G A L Geoarkeologiskt Laboratorium GEOARKEOLOGI. En skära från en förromersk grav i Tjärby Metallografisk analys. Tjärby sn Laholms kn Halland

Transkript

1 GEOARKEOLOGI En skära från en förromersk grav i Tjärby Metallografisk analys Tjärby sn Laholms kn Halland G A L Geoarkeologiskt Laboratorium Analysrapport nummer Avdelningen för arkeologiska undersökningar UV GAL Lena Grandin Daniel Andersson

2 Inledning Ett prov från en skära funnen i en förromersk grav i Tjärby sn, Halland har lämnats till Geoarkeologiskt Laboratorium (GAL), Avdelningen för arkeologiska undersökningar, Riksantikvarieämbetet för mindre metallografisk analys. Uppdraget kommer från Per Wranning på Hallands länsmuseer, Landsantikvarien. Skäran analyseras för att se vilket material den består av och hur den är uppbyggd. En fråga som är intressant att besvara är om den utgörs av mjukt järn, hårt kolstål, eller båda materialen. Andra frågor berör tillverkningstekniker; om den är sammanvälld av både mjukt järn och stål, hur dessa båda har lagts samman, om den har härdats eller bearbetats på annat sätt? Genom att undersöka ett tvärsnitt av skäran i mikroskop kan sådana detaljer studeras. Svaren utgör ett led i tolkningen om skärans funktion om den var avsedd att användas eller enbart för symboliskt bruk och smedens skicklighet. Material och metoder Provtagning Provtagning har skett av Studio Västsvensk Konservering (SVK). I samband med konserveringsarbetet av skäran kapades en bit bort med roterande trissa på låg hastighet för att undvika värmeutveckling. Samråd mellan SVK och GAL skedde vid val av provtagningsområde. Skäran var delvis fragmenterad och för att minimera ingreppet valdes ett stycke i anslutning till en brottyta, centralt på skäran, tvärs genom skärans hela bredd (Fig. 1). Det till GAL insända provet var ca 1 cm brett. Detta delades på mitten och halva provet gjöts in i plast. Det tillverkade provet planslipades och polerades och en tvärsnittsyta täckande hela skärans bredd erhölls. Metallografisk analys Metallografiska undersökningar utfördes på det polerade järnet för att identifiera dess olika texturer, beroende på kemisk sammansättning och grad av bearbetning. Provet etsades med 2% nitallösning (för att observera innehåll och fördelning av kol och fosfor). Undersökningarna genomfördes i ett Zeiss Axioskop 40A polarisationsmikroskop. Några termer som vanligen används för att beskriva metallen 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. Innesluten slagg består vanligen av flera mineral, bland annat olivin som är ett järnsilikatmineral, wüstit som är en järnoxid, och en glasfas som är en finkornig huvudsakligen ickekristallin fas vars sammansättning kan variera över stora intervall. Resultat Tvärsnittet är långsmalt triangulärt och motsvarande skärans bredd på ca 18 mm. Den tjockaste delen vid ryggsidan är som mest ca 4 mm bred. I samband med delning, slipning och polering noterades att stora delar av provet utgörs av korroderat metalliskt järn. Provberedningen fortsatte ändå eftersom det är vanligt att det finns en del områden av bevarat metalliskt järn som inte kan ses med blotta ögat utan först i mikroskop vid hög förstoring och 1

3 eftersom det kan finns en textur ett mönster i mikroskala i korrosionen som antyder vilken sammansättning järnet en gång har haft. Den större delen av provet utgörs av korroderat järn. Korrosionen, eller rosten, ser ut att vara uppbyggd av flera lager parallellt med snittets längsta sida. Denna lagring är dock troligen sekundär, dvs. skäran har rostat efterhand från ytterkanten och inåt. Det har endast i undantagsfall varit möjligt att se något mönster i rosten, som visar vilken sammansättning järnet/stålet ursprungligen hade. Vi har eftersökt eventuella slagginneslutningar som med sin form och utbredning kanhända skulle kunna avslöja hur skäran var uppbyggd och utsmidd, men några sådana har inte kunnat urskiljas ur rosten (slagginneslutningar påträffas ofta i gränsskikt mellan olika delar som har vällts samman). En spricka (Fig. 2) som löper något diagonalt genom skäran från eggen och en bit in mot centrala delar markerar troligen en svaghetszon där två järnstycken har lagts samman eller vikts ihop på mitten. Intill denna spricka, nära eggen, finns också några små ytor med metalliskt järn. De fåtal koncentrationer av metalliskt järn som observerats är främst koncentrerade i snittets ytterkanter (Fig 3 4). De förefaller följa ett väldefinierat skikt där de finns som oregelbundna fläckar, ca mikrometer stora. Nära skärans egg respektive rygg finns ett mindre område strax innanför detta skikt där tunna lameller av järn finns i en korroderad massa (Fig. 4 5). Detta utseende är vanligt där det finns cementitlameller i perlit. Som jämförelse visar vi i figur 6 hur perlit med cementitlameller ser ut om det inte har korroderat i samma utsträckning. Sannolikt representerar de små lamellerna cementit varför det i dessa områden skulle ha varit kolstål. Etsning av provet ger inte ytterligare information. Diskussion och tolkning De få, och små, koncentrationer av metall som trots allt finns, är huvudsakligen väl samlade i ett skikt. Eftersom detta dessutom är nära ytterkanten och inte centralt bör de representera ett skikt som har haft annan sammansättning än de mer centrala delarna. Sannolikt är de del i ett lager som finns på båda sidorna och omger en kärna. Om det finns ytterligare lager har vi inte möjlighet att se eftersom det är så kraftigt korroderat. Vanligtvis rostar kolstål lättare än ett kolfritt/kolfattigt järn. Med utgångspunkt i en sådan erfarenhet och det bevarade järnets placering är en möjlig tolkning att detta järn är tämligen kolfritt men att den kärna som rostat har haft en kolrikare sammansättning, vilket också har antytts i två områden där det syns i texturen (Fig. 4 5). Om denna kärna har fortsatt ut i eggen är det möjligt att de bäst skärande egenskaperna funnits där. Huruvida någon härdning har skett har inte varit möjlig att bedöma. En möjlig tolkning av det kraftigt korroderade provet är att det består av åtminstone två olika materialkvaliteter, ett mjukare järn och ett hårdare stål, som har vällts samman så att stålet placerats centralt. 2

4 Figurer Figur 1. Den analyserade skäran från Tjärby sn, Halland. Pilen visar en brottyta. Linjen visar var kapning har skett. Området mellan de två utgör provet som i sin tur delades i två. Tvärsnittet formar en långsmal triangel med basen vid ryggen och spetsen vid eggen. Foto SVK. Figur 2. Tvärsnitt av skäran. Detalj nära eggen (som återfinns nedanför bilden). Den yttre grå ytan är utanför skäran. Övriga grå nyanser utgör korroderat metalliskt järn. Centralt löper en spricka från eggen mot ryggen. Den markerade rutan visar ljusa områden som är metalliskt järn (se vidare i figur 3). Foto från mikroskopet, skala till vänster. Foto GAL. 3

5 Figur 3. Detalj ur figur 2. Där den bevarade metallen är ljus. I yttre skiktet, längst till vänster är metallen oregelbunden. Längre till höger finns tunna ljusa lameller. Ett liknande mönster finns i form av mörka lameller. I det senare är järnet mer upprostat. Foto från mikroskopet, skala till vänster. Foto GAL. Figur 4. Detalj från ett område nära skärans rygg. Den högra rutan visar små ljusa metallrester i ett ytterskit. Den vänstra (se även figur 5) visar tunna ljusa lameller mer centralt i provet. Foto från mikroskopet, skala till vänster. Foto GAL. 4

6 Figur 5. Detalj ur vänstra rutan i figur 4. Här framträder tydligare en textur, ett mönster, av ljusa lameller, sannolikt cementit, i en grå massa (rost). Foto från mikroskopet, skala till vänster. Foto GAL. Figur 6. Exempel från ett annat fynd på hur cementitlameller är bevarade i den grå rosten (vänstra delen). Till höger syns bevarat metalliskt järn, som är etsat, där den ursprungliga texturen framträder. Foto från mikroskopet, skala till vänster. Foto GAL. 5