Inventos que hicieron historia: El Acero

POSDATA Digital Press| Argentina

El acero, en sus distintas formas, tiene una gran presencia en nuestra vida moderna en forma de herramientas, utensilios, equipos mecánicos y formando parte de electrodomésticos y maquinaria en general así como en las estructuras de las viviendas que habitamos y en la gran mayoría de los edificios modernos.

Como en otros aspectos de la metalurgia, históricamente se desconoce cuándo se comenzó a obtener hierro a partir de la fusión de minerales.

 Se tienen indicios de uso del hierro desde el cuarto milenio antes de Cristo, por parte de los sumerios y egipcios. En principio era hierro procedente de meteoritos pero, hacia el 3000 y 2000 a.C., van apareciendo cada vez más objetos de hierro (que se distingue del meteórico por la ausencia de níquel) en Mesopotamia, Anatolia y Egipto. Sin embargo, su uso parece ser ceremonial, siendo un metal más caro que el oro.

Durante algunos miles de años el bronce se utilizó como aleación para todo tipo de armas y utensilios. Pero, en algún momento del 1º milenio a. C., comenzaron a fabricarse armas con una aleación del hierro y, por lo que se cree, fue en Oriente donde tendría su origen el primer acero de la historia. Es posible que la nueva aleación se desarrollara en ciertos lugares donde no se tenía acceso al cobre o al estaño necesarios para fabricar el bronce.

Entre el 1200 y el 1000 a.C. se produce una rápida transición en Oriente Medio desde las armas de bronce a las de hierro.

El hierro no se puede encontrar puro en la naturaleza debido a que en presencia de oxígeno se oxida y se convierte en óxido de hierro. Por esta razón, los métodos de extracción de hierro puro se fundamentan en la eliminación del oxígeno calentando el óxido de hierro en presencia de carbón.

 El primer acero se obtuvo al trabajar el mineral de hierro en fraguas de carbón, con su correspondiente martillado y templado. Así se ha hecho durante milenios. En este proceso el hierro va incorporando o perdiendo carbono hasta lograr una proporción adecuada de dureza y tenacidad que lo hace útil para cuchillos y armas con filo.

El conocimiento de las técnicas adecuadas de la forja y la fragua, fueron la clave de la fábrica de armas de acero de buena calidad que, con el tiempo, desplazaron al bronce.

Se considera que una aleación de hierro es acero si contiene menos de un 2,1% de carbono; si el porcentaje es mayor, recibe el nombre de hierro de fundición que es usado como material estructural. Este último requería mayores temperaturas que la forja y fue obtenido por primera vez en China hacia el 550 a. C., siendo descubierto muy posteriormente en Europa, ya en la Alta Edad Media, para llegar a los altos hornos de fundición de la Revolución Industrial.

 Según su contenido de carbono, los aceros se clasifican en diferentes clases, teniendo cada una diferentes cualidades. Los de bajo contenido en carbono proporcionan un acero blando y dúctil. Una mayor proporción de carbono, le hace más resistentes pero menos dúctiles. Para aumentar sus cualidades se les añade otros componentes como wolframio o cromo, que lo hace inoxidable.

Las antiguas técnicas de fabricación de espadas, combinaban aceros con diferentes contenidos de carbono para hacer instrumentos flexibles pero con un filo duro. Este sería el secreto del famoso acero de Damasco o de los maestros armeros japoneses que fabricaban increíbles espadas, como las conocidas katanas. Obviamente estos antiguos forjadores utilizaban técnicas y conocimientos de manera diferente a los de la ciencia actual, pero conseguían su cometido de fabricar excelentes armas. Dichos aceros parecen contener trazas de otros elementos, además del carbono, que les daban sus cualidades especiales.

 Estos antiguos métodos parecieran haber tenido su origen en el sur de la India y Sri Lanka desde aproximadamente el año 300 a. C. y exportado a China y Oriente Medio hacia el siglo V.

Como ejemplo referimos el método tradicional de fabricación de la katana japonesa

Los armeros japoneses fabricaban su propio acero. El proceso era muy lento. Cocían en un horno cerrado distintas capas de hierro, carbón y material orgánico durante más de un mes. Este acero contenía alrededor de un 0,7% de carbono.  Antiguamente el simple hecho de elevar la temperatura de un horno hasta los 900 grados Celsius que necesita el acero para formarse, requería un mes entero de alimentación continua con carbón.

 Este primer acero se rompía y, con los fragmentos, se formaba un ladrillo rectangular, que se envolvía en papel de arroz y arcilla líquida para evitar la oxidación. Cuando se alcanzaba la temperatura de caldeo se golpeaba para que se una y forme un ladrillo unificado. Este ladrillo era vuelto a calentarse y se golpeaba sucesivamente con el martillo (durante este proceso y el anterior, el herrero que sujeta el bloque golpea con un martillo y es ayudado por una o dos personas que usan grandes mazas con las dos manos), haciéndolo más fino y alargado. Cuando ha alcanzado el doble de su longitud original se realiza una incisión justo en el medio y se dobla sobre sí mismo hasta obtener exactamente el mismo ladrillo original, pero con dos capas de acero entre sí.

En este proceso, se realizan los dobleces martillando para homogeneizar el contenido de carbono a lo largo de todo el bloque, retirando impurezas y escoria. Los sucesivos dobleces incrementan en algún grado la resistencia del acero, pues lo que se logra es organizar la estructura interna del acero en fibras alineadas tal como las fibras de la madera.

Este método de doblar el acero sobre sí mismo se repite como mínimo 12 veces, obteniendo un ladrillo de acero de la misma longitud del original, pero con una cantidad de capas (de entre 256 y 4096) de acero unidas entre sí. Las mejores katanas tienen hasta 3.000 capas.

Cuantas más veces se doble el acero, mejor es el material que se obtiene. Durante este lento y laborioso proceso el acero se enfría rápidamente, de modo que debe ser metido en el horno continuamente para recuperar el punto de fusión y poder unir las dos partes, perdiéndose carbono cada vez que se alcanza esta temperatura.

El acero del que está hecho el núcleo de la hoja es un acero de muy bajo contenido de carbono, inferior al 0,15%, con el cual se consiguen estructuras muy dúctiles y tenaces.

 Para fabricar el filo de la hoja, debe usarse el acero con un contenido promedio de 0,7% de carbono. Para conseguir esto, el tercer paso en el proceso de elaboración de la katana es el temple.

El temple es un proceso por el cual se calienta el material del acero hasta una temperatura de alrededor de 900°C, estando por debajo de la temperatura de fusión. Con este proceso, la estructura interna de los átomos cambia. Si se enfría rápidamente (lo que se consigue al sumergir en agua) las estructuras con mayor contenido de carbono no alcanzarían a recuperar su estructura original y se transformarían en una estructura altamente distorsionada que aumenta su energía interna y por ende su dureza y resistencia.

Los maestros forjadores cubrían la hoja con arcilla gruesa en el lado del lomo para que durante el temple esta parte se enfriara lentamente y recuperara su longitud. El resto de la hoja, no lograba recuperar su longitud original y es precisamente la diferencia de longitud entre el lomo y el filo lo que genera la curva característica de la katana. El núcleo, por tener un contenido de carbono tan bajo, no resulta afectado por el temple, manteniendo su tenacidad.

Este es el método que diferencia la forja de las katanas con respecto al de las espadas europeas. Luego se eliminan las impurezas de carbón, las burbujas de aire y el exceso de carbono; y se reparte el carbono homogéneamente por toda la hoja, eliminando los puntos débiles.

La realización de la hoja de la katana por este método antiguo, oscila entre un mes y un año.

Nota: El término acero procede del latín «aciarius», y este de la palabra «acies», el filo de un arma blanca. «Aciarius» sería, por tanto, el metal adecuado, por su dureza y resistencia, para ponerlo en la parte cortante de las armas y las herramientas.

Fuente:https://revistaacropolis.org/