Buongiorno,

Vorrei sapere quando fu raggiunta la temperatura di fusione del ferro
e come il ferro era trattato. Qualcuno saprebbe ?

La fusione del ferro credo che sia una procedura piuttosto recente e diffusa solo con la rivoluzione industriale e gli altoforni.
Il ferro, precedentemente, veniva lavorato alla forgia, ovvero scaldato ad una temperatura inferiore a quella di fusione ma sufficiente a renderlo malleabile tramite martellatura e in parte (a partire dal rinascimento, credo) macchine laminatrici. Comunque l'immagine del fabbro che martella sull'incudine, che domina l'immaginazione comune, ha la sua perfetta rispondenza storica.

Se servono dati più precisi (temperature di fusione e di lavorazione, o cose simili) posso documentarmi...

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Marco Astracedi
www.pangeacom.it

In ambito villanoviano sono stati ritrovati dei forni per l'estrazione del minerale di ferro; ovviamente le score prodotte erano molto, tanto che durante la saeconda guerra mondiale furono utilizzati appunto i mucchi di scorie della lavorazione del ferro da parte di villanoviani ed etruschi. Su un libricino sulla cultura villanoviana(ora non ce l'ho sottomano, per cui mi sfugge l' autore) vi sono anche delle ricostruzioni di simili forni.
Se ripesco il libro e credi che sia utile ti do il riferimento.
Ciao
Milena

Se la mia fonte è corretta Ferro - Tavola periodica degli elementi , la temperatura di fusione del ferro dovrebbe essere di 1538 °C , oggettivamente un bel po' da raggiungere con sistemi tradizionali.

Concordo nella osservazione che i manufatti preindustriali sono ottenuti solitamente per forgiatura e non per fusione (il che semplifica un bel po' le cose e riduce la temperatura necessaria), però mi pare proprio che nel processo produttivo una fase di fusione vera e propria ci debba comunque essere, quanto meno per ottenere dal minerale (o da rottami di reimpiego) il semilavorato con il quale realizzare i manufatti finali.
Probabilmente lavorando in cavità coibentate dal terreno e facendo abbondante uso di mantici ci si doveva arrivare, ma immagino non senza fatica.

Il primo ferro conosciuto era quello di origine meteoritica e si pensa fosse utilizzato già dal IV millennio. I Sumeri lo chiamavano AN.BAR (cielo e fuoco), per gli Egizi era b'ja (metallo divino) a indicare proprio la provenienza astronomica. Allo stesso modo un testo ittita del XIV secolo dice che i re Hittiti usano il "ferro nero del cielo".
Il ferro meteritico si distingue da quello estratto per il suo contenuto di nichel, di solito superiore al 7%.
N. van der Merwe dell'università di Chicago riporta i seguenti oggetti di ferro meteoritico:

- 3500a.C. - Gerzah, Egitto - perline di ferro
- 2500a.C. - Ur, Tomba Reale - frammenti di ferro
- 2600 - 2300a.C. - Alaca Huyuc, Turchia - pugnale
- 2700a.C. - Tell Chagar, Siria - frammenti
- 2450a.C. - Tell Asmar, Iraq - pugnale

Una volta conosciuto il metallo assistiamo ai primi tentativi di estrazione e lavorazione anche se con risultati molto scadenti. Infatti il bronzo era ancora meno costoso e più durevole. Il ferro inizia ad essere importante con gli Ittiti che perfezionano le tecniche di lavorazione (1700-1200 a.C.). Si pensa anche che essi ne detenessero il monopolio finchè il loro impero non fu annientato e le tecniche per lavorarlo si diffusero rapidamente.
Nel 500 a.C. l'uso del ferro è presente in Europa, nel medio oriente, fino all'Africa meridionale.
Il ferro, di per sè, è molto più diffuso del rame ma rispetto a quest'ultimo è più difficile da ridurre, cioè da separare dall'ossigeno con cui è combinato in natura. Per ridurlo sono necessarie temperature di circa 800°C che si raggiungevano mediante forni fusori. Era inoltre indispensabile eliminare la ganga, cioè la roccia inutile dove era contenuto l'ossido di ferro. Ciò si faceva sempre riscaldando le rocce, la ganga si scioglieva e colava via e il ferro rimane ad uno stato solido spugnoso chiamato blumo.
Per raggiungere le temperature necessarie per eliminare la ganga ( circa 1000°C) e per ridurre il ferro (circa 800°C) si usavano forni a coppa, cioè scavati in parte nel terreno con pareti che si innalzavano sopra la buca formando una struttura grossomodo conica. Le pareti erano foderate di argilla o mattoni per ridurre la dispersione termica e nella parte bassa del forno era posto il carbone e il minerale ferroso. La temperatura era innalzata fino a circa 1100°C grazie all'uso di mantici poste alla base del forno.
Fatto questo processo rimane appunto il blumo che può essere lavorato a caldo con l'operazione di forgiatura.

Simile lavorazione, perchè derivati dal ferro, avevano ghisa e acciaio. Si differenziano per contenuto di carbonio.
La ghisa contiene dall'1,5% al 5% di carbonio, necessita di forni più perfezionati e si fonde a 1150°C piuttosto che ai 1540° del ferro. E' molto utilizzata in Cina dal VI secolo a.C.
L'acciaio contiene tra lo 0,3% e l'1,2% di carbonio, è molto malleabile e resistente ed è ottenuto per la prima volta, si pensa, dal riscaldamento casuale di ferro a contatto con il carbonio (carbone del forno). E' presente da epoca romana in poi...

Spero di essere stato utile...
Ciao

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Molto chiaro il processo di estrazione del metallo descritto da Shemsu.

Veramente credo che con i metodi tradizionali di estrazione e lavorazione, sia quasi impossibile ottenere un metallo puro e privo di scorie di carbonio, sia parlando di blumo che di metallo lavorato. In pratica, cioè si ottenenva sempre un qualcosa simile alla ghisa o, più generalmente, all'acciaio. In epoca romana, forse, diventa d'uso aggiungere una precisa quantità di carbone per raggiugere precisi risultati nell'acciaio.
Mi sbaglio?

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Marco Astracedi
www.pangeacom.it

Guarda, non ne sono proprio sicuro però...
penso che sia giusto il fatto che fosse impossibile ottenere ferro puro, però non so quanto centri in generale il solo carbonio.
Per esempio, le rocce da cui si estrae il ferro sono principalmente la Pirite (FeS2), l'Ematite (FeO3), la Goetite (FeO(OH)) e la Magnetite (Fe3O4).
Come vedi il carbonio non c'è...

Ho sotto mano un esempio di ossiriduzione...
L'Ematite (un ossido di ferro) deve essere ridotto nel forno per ottenere il ferro puro....
Quindi:
Ematite + carbonio (dal carbone) -----> Fe + CO2
In sostanza il carbonio del carbone si lega all'ossigeno dell'ematite e forma anidride carbonica che si libera. Rimane il ferro e basta, anche se non so quanto puro.
Se ti riferivi invece alla ganga penso che essa diventi liquida a temperature minori dei minerali ferrosi, lasciando questi ultimi a compiere l'ossidoriduzione.

Però prendilo con il beneficio del dubbio...
C'è qualche chimico o geologo in giro???

Ciao

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Di diversi problemi legati alla lavorazione del ferro nell'antichitá ne avevamo parlato tempo fa. Per ottenere oggetti di ferro non è necessario fondere il metallo: partendo da frammenti, il blumo, è possibile scaldando e battendo a lungo il materiale sia saldare i diversi frammenti insieme che depurare il ferro dalle scorie e modificarne il contenuto di carbonio. Tecniche raffinate di lavorazione, tra cui il piegare innumerevoli volte la lamina ottenuta su se stessa, utilizzando anche lamine a diversi contenuti di carbonio, con caratteristiche diverse e complementari di flessibilità e resistenza e sottoponendo il tutto a forgiatura prolungata hanno portato a risultati strabilianti, si pensi ad esempio alle lame giapponesi! Ne ho viste alcune anni or sono a Bonn, nell'ambito di una mostra d'arte giapponese, risalenti anche al XIII secolo di una perfezione e conservazione incredibile.

Il ferro antico, sino ai tempi della produzione industriale del XVIII secolo era però in genere molto fibroso, come si nota bene quando arruginisce e si sfalda. A questo si ovviava con tecniche di torsione e forgiatura di diverse barre insieme, spesso ripetendo il procedimento piú volte, e ritorcendo i fasci di verghe su di sé, e poi magari, come nel caso delle canne delle armi da fuoco avvolgendole a spirale, come una molla, per intenderci, su di un'anima di ferro, al fine di evitare che le fibre fossero orientate tutte in un senso. Il tutto naturalmente sempre scaldando possibilmente al calor bianco e forgiando, anche con l'aiuto sin dall'antichitá di magli idraulici.

Determinante per i risultati, tra cui la tempera assume un posto determinante è la temperatura, sempre inferiore a quella di fusione, che viene determinata dal colore che va dal rosso all'arancio sino al bianco quasi azzurro in base all'esperienza del fabbro.

Fondamentale è la capacitá del ferro di saldarsi con se stesso quando viene scaldato e martellato, caratteriostiche che manca o è molto ridotta nel rame e nel bronzo, che però sono molto piú facili da fondere e da colare in stampi. Anche oggi la maggior parte degli oggetti di ferro e acciaio, pur ricavando il metallo per fusione, sono prodotti per laminatura e forgiatura. La ghisa al contrario permette fusioni assai buone e fini, non si lascia peró né forgiare (a parte la cosiddetta ghisa malleabile) né saldare.

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dott. Claudio Giorgini

Vi segnalo questi articoli, sulla datazione del ferro tramite il C14...

http://radiocarbon.library.arizona.e...pplication/pdf
http://radiocarbon.library.arizona.e...pplication/pdf

Penso possa chiarire le idee... Io gli ho dato un'occhiata veloce, appena ho tempo li guardo meglio.
Ciao

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Qualche sito interessante...

Archeometallurgia del ferro
http://www.unipv.it/oddone/oddone/ar...ria%202002.pdf
http://www.unipv.it/oddone/oddone/Ar...ria%202006.pdf


Dall'ultimo riporto pari pari questo che dovrebbe chiarire tutto


Ferro
Il ferro è tra i metalli più importanti nella storia dell'uomo, tanto che la sua
introduzione ha marcato un'epoca, la cosidetta Età del Ferro. Il nome deriva dal
latino ferrum. Tra gli elementi metallici è il più diffuso; si trova raramente allo stato
nativo (nelle meteoriti o in pochi giacimenti sulla Terra) e più spesso sotto forma di
minerali, soprattutto la pirite (FeS2) e gli ossidi ematite (Fe2O3) e magnetite
(Fe3O4).
La prima sorgente di ferro fu il metallo nativo, presente nelle meteoriti. Questa
origine è identificabile in base al contenuto di nickel, che nel ferro meteorico è
presente almeno al 4%. Oggetti in ferro meteorico sono databili al III millennio a.C.
in area mesopotamica e egiziana. Il ferro cominciò a sostituire il rame nelle leghe a
partire dal II millennio a.C., a causa forse della sopravvenuta scarsità dei minerali
di rame e stagno oppure a seguito del riconoscimento delle proprietà tecnologiche
delle leghe in ferro. La produzione su vasta scala di utensili in ferro è generalmente
associata agli Ittiti, un popolo dell'Anatolia. Attorno al XII secolo a.C. comincia la
cosidetta Età del Ferro, con la produzione da parte degli Ittiti di una lega a base di
ferro e carbonio: l'acciaio. Successivamente la tecnologia del ferro si diffonde in
area greco-romana. In Cina l'impiego del ferro ha origine indipendente;
curiosamente, nell'America precolombiana questo sviluppo non si ebbe.
La scoperta del processo di estrazione del ferro è probabilmente legata
all'estrazione del rame, in quanto in questo procedimento minerali ferrosi erano
utilizzati come fondenti. Il punto di fusione del ferro è 1540°C, fuori dalle possibilità
delle fornaci dell'Età del Bronzo. Il processo di riduzione dagli ossidi è invece
effettivo già a 800°C, secondo la reazione vista in precedenza con altri metalli
Fe2O3 + 3CO ---> 2Fe + 3CO2
Il prodotto di questo processo era un materiale spugnoso con percentuali elevate di
scorie e carbone non reagito. Mediante ripetuti cicli di forgiatura e martellamento a
caldo per eliminare le scorie, gli antichi fabbri ferrai ottenevano un prodotto più
puro da usare come sostituto del bronzo, il ferro battuto.
La vera rivoluzione è però l'introduzione dell'acciaio: scaldando il ferro in presenza
di carbone ardente si otteneva un prodotto dalle proprietà tecnologiche superiori,
che miglioravano ancora se si scaldava in ambiente riducente e poi si raffreddava il
risultato in acqua, realizzando la tempra. La miscela risultante era una lega ferrocarbonio
allo 0.2-2% di carbonio, il cui ruolo chiave fu riconosciuto solo nel XIX
secolo. I vari passaggi della trasformazione del ferro in acciaio temperato sono
riconoscibili analizzano i manufatti al microscopio elettronico.
I Cinesi per primi svilupparono l'utilizzo di altoforni per lavorare il minerale ferroso,
ricavando un prodotto, la ghisa, avente una percentuale maggiore di carbonio. In
Europa gli altoforni sono noti solo dal XII secolo d.C. in Svezia. In Africa il
procedimento per l'estrazione di ferro da minerali impiegava combustibile con
elevate quantità di fosforo, tali da generare una lega nota come acciaio al fosforo,
molto resistente e malleabile. I vari tipi di lega al ferro sono riassunti nella tabella.

...e qui la tabella non si copia ma è quella a pag. 219 del terzo link...

Un settore che ricevette grande vantaggio dall'introduzione dell'acciaio fu quello
delle armi, in particolare nella manifattura delle spade. La produzione raggiunse
forme molto apprezzabili anche sotto l'aspetto artistico. In India si sviluppò a
partire dall'anno 1000 d.C. una produzione di acciai molto apprezzata in Europa,
Cina e Medio Oriente, tra cui una lega nota come wootz o crucible steel. Questa lega
si preparava riscaldando in piccoli crogioli il ferro in presenza di materiale organico,
fino a che il carbonio veniva assorbito dal ferro in percentuale pari all'1-2%. In
questo modo si otteneva un materiale molto avanzato per l'epoca, avente proprietà
di superplasticità ed elevata durezza. Gli artigiani Arabi e Persiani utilizzavano il
wootz per produrre spade e altri oggetti damascati, così chiamati perchè introdotti
in Europa attraverso Damasco.

Ciao

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Quando dicevo che il ferro, anche in antichità non si trova mai puro, ma presenta sempre una certa quantità di carbonio, intendevo quello intrappolato nella struttura spugnosa metallica a seguito dei processi di lavorazione, e non perché presente nei minerali da cui viene estratto (se non come impurità).
Il ferro che si otteneva era cioè assimilabile all'acciaio perché i processi di forgiatura e martellamento implicavano il contatto tra il ferro lavorato e carbone ardente.

Nell'articolo che Shemsu ha postato, mi sembra di vedere una distinzione tra acciaio e ferro con inclusione di carbonio, la cui differenza mi sfugge (a parte il fatto di usare consciamente una precisa e più o meno elevata quantità di carbonio conoscendone gli effetti). Qualcuno può dirmi qualcosa in merito?

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Marco Astracedi
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Si Astracedi, è che anche io all'inizio non mi ricordavo bene e ho anche capito male quello che hai scritto.
Ma poi mi è venuta in mente una cosa... :idea:

Acciaio e ghisa sono leghe.
E il punto fondamentale è che le leghe si definiscono tali solo se vi è una intenzionale aggiunta di un altro elemento nel processo fusorio.
Quindi il ferro contiene si carbonio, ma si può parlare di ghisa e acciaio (con le loro relative percentuali di carbonio) solo se si è sicuri che l'aggiunta è stata voluta dall'artigiano.

Spero stavolta di aver chiarito...
Anche Fitz, che ha aperto la discussione, che ne dice?

Ciao

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Ma sei sicura? Non che voglia metterlo in dubbio... E' solo che, a spanne, mi sembra una definizione un po' strana...
Può forse esserci una differenza di tipo chimico-fisico che mi sfugge?

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Marco Astracedi
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