GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA
ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA
IMPORTANCIA HISTÓRICA Y LINGÜÍSTICA DEL HIERRO
ASPECTOS HISTÓRICOS
El hierro fue usado por el pueblo hebreo. Ya en la Biblia
(Génesis IV, 22) se menciona: "Sil-là, segunda mujer de Lamech, engendrará
también a Tubalcaín que fue artífice de trabajar de martillo toda obra de
cobre y hierro". Tubalcaín descendiente de Caín, sería el octavo hombre
después de Adán. Los comentaristas bíblicos le atribuyen una antigüedad
de 3150 a 3200 años antes de Cristo.
[1]
. Precisamente este nombre de Tubalcaín va a
producir la acepción árabe de TUBAL
[2]
que significa escoria de hierro. En
el Deuteronomio, se relata la victoria del pueblo hebreo, acaudillado por
Moisés, sobre Og, rey de Basan, al otro lado del río Jordán, que dormía
en un enorme lecho de hierro. Igualmente en el libro de Job, se hace referencia
al hierro que se empleaba como punzón para escribir en libros (tablillas).
Parece ser que el primer hierro
empleado por el hombre tiene origen meteórico, y es tan antiguo como el
cobre mismo. Así las primeras acepciones para dicho metal fueron: MEN,
TEHSEL y BAR-EN-PET, que significaban metal caído
del cielo o metal del cielo. La palabra asiria AN-BAR, representada
por dos pictogramas, el de fuego (BAR) y el de cielo (AN),
es quizá la más sencilla representación de un meteorito, y se aplicaba al
hierro. Como podemos observar en todas ellas se hacía referencia a algo
que procedía del cielo. Con ese significado, en sumerio era KU-AU,
en semita BAR-ZILI, en babilonio PAR-ZEL, en asirio PAR-ZIL-U,
en acadio PAZ-ZIL-U y PAR-ZILL-U
[3]
, y en hebreo BARZEL
[4]
. El sufijo el, il, o ill, es común en las lenguas
asiáticas desde el Caúcaso a la alta Mesopotamia, y permite situar allí
el origen del hierro. Los reyes Hititas empleaban como un alto honor lo
que denominaban "hierro negro del cielo". De este término derivará
el árabe firzilum, y farzala, en el sentido de grilletes, algo de hierro
empleado en sujetar y aprisionar.
En Egipto aparece más tarde. El
primer objeto surge entre los bloques de la gran pirámide de Gizeh, en el
2900 a.C. Su contenido en níquel es del 7,5%, característico del hierro
meteórico. También en una pirámide de la VI dinastía en Abidos, pero en
ningún caso da pie a que se suponga una posible metalurgia del hierro. Siempre
es meteórico y se le denomina BIZ-N-PT, con el significado de "metal
del cielo". Los beduinos del Sinaí, cuando conseguían hacerse una espada
con hierro meteórico, creían que eran invulnerables y que nadie podía derrotarles
porque llevaban algo divino. Cuando Cortés preguntó a los jefes guerreros
aztecas de dónde sacaban sus cuchillos de hierro, éstos sólo miraban al
cielo. Para las civilizaciones precolombinas el hierro meteórico tenía un
valor mucho más alto que el propio oro, dado que conllevaba un sentido especialmente
divino.
Las tribus centroafricanas de la zona interlagos, lugar de nacimiento de la metalurgia del hierro en África, lo llaman BUTARE, y U-BUTARE, con el significado de piedra U, posiblemente la misma piedra que aparece en los escritos cuneiformes sumerios. Cuando los primeros exploradores polares, se relacionaron con las civilizaciones esquimales de Groenlandia, se encontraron con gran sorpresa que también usaban cuchillos de hierro; eran de origen meteórico.
)Por qué la referencia a una piedra tan especial, a la que daban atributos
religiosos, como se demuestra en su metalurgia?
Posiblemente porque le concedían poderes divinos, ya sea por sus propiedades,
o por su origen meteórico. Parece evidente que un metal "caído del
cielo", debería tener un significado especial para el hombre primitivo.
Si encima tenía propiedades peculiares, tales como su dureza, que le hacía
quebrar otras armas, y que daba poder al que lo poseía,
tenía que aparecer en todas las leyendas y religiones antiguas. A través
de ellas, podemos leer cómo un dios o su delegado vence a las fuerzas del
mal, representadas por gigantes, serpientes, u otros monstruos, gracias
a la intervención de armas de hierro. Así lo hace el dios cananeo Baal,
con sus dos garrotes, el védico Indra, el germánico Thor (Tanner, Donner),
con su martillo lanzable, o Wotan con su lanza. )Quién fabrica el arma de hierro en las mitologías?
Por lo general se le atribuye a un herrero divino; un humano no podía conseguir
las temperaturas necesarias para fundir el mineral. Por eso el herrero,
tiene una personalidad especial en la antigüedad. Este herrero, tendrá un
símbolo: el martillo, mediante el cual conferirá al hierro su propiedad
fundamental, la dureza. El herrero habita en zonas especiales, prohibidas
para otros mortales, y para poder conferir esas propiedades deberá renunciar,
por ejemplo, al amor. Ese tipo de renuncias no se circunscribía únicamente
al herrero como tal, sino a todo aquél que trataba de los metales y les
confería propiedades, esto es a todo metalúrgico.
En el año 2000 a.C. tenemos al
hierro extendido y su uso generalizado por todo el suroeste de Asia. También
lo usaron los esquimales y los chinos, sin embargo en Egipto y en Europa,
la cultura del hierro comenzó más tarde. Los yacimientos arqueológicos datados
antes del año 2000 a.C. en la zona mediterránea de oriente próximo, proporcionan
aproximadamente 500 objetos de hierro, sin embargo los de bronce catalogados por esas fechas eran muchos millares.
)Por qué siendo el hierro un elemento tan antiguo como el cobre, la Edad
del Hierro se retrasa
casi dos mil años respecto a la del Bronce? La
respuesta es muy sencilla: los hornos empleados para fundir el metal en
la Edad de Bronce alcanzaban como máximo 1200ºC, mientras que el
hierro funde por encima de los 1500ºC.
Los primeros hallazgos de hierro
fundido, no meteórico, son los de Tell Asmar en Mesopotamia, y Tall Chagar
Bazaar, actualmente en el norte de Siria. Están datados entre el 2700 y
3000 a.C.. )Qué metalurgia del hierro empleaban
entonces los fundidores mesopotámicos? Primero
llenaban el horno (una cueva en la roca, o un agujero cavado en el suelo)
con una mezcla de hematites o magnetita y carbón vegetal. Prendían la mezcla
e insuflaban aire por unos orificios laterales a modo de las actuales
toberas. En la primera metalurgia americana, empleaban largas cañas con
borde de cerámica, insuflando aire y dióxido de carbono a pleno pulmón.
A los 1200ºC se obtenía una masa esponjosa de hierro
mezclado con una escoria de óxido de hierro no reducido, y silicato férrico
procedente de la ganga silícica. Después, sacaban la mezcla, la dejaban
enfriar y a golpe de martillo extraían la escoria. En resumidas cuentas,
disponían de un lingote de hierro poroso con hebras de escoria que no habían
podido eliminar y a partir de él, calentando la esponja de hierro y golpeándola
producían los diferentes objetos de hierro. Un hierro mucho más blando que
el bronce, fácilmente atacable por la corrosión y lo más importante, no
se podía emplear en la fabricación de armas y herramientas. Por eso no pudo
sustituir al bronce, retrasándose la Edad del Hierro.
En la metalurgia africana, los hornos eran similares a los
grandes hormigueros. Realizados con arcilla, con gran contenido de cuarzo,
feldespato y mica, que le confería gran dureza, tenían la forma de troncos
de cono y hasta dos metros de altura. Se revestían por fuera de lianas,
que servían a los metalúrgicos primitivos para agarrarse y cargar el horno
por la boca con carbón vegetal y fundamentalmente hematites. Las toberas
se realizaban rodeando un palo con arcilla que se cocía, y al extraer el
palo se formaba un tubo, a veces terminado en un ensanchamiento, situándose
en la base del horno. Dentro de la base, se realizaba un agujero a modo
de crisol cubierto con hojas, ramas y arbustos, adornándolo exteriormente
con guirnaldas y al que le daban un significado religioso. Al
parecer existía la creencia
de que la escoria se separaba del hierro fundido a través de las hierbas
y arbustos. No empleaban fuelles. Se encendía el horno introduciendo por
una tobera en el centro de la base del tronco de cono, un trozo de carbón
incandescente. El oxígeno que entraba por las toberas se combinaba con el
carbón incandescente, formándose monóxido de carbono, que actuaba como reductor
extrayendo el oxígeno del óxido de hierro y formándose dióxido de carbono.
Ahora bien, el monóxido de carbono sólo actúa como reductor a partir de
los 800ºC. A partir de 1150ºC, los materiales no férricos funden formándose
escorias que flotan por su menor densidad. La fusión del hierro comenzaba
más tarde, cerca de los 1500ºC, difundiéndose a través de las escorias,
y formando una masa esponjosa. De aquella se retiraba por martilleo al enfriarse,
y nuevamente se recalentaba para favorecer dicha separación. Esta metalurgia
surge en el primer milenio antes de Cristo.
Hemos dicho que los egipcios conocen
al hierro más tarde pese a que tenían una civilización más avanzada. La
primera referencia a dicho metal data del año 1300 a.C. en unas inscripciones
encontradas en la gran pirámide de Khufu. En ellas se describe el regalo
de un sable de hierro al rey Ramsés II, por parte de los reyes Hititas,
con la promesa del envío de un cargamento de dicho metal. )Por qué no progresó la civilización
del hierro en Egipto? Por dos motivos. Primero
porque para ellos el hierro era un metal vil, pues en su mitología Set había
matado a Osiris con un arma de hierro, de forma que cuando se oxidaba dicho
metal cubriéndose de manchas rojas (óxido férrico), los egipcios creían
ver manchas de sangre de Osiris. El segundo motivo lo podremos encontrar
en la avanzada tecnología del bronce que poseían. Se sabe que disponían
de unos tratamientos especiales para conseguir la aleación que consideraban
secreto militar y empleaban para construir y fundir armas de guerra. Dicha
fórmula se perdió en tiempo de los Ptolomeos, aunque hay estudios basados
en los análisis de muestras de la época que indican que esos bronces tenían
un 10,34% de estaño y estaban muy martillados. Sin embargo la ausencia de
armas de hierro en Egipto va a causarles muchos problemas bélicos respecto
a los pueblos vecinos que sí estaban equipados de ese modo. La moda del
hierro llega al país más tarde, y a la fuerza, y de ese modo el primer cuchillo
egipcio de "hierro al carbono" forjado en el país data aproximadamente
del año 800 a.C. Este hierro egipcio procedía de Nubia, en donde existían
arenales negros con magnetita en granos, cuya riqueza en hierro llegaba
a ser del 60%.
Entre el año 1300 a.C. y el 1200
a.C. se origina una caída total en la producción de objetos de bronce en
las culturas de Oriente próximo y una enorme abundancia de objetos de hierro.
La edad del Hierro surge con un ímpetu desconocido. Un estudio realizado
por el profesor Snodgrass de Cambridge sobre abundancia relativa de objetos
de bronce y hierro en los yacimientos arqueológicos griegos entre el 1050
a.C. y el 900 a.C. muestra las siguientes proporciones:
Cuchillos de bronce: ninguno Cuchillos de hierro:
más de 15
Espadas de bronce: una Espadas de hierro:
más de 20
Puntas de lanza de bronce: ocho
Puntas de lanza de hierro:
más de 30
Como podemos observar el predominio
de bronce sobre el hierro era muy acentuado. )Qué motivos tuvieron que darse
para que de pronto, en un intervalo de no más de 50 años, la mayoría de
los utensilios fueran de hierro y no de bronce como lo habían sido durante
2000 años? Hay dos fundamentales. Primero la súbita
escasez del estaño. Entre el año 1200 a.C. y el 1100 a.C. se producen una
serie de invasiones desde el mar, de pueblos como los Zakkara y los Filisteos,
que junto con los piratas Licios, arrasan la costa, y paralizan el comercio
del estaño. El estaño llegaba a Egipto y a Grecia desde las islas Cassitérides
y desde Iberia, y el único estaño del que dispondrán los fundidores de bronce
procederá de Irán (reino de Elam).
Por otra parte se produce un notable
avance tecnológico en la metalurgia del hierro, efectuado sin duda alguna
por casualidad, simple serendipia. Hemos mencionado que las escorias se
extraían del hierro esponjoso por simple martilleo, pero posiblemente un
día se observó que recalentando el lingote la escoria se hacía viscosa cerca
de los 1200ºC, separándose mejor. Durante este recalentamiento el lingote
se va a encontrar en contacto directo con el carbón al rojo blanco y con
el monóxido de carbono producido a esa temperatura. En ese momento y condiciones,
el carbono se va a difundir a través de la masa esponjosa del hierro cambiando
totalmente su estructura y propiedades. Primero surgirá el hierro dulce
y al aumentar la difusión, el acero. Un hierro con un 0,2% de carbono en
su composición va a tener tanta resistencia como un cobre con un 2% de estaño,
y si el porcentaje de carbono aumentaba hasta el 1% la resistencia de éste ya era superior a la de cualquier bronce; era
el acero. Puesto que la difusión
se realizaba perfectamente entre los 1000ºC y los 700ºC, nuestros primitivos forjadores no necesitaban temperaturas
más altas de las que se obtenían por los procedimientos clásicos.
Hay una serie de hallazgos arqueológicos
que van a apoyar todo este desarrollo, aunque muy pocos han sido analizados
y estudiados microscópicamente por encontrarse muy deteriorados. Un cuchillo
del siglo XII a.C. procedente del yacimiento de Idalión, en Chipre, fue
sometido a carburación para aumentar su dureza. En el norte de Israel, en
el yacimiento del monte Adir, junto
con cerámica del siglo XII a.C. aparece un pico de 39 cm de longitud cuya
dureza sometida a diferentes test es comparable a la cualquier acero actual.
En el año 1000 a.C. y 900 a.C.
la metalurgia del hierro al carbono se pone de moda. Todo se hace de hierro
y ya nadie se acuerda del bronce. El hierro pasa a ser el metal por excelencia,
y todas las características aplicadas a los metales de uso común, van a
surgir en este elemento. Algo similar a lo que le había ocurrido al cobre
al sustituir al oro. Debemos tener en cuenta todo ese contexto para relacionar
la terminología del hierro y explicar uno de los grandes misterios lingüísticos:
su nombre.
El hierro llega a Europa a través
de los Dorios, al invadir Grecia desde Anatolia y derrotar a los Aqueos,
y enseguida se expansiona por la zona mediterránea. El temple y el revenido
eran operaciones metalúrgicas conocidas en la antigua Grecia ya en el siglo
VII y VI a.C. Así, en un pasaje correspondiente al libro noveno de la Odisea,
cuando Ulises y sus compañeros deciden cegar y dar muerte a Polifemo, se
puede leer: "Así como el herrero para dar el temple que es la fuerza
y la dureza del hierro, sumerge en agua fría una gran hacha o azuela que
produce un fuerte sonido silbante embrujándola, de igual manera chirriaba
el ojo del cíclope en torno a la estaca de olivo". Los griegos
en su mitología atribuían a los cíclopes, herreros de Hefaistos, el descubrimiento del hierro y los Chalibs, eran sus hábiles trabajadores.
Sófocles, en su Ayax, denomina al
hombre duro y testarudo como de "hierro templado". Evidentemente
el enfriamiento rápido del hierro para templarlo debería producir grietas
en muchos objetos, por lo que se hizo necesario el recalentamiento o revenido.
Con todo ello habían conseguido que el hierro adquiriera una notable dureza,
y esa idea persiste en toda su civilización.
La denominación del hierro en las
diferentes culturas y lenguas, sus orígenes y etimología ha sido uno de
los problemas más discutidos porque no existe una correlación idiomática
como ocurría con otros elementos. Desde las primitivas acepciones mesopotámicas
en las que existía el común denominador como de algo venido del cielo, y
que los seres supremos ponían en manos de los hombres para darles poder
y fuerza, hasta las actuales, no hay ninguna conexión.
Homero llama al hierro SIDEROS (σιδηρoς).
Este término parece emparentado con el lituano SVIDU y SVIDETI
o ŠVIESUS con el significado de brillar y brillante, que
en checoslovaco es SVTILU, en serbocroata SVIJETAO, en Bohemio
SVTLY, en polaco SWIETHY y en
ruso SVETLYJ; por otra parte en latín SIDUS-SIDERIS, es estrella.
En lituano ZVIGTI, es luz, que en checoslovaco es SVTÞ, mientras que estrella en aquella
lengua es ZVAIGZDÉ y en polaco GWIAZDA. Por eso aquello que
da luz es, en ruso SVECA, en bohemio SVICE, en letón SVECE
y en lituano ZVAKE. Vemos pues que la idea de estrella, luz, y algo
que brilla está completamente relacionada. Todo eso nos recuerda el
posible origen meteórico. Sin embargo cuando Homero lo describe en
la Odisea (I, 184), lo acompaña del adjetivo ONAIT, ωvαϊθ,
que significa a la vez negro y brillante. Posiblemente estas cualidades
externas que dieron origen a este nombre tengan su raíz en el hierro llovido
del cielo, el meteórico negruzco y brillante.
La raíz FER, no existe en
indoeuropeo y surge después de la separación de celtas e italiotes, cuando
comienza a ser usada por aquellos la acepción FER para el hierro.
Del SIDEROS griego, al FERRUM latino parece no haber relación alguna. Aunque
los celtas usaran el FER, y en antiguo bretón FER significase
algo duro y tenaz, Mazoch hace derivar el hierro latino de la voz toscana
FARREL, que aludía al hierro, justificando a través de la colonización
romana el que en otras zonas se usara el FER como algo duro como
el hierro.
El español HIERRO, el galaico-portugués FERRO, el francés
FER así como el italiano FERRO y el rumano FIER, derivan
del latino FERRUM. El hierro se extendió rápidamente por todas las
culturas y se empleó en todo tipo de utensilios, de forma que todo lo metálico
o con características metálicas, era de hierro. Así, tal como el AYAS,
AYAH y AES se aplicó al
metal desde el indoeuropeo, es lógico que a través de la acepción como metal
se produzca el nombre del hierro.
Vamos a fijarnos en el término
AES-AERIS latino aplicado al cobre, bronce y metal en
general. El adoptarlo para el hierro, implica referirse a un metal diferente,
pues es negro y no amarillo, y más
"fuerte". Pues bien, en
los libros védicos el hierro aparece como KRISHN-AYAS (metal negro)
en contraposición con el LOHIT-AYAS (metal rojo, cobre o bronce).
Por otra parte, en sánscrito ISIRA, es fuerte. La combinación de
AYAS y de ISIRA, producirá la mayoría de las
denominaciones modernas y contemporáneas del metal. Así, en viejo inglés
era AR, en el inglés medio IRE, precursor de IRON inglés, en irlandés IARN, y en norirlandés
IARAMM. Si pasamos a su denominación en las viejas lenguas
europeas, observaremos una mayor coincidencia. En gaélico era IARUM,
en viejo bretón HOIARN, en galés HAEARN, en viejo inglés IREN.
En celta también se le denominó
ISARNO, y en galo ISERNO. En gótico EISARN, en viejo
noruego ISARN, igual que en viejo sajón, precursores del alemán EISEN,
en cambio en holandés es ITJER. También en viejo noruego era JARN
(IARN), que dará el danés JOERN y el sueco
JÄRN.
Por lo tanto el IRON actual inglés y el EISEN alemán proceden
de las voces indoeuropeas que denominaban al cobre con el concepto de metal.
Así podríamos recrear una sucesión de transformaciones:
AUR º AER º AYAS/AR º IARUMº IREM º IRON (Inglés)
ARI ISIRA º ISARNOº EISARNº EISEN (Alemán)
Existe otra acepción bastante común
para el hierro en los países del este europeo. En lituano es GELEðIS, en letón DZELZOS, en viejo prusiano
GELZO, en ruso ZELEZV (en dicho idioma
ZESTKIJ, es duro) en polaco ZALAZO, en bohemio ZELEZO,
en serbocroata ZELJEZO, en checoslovaco ðELSO. Todos tienen la misma raíz, y ésta procede
del griego JALKOS, para el cobre. Vemos por lo tanto que también
en esta vía, el hierro sustituye al cobre en la denominación del metal.
El FER latino, que no es
mediterráneo como algunos creen y dado que se empleaba usualmente en Bretaña,
podría estar relacionado con el HOIARN, nombre del hierro en viejo
bretón y el HIARUM gaélico.
La búsqueda de las primeras acepciones se encuentra en estas circunstancias
ante un verdadero vacío y todo lo que se puede hacer es formular hipótesis
fundamentadas en transformaciones lingüísticas y relaciones históricas,
geográficas y sociales.
Los árabes, presentan una curiosa
relación antropológica en la denominación del hierro, en función de sus propiedades, específicamente
de su dureza. Así el hierro duro, propio para hacer armas será DZAKAR
(hombre), mientras que el blando
y esponjoso, impropio, era ÂNIT
(mujer), o sea le daban una condición sexuada, con las cualidades consiguientes.
También han llamado al hierro HADID
[5]
, derivado de Hadda (filo), debido a su empleo
como arma. En ese sentido tiene la misma raíz que muchos términos que se
han usado para nombrar la sílice. Los etíopes también lo emplean así. Los
árabes al
acero, llaman FULAD, que daría el FAULEX, usado
en el medioevo.
En chino se conoce como TIE
o T=IEH. Su ideograma está formado por
tres grupos, en el que destacan el representativo del metal (el oro), y
el que indica la dureza. En japonés es TETSU, y junto al ideograma
del oro y a su derecha, aparece el indicativo de perder (una mano abierta
de la que parece caer algo), significando que el hierro surge del oro cuando
éste pierde sus características. Debemos recordar que el oro es el metal
por excelencia en China y Japón por su brillo y color amarillo, parecido
al del sol, y Japón (Nihon, Nipon) significa el origen del sol, dado que
para los chinos era por donde salía.
En las raíces semíticas y harari,
de las que derivarán múltiples lenguas africanas, el hierro se identifica
con el metal que brilla, válido también para el cobre. Se conocía como BRÄT,
derivado de BcRAQ, que da luz. En dicha lengua vemos
que BERÄNA es brillar. En somalí es BIRR, mientras que en las lenguas de
África oriental es BIRT} , y BIRÄTI. Sin embargo esta idea del
brillo respecto al hierro, se relaciona más con el origen meteórico como
fuente del primer hierro en las culturas africanas, extraordinariamente
vinculado a sus mitologías.
En euskera es BURDINA, mientras
que BURDI es carro, lo cual propiciaría una conexión agrícola, sin
embargo, las raíz Br* en muchas variantes (Bar*, Ber* etc.) de las lenguas
semíticas, están relacionadas siempre con algo que brilla, algo claro, limpio
y resplandeciendo como ya se ha mencionado en el caso de la plata. En las
lenguas caucásicas (georgiano) es RKINA.
El hierro, por su dureza, se empleó
para fabricar armas, y por lo tanto tenía que ser asociado al dios de la
guerra, Marte, así como a su planeta. No es de extrañar por lo tanto que
fuera representado por un círculo con una flecha que simbolizaba el escudo
y la espada en posición de ataque.
El hierro sustituye al bronce y
al cobre como metal por antonomasia en todos los aspectos, en sus utilidades
y también en el nombre. Era más duro, más tenaz,
más resistente y también más abundantes sus minerales. Al principio no ocurrió
así, y sin embargo el acero es actualmente signo de dureza y de fortaleza. Vemos que fue precisamente la
dureza la propiedad que va a influir no solamente en dar nombre al elemento,
sino también en sustituir la edad del cobre/bronce por la del hierro.
En euskera es BURDINA, mientras
que BURDI es carro, lo cual propiciaría una conexión agrícola, sin
embargo, las raíz Br* en muchas variantes (Bar*, Ber* etc.) de las lenguas
semíticas, están relacionadas siempre con algo que brilla, algo claro, limpio
y resplandeciendo como ya se ha mencionado en el caso de la plata. En las
lenguas caucásicas (georgiano) es RKINA.
El hierro, por su dureza, se empleó
para fabricar armas, y por lo tanto tenía que ser asociado al dios de la
guerra, Marte, así como a su planeta. No es de extrañar por lo tanto que
fuera representado por un círculo con una flecha que simbolizaba el escudo
y la espada en posición de ataque.
El hierro sustituye al bronce y
al cobre como metal por antonomasia en todos los aspectos, en sus utilidades
y también en el nombre. Era más duro, más tenaz,
más resistente y también más abundantes sus minerales. Al principio no ocurrió
así, y sin embargo el acero es actualmente signo de dureza y de fortaleza. Vemos que fue precisamente la
dureza la propiedad que va a influir no solamente en dar nombre al elemento,
sino también en sustituir la edad del cobre/bronce por la del hierro.
Por lo tanto el bronce era superior
al hierro en la dureza, hasta que se produjo la difusión del carbono. Esta
difusión no sigue una relación lineal, llegando a obtenerse al cabo de nueve
horas hierro con el 2% de carbono. Lo que sí en cambio mantiene una relación
lineal dentro de un campo pequeño, es la variación de la resistencia con
el porcentaje de carbono, por lo menos hasta el 1%.
| HIERRO |
RESISTENCIA |
COBRE |
RESISTENCIA |
| Hierro esponjoso |
2812kg/cm2 |
Cobre puro |
2250kg/cm2 |
| Hierro endurecido por martilleo |
7030kg/cm2 |
Bronce (11%Sn, 89%Cu) |
4218kg/cm2 |
| Hierro al carbono (1,2%C)
(1000 a.C.) |
9842kg/cm2 |
Bronce después de martillado
en frío (3.000 a 3.500 a.C.) |
8436kg/cm2 |
|
Hierro al carbono, martillado |
17225kg/cm2 |
|
|
Podemos situar en la zona 1 y 2
la mezcla de hierro y carbono, entre los 1200 y 1000ºC, temperatura conseguida
en los hornos hundidos en Tierra, o en montículo, aplicando aire insuflado
por fuelle. La forma del hierro en la que va a cristalizar se denomina AUSTENITA, y corresponde a una mezcla
de hierro γ con red cúbica centrada en las caras y un carburo de hierro
Fe3C, denominado CEMENTITA. Este tipo de red, con átomos de hierro
en los vértices y en el centro de las caras, corresponde a una arista de 3,56Å
y siendo el radio del hierro 1,26Å, por lo tanto deja un hueco en cada lado
de cerca de 1Å, que puede albergar átomos
de carbono, cuyo radio es de 0,91Å, como se aprecia en el dibujo (fig.1).
Se forma una solución sólida intersticial, en la que los carbonos están distribuidos al azar. La solubilidad del
carbono en el hierro γ es del 4,3%, pero varía con la temperatura. Así
a 1150ºC es ya de 1,9%, alcanzando en el límite el 0,9%. Esta forma no es
magnética como es lógico al estar su temperatura por encima del punto Curie
(766ºC).
Ahí está la justificación de la
difusión del carbono en el hierro. Sin embargo existe un problema y es que
al enfriarse, el carbono precipita en forma de CEMENTITA , Fe3C, cuya red rómbica
no es compatible con la del hierro, y tampoco cabe en los huecos. Lo que los
herreros hacían sin saber, golpeando la masa esponjosa del hierro con sus
martillos era romper la red de la CEMENTITA; de esa forma el carbono sí cabía
en la red. Estamos en la zona 3. Pero el problema se agravaba, porque al seguir enfriándose lentamente y pasar a las zonas 2 y 4, según el porcentaje
de carbono, la solubilidad del carbono desciende hasta el 0,9%, ya que el
hierro cambia de estructura y pasa a una red cúbica centrada en el cuerpo
con el nombre de FERRITA (hierro α). La mezcla de FERRITA y CEMENTITA, se denomina PERLITA
[6]
. La red cúbica centrada en el cuerpo, con átomos
de hierro en los vértices de cada cubo y uno en su centro,
implica una arista de 2,91Å, y por lo tanto el hueco que queda en cada lado
para insertar al carbono es de casi 0,4Å y no puede alojarlo(fig.2). La CEMENTITA
aumenta la dureza del hierro, pero al tener una red diferenciada, también
incrementa su fragilidad, produciendo grietas, y terminando por romperse.

Fig.1

Fig.2
Hierro gamma con carbono ocluído
)Cómo hacer para conservar el carbono
dentro de la red del hierro, aunque no cupiera en principio, evitando así
que se formara gran cantidad de cementita? Sencillamente no dejando que el
edificio cristalino se construya lentamente. Si el enfriamiento se produce
rápidamente, la propia red cúbica centrada en el cuerpo atrapa a los átomos
de carbono; en esto consiste el temple. La FERRITA, con carbono incluido en su red, se denomina MARTENSITA
.
[7]
, que no es más que una disolución sobresaturada
de carbono en hierro α, cuya red tetragonal, es
mucho más dura y resistente que la FERRITA. En esto consiste el temple.
En el templado la clave era la
velocidad de enfriamiento, para no dejar cristalizar perfectamente la red
cúbica centrada en el cuerpo, por eso hacían falta aguas especialmente frías.
Si la temperatura pasaba de 1200ºC a 700ºC, en 60 segundos, lo que se obtenía
era PERLITA de "grano grande", esto es con cristales grandes,
lo cual producía mayor separación entre la
FERRITA y la CEMENTITA. En cambio si el enfriamiento se producía
en un segundo, ya se conseguía la MARTENSITA. Por eso tuvieron fama aquellos
aceros y aquellas espadas tratadas con aguas de sierra, como los aceros
suecos y las espadas toledanas o de damasco
[8]
.
Sin embargo, parece claro que la
red deberá estar distorsionada. Hacía falta que el carbono se acomodase
mejor, y para eso debería volver a calentarse pero nunca por encima de 727ºC,
temperatura a la cual tendríamos una red cúbica centrada en las caras. Al
calentar el sistema se le proporciona energía suficiente para que se separen
algo los átomos, y si luego se martillea bien, tendremos un acero perfectamente
apto para hacer la mejor espada. Es el revenido. No es dúctil, ya que lo
impide el carbono con un tamaño muy diferente al del hierro, pero lo que
disminuye en esa propiedad, lo aumenta en tenacidad. Además el nuevo y lento
calentamiento o recocido, favorece la disociación de la CEMENTITA. Esta
nueva estructura recibe el nombre de SORBITA, por su capacidad para absorber
el carbono a baja temperatura.
La historia y la leyenda muestran una serie de
espadas famosas, desde la Notung de Sigfrido, pasando
por la Escalibur del rey Arturo de Inglaterra, y la Durandal de Rolando,
hasta las Tizona y Colada del Cid Campeador
[9]
. Parece evidente que el secreto de estas espadas,
que rompían pero no eran partidas, era un buen temple y un mejor revenido.
También debemos tener en cuenta otro factor, y es que el cambio de estructura
provoca igualmente una variación en la densidad. Así y sin tener en cuenta
la masa de carbono encerrada, en el caso de una red cúbica centrada en las
caras, con arista 3,56Å, la densidad será de 8,18g/cc, mientras que si la
red es cúbica centrada en el cuerpo, con arista de 2,91Å, es de 7,49g/cc.
Si además el revenido amplió la red para acomodar mejor al carbono, tendremos
un hierro con menos densidad. Por lo tanto, una espada con predominio de
SORBITA, no sólo es más dura y tenaz, sino también más manejable, lo cual
era fundamental si tenemos en cuenta que el peso medio de aquellas armas
era próximo a los 50 kg.
La primera gran obra de la metalurgia
del hierro fue la columna de Delhi, en la India, datada en el 300 a. C.
que pesaba nada menos que 6,4 toneladas, aunque realmente no puede competir
con las colosales obras de la metalurgia del bronce, tales como la campana
de Moscú, de 190 toneladas, o la del templo Fokosi, en Miako (Japón), con
casi el millar de toneladas.
Hemos visto que la temperatura
es clave para conseguir un buen acero, pues las fases del hierro dependen
de la misma. )Pero cómo podía hacer el herrero,
o el metalúrgico primitivo para poder controlarla?
Sencillamente por el color que adquiría la mezcla hierro/carbono. Se debe
tener en cuenta que el herrero cuando efectuaba la forja en caliente lo
que martillaba era la mezcla de austenita y cementita, y ésta sólo existe
por encima de los 727ºC independientemente del porcentaje de carbono. Por encima de los 1200ºC, el color de la mezcla
es blanco (rojo blanco), que pasa a amarillo al bajar a los 1000ºC, y a
naranja a los 800ºC, por lo tanto antes que se oscureciera debería
forjarse en caliente, para romper la cementita y convertirla en partículas
esferoidales que se mezclaran mejor en la red. El antiguo metalúrgico sabía
que si se quería obtener una especial dureza, debería templarse desde el
amarillo. Para instrumentos con filo, lo tomaba desde un púrpura, y las
hojas de espada, desde el azul claro o violeta. El templado implicaba enfriarla
rápidamente hasta el negro, y en el recocido no se podía alcanzar el rojo.
Con estas normativas se conseguía trabajar perfectamente, obteniendo el
acero más tenaz. Debe tenerse en cuenta, que las condiciones del forjado
del metal dependen de su deformabilidad, y eso a su vez lo hace de la temperatura.
En la forja en frío las roturas
suelen ser superficiales. Las fracturas
o grietas producen un abultamiento o curvatura que da lugar a esfuerzos
de tracción secundarios. También pueden producirse huecos y bandas de deslizamiento,
que algunas veces llegan a conseguir la rotura de la pieza. Si la forja
se hace en caliente, la producción de huecos y bandas de deslizamiento es
mucho más grave, pues anuncia la aparición de cavidades internas. Hay zonas
calientes y zonas frías en contacto, y las variaciones de conductividad
y de dilatación van a dar lugar a
tensiones y deformaciones internas que se pueden solucionar elevando un
poco más la temperatura.
El control de la temperatura es
fundamental en la química de la obtención del hierro, pues influirá en el
proceso de reducción. Hemos visto que en los hornos antiguos, el mineral,
hematites o magnetita, se mezclaba con carbón vegetal, se tapaba el "alto
horno" o "bajo horno", según la época metalúrgica, y se prendía
e insuflaba aire cerca de su base por medio de fuelles o tubos de arcilla
que darían nombre a las actuales toberas.