Археология и естественнонаучные методы. Сб. статей

Как показал Р. Плейнер, низкие концентрации никеля в древних и средневековых железных изделиях встречаются часто (рис. 6). Отмечу, что в коллекциях средневековых предметов из Праги XIV–XV вв., а также из памятников Градишко в Давле — Секанка (XIII в.) и Мутейовице (XIII в.) преобладают изделия с содержанием никеля ниже 0,1 %. На более ранних памятниках (Латен — XI в.) доли изделий с содержанием никеля как ниже, так и выше этой границы, как показывает статистический бинарный анализ, приблизительно равны.

До 2000 г. в Чехии не уделялось достаточного внимания изучению структур с повышенным содержанием никеля и кобальта. В настоящее время на ряде памятников выявлено по крайней мере по одной находке с участками повышенной концентрации никеля, обычно в виде полос (рис. 7). Практически в любой количественно представительной коллекции имеются предметы с повышенным содержанием никеля в сварных швах. Попытки определить происхождение находок по количеству никеля, ширине, твердости, форме швов не принесли результата.

Уже упоминалось о работах Р. Плейнера по металлографическому и химическому исследованию железных предметов из Великой Моравии. Содержание никеля свыше 0.2 % установлено в 11 образцах, но лишь на 7 металлографическое исследование установило сварные швы с повышенным содержанием никеля. Четыре находки были изучены ранее, три — недавно с применением микроскопа ЕВАХ. Сравнение результатов см. в табл. 1. В образцах 149, 140 и 10 наблюдается корреляция повышенной концентрации никеля в швах с его количеством в изделии в целом. Образец 123 показывает, что высокий показатель никеля в швах зависит также и от числа нагревов металла, их продолжительности и температуры. Это подтверждается и исследованием образца, полученного из экспериментальной крицы. Если общее содержание никеля в нем составляло 0.02 %, то в швах оно достигало 2.0 % Ni и 1.4 % Со. Оказалось, что полосы с высокой концентрацией никеля могут образовываться в пакетной структуре при использовании руды с весьма низким содержанием никеля. Еще одна проблема — то, что распределение примесей в кричном железе неравномерно, в результате насыщение сварных швов никелем неодинаково. Поэтому установление связи между высоким показателем никеля в швах и его общим содержанием в изделии и тем более в руде выглядит проблематично. Однако в швах может происходить повышение содержания и других элементов, чаще всего мышьяка, иногда меди и хрома. Мышьяк более надежен в смысле локализации источника металла. Он редко присутствует в сварных швах изделий из Богемии или Моравии, здесь преобладают предметы с высокими показателями никеля и кобальта. Предметы с повышенным содержанием мышьяка приведены в табл. 2 (гвоздь от подковы из Борка — XV в., обломок из замка Троски — средневековье, топор — III в. н. э.).

Участки железа с высоким содержанием мышьяка среди находок из Чехии встречаются редко, однако имеются данные о мышьяке в сварных швах (1–2.8 % As) для других территорий. Приведенным данным по концентрации мышьяка в сварных швах соответствуют характеристики двух сварных пакетованных изделий, полученных из экспериментальной крицы: 1) 2.6 % As, 1.7 % Со и 2.7 % № и 2) 2.9 % As, 1.0 % Со и 1.8 % Ni. Эксперимент проводился на территории Чехии французскими исследователями. Использовался гематит из месторождения Каймар-Авейрон во Франции. К сожалению, остается неизвестным, насколько широко изделия с повышенным содержанием никеля и мышьяка в сварных швах распространены в Европе. Несмотря на то, что повышение концентраций этих элементов в швах не отражает их концентраций в руде, однако сам факт такого их поведения указывает на использование определенных типов руд. Возможно, будущие исследования позволят установить, могут ли высокие показатели никеля и мышьяка в сварных изделиях использоваться для определения рудных источников.

Высоконикелевая сталь как материал, устойчивый к коррозии

По данным современной металлургии, даже небольшая примесь никеля повышает устойчивость железа к коррозии, вызванной атмосферными окислительными процессами. Такие типы стали значительно устойчивее к воздействию кислот и щелочей. Этим объясняется, почему участки высокой концентрации никеля плохо поддаются травлению. Такими свойствами отличается нож из Витебска с повышенным содержанием никеля в сварных швах, опубликованный М.Ф. Гуриным. Здесь процесс коррозии не продвигался в зоны, обогащенные никелем. Могли ли древние и средневековые кузнецы целенаправленно использовать высоконикелевую сталь как материал, устойчивый к коррозии? Это вполне возможно, хотя впервые нержавеющая сталь с 10 % Ni в Богемии получена в 1910 г.