acero dulce. Este y otros procesos de fabricación de acero del siglo XIX y posteriores han desplazado al hierro forjado . Hoy en día, el hierro forjado ya no se produce a escala comercial, después de haber sido reemplazado por el acero suave o con bajo contenido de carbono funcionalmente equivalente. [11] : 145 

El más grande y moderno [ palabras de la comadreja ] subterránea de mineral de hierro de minas en el mundo opera en Kiruna , Norrbotten , Laponia . [12] [ fuente no confiable? ] La mina, propiedad de Luossavaara-Kiirunavaara AB , una gran empresa minera sueca, tiene una capacidad de producción anual de más de 26 millones de toneladas de mineral de hierro .

El hierro se extrajo de las aleaciones de hierro y níquel , que comprenden aproximadamente el 6% de todos los meteoritos que caen sobre la Tierra . Esa fuente a menudo se puede identificar con certeza debido a las características cristalinas únicas ( patrones de Widmanstätten ) de ese material, que se conservan cuando el metal se trabaja en frío o a baja temperatura. Esos artefactos incluyen, por ejemplo, una cuenta del quinto milenio antes de Cristo encontrada en Irán [2] y puntas de lanza y adornos del antiguo Egipto y Sumeria alrededor del 4000 a. C. [13]

Estos primeros usos parecen haber sido principalmente ceremoniales o decorativos. El hierro meteórico es muy raro y el metal probablemente era muy caro, quizás más caro que el oro . Se sabe que los primeros hititas intercambiaron hierro (meteórico o fundido) por plata , a una tasa 40 veces mayor que el peso del hierro, con el Antiguo Imperio Asirio en los primeros siglos del segundo milenio antes de Cristo . [14]

El hierro meteórico también se transformó en herramientas en el Ártico , alrededor del año 1000, cuando el pueblo Thule de Groenlandia comenzó a fabricar arpones , cuchillos, ulus y otras herramientas afiladas a partir de piezas del meteorito de Cape York . Por lo general, trozos de metal del tamaño de un guisante se martillaban en frío en discos y se colocaban en un mango de hueso. [2] Estos artefactos también se utilizaron como bienes comerciales con otros pueblos del Ártico: se han encontrado herramientas hechas con el meteorito del Cabo York en sitios arqueológicos a más de 1.600 kilómetros de distancia. Cuando el explorador polar estadounidense Robert Peary envió la pieza más grande del meteorito a laMuseo Americano de Historia Natural en la ciudad de Nueva York en 1897, todavía pesaba más de 33  toneladas . Otro ejemplo de un uso tardío del hierro meteórico es una azuela de alrededor del año 1000 d.C. encontrada en Suecia . [2]


Bloomery fundición durante la Edad Media .
El meteorito de Willamette , el sexto más grande del mundo, es un meteorito de hierro y níquel .
Los meteoritos de hierro están compuestos mayoritariamente por aleaciones de níquel-hierro. El metal extraído de estos meteoritos se conoce como hierro meteórico y fue una de las primeras fuentes de hierro utilizable disponible para los humanos.
Zonas mineras del antiguo Oriente Medio . Colores de las cajas: arsénico en marrón, cobre en rojo, estaño en gris, hierro en marrón rojizo, oro en amarillo, plata en blanco y plomo en negro. El área amarilla representa el bronce arsénico , mientras que el área gris representa el bronce de estaño.
El pilar de hierro de Delhi
Daga y su vaina, India, siglos XVII-XVIII. Hoja: acero de Damasco con incrustaciones de oro; empuñadura: jade; vaina: acero con decoración grabada, perforada y dorada
Clarificación de mineral de hierro para fabricar hierro forjado a partir de arrabio; la ilustración de la derecha muestra a hombres trabajando en un alto horno ( enciclopedia Tiangong Kaiwu , 1637)
Una ilustración de fuelles de horno accionados por ruedas hidráulicas, del Nong Shu , por Wang Zhen , 1313 d.C., durante la dinastía Yuan en China.
Comparación de los procesos de fabricación de hierro y acero antiguos chinos y europeos.
Hacha de hierro, que data de la Edad del Hierro sueca , encontrada en Gotland , Suecia
Hallazgos de la Edad del Hierro en África Oriental y Meridional, correspondientes a la expansión bantú de principios del primer milenio d.C.
La fabricación de hierro se describe en " The Popular Encyclopedia " vol.VII, publicado en 1894
Dibujo esquemático de un horno de formación de charcos
Dibujo esquemático de un convertidor Bessemer
Producción de acero (en millones de toneladas) por país en 2007