G A L Geoarkeologiskt Laboratorium. Smide på en järnåldersgård

Transkript

1 UV UPPSALA RAPPORT 2008:27 GEOARKEOLOGISK UNDERSÖKNING Smide på en järnåldersgård Arkeometallurgiska analyser av slagg och järn Skåne, Lunds Stad, Brunnshög, Ö. Torn 27:2 m.fl., LUHM Lena Grandin G A L Geoarkeologiskt Laboratorium

2

3 UV UPPSALA RAPPORT 2008:27 GEOARKEOLOGISK UNDERSÖKNING Smide på en järnåldersgård Arkeometallurgiska analyser av slagg och järn Skåne, Lunds Stad, Brunnshög, Ö. Torn 27:2 m.fl., LUHM Lena Grandin A G L Geoarkeologiskt Laboratorium Smide på en järnåldersgård. Arkeometallurgiska analyser av slagg och järn 3

4 Riksantikvarieämbetet Avdelningen för arkeologiska undersökningar UV Uppsala Portalgatan 2A Uppsala Växel: Fax: e-post: e-post: Foton på framsidan. Längst ned: slagg F1601 i tvärsnitt med koncentration av metalliskt järn i botten. Överst till höger: mikroskopbild i påfallande belysning, detalj på koncentration av wüstit. Överst till vänster; mikroskopbild, detalj på olivinkristaller Riksantikvarieämbetet UV Uppsala Rapport 2008:27 ISSN Utskrift Uppsala, 2008

5 Innehåll Sammanfattning... 7 Inledning... 9 Syfte och frågeställningar... 9 Processled... 9 Teknik och kvalité Allmänt om slagger från järnframställning och smide Järnframställning Smide Slaggtyper i korthet Smidesmetoder i urval Material och metoder Material och provurval Analyser Petrografisk undersökning Metallografisk undersökning Resultat Våtmarksområde i nordväst F F F Hus F F Gropsystem A F F F F F F1603 och F F Lager 108, öster och norr om A F F F F F F F F F F Smide på en järnåldersgård. Arkeometallurgiska analyser av slagg och järn 5

6 F Sammanfattning och tolkning Smidesslagger från tre delområden Våtmarksområde i nordväst Hus Gropsystem A Lera material från en smideshärd Myrmalm? Järn föremål och avfall Avlånga järnföremål Krokar Platta järnföremål eller ämnen Avfall från tidiga processled Annat metallhantverk Smidet och produkterna på gården Utvärdering av resultaten Administrativa uppgifter Figurer UV Uppsala Rapport 2008:27. Geoarkeologisk undersökning

7 Sammanfattning Geoarkeologiskt Laboratorium (GAL) vid UV Uppsala, Riksantikvarieämbetet, har på uppdrag av Anne Carlie och Tyra Ericson vid UV Syd genomfört analyser på arkeometallurgiskt material från en särskild arkeologisk undersökning som genomförts av UV Syd under 2008 i Brunnshög, Lunds stad, Skåne, delområde 3 och 5. På ett gårdsläge från äldre järnålder påträffades slagger och järnföremål. Det fanns inga lämningar av konstruktioner som använts i järnhantverket. Däremot fanns slagger, lerfragment och järnfynd som alla har bidragit med information om smidet på platsen. De flesta slagger har en plankonvex form som är karaktäristisk för smidesslagger. I sin detaljerade uppbyggnad ger de dock en mer varierad bild av smidesprocessen. Några är homogena och speglar sannolikt en första kompaktering eller slaggrensing av ett järn i form av halvfabrikat. Andra slagger är heterogenare med spår av växlande temperaturer och en syrerik miljö som är mer typisk för föremålssmidet. Det senare framträder också mycket markant i material som är sekundärt fastkittat på slaggernas ytor. I detta visade det sig finnas rikligt med glödskal. Det vill säga de tunna järnoxidskal som bildas på det smidda järnet när det tas ur härden och som flyger iväg när smedens hammare träffare järnet. Med hjälp av slagger och lerfragment kan man schematiskt konstruera smideshärden som haft lera i väggen, möjligen tämligen tjock vägg, och en sandig botten. Mer detaljer om den varit nedgrävd eller uppbyggd har inte materialet kunnat avslöja. Smederna på gården har haft tillgång till mjukt järn och stål. Det senare förekommer främst i avfallsmaterialet medan det kolfattigare mjukare järnet är vanligare bland föremålen. De båda kvalitéerna förekommer dock mestadels inte tillsammans. Även om föremålen huvudsakligen är tillverkade av mjukt järn har de fått en ökad hårdhet i spetsarna där järnets kornstorlek vanligen är mindre än i föremålens tjockare delar. Föremålen, t.ex. spikar och krokar, är mycket välbearbetade. Många av dem är omsorgsfullt utsmidda, hopvikta och utsmidda igen. Smide på en järnåldersgård. Arkeometallurgiska analyser av slagg och järn 7

8 8 UV Uppsala Rapport 2008:27. Geoarkeologisk undersökning

9 Inledning Geoarkeologiskt Laboratorium (GAL) vid UV Uppsala, Riksantikvarieämbetet, har fått uppdrag av Anne Carlie och Tyra Ericson vid UV Syd att genomföra analyser på arkeometallurgiskt material från en särskild arkeologisk undersökning som genomförts av UV Syd under 2008 i Brunnshög, Lunds stad, Skåne, delområde 3 och 5. Slagger och järnföremål påträffades på ett gårdsläge från äldre järnålder. Platsen har ett perifert läge, men ligger längs en äldre färdväg. Bland järnföremålen finns sådana som kan typologiseras men även de som är mer fragmentariska och därmed svårare att identifiera. Möjligen finns ämnesjärn bland dessa. Slaggerna var främst koncentrerade till ett gropsystem (53385) i kanten av gårdsläget där även brända människoben påträffades. Slagger återfanns också i stolphål och längs vägglinjer i två hus inom samma gård. Bland annat kan här nämnas hus 13 där en rituell deponering av slagg påträffades. Fragment av bränd och smält lera, samt möjliga myrmalmsklumpar, fanns tillsammans med slaggerna. En omfattande metalldetektering i området bidrog till att man kunde tillvarata en ansenlig mängd järnföremål från gårdsläget i en äldre markhorisont, som troligen är samtida med gården. Däremot upptäcktes inga konstruktioner eller anläggningar där metallhantverk har ägt rum. Syfte och frågeställningar Den arkeometallurgiska analysen ska genomföras för att klarlägga två huvudfrågor. Den första handlar om vilka delar av arbetsprocessen inom järnhantering som finns representerat i materialet. Den andra berör järnets kvalité, dvs. dess sammansättning och uppbyggnad och vad detta berättar om smedens hantverkskunnande och platsens inriktning. Processled Efter en första iakttagelse i fält förefaller det som om slaggerna huvudsakligen kommer från smide av järn, men ingen av slaggerna har påträffats i ursprunglig miljö där något av järnhanteringens processled har ägt rum. Inledningsvis görs därför en karaktärisering av slaggerna för att se om de endast är smidesslagger eller om också slagger från framställning, dvs. reduktionsprocessen i blästugn, finns. Vi kommer också att undersöka några funna malmklumpar för att kunna bekräfta eller avfärda dessa. Om dessa är malm, men det i övrigt endast finns smidesslagg, bör man undersöka varför reduktionsslagger saknas, eller diskutera kring frågan var järnframställningen ägde rum. Det senare leder vidare till frågor kring om det funnits tillgång till en lokal råvara och om järnframställning har skett på platsen. Smide på en järnåldersgård. Arkeometallurgiska analyser av slagg och järn 9

10 Teknik och kvalité Den andra viktiga problemställningen berör teknik. Efter att ha definierat vilka av järnframställningens processer som ägt rum på gården, eller i dess närhet, är nästa steg att kunna beskriva hur smidet, och den möjliga framställningen har skett. Här kan slagger, lerfragment och järnfynd alla bidra med information. Slaggernas former och eventuella avtryck antyder hur t.ex. smideshärden varit uppbyggd. De lerbitar som är påverkade av hög temperatur ger kompletterande uppgifter kring detta, bland annat om materialval och upphettningstemperatur. Slaggernas sammansättning och uppbyggnad bidrar med mer detaljer kring val av bränsle, eventuell tillsats av flussmedel under smidet, eller om järn gått förlorat till slaggen. Framförallt med hjälp av järnfynden kan vi också belysa teknikfrågan. Järnföremålens sammansättning och hur de är smidda skvallrar om materialtillgång, om smeden har valt olika kvalitéer för olika ändamål och hur skicklig denne var på att ta tillvara järnets och stålets olika materialegenskaper. Det senare illustrerar vanligen också den miljö som smeden verkade i, om denne var specialiserad och tillverkade mer än för det lokala behovet. En fråga som inte är uppenbart av teknisk art omfattar förekomsten av brända ben i kombination med slagger. Även om slaggerna inte är funna i primärt läge kan det finnas en koppling mellan ben och järnsmide. Ben innehåller bland annat fosfor som är ett ämne som kan blandas med järn och i rätt proportioner bilda ett hårdare och segare järn med fördelaktiga egenskaper. Med hjälp av analyser kommer vi att undersöka om det finns fosfor i järnföremålen. Allmänt om slagger från järnframställning och smide Järnframställning Reduktionsslagger bildas vid reducering av malm till metall. Reduktionsslagger, dvs. slagger som uppstår vid t.ex. framställning av järn har en tämligen homogen sammansättning och visar flytstrukturer t.ex. som rinnande stearin. Ugnar med anordning för slaggtappning kan ge lättflutna tappslagger. Många ugnar har infodrats med lera vilken är bränd, delvis smält samt vanligen förslaggad genom inblandning av reduktionsslagg. Smide Smidesprocessen kan underdelas i primärsmide (omsmältning och/eller rensning av smältan från slaggen) och sekundärsmide (tillverkning av föremål). Karaktäristiskt för plankonvexa primärsmidesskållor är att de är homogena i sammansättning. Karaktäristiskt för sekundärsmidesskållor är att de är heterogent skiktade, har sand/grus och kol främst i bottenpartiet, samt att de oftast känns lättare än reduktionsslaggerna. Slagger från sekundärsmidet är genom inblandning av vällsand oftast mycket sura i sina sammansättningar samt glasiga och således vanligen lätta att skilja från reduktionsslagger. 10 UV Uppsala Rapport 2008:27. Geoarkeologisk undersökning

11 Slaggtyper i korthet Reduktionsslagg: Slagg som bildas i samband med smältning av malm i ugn. Primärsmidesslagg: Slagg som i järnsmidet bildas under den inledande konsoliderings- och rensningsfasen. Sekundärsmidesslagg: Slagg som i järnsmidet bildas under uträckningsfasen och under föremålssmidet. Glödskal: Oftast starkt magnetiska oxidskal som bildas vid smide. Sprutslagg: Små, ca 5 mm stora, sfäriska, ihåliga, magnetiska slaggkulor som bildas flygande i luften när smältan/luppen välls ihop. Smidesmetoder i urval Vällning: Sammanfogning av järnstycken genom smidning. Som hjälpmedel kan användas t ex vällsand, huvudsakligen kvartssand. Vällsömmar är mer eller mindre synliga sömmar mellan järnstycken som vällts samman. Härdning: Upphettning med en påföljande snabb avkylning i t ex vatten. Den bildade strukturen kallas martensit. Den är hård och spröd utom vid låga kolhalter. Martensitomvandlingen är i stora delar inte tidsbunden utan mängden bildad martensit beror, för en given sammansättning, istället på den temperatur till vilken kylningen skett. Anlöpning: Värmebehandling av härdat stål för att förändra dess hållfasthetsegenskaper. Anlöpning innebär att stålets sprödhet minskar men att dess seghet ökar. Material och metoder Material och provurval Totalt finns 113 fyndposter med slagg från undersökningen. Utöver detta finns också järnfynd (280 fyndposter) och bränd lera (135 fyndposter). Inledningsvis noterades även enstaka poster som malm. GAL har tillsammans med uppdragsgivaren gått igenom allt material översiktligt och fått en uppfattning om de variationer som finns bland fyndposterna. Denna genomgång låg till grund för urvalet av prover för mer detaljerade analyser. Här tog vi också hänsyn till kontext för att kunna relatera slagger till olika delar av den undersökta ytan och se om det finns några skillnader mellan dem. Vi valde prover huvudsakligen från det ovan nämnda gropsystemet (Fig. 1). Kompletterande material tog vi också från ett hus (hus 13) nordväst om gropsystemet. Ännu längre västerut fanns ett våtmarksområde varifrån vi också valde slagger för fortsatta analyser. Slaggerna som är aktuella för analys är de som i mikroskala bedöms bidra med detaljer om använda tekniker men även sådana som inte kan definieras till processled enbart genom okulär granskning. Ett antal slagger valdes också ut för att se om de innehåller kol som kan dateras. Kriterierna för analysurval av järnfynd är baserade på deras form. Bland fynden finns föremål, t.ex. platta beslag och spikar som är mer kvadratiska i tvärsnitt, möjliga ämnen och oregelbundna klumpar. Dessa Smide på en järnåldersgård. Arkeometallurgiska analyser av slagg och järn 11

12 kommer vi att analysera i tvär- eller längdsnitt för att ta reda på om det finns olika materialkvalitéer eller tillverkningstekniker för olika ändamål. De fyndposter som har registrerats som malm undersöks okulärt och om behov finns gör vi ett rostningsprov och ett tunnslip eller polerprov för mikroskopundersökning för att kunna bekräfta eller avfärda fyndposterna som malm. Figur 1. Plan över undersökningsområdet, tillhandahållen av uppdragsgivaren. De tre aktuella kontexter som diskuteras i texten är utmärkta. Analyser Petrografisk undersökning Av sex slagger tillverkades tunnslip (MINOPREP, Hunnebostrand) av så stora ytor som möjligt av deras tvärsnitt för att kunna få en detaljerad bild av det processled de representerar och hur processen fungerat. Petrografiska undersökningar utfördes i genomfallande och påfallande (planpolariserat) ljus för att identifiera materialets olika komponenter och texturella drag. Undersökningen gjordes i ett Zeiss Axioskop 40A polarisationsmikroskop utrustat med en digitalkamera. Slagger består huvudsakligen av olivin, wüstit och glas. Vanliga inslag är också hercynit, magnetit, leucit, limonit och metalliskt järn. Olivin är ett silikatmineral med den allmänna formeln A 2 SiO 4, där A oftast är järn (fayalitisk sammansättning) men mangan, magnesium och kalcium kan förekomma i mindre mängder. Wüstit, FeO, är också ett mycket vanligt inslag i slagger från blästbruket. Om höga koncentrationer av wüstit förekommer är slaggens totala järnhalt vanligtvis också hög. Glas utgör slaggernas restsmälta och kan därför variera kraftigt i sammansättning beroende på vilka mineral som tidigare kristalliserat, slaggernas totalsammansättning och avkylningsförlopp. Magnetit, Fe 3 O 4, kan förekomma 12 UV Uppsala Rapport 2008:27. Geoarkeologisk undersökning

13 i stället för wüstit om temperatur och/eller syretryck är högre. Ett mineral som kan förekomma i slagger med relativt höga aluminiumhalter är hercynit, FeAl 2 O 4. Höga aluminiumhalter i kombination med höga kaliumhalter återfinns i leucit, KAlSi 2 O 6, som i vissa slagger kan förekomma i stället för den vanligare glasfasen. Droppar av metalliskt järn, några mikrometer stora, är också ett vanligt inslag i slagger från reduktionsprocessen. Limonit, järnhydroxider med varierande sammansättning, är huvudkomponent i sjö- och myrmalm och kan uppträda i slagger som oreducerade rester men vanligtvis förekommer limonit som en sekundär bildning, dvs. i form av rost. Tabell 1. Fyndposter som är valda för detaljerad okulär granskning. Bland dessa är sex slagger och nio järnprov ytterligare analyserade. Fynd nr Anl./ Beskrivning Föremål Material Lager F1204 G34948 Våtmarksomr. Slagg skålla - Slagg primär F1587 L104 Våtmarksomr. Bränd lera Bränd lera infodring F1437 L104 Våtmarksomr. Slagg Slagg F1528 A33088 Hus 13 Slagg skålla - Slagg primär F1561 A33150 Hus 13 Bränd lera infodring/slagg Bränd lera/slagg F1530 A53385/ Bränd lera Bränd lera G52297 infodring F1560 A53385/ Slagg skålla - Slagg G52297 primär F1563 A53385/ Bränd lera sintrad Bränd lera G53289 röd F1198 L108 Rakt över A53385 Järnklump järn F1601 L108 Rakt över A53385 Slagg Slagg F1603 L108 Rakt över A53385 Slagg sek? Slagg F1615 L108 Rakt över A53385 Slagg Slagg F1616 L108 Rakt över A53385 Slagg sek? Slagg F1007 L108 SO om A53385 Avfall/ämne Platt järn F1061 L108 SO om A53385 Avfall/ämne Platt järn F1063 L108 SO om A53385 Krok järn F947 L108 N om A53385 Avfall/ämne? järn Avlång F948 L108 N om A53385 Avfall/ämne? järn Avlång F996 L108 N om A53385 Ämnesjärn järn F1127 L108 N om A53385 Järnklump järn F1130 L108 N om A53385 Slagg Slagg F814 L108 NO om A53385 Spik järn F1004* L108 NO om A53385 Beslag järn F1020 L108 NO om A53385 Krok/krampa? järn *Till röntgen först Smide på en järnåldersgård. Arkeometallurgiska analyser av slagg och järn 13

14 Metallografisk undersökning Metallografiska undersökningar utfördes på nio polerade prover av metalliskt järn i påfallande ljus för att bedöma järnkvaliteten. På två av dem undersöktes både längd- och tvärsnitt. I mikroskopet kan olika texturer, beroende på kemisk sammansättning och grad av bearbetning utläsas. Proverna etsades med 2 % nitallösning. Metoden är användbar för att bedöma kolhalten i materialet, t.ex. om det är ett mjukt järn eller kolstål. Metoden kan också avslöja ett fosforinnehåll, vilket påverkar materialets hårdhets- och seghetsegenskaper. Även mängden och typen av slagginneslutningar kan studeras för att ytterligare kunna bedöma kvalitet och möjliga användningsområden. Några termer som används i detaljbeskrivningarna i resultatkapitlet är ferrit som är mjukt järn utan kolinnehåll, cementit som är en förening av järn och kol (Fe 3 C), och perlit som är en struktur uppbyggd av omväxlande ferrit och cementit. Generellt medför alltså en större mängd perlit en högre kolhalt och ett hårdare material. Ännu högre kolhalt fås i gjutjärn, med mer än 2 % kol. Också i gjutjärnet kan en del detaljer ses, t.ex. grafitlameller som är tunna skivor av kol. En speciell struktur som kan bildas vid avsvalning i vitt gjutjärn är ledeburit som består av en blandning av cementit och perlit. Undersökningen genomfördes i ett Zeiss Axioskop 40A polarisationsmikroskop utrustat med en digitalkamera. Resultat Våtmarksområde i nordväst F1204 Okulär granskning I fyndposten ingår två större och fyra mindre slagger av samma typ. Alla är omagnetiska. Den största väger 294 g, är nästan hel och cirkelformad i plan ca mm stor. Tjockleken varierar från 25 mm i ena kanten via 45 mm centralt till 55 mm i motsatt kant. Bottenytan är konvex medan överytan är plan förutom vid en påväxt i ena kanten som bidrar till den tjockare delen av slaggen. Sandigt material finns fastkittat runt om slaggen och försvårar möjligheten att karaktärisera dess ursprungliga former. Delning av biten visar en heterogent uppbyggd slagg. Den påväxt som finns på överytan är endast hårt fastkittat material, vilket innebär att den maximala tjockleken endast är ca 35 mm och slaggen för övrigt är tämligen jämntjock. Sten och grus finns inblandat i slaggen och dessutom finns områden som sannolikt är smält kiselrikt material (sand?). Egentlig slagg finns endast i en mycket liten del av hela stycket (Fig. 2). Inget metalliskt järn har observerats i den okulära granskningen. Petrografisk undersökning I mikroskop framträder den heterogenitet som har observerats okulärt, dvs. slagg blandat med större stenar. Ytterligare innehåll framträder också i form av kvartskorn som finns från botten till de övre delarna och är blandade med slaggen och har en kiselrik glasfas runt sig som successivt övergår till en mer normal slagg som innehåller tämligen finkorniga 14 UV Uppsala Rapport 2008:27. Geoarkeologisk undersökning

15 olivinlameller och en glasfas. Sporadiskt finns också enstaka mycket finkorniga magnetitkristaller. Kommentar Slaggerna är smidesslagger med komplex uppbyggnad. Den inblandning av sten och grus som finns hör sannolikt inte till någon aktiv del av processen utan kan det snarare röra sig om föroreningar bland kolet i bränsleupplaget eller möjligen om material från härden. Däremot är de mindre kvartskornen som framträder i mikroskopet, som är insmälta i slaggen, mer troligt från en användning av sand i smidet. Detta innebär att slaggen troligen kommer från smide av föremål, dvs. sekundärsmide. Slaggen har stelnat relativt hastigt och bildats under oxiderande förhållanden. Figur 2. Slaggen F1204 i tvärsnitt. Endast de mörkare områdena är slagg. Resten är annat, mestadels kiselrikt, material. F1587 Okulär granskning I fyndposten ingår två större bitar av rödbränd lera. Några mindre bitar finns också. Den ena stycket, som väger 133 g, har en plan sida av rödbränd lera och motstående sida utgörs av smält lera med innehåll av osmälta kvartskorn. I plan är stycket ca mm stort. Tjockleken varierar från 15 till 35 mm. Vid delning framkommer att den brända delen är tämligen jämntjock. Leran går från ljust röd till mörkare röd mot den smälta sidan som är svartglasig, och innehåller grövre osmälta kvartskorn. Ingen slagg har observerats på kanten. Den andra biten, som väger 112 g, är mer oregelbunden i formen men uppbyggd på liknande sätt med en rödbränd och en smält del. Den smälta sidan är kraftigt deformerad. Kommentar Leran är påverkad av höga temperaturer, framförallt på en sida. Sådana temperaturer är vanligen för knippade med metallhantverk och det är mycket möjligt att dessa bitar har utgjort en del i smideshärden. Några mer omfattande analyser har dock inte gjorts av fyndposten. Smide på en järnåldersgård. Arkeometallurgiska analyser av slagg och järn 15

16 F1437 Okulär granskning I fyndposten ingår fyra fragment av ursprungligen ett stycke, som från början bedömts vara malm. Totalt väger de 61 g och är omagnetiska. Största tjocklek är ca 25 mm. De utgörs av slagg med en yta som är sekundärt påverkad. Vid delning framträder en homogent uppbyggd, relativt trögfluten slagg. Inget annat material kan observeras i snittet, inte heller metalliskt järn. Kommentar Materialet är definitivt inte malm, som ursprungligt antagits, utan slagg. Troligen utgör fragmenten delar av ursprungligen en smidesskålla. Hus 13 F1528 Okulär granskning En omagnetisk slaggskålla, med vikt 551 g. Skållan är nästan hel, oval i plan, mm stor. Möjligen var den cirkelformad i ursprungligt skick. Botten är konvex (Fig. 3), överytan plan (Fig. 4). Tjockleken varierar från som mest ca 45 mm centralt till ca 20 mm i kanten. Bottenytan är täckt av fastkittat material, men slaggen i botten förefaller vara fluten med tydligt urskiljbara slaggsträngar. Överytan är mer trögfluten, delvis porös, med sekundärt fastkittad sand. I tvärsnitt framträder en mycket homogen slagg (Fig. 5). Sand är fastkittat i både botten- och överyta. Detta är dock troligen endast sekundärt och ej någon rest från härdbotten. Slaggen är något rikare på porer i de undre och övre delarna än mer centralt. Något annat material, eller metalliskt järn kan dock ej ses okulärt i snittet. Petrografisk undersökning Även i mikroskop framträder en tämligen homogen slagg. Slaggen är uppbyggd av olivinlameller, dendritisk wüstit, en glasfas och i de nedre delarna förekommer även leucit. Slaggen är genomgående tämligen grovkornig. I de nedre delarna där leucit förekommer är wüstitmängden mindre än i resten av snittet. Det finns dock inga skarpa gränser mellan de olika sammansättningarna utan det är en kontinuerlig övergång (Fig. 6). Allra nederst finns dock ett tunt lager av kvartskorn (sand?) och slaggen som har bildats närmast detta innehåller en tunn film av metalliskt järn. Liknande tunna järnbildning finns sporadiskt även överst i slaggen. Allra överst finns också lokalt en del korroderat material och bland detta finns enstaka glödskalsfragment (Fig. 7). Slaggen är också sekundärt påverkad mer centralt vilket framkommer speciellt runt hålrum där även olivinkristallerna är delvis påverkade. Primärt är de dock homogena i sammansättning. Även wüstiten är homogen i sammansättning och inga tecken på magnetitförekomst kan observeras. Kommentar Slaggen är homogen i sin uppbyggnad. Den speglar reducerande förhållanden och en långsam avsvalning. Glödskal förekommer på toppen. Möjligen är dessa sent bildade och har fallit ner i sista 16 UV Uppsala Rapport 2008:27. Geoarkeologisk undersökning

17 uppvärmningen och ingen mer slaggtillförsel har skett senare. Om så är fallet har ett primärsmide avlösts av ett sekundärsmide, dvs. smide av föremål. Alternativt är glödskalet sekundärt fastkittat på liknande sätt som i F1616 och då framträder endast primärsmidet. Figur 3. Slagg F1528 sedd underifrån. På den konvexa bottenytan finns fastkittad sand. Figur 4. Slagg F1528 sedd uppifrån. Överytan består av trögfluten slagg men har fläckvis fastkittad sand. Smide på en järnåldersgård. Arkeometallurgiska analyser av slagg och järn 17

18 Figur 5. Slagg F1528 i tvärsnitt. Slaggen är mycket homogent uppbyggd. Figur 6. Slagg F1528. Foto från mikroskopet. Slaggen är uppbyggd av olivinlameller (ljust grå), dendritisk wüstit (ljus) och en glasfas (mörkt grå). Proportioner mellan dessa varierar kontinuerligt i slaggen. Figur 7. Slagg F1528. Foto från mikroskopet. Detalj från slaggens överyta där ett glödskalsfragment framträder som ett ljust band i den grå rosten. 18 UV Uppsala Rapport 2008:27. Geoarkeologisk undersökning

19 F1561 Okulär granskning Ett större och flera mindre fragment av bränd och smält (sintrad) lera. Det största väger 293 g och är mm stort och omagnetiskt. Det har varierande tjocklek och är svagt buktigt. Ytterdelen av den svängda ytan utgörs av bränd lera. På insidan finns delvis smält lera med rinnstruktur och möjligen ett tunt slaggskikt. I delat tvärsnitt framkommer att det i princip inte finns någon slagg alls. Även den smälta sidan utgörs av lera. Såväl i de smälta som i de rödbrända delarna finns grövre mineralkorn som är osmälta. Detta innebär att det troligen är del av infodring, men slagg saknas, i motsats till vad stycket i helhet antydde. Ett av de mindre fragmenten väger 72 g och är mm stort och omagnetiskt. Även detta utgörs av bränd och smält lera. Lagret av rödbränd lera varierar i tjocklek och är som mest ca 25 mm. Lagret av smält lera på motstående sida är ca 10 mm. Kommentar Båda bitarna är påverkade av höga temperaturer, i vissa delar tillräckligt höga för att smälta leran. Sådana temperaturer är förenliga med metallhantverk och det är sannolikt att de är del av infodring i en härd. Gropsystem A53385 F1530 Okulär granskning Två bitar av liknande karaktär ingår i fyndposten. Den största, 735 g, består huvudsakligen av bränd lera. En sida är gråbränd, en är rödbränd. På kanten av den rödbrända finns en svart glasig del. Två plana ytor på 55 mm avstånd från varandra är parallella. En plan sida utgår i rät vinkel från en av dessa. Övriga är brottytor. Storlek i plan är ca mm. På den gråbrända sidan finns växtfragment. I hela stycket finns enstaka korn av grövre gods som sten eller grus. Stycket har delats och i snittet framträder en 5 10 mm tjock zon av glasigt svart till ljusare smält lera (Fig. 8). Eventuellt finns ett tunt slaggskikt (1 2 mm på detta). Detta smälta skikt finns i kontakt med mörkröd bränd lera som blir ljusare bort från den smälta sidan. På ännu större avstånd är materialet tämligen poröst och förefaller inte vara speciellt temperaturpåverkat. Ett tunnslip har tillverkats av provet för att se om det finns någon slagg i den smälta delen. Petrografisk undersökning I mikroskop framträder i de brända delarna en mycket finkornig grundmassa med rikligt med större mineralkorn i storleksordningen mikrometer, men enstaka större ca mikrometer förekommer också. De domineras av kvarts, men fältspat är också vanligt. Korn av sammansatta kvartskorn förekommer också. Dessa korn förekommer även mot den smälta sidan där det finkorniga materialet successivt antar en glasig karaktär (Fig. 9) och allra ytterst har en zon av slagg. Slaggkomponenter är även inblandade i den smälta leran i kontakt med Smide på en järnåldersgård. Arkeometallurgiska analyser av slagg och järn 19

20 slaggen. Slaggen utgörs av magnetitkristaller omgivna av en glasfas (Fig. 10). Kommentar Undersökningen i mikroskop bekräftade den okulära iakttagelsen om förekomst av slagghinna. Det senare är av betydelse för att kunna knyta det keramiska materialet till metallhantverket, och mer specifikt smidet. Slaggen på lerans yta är bildad under oxiderande förhållanden, vilket är vad som vanligtvis råder i smideshärden under smidet. Figur 8. F1530 i tvärsnitt. Till vänster rödbränd lera som successivt övergår till mer värmepåverkad, och smält, lera till höger. F1560 Okulär granskning Fem små, omagnetiska, slaggfragment och en nästan hel skålla ingår i fyndposten. Skållan har en diameter på ca 115 mm. Den är tämligen jämntjock, ca 40 mm med något konvex botten och konkav överyta. Bottenytan (Fig. 11) är täckt av fastkittat sandigt och grusigt material. Överytan (Fig. 12) utgörs delvis av trögfluten slagg men fläckvis mer fluten slagg i strängar. I snitt (Fig. 13) framträder en mestadels homogen slagg. Ett tunt bottenskikt, knappt 5 mm, är tämligen ljust och innehåller enstaka kvartsfragment. Detta skikt är hopsmält med en mörkare slagg, ca 25 mm tjock, som mest är småporig. Denna slaggs övre begränsning syns med hjälp av fler och större porer, ljusare färg och inblandning av kiselrikt material. En del kiselrikt material finns inblandat även i närheten av en ytterkant i det centrala, dominerande slagglagret. Vare sig metalliskt järn eller kolstycken är observerade i snittet. Petrografisk undersökning Ett prov från tvärsnittet, centralt i skållan täcker hela dess tjocklek. När detta undersöks i mikroskop framträder tydligt att stycket är uppbyggt av flera skikt. 20 UV Uppsala Rapport 2008:27. Geoarkeologisk undersökning

21 Figur 9. F1530. Detalj på övergången från bränd lera i nedre delen (ljusa korn i brun mellanmassa) via smält lera (ljusa korn i svart mellanmassa) till slagg (svart) överst i bilden. Foto från mikroskopet i genomfallande belysning (se även nästa figur). Figur 10. F1530. Samma utsnitt som i föregående figur men i påfallande belysning. Här kan slaggen bättre urskiljas med hjälp av de ljusa magnetitkristallerna överst i bilden. Smide på en järnåldersgård. Arkeometallurgiska analyser av slagg och järn 21

22 Figur 11. Slaggen F1560 sedd underifrån. Bottenytan är täckt av fastkittat sandigt och grusigt material. Figur 12. Slaggen F1560 sedd uppifrån. Överytan utgörs delvis av trögfluten slagg men fläckvis mer fluten slagg i strängar. Figur 13. Slaggen F1560 i tvärsnitt. Det mesta utgörs av homogen slagg. I nedre delen och längs en sida finns inblandning av ljusare material.

23 De olika sammansättningarna syns tydligt med hjälp av olika proportioner mellan mineralen och olika kornformer och kornstorlekar, men det finns inga tydliga avgränsningar som visar avbrott i slaggtillförsel eller avkylning. Förutom slagg av varierande sammansättning finns två lager av annat material. Båda dessa lager domineras av små jämnstora kvartskorn, som delvis är smälta. Det ena lagret återfinns i botten (Fig. 14a), och det andra högre upp (Fig. 14c), med ett tunt överlagrande slaggtäcke som är finkornigare än slaggen längre ner. I nedre delen förekommer även en del vittrat och korroderat material vars ursprung är svårt att avgöra, delvis har det varit slagg, men delar kan ha varit metalliskt järn. Även ett kolfragment finns inneslutet i slaggen. Slaggen domineras av olivin, med glas, leucit och wüstit i mindre mängder (Fig. 14b). Wüstit förekommer endast i några av lagren och i vissa endast som mindre, men grovkorniga, ansamlingar. I den övre halvan av slaggen förekommer en annan järnoxid, magnetit (Fig. 15), som små kristaller mellan de betydligt grövre olivinlamellerna. Flera av wüstitkoncentrationerna är komplexa i sammansättning (Fig. 16) där kristallformen är wüstit men i denna finns flera andra järnoxider och sannolikt också oxid med kiselinnehåll i form av långsmala lameller. Kommentar Sand finns i botten av slaggen. Sanden som finns högre upp är av liknande karaktär. I båda fallen är kvartskornen insmält tillsammans med slagg. Bottendelen kan vara från ett bottenskikt i härden men det övre bör härröra från smidet, här möjligen sand för att välla eller skydda järnet. I de nedre delarna av slaggen har förhållandena varit reducerande men högre upp har de övergått till att vara oxiderande. Möjligen har det växlat något fram och tillbaka kring en kritisk gräns (vilket speglas av komplexa oxidbildningar). Denna slagg har sannolikt bildats under föremålssmidet. F1563 Okulär granskning I fyndposten finns ett större och två mindre keramiska fragment som tillsammans väger 51g. Det största är mm stort. Detta är svagt böjt och ena sidan (insidan?) är rödglasig, medan den motstående är sandig. Lokalt finns ytor med poröst material i ärggröna nyanser. I det minsta fragmentet, mm, syns en ca 2 mm stor rödglasig kula i en brottyta. Brottytan har polerats och i snittet framkommer en kärna av kopparlegering i den observerade droppen. Ytterligare några droppar av kopparlegering, mindre än 1 mm finns också i det polerade snittet. Ett centimeterstort ärggrönt fragment i fyndposten har också polerats och en kärna av kopparlegering finns även i denna. Kommentar Förekomsten av kopparlegering indikerar hantering av sådana. För att avgöra mer exakt vilken legering det är behövs kemiska analyser. Fragmenten är inte karaktäristiska deglar så denna fyndpost bör representera någon annan process i metallhantverket. Smide på en järnåldersgård. Arkeometallurgiska analyser av slagg och järn 23

24 Figur 14c. Slaggen F1560. Detalj från slaggens överyta. De grå delarna till höger och överst är slagg. De ljusa områdena är smält kiselrikt material. Foto från mikroskopet. Figur 14b. Slaggen F1560. Representativ bild av slaggen med grå olivinlameller och en mörkare grå glasfas samt små magnetitkristaller. Foto från mikroskopet. Figur 14a. Slaggen F1560. Detalj från botten med kvartskorn i glasig mellanmassa som följs av slagg med olivin, järnoxid och glas. Centralt i bilden finns också några stora runda hålrum. Foto från mikroskopet. 24 UV Uppsala Rapport 2008:27. Geoarkeologisk undersökning

25 Figur 15. Slagg F1560. I den övre halvan av slaggen förekommer magnetit som små ljusa kristaller mellan de betydligt grövre olivinlamellerna. Foto från mikroskopet. Figur 16. Slagg F1560. Flera av wüstitkoncentrationerna (ljusa) är komplexa i sammansättning där den runda formen är wüstit men i denna finns flera andra järnoxider (mörkare fläckar) och sannolikt också oxid med kiselinnehåll i form av långsmala lameller. Foto från mikroskopet. Smide på en järnåldersgård. Arkeometallurgiska analyser av slagg och järn 25

26 F1198 Okulär granskning En avlång oregelbunden, starkt magnetisk, rostfärgad klump. Den väger 21 g och har måtten mm. I snitt framträder en oregelbunden koncentration av metalliskt järn som är omgiven av rost och/eller slagg. Metallografisk undersökning Tvärsnittet har undersökts i mikroskop. Där framträder en delvis korroderad järnklump. Metallen är omgiven av en korroderad yta där även material har fäst sekundärt, t.ex. glödskal. Järnet är också fläckvis korroderat i de centrala delarna. Där förekommer även en del större slagginneslutningar, upp till ca 2 mm stora, med oregelbunden form. I dessa finns olivinlameller, finkornig dendritisk wüstit och en glasfas. Större slaggansamlingar med samma innehåll finns också utanför metallkoncentrationen, i kontakt med den korroderade delen. Metallen innehåller genomgående kol, men halten varierar något. På ena sidan om den centrala slagginneslutningen förekommer perlit eller perlit med ferrit i kornkontakterna. På andra sidan inneslutningen är kolhalten något lägre med dominans av ferrit och något mindre perlit (Fig. 17). Kornstorleken är genomgående tämligen grov. Kommentar Stycket utgörs av stål med en något varierande kolhalt upp till som mest ca 0,8 %. De stora och oregelbundna slagginneslutningarna, som inte visar några tecken på smide, antyder att denna järnklump har gått förlorat i ett tidigt skede av järnhanteringens processer. Metallens grova korn visar också att den inte har utsatts för någon långt gången bearbetning. Figur 17. F1198, oregelbunden magnetisk klump. Centralt finns en stor grå slagginneslutning (delen till höger är bäst bevarad). Till höger om den förekommer perlit eller perlit med ferrit i kornkontakterna. Till vänster om inneslutningen är kolhalten något lägre med dominans av ferrit och något mindre perlit. Foto från mikroskopet, etsat prov. 26 UV Uppsala Rapport 2008:27. Geoarkeologisk undersökning

27 F1601 Okulär granskning Fyndposten utgörs av en magnetisk, delvis skållformad slaggklump. Den är fragmenterad men oval i plan ca mm. Den har en svagt konvex botten och en svagt konvex överyta. Tjockleken varierar från 15 till 30 mm. Bottenytan är tämligen slät men på överytan kan enskilda slaggsträngar urskiljas. Magnetismen är kraftigast i de nedre delarna. I delat tvärsnitt framträder en skiktad slagg. Ett bottenlager utgörs av ljusare slagg med flera oregelbundna koncentrationer av metalliskt järn, knappt 5 mm stora. Ett lager av homogen slagg följer därefter. Överst finns inslag av delvis smält kiselrikt material. Petrografisk undersökning Hela tvärsnittet, förutom delar av det allra översta skiktet, är undersökt i mikroskop. Skikten framträder tydligt även här men det finns inga tydliga avgränsningar mellan olika delar. Genom hela slaggen från botten till de övre delarna domineras den av olivin och en glasfas. Övriga inslag varierar i förekomst. I botten finns flera större ansamlingar av metalliskt järn med oregelbundna former. En del av metallen är delvis korroderad och avslöjar en textur som är karaktärisk för stål med tämligen höga kolhalter, strax över 0,8 %. Slaggen i detta område och strax däröver innehåller tämligen grova olivinkristaller. I nästa skikt är olivinkristallerna mer långsmala och betydligt finkornigare och andelen är mindre. En del grövre olivinkristaller förekommer även här och kring dessa är leucit koncentrerat. Ytterligare högre upp blir olivinkristallerna återigen något grövre. I de övre delarna förekommer också wüstit som enskilda dendriter eller i större ansamlingar. I de övre delarna, främst längs ytterkanterna finns också koncentrationer av kvartskorn som är sammansmälta med slaggen. Kommentar Slaggen är homogen i kemisk sammansättning, med relativt låg total järnhalt. Däremot finns metalliskt järn i botten. Detta järn är oregelbundet i formen. Antingen har det gått förlorat som oregelbundna klumpar eller så har fragment legat längre i härdens värme och blivit påverkat. I slaggens övre delar finns en del kvartsrikt material. Detta är tämligen jämnkornigt, och sammansmält med slaggen. En tolkning är att smeden har använt sand för att skydda järnet eller för vällning. De övre delarna av slaggen är karaktäristiska för sekundärsmide, medan de nedre mer liknar slagger från primärsmidet. Möjligen har smeden inledningsvis arbetat med ett slaggförande järn och sedan direkt fortsatt att smida föremål. Delar av det järn som finns i slaggen är stål med hög kolhalt, som också har noterats i några undersökta järnklumpar. F1603 och F1616 Okulär granskning Dessa båda fyndposter utgörs av slaggstycken med passform. F1603 väger 67 g, F1616 väger 92 g. De utgör del av en oval, eller långsmal, slaggskålla. Inga brottytor har noterats längs långsidan vilket innebär att dess maximala bredd är 65 mm. Längden är ca 95 mm men har varit mer. Smide på en järnåldersgård. Arkeometallurgiska analyser av slagg och järn 27

28 Figur 18c. Slagg F1616. På överytan finns mycket sekundärt material som kolstycken och glödskal. Foto från mikroskopet. Figur 18b. Slagg F1616. Slaggen innehåller olivin, wüstit och en glasfas i varierande proportioner. Foto från mikroskopet. Figur 18a. Slagg F1616. I botten förekommer fastkittat material som glödskal (långsmala ljusa band). Foto från mikroskopet. 28 UV Uppsala Rapport 2008:27. Geoarkeologisk undersökning

29 Dess tjocklek är ca 10 mm vid långsidan, men ca 20 mm mer centralt. Bottenytan är svagt rännformad, medan överytan är i det närmaste plan eller svagt skål-/rännformad. På båda sidor framträder mest trögfluten slagg, dock finns flera tunna flutna slaggsträngar på båda sidorna. I F1616 fanns i bottendelen ett kolstycke som valdes ut för vedartsanalys och eventuell datering. Resultaten från vedartsanalysen visade att kolet består av ek (PM från U. Strucke 2008). Eftersom ek fanns för datering från platsen tidigare gjordes ingen datering av detta prov. F1616 har delats vid brottytan med passform till Här framträder en homogen slagg med något varierande porositet. Petrografisk undersökning Tvärsnittet som har undersökts i mikroskop. Där framgår att stycket består av en slaggvolym med kontinuerliga variationer i mineralproportioner men utan distinkta gränser (Fig. 18). Slaggen är omsluten av ett tunt skikt av metalliskt järn eller järnoxider, såväl i botten som i överytan. Utanför detta finns sandigt och korroderat att material som förefaller var sekundärt sammankittat med slaggen snarare än sammansmält med den. I detta sammankittade material, såväl under som över slaggen, finns också glödskalsfragment och enstaka sprutslagger (Fig. 18a, c) samt kolstycken. Slaggen innehåller olivin, wüstit och en glasfas (Fig. 18b). Ställvis förekommer också leucit. Den är mestadels tämligen grovkornig men olivinkristallerna varierar i form från kortprismatiska kristaller till långsmala lameller. Wüstit förekommer i de nedre delarna som fördelade dendriter, något högre upp i mer koncentrerade former och allra överst förekommer den endast sparsamt. I den allra översta delen förekommer istället en del droppar av metalliskt järn som i övrigt är mer sällsynta. Wüstiten är genomgående homogen i sin sammansättning, dvs. utan magnetitkomponent. Kommentar Slaggen är homogen, bland annat i sin struktur, med en tämligen enhetlig slaggvolym. Även temperaturförhållandena förefaller ha varit enhetliga och en långsam avsvalning har skett, troligen av skållan i härden. Tillgången på syre har varit begränsad och slaggen har bildats under reducerande förhållanden. Det senare ses även i slaggens övre delar där små droppar av metalliskt järn sannolikt har bildats från en ursprungligt bildad wüstit. Det är troligen inte järn som fallit ned i slaggen från det järn som smiddes. Sannolikt kommer slaggen från primärsmidet. Förekomsten av bland annat glödskal och sprutslagger i det omgivande materialet är också intressant. Det har inte fäst där under skållans primära bildningsfas. Om så hade varit fallet hade det legat glödskal och sprutslagger i härdens botten, en plats där de inte bildas primärt. Glödskal över skållan kan teoretiskt dock ha bildats om det smidda järnet har haft löst sittande skal som har lossnat vid uppvärmningen (jämför F1528 där det eventuellt är primärt). I slagg F1616 är det dock liknande sekundärt material i både botten och på överytan. Här är det mer sannolikt att slaggskållan har hamnat i en position där även avfall från området runt Smide på en järnåldersgård. Arkeometallurgiska analyser av slagg och järn 29

30 städet har funnits och dessa komponenter har kittats samman efter att processerna är avklarade. F1615 Okulär granskning Ett ovalt slaggfragment i plan ca mm, tjocklek mm. Ursprunglig storlek okänd. Vikt 102 g. Bottenformen är oregelbunden, överytan är tämligen plan och trögfluten till fluten slag finns på båda sidor. I delat snitt framträder en homogent uppbyggd slagg med något varierad porositet. Slaggen är av samma karaktär som F1603 och F1616. Stycket undersöktes primärt för att leta efter kolstycken för datering men sådana fanns ej. Istället valdes kolstycken ur F1616 (se ovan) Lager 108, öster och norr om A53385 F1007 Okulär granskning Ett platt järnfragment, som är i det närmaste rektangulärt i plan med svagt rundade hörn (Fig. 19). Dess längd är 46 mm, bredden mm och tjockleken är ca 3 mm i ena kortsidan men 10 mm i motstående sida. Ett längdsnitt vid tunna och ett tvärsnitt från tjocka delen är valt för analys. Figur 19. F1007, ett platt järnfragment. Det är tjockare i den högra delen. Metallografisk undersökning Den metallografiska analysen av tvärsnittet visar att mängden innesluten slagg är mycket låg. Endast enstaka koncentrationer av små slagginneslutningar finns. En finns vid den bredare kortsidan av tvärsnittet där små tunna inneslutningar tillsammans formar en diffus S- form. De innehåller wüstit, glas och olivin. Kring denna form finns även små runda wüstitrika inneslutningar som endast är någon mikrometer stora. Vid motstående kortsida bildar de ett U-format mönster i flera parallella lager. Inneslutningarna i detta område domineras av en glasfas. 30 UV Uppsala Rapport 2008:27. Geoarkeologisk undersökning

31 Järnet i tvärsnittet domineras av jämnkornig ferrit. Diffusa band inom ferriten kan dock anas. I delen vid det S-formade slaggstråket följer ferriten samma struktur (Fig. 20) och lokalt kan en något förhöjd kolhalt i form av perlit i kornkontakterna anas mot kortsidan på tvärsnittet. Vid motstående kortsida, där de U-formade slagginneslutningarna finns, följer järnet samma mönster. På utsidan om dess inneslutningar har järnet dessutom en betydligt högre kolhalt än i övrigt (Fig. 21). Här finns en successivt ökande kolhalt från ferrit med stegvis ökande andel perlit till som mest perlitkorn med ferrit endast i kornkontakterna. Längdsnittet uppvisar en tydligare och mer väldefinierad koncentration av slagginneslutningar. Ett band av tunna inneslutningar löper något vindlande längs ena ytterkanten (Fig. 22). Den absoluta spetsen av föremålet är helt korroderad, men inneslutningarna förefaller inte mynna ut i denna utan vid sidan om den. För övrigt är längdsnittet i det närmaste fritt från innesluten slagg. Järnet är mycket homogent. Det utgörs av ferrit. Endast mycket små mängder perlit förekommer kornkontakterna i området utanför den tunna strängen av slagg. Kommentar Föremålet domineras av ferritiskt järn. Stora delar utgörs därmed av mjukt järn. Långs den tjocka delen finns en lokalt förhöjd kolhalt som ger en ökad hårdhet. Denna återfinns inte i samma utsträckning i längdsnittet närmast den smala delen. I den senare finns endast en mycket liten kolhalt. Stycket är dock utsmitt och en bandad struktur kan anas även inom de sammansättningsmässigt homogena ferritområdena. Det är sannolikt vikvällt upprepade gånger av samma homogena material. Den lokalt förhöjda kolhalten i ytterkanten av den bredare delen kan möjligen vara en effekt av en lokal uppkolning under senare del av smidet. Figur 20. F1007. Detalj från tvärsnittet. Järnet domineras av ferrit (ljust bruna fält). Små tunna grå slagginneslutningar följer en svagt böljande bana. Foto från mikroskopet på etsat prov. Smide på en järnåldersgård. Arkeometallurgiska analyser av slagg och järn 31

32 Figur 21. F1007. Detalj från tvärsnitt. Slagginneslutningar (grå) bildar ett U-format mönster. Järnets olika sammansättningar följer samma form med successivt ökande kolhalt från ferrit i högra delen till perlitdominerat i vänstra delen. Foto från mikroskopet på etsat prov. Figur 22. F1007. Detalj från längdsnittet. Ett band av tunna inneslutningar löper något vindlande längs ena ytterkanten. Järnet utgörs av ferrit (ljust bruna fält). Endast mycket små mängder perlit (svagt blå nyanser) förekommer kornkontakterna i området utanför den tunna strängen av slagg överst i bild. Foto från mikroskopet på etsat prov. 32 UV Uppsala Rapport 2008:27. Geoarkeologisk undersökning

33 F1061 Okulär granskning Ett platt järnstycke som i plan har en form av en parallelltrapets (Fig. 23). Trapetsens längsta sida är 56 mm, dess höjd är 53 mm. Styckets tjocklek är 6 mm. Ett tvärsnitt visar en kärna av metalliskt järn som är något poröst (gjutjärn?). En del av tvärsnittet, vid kortaste sidan är valt för polerprov. Metallografisk undersökning I mikroskop framträder ett homogent grått gjutjärn med tydliga grafitnålar (Fig. 24). Ytterkanterna av provet är korroderade, men de delar som är intakta är homogena vad gäller kornstorlek och sammansättning. Kommentar Denna typ av järn, med högt kolinnehåll, är från en tillverkningsprocess som infördes senare än den undersökta platsen har daterats till. Figur 23. F1061. Ett platt järnstycke som i plan har form av en parallelltrapets. Figur 24. F1061. Foto från mikroskopet på etsat prov visar att det är ett grått gjutjärn med tydliga grafitnålar (grå). Smide på en järnåldersgård. Arkeometallurgiska analyser av slagg och järn 33

34 F1063 Okulär granskning Ett böjt, krokliknande, järnföremål. Detta har inte prioriterats för analys. F947 Ett avlångt, svagt böjt, järnfragment (Fig. 25) med ett kraftigt korrosionsskikt. Styckets ena kortsida är kvadratisk i tvärsnitt mm, och smalnar av mot andra kortsidan till ett rektangulärt tvärsnitt som är mm. Dess längd är 44 mm innanför korrosionsskiktet. Figur 25. F947. Ett avlångt, svagt böjt, järnfragment. Metallografisk undersökning Ett längdsnitt vid smala sidan och ett tvärsnitt vid breda kortsidan är valt för analys. I tvärsnittet förekommer några små koncentrationer av slagginneslutningar i ena halvan. Slagginneslutningarna är oregelbundna i formen, men delvis något långdragna med vindlande riktning. Genom den andra halvan löper en korroderad spricka från hörnet och snett in genom snittet mot motstående långsida. Ett fåtal slagginneslutningar finns i sprickans närhet. Vid etsning framträder två olika sammansättningar. Den ena är kolfattig och består av ferrit och förekommer i de områden som saknar slagg som finns i de centrala delarna och ut mot ett hörn Den andra sammansättningen har något högre kolhalt och består av ferrit med mindre mängder perlit. Dessa delar återfinns i hörnet med slagginneslutningar samt längs den delvis korroderade sprickan och i hörnet på utsidan om sprickan. Övergången mellan de olika sammansättningarna är successiv (Fig. 26). I längdsnittet förekommer liknande inneslutningar som i tvärsnittet i en mindre koncentration längs snittets ena ytterkant. De bildar tillsammans ett diffust omböjt mönster. Var och en av dem visar också hur de har pressats ut i varmt tillstånd, men inte så mycket att de har format tydliga parallella band vare sig i tvärsnitt eller längdsnitt. Inneslutningarna består av flera faser, vanligen wüstit och olivin och/eller glas. Längdsnittet domineras av ferritiskt järn (Fig. 27). Ferriten är dock betydligt finkornigare än i tvärsnittet från föremålets motsatta kortsida. Kornstorleken minskar dessutom ut mot den spetsiga delen. Endast lokalt 34 UV Uppsala Rapport 2008:27. Geoarkeologisk undersökning

35 i längdsnittet, kring de få slagginneslutningar som noterats samt i ett område nära spetsen, finns en något förhöjd kolhalt med lite perlit tillsammans med ferriten. Kommentar Hårdheten i föremålet är högre i spetsen, till följd av en reducerad, kornstorlek än i basen. Det mestadels låga kolinnehållet är dock snarlikt i hela föremålet vilket ger en jämn kvalitet. Figur 26. F947 i tvärsnitt. Centralt är järnet kolfritt (ferritiskt). Mot kanterna ökar kolhalten och därmed andelen perlit (blå nyanser). Den breda grå linjen är korroderat material. Foto från mikroskopet på etsat prov. Figur 27. F947. Detalj från längdsnitt. Detta domineras av ferritiskt järn. Ferriten är dock betydligt finkornigare än i tvärsnittet från föremålets motsatta kortsida (se föregående figur). Kornstorleken minskar dessutom ut mot den spetsiga delen till höger. Foto från mikroskopet på etsat prov. Smide på en järnåldersgård. Arkeometallurgiska analyser av slagg och järn 35

36 F948 Okulär granskning Ett avlångt, järnfragment med ett kraftigt korrosionsskikt. Detta är av liknande typ som F947 men är mindre magnetiskt och innehåller därför sannolikt mindre mängder metalliskt järn och har inte i första hand prioriterats för analys. F996 Okulär granskning Fragment av järn, 47 mm långt med brottytor i båda kortsidorna. Tvärsnittet har form som en likbent parallelltrapets med något rundade hörn. Trapetsens längsta sida är 15 mm, den kortare 10 mm och dess höjd 11 mm. Metallografisk undersökning Hela tvärsnittet är valt för analys. Detta utgörs av ett homogent grått gjutjärn med rikligt innehåll av grafitnålar. Det är homogent i sin uppbyggnad med samma innehåll och kornstorlekar i centrala delar som i ytterkanterna på snittet. Kommentar Stycket är ett homogent gjutjärn, dvs. med högt kolinnehåll. Det är av senare datum än den aktuella kontexten. F1127 Okulär granskning En oregelbunden, rostig, starkt magnetisk slaggklump, mm stor med vikten 45 g. I snitt framträder en oregelbunden koncentration av metalliskt järn med mycket hålrum och som är omgivet av korroderat järn och/eller slagg (Fig. 28). Figur 28. F1127. I snitt framträder en oregelbunden koncentration av metalliskt järn med mycket hålrum och som är omgivet av korroderat järn och/eller slagg. 36 UV Uppsala Rapport 2008:27. Geoarkeologisk undersökning

37 Figur 29. F1127 fotograferad i mikroskopet på etsat prov. De släta grå ytorna är finkornig slagg. De flammiga grå ytorna är rost. Den ljusa delen är kolfritt järn (ferritiskt). Den brunblå delen till höger är kolrikt järn (perlit). Metallografisk undersökning I mikroskop framträder en blandning av metalliskt järn och slagg. Förhållandena mellan dem varierar genom provet. Lokalt dominerar järn och ställvis slagg. Kontakten mellan dem är svampig och orgelbunden. Slaggen består huvudsakligen av olivinlameller och en glasfas (Fig. 29). Vid etsning av provet framträder en metall med varierande sammansättning (Fig. 29). Mestadels är kolhalten låg, från nära noll till som mest någon eller några tiondels procent och texturen varierar mellan i det närmaste ren ferrit till ferrit med lite perlit i Widmanstättenstruktur. Längs en ytterkant finns dock en tunn zon där kolhalten är strax över 0,8 % där perlit med lite cementit förekommer. Kommentar Klumpen utgörs av en blandning av kiselrik slagg och mestadels kolfattigt järn, men något ojämnt i kvalitet. Den visar inga tecken på långtgående smide och är sannolikt avfall från ett tämligen tidigt processled i järnhanteringen, möjligen då smeden behövt rensa ett slaggförande järn innan fortsatt föremålssmide kunde ta vid. F1130 Okulär granskning En oregelbunden magnetisk till kraftigt magnetisk slaggklump, mm stor, med vikten 169 g. I delat tvärsnitt (Fig. 30) framträder en oregelbunden, porös ansamling av metalliskt järn som är omgivet av svart material. Om det senare är korroderad metall och/eller slagg är inte möjligt att avgöra med blotta ögat. Även enstaka kolstycken har noterats. Smide på en järnåldersgård. Arkeometallurgiska analyser av slagg och järn 37

38 Figur 30. F1130 i tvärsnitt. Här framträder en oregelbunden, porös ansamling av metalliskt järn som är omgivet av korroderad metall och slagg. Metallografisk undersökning En del av snittet där en större metallkoncentration är i kontakt med slagg/rost har valts för analyser. I detta visar det sig att de okulärt observerade svart ytorna huvudsakligen utgörs av korroderat järn men att även en del större slagginneslutningar förekommer. Dessa är oregelbundna i formen och tämligen grovkorniga. De består av dendritisk wüstit, olivinlameller och en glasfas. Metallen är selektivt korroderad och avslöjar en textur med bevarade kornkontakter och korroderade korn. Vid etsning framträder detta tydligare. De bevarade kornkontakterna är cementitlameller och kornen innehåller perlit (Fig. 31). Perliten är i de flesta fall tydligt lamellär eller rundad i formen. Det senare antyder en långsam avkylning. Cementitlamellerna har en svagt gul färg vilket vanligen betyder att de innehåller lite fosfor (Fig. 32). Kommentar Järnklumpen visar sig snarare vara en stålklump med en tämligen hög kolhalt, mestadels kring 1 % och däröver, dvs. ett hårt stål. De stora ansamlingarna av tämligen grovkorniga slagginneslutningar, som inte visar några tecken på smide, antyder att denna klump har gått förlorat i ett tidigt skede av järnhanteringens processer. Även den grova järntexturen visar att stycket inte har blivit utsatt för något omfattande smide. Med hjälp av dess kornstorlek och textur kan vi också göra en tolkning att stycket troligen har fallit av i härden under ett tidigt skede i smidet och där svalnat långsamt, snarare än att det förlorats vid arbete på städet. 38 UV Uppsala Rapport 2008:27. Geoarkeologisk undersökning

39 Figur 31. F1130. Foto från mikroskopet på etsat prov, med hög kolhalt. De grå ytorna är rost. De blå ytorna är perlit och de ljusa lamellerna är cementit. Figur 32. F1130, detalj ur föregående där cementitlamellerna uppvisar en svagt gul nyans, möjligen på grund av ett fosforinnehåll. Smide på en järnåldersgård. Arkeometallurgiska analyser av slagg och järn 39

40 F814 Okulär granskning Avlångt järnfragment (Fig. 33) med kraftigt korrosionsskikt som var mycket skört och lätt lossnade vidprovtagning. Dess längd innanför korrosionsskiktet är 43 mm. Ena kortsidan har antydan till ett huvud (spik). Här är det ca mm stort, vid motstående kortsida 2 3 mm i kvadrat. Figur 33. F814. Avlångt järnfragment där delar av korrosionsskiktet har lossnat och blottar en tjockare del till höger. Figur 34. F814. Foto från mikroskopet på etsat prov. Föremålet är symetriskt uppbyggt kring en kärna av järn med endast en låg kolhalt. Här utgörs järnet av finkornig ferrit med liten andel perlit längs korngränserna. På ömse sidor om ferriten finns ett band med högre kolhalt. I detta återfinns något grövre korn med perlit som har ferrit i kornkontakterna. Inom detta band finns ett av de mesta markanta stråken av slagginneslutningar. Utanför dessa band finns band med ytterligare något högre kolhalt. I dessa dominerar perlit. 40 UV Uppsala Rapport 2008:27. Geoarkeologisk undersökning

41 Metallografisk undersökning Ett längdsnitt av delen kring huvudet är valt för analys. En stor del av metallen är bevarad i denna del. Det mesta av föremålet utgörs också av metall och mängden innesluten slagg är mycket liten. Två tunna stråk löper från huvudets nedre del och ut i stjälken och följer föremålets yttre former. De ligger på varsin sida om en tänkt centrallinje, ungefär mitt mellan centrallinjen och ytterkanten. Efter hand tunnas de ut och försvinner så småningom helt (Fig. 34). Längs ena kanten uppträder lite längre från huvudet ytterligare ett stråk något närmare ytterkanten. Detta är inte lika sammanhängande som de mer centrala och här förekommer även mer oregelbundna inneslutningar men samtliga är dock något utsträckta parallellt med ytterkanten. Inneslutningarna består uteslutande av en glasfas. Vid etsning av provet framträder en tydligt bandad järnstruktur (Fig. 34). Föremålet är symetriskt uppbyggt kring en kärna av järn med endast en låg kolhalt. Här utgörs järnet av finkornig ferrit med liten andel perlit längs korngränserna. På ömse sidor om ferriten finns ett band med högre kolhalt. I detta återfinns något grövre korn med perlit som har ferrit i kornkontakterna. Inom detta band finns ett av de mesta markanta stråken av slagginneslutningar, dvs. inte mellan två kolhalter. Utanför dessa band finns ett band med ytterligare något högre kolhalt. I dessa finns i stort sett endast perlit. Detta band är inte helt homogent utan fläckvis, främst mot ytterkanterna på båda sidor, finns områden med samma kolhalt som i bandet innanför, dvs. perlit med ferrit kornkontakterna. Inom dessa fläckar återfinns flera av de andra slagginneslutningarna. Banden löper genom hela föremålet. De är något bredare i den breda kortsidan och smalnar av något mot den smalare kortändan. Gränsen mellan banden är tydlig men inte skarp utan snarare en successiv ökning av kolhalten. Kommentar Föremålet är av mycket god kvalitet. Detta framkommer dels genom den lilla mängden slagginneslutningar, dels genom att de med sin tunna och utdragna form visar tecken på mycket påtagligt smide. Slaggen markerar dock inga vällsömmar mellan olika järnkvalitéer utan finns inom ett band av samma sammansättning. Föremålet är symmetriskt uppbyggt av järn av tre olika sammansättningar. Runt en kärna av tämligen mjukt järn finns två band av hårdare stål, med den högsta kolhalten ytterst. Kolhalten är som mest ca 0,8 % och även i det nästyttre bandet är den tillräckligt hög för att kunna härdas. Föremålet har dock inte härdats utan har den hårdhet som stålet ger utan ytterligare värmebehandling. F1004 Röntgen av fyndet visade att det inte fanns något metalliskt järn bevarat i fyndet. Därför gjordes inga analyser på detta. Smide på en järnåldersgård. Arkeometallurgiska analyser av slagg och järn 41

42 F1020 Okulär granskning Ett böjt järnföremål, krok/krampa (Fig. 35). De båda benen på var sida om böjen är inte parallella utan den ena, som också är kortare, är svagt inböjd mot den motstående. Tvärsnittet i ändarna är nära kvadratiskt, medan snittet i böjen är tillplattat och mer rektangulärt. Nästan hela föremålets längdsnitt är valt för analys. Figur 35. F1020, ett böjt järnföremål. Metallografisk undersökning Även om kroken i vissa delar är kraftigt korroderad har det varit möjligt att polera fram ett planslip där hela omböjningen kan följas. Vid ett område är det bevarade järnet dock mycket smalt och det mesta är korroderat. Längs benen är mängden slagg liten. Slagginneslutningar är mer koncentrerade till den mest böjda delen (Fig. 36). Här förekommer de i flera tunna, långsträckta stråk som följer samma böjning som krokens ytterformer. Ett bredare stråk som är korroderat antyder en sprickbildning i metallen längs några millimeter. De tunna slagginneslutningarna innehåller mestadels endast en glasfas. I inneslutningarna som ligger ytterst i omböjningen förekommer även wüstit. Vid etsning av provet framträder en diffust bandad struktur i omböjningen med slagginneslutningar (Fig ). Ytterkanterna, dvs. såväl yttre som inre böjen, utgörs av finkornig ferrit som mot kärnan successivt övergår till en blandning av ferrit och perlit. Längs innersvängen kan man följa en tunna strimma av metall ut mot den kortare inböjda delen. Denna är homogen och innehåller fin- och jämnkornig ferrit (Fig. 38). Motstående ben har en något högre kolhalt. Den tydliga bandningen från böjen blir allt mindre markant ut i benet. Texturen är här mycket finkornig och utgörs av ferrit med lite perlit i kornkontakterna (Fig. 39). Perliten är mestadels tämligen rundad i formerna vilket antyder en värmebehandling som minimerar föremålets sprödhet. 42 UV Uppsala Rapport 2008:27. Geoarkeologisk undersökning

43 Kommentar De flesta inneslutningarna är mjukt omböjda och indikerar en tämligen varm bearbetning, som också delar av järnets textur indikerar. Några av de glasiga inneslutningarna förefaller dock ha gått av i samband med utdragningen och möjligen har temperaturen i detta fall varit något lägre. Stora delar av kroken utgörs av lågkolhaltigt finkornigt stål och är tämligen jämnt i kvalitet även om den kortare, inböjda kroken är kolfritt, mjukare järn. Figur 36. F1020. Detalj från den böjda delen där flera parallella stråk av grå slagginneslutningar följer föremålets ytterkant. Även järnet är något bandat (se följande figur). Foto från mikroskopet på etsat prov. Figur 37. F1020. Detalj ur föregående figur. Järnet har ett litet kolinnehåll och består av ferrit (ljus) och perlit (blå-brun) i varierande kornstorlekar och proportioner. Foto från mikroskopet på etsat prov. Smide på en järnåldersgård. Arkeometallurgiska analyser av slagg och järn 43

44 Figur 38. F1020. Detalj från den kortare delen där järnet uteslutande är ferrit (ljusa fält). Ett fåtal tunna grå slagginneslutningar löper lodrätt i bilden. Foto från mikroskopet på etsat prov. Figur 39. F1020. Detalj från den långa delen av kroken. Här är kolhalten ungefär som i figur 34. Observera dock att järnet är betydligt finkornigare även jämfört med i figur 35. Foto från mikroskopet på etsat prov. 44 UV Uppsala Rapport 2008:27. Geoarkeologisk undersökning