G A L Geoarkeologiskt Laboratorium GEOARKEOLOGI. Järnframställning i Gråfjellområdet Arkeometallurgiska analyser av järnfynd.

Transkript

1 Dnr GEOARKEOLOGI Järnframställning i Gråfjellområdet Arkeometallurgiska analyser av järnfynd Gråfjellområdet Åmot kommune Hedmark Norge G A L Geoarkeologiskt Laboratorium Analysrapport nummer Avdelningen för arkeologiska undersökningar UV GAL Lena Grandin Daniel Andersson Eva Hjärthner-Holdar

2 Innehållsförteckning SAMMANFATTNING... 2 INLEDNING... 3 MATERIAL OCH METODER... 3 MATERIAL... 3 PROVTAGNING... 4 METALLOGRAFISK ANALYS... 4 ELEKTRONMIKROSONDANALYSER... 4 RESULTAT... 5 TOLKNING OCH DISKUSSION KVALITET OCH MATERIALEGENSKAPER SPÅRÄMNEN I METALLEN SLAGGINNESLUTNINGAR OCH SLAGGER LOKAL TILLVERKNING? REFERENSER FIGURER OCH TABELLER

3 Sammanfattning På uppdrag av Kulturhistorisk museum, Universitetet i Oslo, har Geoarkeologiskt Laboratorium (GAL) vid Avdelningen för arkeologiska undersökningar (UV), Riksantikvarieämbetet, i Uppsala genomfört arkeometallurgiska analyser på järnfynd från järnframställningsområdet i Gråfjell, Åmot kommune, Hedmark, Norge. Bland järnfynden finns hästskor, hästskosömmar, beslag och en lupp. Den senare är ett lösfynd vid en hålväg inom järnframställningsområdet. De övriga har påträffats antingen på järnframställningsplatserna eller vid vägar eller på sätrar i området. Med hjälp av de metallografiska analyserna av de utvalda föremålen har vi observerat huvudsakligen två olika materialsammansättningar. En av dem är kolfritt, eller lågkolhaltigt, järn. Den andra är stål med en betydligt högre kolhalt. Det mjuka järnet finns i en hästsko, ett beslag, en hästskosöm och i delar av luppen. Stål med högre kolhalt finns i en annan hästsko och en hästskosöm samt lokalt i luppen. Det finns visserligen små variationer inom dessa två grupper, med bland annat fosforinnehåll i den första hästskon, men funktionellt finns det ett mjukare järn respektive ett hårdare stål. Det är intressant att notera att vi har två hästskor i materialet med skilda former, sammansättning och egenskaper. Skon av mjukt järn är av typen halvsko, medan hästskon av stål är en helsko. Likaså finns det två hästskosömmar med varsina sammansättningar. I föremålen finns också slagginneslutningar i varierande storlek, mängd och fördelning. Överlag är dock mängden liten och de bör inte ha försämrat föremålens totala kvalitet nämnvärt. I något fall är det snarare extremt lite slagginneslutningar. Slagginneslutningarna är i de flesta föremålen deformerade och långsträckta och vittnar om det omfattande smidesarbete som smederna har utfört med hopvikningar, sammanvällningar och vridningar. Tidigare analyser har också visat att det finns förutsättningar för tillverkning av såväl mjukt järn som hårdare stål i Gråfjellsområdet. Några av fynden har emellertid ett innehåll av spårämnen som medför att en lokal produktion kan ifrågasättas för just dessa. Vi har också jämfört sammansättningen på slaggen som är innesluten i föremålen med tidigare analyserade slagger och ytterligare visat att det finns möjligheter att flera av föremålen har producerats på platsen eller åtminstone att de har smitts av järn som har framställts på platsen. Den lokala, omfattande järntillverkningen, måste ha resulterat i järn som sedan bearbetats vidare antingen på platsen eller forslats iväg för bearbetning någon annanstans. Fortsatt bearbetning och smide har inte observerats med samma tydlighet som järnframställning och möjligen är fyndet av luppen en indikation på transport till det efterföljande smidet. 2

4 Inledning På uppdrag av Kulturhistorisk museum, Universitetet i Oslo, har Geoarkeologiskt Laboratorium (GAL) vid Avdelningen för arkeologiska undersökningar (UV), Riksantikvarieämbetet, i Uppsala genomfört arkeometallurgiska analyser på järnfynd från järnframställningsområdet i Gråfjell, Åmot kommune, Hedmark, Norge. Uppdraget kommer från Bernt Rundberget och Tina Amundsen i Gråfjellsprojektet. Analyserna utgör en del av ett mer omfattande arbete som har genomförts under flera år. Arkeometallurgiska analyser har fortlöpande gjorts på bland annat malmer, slagger och metallrester från flera järnframställningsplatser (Fig. 1) (Espelund 2003a och b, Grandin m.fl och 2005 samt Andersson m.fl. 2006). I det nu genomförda arbetet har fokus lagts på analyser av järnfynd. Efter förfrågan från Bernt Rundberget gjordes ett förslag på metallurgiska och kemiska analyser av ett antal järnföremål som påträffats vid de arkeologiska undersökningarna inom Gråfjellsprojektet. En ansökan om tillstånd gjordes som beviljades enligt förslaget. Tidigare har huvudsakligen järnframställningsprocessen dokumenterats i området. Det har varit mer osäkert om i vilken utsträckning som smide har utförts och vilket material som smeden har utgått från. Genom denna undersökning hoppas vi få en bättre inblick vilka järnkvaliteter som bearbetats, vilka smidestekniker som använts och om det är möjligt att relatera de påträffade fynden till den lokala järnframställningen. Ett viktig led i den senare tolkningen, mellan framställning och föremål, är den järnlupp som påträffats vid en hålväg intill en av järnframställningsplatserna. För att kunna besvara dessa frågor använder vi huvudsakligen metallografiska analyser, kompletterade med kvantitativa kemiska analyser. En metallografisk analys är en undersökning av metallens sammansättning (järn, stål, fosforinnehåll), uppbyggnad (homogen/heterogen, flera lager, hur är olika material sammansmidda, finns mycket slagg som försämrar den totala kvaliteten?). Kemiska analyser genomförs på metallen för att få kvantitativa resultat om t ex fosforinnehåll, men också på slagginneslutningar för att jämföra med slagger från Gråfjell, som tidigare har analyserats, och se om likheter finns med dessa och om det är möjligt att relatera dem till någon av järnframställningsplatserna. De kemiska analyserna genomförs på samma prov som de metallografiska. Material och metoder Material Följande fynd har valts av Gråfjellsprojektet för metallografiska analyser: C.53941/1 (Knr ) Hästsko. Funnen vid veifar, en hålväg, med metalldetektor. C.54349/1 (Knr ). Hästskosöm. Funnen i eldstad på järnframställningsplats. Jfp 32/M. C.54040/3 (Knr ) Hengsel/beslag/oppheng (hädanefter omnämnt som beslag). Funnen på järnframställningsplats. Jfp 23/J. C.54021/2 (Knr ). Hästsko från grund på järnframställningsplats. Jfp 20/J. C (Knr ). Järnlupp. Lösfynd intill hålväg från Fjellsliseter till Deset Östseter. C.53920/4 (Knr ). Hästskosöm. Funnen i husgrund II, säterområdet Rödseter. 3

5 Två metallprov, ett från Jfp 8/T och ett från Jfp 31/M, som studerats metallografiskt i tidigare undersökningar (Grandin m.fl och Andersson m.fl. 2006), valdes ut som komplement för de kemiska analyserna (elektronmikrosond) för att få mer jämförande material vad gäller sammansättningen på slagginneslutningar. Provtagning Samtliga fynd fotograferades före provtagning. Provytor valdes för att kunna få fram så bra ytor som möjligt för analys samtidigt som stor hänsyn togs för att bevara fynden så långt som möjligt. Fynden delades med såg med dimantklinga under kylning för att inte påverka järnets textur. De frampreparerade proven gjöts in i plast och slipades och polerades för att möjliggöra undersökning i mikroskop och efterföljande elektronmikrosondanalyser. 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. Elektronmikrosondanalyser Mikrosondanalyser utfördes på järnprov för att undersöka järnets och slagginneslutningarnas sammansättning. Metoden innebär att en elektronstråle fokuseras på önskad punkt, några mikrometer stor. Även större ytor, några tiotals mikrometer, kan analyseras. Den reflekterade röntgenstrålningen relateras till ett referensprov med känd sammansättning. På detta sätt får man kvantitativa data över sammansättningen av de olika komponenterna i materialet. Elektronmikrosondanalyserna genomfördes med Cameca-instrumentet vid Institutionen för geovetenskaper, Uppsala universitet, av Hans Harryson. Val av prov och analysområde gjordes av Lena Grandin. Analyspunkter valdes i metallen för att undersöka om den innehåller andra ämnen än järn, t.ex. fosfor. Förekomst av kol framgår emellertid bäst i de metallografiska analyserna med hjälp av de karaktäristiska texturer som framträder vid etsning av metallytan (se ovan). Den använda mikrosonden har inte utrustning för att detektera ämnen som är så lätta som kol. Ett kolinnehåll syns emellertid indirekt i analysresultaten eftersom järnhalten inte når upp till 100 viktsprocent. Det beräkningsprogram som används för att jämföra uppmätt intensitet med intensiteten hos ett referensprov med känd sammansättning kompenserar inte optimalt för ett kolinnehåll. Därför blir det absoluta järninnehållet lägre än det är i verkligheten. Det innebär att analys av cementit vanligen ger ett analysresultat med ca (90 )92 viktsprocent järn (bör vara drygt 93 viktsprocent) och perlit (blandning av cementit och ferrit) resulterar i ca (96 )98 4

6 viktsprocent järn. Ferrit ger teoretiskt resultatet 100 viktsprocent järn. Vi får ha i åtanke att dessa indirekta kolhalter (i viktsprocent) endast motsvarar den valda analyspunktens. Slagginneslutningarna analyserades huvudsakligen som en större yta för att få med alla ingående faser och så långt som möjligt efterlikna en bulkanalys. I verkligheten är flera slagginneslutningar inte större än några mikrometer varför ytan heller inte kan göras större. Genom att välja detta tillvägagångssätt får vi en större möjlighet att jämföra med de totalkemiska analyser som genomförts på slagger i våra tidigare undersökningar (Grandin m.fl och 2005 samt Andersson m.fl. 2006). Mikrosondanalyser har också gjorts på motsvarande sätt i en tidigare undersökning (Grandin m.fl. 2005). Tillvägagångssättet innebär att det är endast i undantagsfall som egentliga mineral har analyserats (jämför analystabellen). Analysresultaten presenteras i två tabeller. I tabell 1 finns slagginneslutningarnas sammansättningar, i tabell 2 redovisas resultaten på metallens sammansättning. Flera analyspunkter har valts i de flesta proven. Analysnumren återges med en kombination av siffror och bokstäver, t.ex. 1a1 och 3b2. Första siffran skiljer olika delområden i provet från varandra, t.ex. en ytterkant, centralt i provet, eller andra sidan. Samma bokstav anger att analysnumren ligger nära varandra men annan bokstav indikerar ett större avstånd. Resultat Hästsko C.53941/1 (502802) Metallografi: Tvärsnittet (Fig. 2) av hästskon uppvisar en bandad struktur (Fig. 3) parallellt med snittets långsida. Ett centralt band består av grovkornig ferrit med en överpräglande fosfortexturer (Fig. 4). Det centrala bandet är på båda sidor omgivet av finkornigare ferrit, lokalt med nitridnålar. I de finkorniga banden finns två tunna zoner med små mängder perlit i ferritens kornkontakter. Hästskon innehåller måttligt med slagg fördelat i utdragna inneslutningar. Dessa slagginneslutningar är orienterade parallellt med den uppböjda kanten. Inneslutningarna avtar successivt bort från denna kant och dess utdragna form minskar även. Slaggen består av olivinkristaller, wüstit och en glasfas. De slagginneslutningar som är belägna längst från ovan nämnda kant saknar wüstiten. Slaggmängden är större i det centrala bandet med grövre ferrit. Mikrosondanalyser: Slagginneslutningar med två olika sammansättningar kunde tydligt identifieras vid analyserna. Den ena varianten, centralt i snittet, (analysnr. 1a1, 1b1, 1c1) består av olivin, wüstit och en glasfas i varierande proportioner (Fig. 5). Dessa inneslutningar är relativt rika i järn. Den andra typen, i de yttre banden av finkornig ferrit, saknar wüstit och är uppbyggd av lamellär olivin och en glasfas (Fig. 6). Dessa slagginneslutningar (analysnr.1d, 1e, 1f) har följaktligen lägre järnhalter men högre halter av kisel aluminium och kalcium. Samtliga analyserade slaggområden har höga halter av fosfor, upp till 10%. Sammansättningen på det metalliska järnet är relativt homogent i provet. De fosfortexturer och nitridnålar som observerades i mikroskopet framträder inte lika tydligt vid mikrosondanalysen. Flertalet av de analyserade punkterna från det metalliska järnet är dock fosforförande (2a1-a5, 3a1, 3b1, 3b2). Då kväve är ett element som inte går att kvantitativt bestämma vid mikrosondanalysen kan man inte med denna analysteknik bekräfta att det är nitridnålar som observerades vid de metallografiska undersökningarna. Det framkommer dock inga förhöjda halter av något annat element då dessa områden analyseras vilket är indirekta bevis på att provet verkligen innehåller nitridnålar. Tolkning: Formen på skon antyder att det rör sig om en halvsko, dvs. en sko som endast täckt yttre delen av hoven. Den relativt låga halten av slagg tyder på att skon framställts av ett järn 5

7 av god kvalitet. Järnet är tämligen jämnt i sammansättning, mestadels ett mjukt järn med något förhöjd hårdhet med hjälp av fosforinnehållet. Fosforhalter över 2 3% har tidigare inte påträffats i malmer och slagger från Gråfjell (Grandin m.fl. 2004, 2005, Andersson m.fl. 2006). Detta tyder på att den analyserade hästskon inte är framställd av malm från Gråfjellsområdet åtminstone inte av den typ som tidigare undersökts. Alternativet skulle vara att fosfor har tillsatts under smidet. Vi kan i nuläget, med utgångspunkt i den kunskap vi har om övriga materialet, inte knyta denna hästsko till det järn som har tillverkats i Gråfjellsområdet, men vi diskuterar frågan vidare i diskussionskapitlet. Hästskosöm C.54349/1 (102369) Metallografi: Tvärsnittet (Fig. 7) visar att kornstorleken på järnet varierar i olika parallella stråk (Fig. 8) orienterade i sömmens längdriktning. Generellt är järnet dock finkornigt. De finkornigaste partierna finns ytterst runt skallen och längs en av kanterna och centralt. Järnet är generellt perlitiskt men kolhalten varierar 0,3 % och uppåt, fri cementit förekommer undantagsvis. Ett relativt brett stråk av perlit med hög kolhalt 0,8 % löper centralt i sömmen. Cementiten har i detta stråk på ett flertal ställen blivit sfäroidiserad (antagit en rund form istället för en lamellär). Det förekommer också mindre områden med ferrit lokaliserade bl.a. i det yttersta skiktet av sömmen. Tvärsnittet visar att järnet innehåller lite slagg fördelat i utdragna inneslutningar i övre delen, dvs närmast skallen, av sömmen. Inneslutningarna är orienterade parallellt med långsidan (Fig. 9) på sömmen och en antydan till avböjning syns vid skallen på sömmen. Slagginneslutningarna förekommer i störst mängd i de båda yttre delarna, med lägre kolhalt. De är mycket små och består nästan uteslutande av wüstit. En mörkare glasfas är synlig i de större inneslutningarna. I de centrala, kolrikaste bandet saknas nästan slagginneslutningar men ett tunt stråk av ännu mindre inneslutningar innehållande endast en glasfas finns i kontakten mellan de två områdena med olika kolhalt. Mikrosondanalyser: Tre analyspunkter i inneslutningar inom ett band längs ena kanten av provet visar att wüstiten med magnetitlameller består av järn och mangan (1a1-a3). Slagginneslutningarna centralt i provet domineras av glasfasen vilket reflekteras i förhöjda halter av kisel, aluminium, magnesium och kalcium (2a1-a2). Inneslutningar av wüstiten med magnetitlameller dominerar även motstående kant av provet men enstaka områden med glasfas förekommer (3a1-a2). Analyser av det metalliska järnet har utförts i det kolfattiga såväl som de kolförande områdena och överensstämmer med de tolkningar som gjordes vid metallografiska analyserna. Noterbart är att samtliga analyserade punkter av det metalliska järnet hade förhöjda halter av kobolt, upp till ca 0,3 %. Malmer från Jfp 29/S, Rp 18/J, RP5 och Jfp 7/D (ID ) har kobolthalter mellan 173 och 203 ppm vilka är de högsta av det tidigare analyserade materialet (Grandin m.fl och 2005, Andersson m.fl. 2006). Geografiskt finns dessa anläggningar i södra respektive norra delen av Gråfjellsområdet (Fig. 1). Kobolt är ett element som återfinns framförallt i sulfidmineraliseringar och basiska bergarter ( grönsten ) men även i leror och skiffrar. Tolkning: Sömmen är tillverkad av ett högkvalitativt kolrikt järn som uppvisar en textur som indikerar ett omfattande smide. De finkorniga centrala delarna samt de så uppenbart parallellorienterade stråken av olika kornstorlek antyder att sömmen är smidd genom upprepade utplattningar, ihopvikningar och vällning(?). De kolfattiga tunna stråken uppkommer i det yttersta skiktet då järnet bearbetas mekaniskt. Den sfäroidiserade texturen tyder på att järnet blivit mjukglödgat, dvs. blivit upphettat för att minska sprödheten i stålet. 6

8 Sammantaget talar samtliga egenskaper hos sömmen för att den är mycket omsorgsfullt tillverkad och att ett högkvalitativt ursprungsmaterial använts. En viktig fråga att utreda är när under processen som slaggen i järnföremålet härrör från. Är den en rest från framställningen eller tillkommen i smidet. För att undersöka detta kan vi börja med att se om det är rimligt att inneslutningarna i de yttre banden, som består av wüstit och magnetit, är rester av glödskal som blivit inkapslade i samband med smidet. Dessa innehåller tämligen mycket mangan varför de sannolikt inte är oxiderat järn utan rest från framställningen. Slaggen i analysnummer 2a1 2a2 är en glasfas med hög halt av kisel och kalcium. Dessa inneslutningar, som följer kontakten mellan metall av två olika sammansättningar, är snarare tillkommen i smidet genom sammanvällning av två olika material. Det är dock intressant att metallen på ömse sidor om slagginneslutningarna, dvs. vällsömmen, innehåller kobolt. Kobolt är ett ämne som kan anrikas i metallen vid omfattande smide. Flera exempel finns på denna företeelse för såväl kobolt som andra spårämnen (bl.a. Tylecote & Thomsen 1973; Modin & Pleiner 1978; Modin & Modin 1988; Grandin 2003). Detta sker i detta fall inte nödvändigtvis för att kobolt tillsätts vid smidet utan för att det finns från början, i låga halter, men vid smidet oxideras järnet efter hand men inte kobolt. Det innebär att järninnehållet minskar vilket får till följd att det relativa innehållet av kobolt ökar. Denna hästskosöm visar också tydliga tecken på omfattande smide och vällning varför en sådan tolkning kan vara rimlig. Kobolthalten är dock så hög att det är tveksamt om det är den metall vi tidigare har undersökt som har varit råvaran. Har vi med en tillfällig besökare i området att göra? Beslag C.54040/3 (102014) Metallografi: Två olika tvärsnitt har analyserats, se figur 10. Längsta tvärsnittet innehåller måttligt med slagg i form av parallellorienterade utdragna inneslutningar (Fig. 11). Mängden slagg är något mindre på insidan än utsidan omböjningen. Slagginneslutningarna bildar på ett ställe närmast insidan ett veck. Slaggen består av wüstit och en mörkare glasfas. Korta tvärsnittet visar att beslaget formats/smitts genom att vrida det ursprungliga platta järnstycket till en spiral. Slagginneslutningarna följer denna form väl och är parallella med beslagets begränsningsytor. Korta tvärsnittets slaggsammansättning är lika som det stora. Båda tvärsnitten är angripna av rost i ytskiktet och i det lilla tvärsnittet kan en kolbit också observeras i rostskiktet. Det långa tvärsnittet visar en lagrad textur med varierande kornstorlek men genomgående låg kolhalt. Generellt är järnet dock finkornigt. Järnet är överlag ferritiskt, lokalt med små mängder cementit i kornkontakterna. I hela tvärsnittet syns nålar av järnnitrid. Det korta tvärsnittet visar också en lagrad textur som följer beslagets spiralform. Ferritens kornform visar exemplariskt hur deformationen successivt ökar med den ökade krökningen på spiralen (Fig. 12). Sammansättning är lika det långa snittet dock med mindre fri cementit och inga nitridnålar. Mikrosondanalyser: Analyser av slagginneslutningar på två olika ställen av provet visar att slaggen består av wüstit +/- olivin och en glasfas. Dessutom noterades fläckar och lameller av magnetit i wüstiten. Ytanalyser av slagginneslutningarna resulterar i höga järnhalter (1a1,2 och 3a1). Dessutom kan ett manganinnehåll på knappt 2 viktsprocent MnO noteras. Järnhalten i det metalliska järnet överensstämmer väl med metallografiska tolkningarna (2b1,2 och 3b1). Tolkning: Analyserna av beslaget avslöjar en intressant smidesteknik (spiralformen) som inte framkommer i makroskala. Den relativt låga halten av slagg tyder på att beslaget framställts av ett järn av god och jämn kvalitet. Slagginneslutningarna är sannolikt rester sedan framställningsprocessen och bör därmed spegla även den slagg som bildades under samma 7

9 process i större mängder. Slaggen har därmed inte bildats under smidet av föremålet. Järnet är homogent i kvalitet även vad gäller metallens sammansättning med huvudsakligen ett mjukt och formbart järn, med endast lokalt förhöjd hårdhet. Såväl järnets som slaggens sammansättning har motsvarigheter i annat material från Gråfjell varför det är möjligt att beslaget är av lokal tillverkning. Hästsko C.54021/2 (101632) Hästskons form avviker från den andra undersökta hästskon och är av typen helsko. Metallografi: Provet (Fig. 13) innehåller väldigt lite slagg. De fåtal slagginneslutningar som finns är utdragna och parallellorienterade med tvärsnittets utbredning. De flesta inneslutningar består av endast en mörkgrå glasfas. Sällsynt observeras dock slagg med wüstitinnehåll. Järnet är något heterogent i kvaliteten men kolhalten är mestadels hög (Fig. 14). En kärna i snittet har högst kolhalt (kring 0,8 %) med huvudsakligen perlit. Kolhalten avtar mot snittets långsidor och kortsidor, där både ferrit och perlit förekommer. Kornstorleken avtar mot kanterna, främst snittets kortsidor. Mikrosondanalyser: Två slagginneslutningar nära ena långsidan av provet visade sig bestå av wüstit, olivin och glasfas respektive endast en glasfas (1a1, 2). Avsaknaden av wüstit och olivin i den ena inneslutningen medförde lägre järnhalter men högre kiselhalter. Båda analyserna visade på relativt höga manganhalter, runt 10 %. Analys 3a1 är från ytterkanten vid skons plana sida och domineras av olivin vilket gör den järnrikare än de två övriga analyserade inneslutningarna. En analys av det metalliska järnet visar relativt höga koboltvärden på ca 0,3 % (3b1). I övrigt förekommer såväl ferrit som perlit bland de analyserade områdena. Tolkning: Skon är tillverkad av ett högkvalitativt kolrikt järn, ett stål, med lågt slagginnehåll. En avtagande kornstorlek och kolhalt mot både under- och översidan av skon tyder på mekanisk bearbetning. Trots skillnad i kolhalt är den troligen gjord av endast ett ursprungsstycke, dvs. den är ej sammanvälld av flera delar. Varken härdning eller mjukglödgning av stålet har observerats. Precis som i hästskosöm C.54349/1 finns ett koboltinnehåll i metallen som inte noterats i andra prover. Huruvida dessa är av lokal tillverkning eller ej återkommer vi till senare i diskussionen. Järnlupp C (102838) Metallografi: Slagghalten i det studerade tvärsnittet av luppen (Fig. 15) är låg, och uppgår till max ca 5 %, och är fördelad i ett fåtal större inneslutningar utan någon definierbar form (Fig. 16). Ingen av slagginneslutningarna har alltså någon utdragen form vilket skulle indikera mekanisk bearbetning. På enstaka ställen kan man observera små slagginneslutningar i korngränserna. Slaggen är uppbyggd av åtminstone tre faser, wüstit, en mörkare grå glasfas och en ljusare grå fas, olivin. Olivinen förekommer både som lamellär och större kristaller. Dessutom förekommer områden med rost. Järnet i luppen är något heterogent med avseende på kolhalt, och genomgående grovkornigt. Det förekommer ferritiskt järn (Fig. 16) koncentrerat i ena delen av tvärsnittet medan andra delar av tvärsnittet består av perlit (Fig. 17). Mängden ferrit är något större än mängden perlit. Lokalt förekommer nitridnålar. Mikrosondanalyser: Analyser av slagginneslutningar fördelade över hela den provtagna delen av luppen visar en relativt homogen sammansättning på slaggen. Varierande proportionerna av de ingående faserna wüstit, olivin och glas går att följa i de uppmätta halterna av järn, kisel, aluminium, magnesium och kalcium (1a1, 1a2, 1b1, 2a1). Utöver detta är slaggen också relativt anrikad i mangan, 9 11%, med undantag för ett område där slaggen var delvis 8

10 korroderad (3a1). Endast en av de analyserade malmerna, provet från Jfp29/S, har manganhalter som motsvarar dessa värden (Andersson m.fl. 2006). Slagger från Jfp 5/J (ID ), Jfp 7/D (ID ) och Jfp 8/T (Grandin m.fl. 2004) med motsvarande eller högre manganhalter antyder att det finns manganrik malm på fler ställen i Gråfjellsområdet. Det metalliska järnet i anslutning till en av slagginneslutningarna, 1a1 och 1a2, vilket innehåller texturer tolkade som järnnitridnålar analyserades (1b1), och visade sig innehålla endast järn. Enligt samma resonemang som för hästskon C.53941/1 finns det inga andra element som skulle indikera att det inte rör sig om nitridnålar. Järnet i övrigt är ferrit eller perlit utan innehåll av andra element än järn och kol. Tolkning: Om denna lupp är en produkt av järnframställningen på Gråfjell har man producerat ett lågkolhaltigt järn med mycket blygsamt slagginnehåll. Järnet har förmodligen varit så fritt från slagg att ingen omfattande mekanisk bearbetning har krävts av luppen för driva ut slagg. Inga slagginneslutningar visade heller tecken på utdragen form. Den generella grovkorniga texturen tyder på en långsam avsvalning. I mikroskala framträder inga tydliga tecken på omfattande bearbetning. Okulärt kan man emellertid se att den är något tillplattad men den är inte helt tätad och innehåller fortfarande en del hålrum. Hästskosöm C.53920/4 (602457) Metallografi: Längdsnittet av provet (Fig. 18) löper från skallen till en omböjd spets. Långsmala slagginneslutningar löper centralt genom provet parallellt med långsidan. Även närmare ytterkanten finns tunna stråk av slagg, liksom ännu mindre, enstaka inneslutningar. Närmast huvudet är slaggmängden något högre (Fig. 19a) med flera parallella stråk nära och parallellt med ena ytterkanten. Totalt sett är dock slaggmängden låg. Inneslutningarna består av wüstit och/eller en glasfas. Järnet är mestadels ferritiskt. I huvudet förekommer enbart ferrit som är något grövre mer centralt och finkornigare i ytterkant (Fig. 19b). Halvvägs mot spetsen uppträder ett ytterskikt, enbart på ena långsidan, med en successivt allt högre kolhalt från ferrit med något perlit till perlitdominerat. I centrala delar förekommer fortsatt tämligen grovkornig ferrit. En bit ner i stjälken är kontakten mellan kolfritt och kolhaltigt material välmarkerad och delvis avgränsad av ett slaggskikt. Mikrosondanalyser: Analyser av slagginneslutningar i ytterkanten av sömmen nära huvudet visar att slaggen är homogen med en likartad sammansättning (1a1-1a3). En mindre inneslutning domineras av wüstit och innehåller 97 % FeO (1a4). Det metalliska järnet i detta område, och något närmare centrum, är ferritiskt (1b1, 2b1-2b3) med nästan 100 % Fe. Slaggen i nedre delen av sömmen domineras av glasfasen, men oliviner förekommer också, vilket avspeglas i elementhalterna (3a1, 4a1, 5a1). Det metalliska järnet som analyserats intill dessa slagginneslutningar är även här ferritiskt (3b1-b3). Tolkning: Föremålet utgörs huvudsakligen av ett mjukt järn, homogent i sammansättning. Nedre halvan har dock ett ytterskikt, åtminstone delvis, med kolstål. Kontakten mellan de båda material är lokalt mycket skarp och tydlig, lokalt mer diffus. Såväl järnkvalitet som slaggsammansättning har tidigare noterats inom Gråfjellsområdet varför en lokal tillverkning är möjlig. Vi återkommer längre fram till mer ingående jämförelser med annat material metallprov från Jfp 31/M Detta prov är från en järnkoncentration i ett större slaggprov och har beskrivits i tidigare rapport (Andersson m.fl. 2006). Här följer denna beskrivning: Metallografi: Provet består av skarpt avgränsat lika delar tätt metalliskt järn och slagg. Järnet är relativt rikt på droppformade slagginneslutningar och större håligheter vars kanter är 9

11 korroderade. Järnet är homogent uppbyggt av genomgående jämnkornig och grovkornig ferrit. Slagginneslutningar domineras av en finkristallin grundmassa med olivin eller möjligen pyroxenkristaller. Droppar av en glasfas rik i kisel, möjligen av leucitisk sammansättning, förekommer också i slagginneslutningarna. Omgivande slagg består på ena sidan av metallkoncentrationen av grovkornig kortprismatisk lamellär olivin, en glasfas, hercynit, leucit och eutektoid dendritisk wüstit. Totala halten wüstit och den dendritiska texturen minskar mot det metalliska järnet. Runt metallytan finns en bård av en något järnrikare slagg, förmodligen uppbyggd av magnetit och wüstit. Bården innehåller också mikrometerstora områden, euhedrala såväl som anhedrala kristaller, av ett gulaktigt mineral vars sammansättning inte kunnat fastslås. På andra sidan av metallkoncentrationen är olivinkristallerna finkornigare, wüstit rikligare och mer dendritisk. Denna sida saknar den järnrika bården. Mikrosondanalyser: Analys av den omgivande slaggen (1a1) visar en olivindominerad slagg med normal sammansättning med innehåll av mangan. En cirkelformad inneslutning uppbyggd av två olika faser visar sig vara extremt rik på fosfor, 26 %. Övriga elementhalter är proportionerligt normala men generellt lägre p.g.a. fosforhalten. Det ferritiska järnet i anslutning till 2a1 uppvisar också förhöjda fosforhalter (2a2). Tolkning: Metallkoncentrationen utgörs av ett homogent mjukt järn. Den omgivande slaggen med olivin, wüstit och glas har ett manganinnehåll i den analyserade olivinen som indikerar att hela slaggen är manganhaltig (eftersom slaggen är grovkornig gjordes analys av mineral och inte någon bulkanalys). Ingen totalkemisk analys har gjort på slagger från Jfp 31/M. Analyser på slagg från Jfp 33/M, som är närmast, visar manganhalter på ca 5 % (Andersson m.fl. 2006). Den fosforhaltiga/fosforrika slagginneslutningen avviker dock från den omgivande slaggens sammansättning. Intressant att notera är att även järnet innehåller fosfor (storleksordningen 0,5 %). Detta kan inte observeras i texturen, sannolikt på grund av att järnet har svalnat långsamt. För att en överpräglande fosfortextur ska bildas krävs en snabbare avkylning. Anrikningen av fosfor förefaller vara mycket lokal i provet C metallprov från Jfp 8/T Detta prov är från en järnkoncentration i ett större slaggprov och har beskrivits i tidigare rapport (Grandin m.fl. 2005). Här följer denna beskrivning: Metallografi: Slaggen domineras i ytterkanten av långsmala olivinlameller med mindre mängder dendritisk wüstit och glas. Andelen wüstit ökar och olivin minskar, inåt i slaggen. Kornstorleken ökar något i samma riktning från ytterkanten. Det metalliska järnet är koncentrerat i två tämligen täta koncentrationer, en långsmal och en oregelbundet rundad. Dessutom finns mindre ansamlingar, något svampiga. Järnet är mestadels ren ferrit, huvudsakligen jämnkornig. I den långsmala koncentrationen finns små mängder cementit/perlit i kornkontakterna. Mikrosondanalyser: Två slagginneslutningar har undersökts från koncentrationerna av järn och ett område med slagg som omger järnet. En inneslutning består av wüstit och olivin där wüstiten dominerar. Trots detta innehåller slaggen endast 43 % FeO och detta beror på att slaggen också har 30 % MnO. Den andra inneslutningen har en glasfas i stället för wüstiten och är därmed dubbelt så rik på kisel. Även denna analys visar relativt höga manganhalter, 8 %. Den omgivande slaggen som analyserats består av grovkristallin olivin och består nästan uteslutande av kisel, järn och mangan (20 %). En analys av ferritiskt järn i anslutning till 1a1 uppvisar inga förhöjda halter av något element. 10

12 Tolkning: Metallen är huvudsakligen ett mjukt järn. Manganhalterna i den inneslutna slaggen är väldigt höga och endast ett fåtal slaggprover från Jfp 5/J (ID ) når över 20 % (Grandin m.fl. 2004). Hur har då dessa anrikningar av mangan kunnat bildas? Det mest naturliga är självklart att den använda malmen har varit manganrik. Av de malmer som analyserats från Gråfjell finns det ingen som har högre än 15 %. Tolkning och diskussion Kvalitet och materialegenskaper Med hjälp av de metallografiska analyserna av de utvalda föremålen har vi observerat huvudsakligen två olika materialsammansättningar. En av dem är kolfritt, eller lågkolhaltigt, material. Den andra är stål med en betydligt högre kolhalt. Det mjuka järnet finns i hästskon C.53941/1, beslaget C.54040/3, hästskosömmen C.53920/4 och i delar av luppen C Stål med högre kolhalt finns i hästskon C.54021/2 och hästskosömmen C.54349/1 samt lokalt i luppen C Det finns visserligen små variationer inom dessa två grupper, med bland annat fosforinnehåll i hästskon C.53941/1, men funktionellt har vi ett mjukare järn respektive ett hårdare stål. I föremålen finns också slagginneslutningar i varierande storlek, mängd och fördelning. Överlag är dock mängden liten och de bör inte ha försämrat föremålens totala kvalitet nämnvärt. I något fall är det snarare extremt lite slagginneslutningar. Slagginneslutningarna är i de flesta föremålen deformerade och långsträckta och vittnar om det omfattande smidesarbete som smeden utfört med hopvikningar, sammanvällningar och vridningar. Det är intressant att notera att vi har två hästskor i materialet, med skilda sammansättningar och egenskaper. Likaså finns det två hästskosömmar med varsina sammansättningar. Hästskon och hästskosömmen av stål är funna på järnframställningsplatser (20/J respektive 32/M), medan hästskon och hästskosömmen som huvudsakligen består av mjukare järn är från en hålväg respektive en husgrund på en säter. Mjukt järn i föremål som påträffats på en järnframställningsplats hittar vi i beslaget, från Jfp 23/J. I de tidigare metallografiska undersökningarna (Espelund 2003, Grandin m.fl. 2004, Grandin m.fl och Andersson m.fl. 2006) av metalliskt järn, mestadels avfall från framställningsprocessen, från ett urval av järnframställningsplatserna har vi observerat antingen kolfritt järn, på Jfp 2/T, 5/J, 7/D, 8/T, 13/J, 23/J, 28/Tr, 29/S, 31/M och 34/M, eller stål, på Jfp 5/J, 13/J och 32/M. Den sistnämnda är samma plats som hästskosömmen av stål kommer från. Enstaka förekomster av fosforhaltigt järn har också noterats (Jfp 13/J). Med dessa observationer som bakgrund var det extra intressant att se vilken sammansättning som luppen skulle ha. Den del som vi har analyserat, som är dess yttre del, består av såväl kolfritt som kolhaltigt material. Den förefaller vara något ojämn i kvaliteten men det mjuka järnet verkar dominera i denna del även om mer stålartat också finns. Vi kan nu endast spekulera i om det finns skillnader över större områden i luppen och att dessa är homogent fördelade så att de olika delarna skulle separeras för att användas för olika ändamål. Med utgångspunkt i de observationer vi har gjort så förefaller det rimligt att både mjukt järn och stål har framställts i Gråfjellsområdet. Förutsättningarna för tillverkning av båda kvaliteterna finns men kan vi också koppla föremålen av mjukt järn respektive stål till den lokala tillverkningen? Kvaliteterna och materialegenskaperna utgör en pusselbit för att 11

13 försöka besvara den frågan. Ytterligare pusselbitar finns i spårämnen i metallen och i malmernas, slaggernas och slagginneslutningarnas sammansättningar. Därför behöver vi diskutera dessa ytterligare och sedan komma tillbaka till frågan om vad som kan vara tillverkat i Gråfjell och inte. Spårämnen i metallen I föremålen, liksom de tidigare undersökta metallproven har vi noterat andra ämnen än järn och kol. Fosfor (Tabell 2) tillhör dessa och är påträffat i hästskon C.53941/1. Fosfor har ibland betraktats som kvalitetsnedsättande men så är inte alltid fallet. I rimliga halter, några tiondels viktsprocent, kan det snarare vara en kvalitetsförbättrare (se bland annat Buchwald & Wivel 1998). Ett litet fosforinnehåll ökar föremålets hårdhet jämfört med i ett helt fosforfritt järn. Frågan om fosfor har blivit tillsatt medvetet för att skapa denna materialegenskap är därför intressant att belysa. Vi har redan berört fosforinnehållet i järnet i samband med våra tidigare analyser då vi observerat detta i några metallprov från Jfp 13/J. Fosfor finns också i malmerna (se bland annat Andersson m.fl. 2006) men halterna är inte anmärkningsvärt höga och de högsta fosforhalterna i malmerna är inte genomgående relaterade till platser där fosforhaltigt järn har observerats. Eftersom det fosforhaltiga järnet dessutom är betydligt mindre vanligt än det mjuka järnet och det hårdare stålet förefaller det inte vara någon stor och inriktad produktion i regionen. Därför är det mindre troligt att tillförsel av fosforhaltigt material, t.ex. ben, använts för att få ett fosforförande järn. En sådan tillsats lämnar dessutom andra spår i slaggerna med ökade kalciumhalter, något som vi inte heller har kunnat notera i tidigare undersökningar. I sammanfattning kan vi konstatera att det fosforhaltiga järnet inte varit någon stor produktionsinriktning i området men ett fosforinnehåll har inte heller varit kvalitetsnedsättande och något som smederna har behövt undvika. Andra ämnen som vi har noterat i låga halter i några järnfynd och metallprov är kväve och kobolt. Kväve finns som järnnitridnålar i metallprov från Jfp 34/M och i hästskon C.53941/1, beslaget C.54040/3 och luppen C Förekomsten i proverna har en liten utbredning och det är tveksamt om det har haft någon kvalitetseffekt på materialet. Det kan emellertid vara intressant att resonera kring dess ursprung är det kväverik gödsel som har tillsatts under processen av annan anledning än de funktionella? Oavsett ursprung och anledning så har kvävet sannolikt blandats med järnet under framställningsprocessen eftersom det finns i luppen och järnklumpar som inte har genomgått något smidesarbete. Kobolt har påvisats i förhöjda halter i enstaka föremål, hästskosömmen C.54349/1 från Jfp 32/M och hästskon C.54021/2 från Jfp 20/J som båda är kolstål. De absoluta halterna (Tabell 2) ser möjligen inte höga ut men vi får komma ihåg att det i de flesta fall inte finns kobolt alls över detektionsnivåerna. Det vore nog för generöst att tillskriva järntillverkarna i Gråfjell kunskapen om koboltinnehållet påverkan på järnets kvalitet. Det används i moderna stållegeringar för att förbättra stålets egenskaper med avseende på bland annat hårdhet och rostbenägenhet. Om vi avskriver möjligheten om tillsats av någon koboltrik råvara, exempelvis koboltrik pyrit, som kan vara nog så gulblänkande och iögonfallande, återstår förekomst av kobolt i malmen eller ugnsväggen. Malmer från Jfp 29/S i södra delen av området, samt RP 18/J, RP5 och Jfp 7/D (ID ) längre norrut (Fig. 1) har kobolthalter mellan 173 och 203 ppm vilka är de högsta i det tidigare analyserade materialet (Grandin m.fl och 2005, Andersson m.fl. 2006). Därmed finns möjlighet för ursprung i malmen och att kobolt har gått in i metallen under framställningsprocessen. Kobolthalten kan sedan anrikas under smidesprocessen, speciellt i ytterkanterna av ett järnföremål under upprepat smide eftersom järnet oxideras efter hand men inte kobolt. En sådan förklaring kan vara tänkbar för 12

14 koboltinnehållet men det är osäkert om anrikningen till de halter som observerats är rimlig. Det finns metallprov från samma järnframställningsplats som hästskosömmen, men dessa har inte analyserats kemiskt så vi känner inte till deras eventuella koboltinnehåll. Vi ska komma ihåg att koboltinnehållet är noterat i de båda föremål som har de högsta kolhalterna och båda är påträffade på järnframställningsplatser, när vi går vidare för att titta på sammansättningen i den inneslutna slaggen. Slagginneslutningar och slagger De flesta järnföremålen innehåller lite slagg. I några är halten låg, vilket är ett bra kvalitetstecken både för processen i stort och för funktionen. Ett slagginnehåll kan dock vara värdefullt ur analyssynpunkt eftersom vi då får möjlighet att jämföra slagginneslutningarnas sammansättning med den hos slaggerna från området. Tidigare har vi undersökt och analyserat ett stort antal slagger, och malmer, från flera järnframställningsplatser i området. I samband med dessa analyser har vi bland annat behandlat manganinnehållet som kan variera i malmerna och motsvarande variation återfinns i slaggerna (Andersson m.fl. 2006). Manganinnehållet är en bra, om än inte exakt, måttstock för att se hur föremålen kan kopplas till respektive järnframställningsplats. För att få ytterligare möjligheter att jämföra föremålens slagginneslutningar med slaggerna har vi kompletterat med analyser av slagg i metallprov från några järnframställningsplatser. Några liknande analyser har också gjorts tidigare (Grandin m.fl. 2005). Innan vi påbörjar en sådan jämförelse måste vi dock avgöra om slaggen är en rest från framställningsprocessen eller har tillkommit under smidesprocessen, och bildat vällsömmar. Detta har vi noterat för varje prov i de detaljerade beskrivningarna och här diskuterar vi endast de som vi tolkat vara rester från reduktionsprocessen. För att åskådliggöra jämförelserna har vi kompletterat ett diagram med jämförelse av manganoch järninnehåll i slagger och malmer med resultaten från slagginneslutningarna (Fig. 20). Det kan också vara intressant att samtidigt studera kartan över området (Fig. 1) för att se i vilka delar som järnframställningsplatserna ligger och var föremålen kommer från. Ett av de fynd som inte framträder på kartan är luppen som, enligt uppgift från uppdragsgivaren, påträffats vid en hålväg i Gråfjells nordligare delar, i närheten av bland annat Jfp 7/D. Slagger från denna plats har MnO-halter i storleksordningen 10 % vilket alltså är liknande innehållet i luppen. Den järnframställningsplats som ligger närmast Jfp 7/J i sydväst är 8/T där manganhalten är på liknande nivå som i luppen men varierar från 8 16 % MnO enligt totalkemiska analyser. En slagg från Jfp 8/T har också analyserats med elektronmikrosond med ca 8 9 % MnO som resultat. Slagginneslutningar i ett metallprov från samma plats har dock ännu högre manganinnehåll, upp till ca 30 % MnO. För övrigt finns manganhalter på nivåer liknande luppens noterade från slagger från Jfp 5/J och malm från Jfp 29/S, platser som båda ligger längre söderut i området. Med utgångspunkt i manganinnehållet ser vi att det finns goda förutsättningar för lokal produktion av luppen. Om vi på motsvarande sätt tittar på slagg i föremålen så ser vi att hästskon C.54021/2, av stål, har något lägre manganinnehåll än luppen. Förhöjda manganhalter finns i hästskosömmen C.54349/1, också den av stål. Manganinnehållet är på något lägre nivå i beslaget C.54040/3 och sömmen C.53920/4 vilket motsvarar halterna i slagger från Jfp 13/J, 18/T och 30/F (Grandin m.fl. 2005, Andersson m.fl. 2006). Allra lägst manganinnehåll hittar vi i hästskon C.53941/1 (samt i sömmen C.53920/4). Alla dessa ryms inom samma nivåer som slagger från olika järnframställningsplatser i området men det räcker inte med att jämföra enbart detta även om det är ett bra riktmärke. Hästskon C.54021/2, och hästskosömmen C.54349/1, har onekligen ett manganinnehåll i den inneslutna slaggen som motsvarar intervallet för slagger 13

15 från Gråfjell, men järnet har ett koboltinnehåll, visserligen lågt men ändå markant som vi diskuterat ovan, och som inte noterats i det tidigare analyserade materialet i mer än i enstaka punkter, och i dessa fall endast i halter precis över detektionsnivåerna. Metallens sammansättning gör att det i det här fallet är mer öppet för en tolkning om tillverkning på annan plats och av annat järn än från Gråfjell. Lokal tillverkning? Att luppen skulle ha tillverkats på plats är troligt inte bara med utgångspunkt i dess metallsammansättning och den inneslutna slaggens sammansättning, utan på fyndomständigheterna. Den lokala, omfattande järntillverkningen, måste ha resulterat i järn som sedan bearbetats vidare antingen på platsen eller forslats iväg för bearbetning någon annanstans. Fortsatt bearbetning och smide har inte observerats med samma tydlighet som tillverkningen och kanske är denna lupp en indikation på transport till det efterföljande smidet, även om den är något hopslagen. Är det lika troligt att föremål har tillverkats på platsen, eller åtminstone tillverkats av lokalt framställt järn? Flera av dem är mycket sannolikt lokalt tillverkade, vilket vi kan se med hjälp av såväl metallens sammansättning både vad gäller huvudämnen, järn och kol, och spårämnen, som slaggernas sammansättning. För några av föremålen är det svårare att belägga en lokal tillverkning. Vi kan inte utesluta att dessa, en hästsko och en hästskosöm av stål med koboltinnehåll, kommer från annan tillverkning. Om dessa föremål är införskaffade av människorna i Gråfjell eller kvarlämnade av tillfälliga besökare överlåter vi åt andra att fundera vidare kring. 14

16 Referenser Andersson, D., Grandin, L., Stilborg, O. & Willim, A Järnframställning i Gråfjellområdet. Arkeometallurgiska analyser av 2005 års undersökningar. Järnframställningsplatserna 23/J, 28/Tr, 29/S, 30/F, 31/M, 32/M, 33/M och 34/M. Rostningsplatserna 18/J, 20/J och 24/J. Gråfjellområdet, Åmot kommune, Hedmark Norge. Geoarkeologiskt Laboratorium, Analysrapport Uppsala. Buchwald, V.F. & Wivel, H Slag Analysis as a Method for the Characterization and Provenancing of Ancient Iron Objects. Materials Characterization 40, Espelund, A. 2003a. Jernvinna i Gråfjell, Åmot kommune, Hedmark. En metallurgisk analyse av funnmaterialet fra jernframstillingsanlegg ID , utgravd i Norges teknisknaturvetenskaplige universitet. Fakultet for naturvitenskap og teknologi. Institutt for materialteknologi. Trondheim. Espelund, A. 2003b. Metallurgiske undersøkelser av jernvinneanlegg i Gråfjellet år Med bidrag fra Erlend Fjøsne Nordstrand. Rapport til Universitetets kulturhistoriske museer, Oslo. Institutt for materialteknologi, NTNU. Evensen, N.M., Hamilton, P.J. & O'Nions, R.K Rare-earth element abundances in chondritic meteorites. Geochimica et Cosmochimica Acta 42, Grandin, L. & Hjärthner-Holdar, E Metallografisk analys av en kniv från en grav. Öggestorps sn, Småland. Geoarkeologiskt Laboratorium, Analysrapport Uppsala. Grandin, L Kompletterande analys av en kniv från en grav. Öggestorps sn, Jönköpings län, Småland. Geoarkeologiskt Laboratorium, Analysrapport Uppsala. Grandin, L., Forenius, S. och Hjärthner-Holdar, E Järnframställning på Gråfjellet. Arkeometallurgiska analyser. ID , ID , Gråfjellområdet, Åmot komune, Hedmark, Norge. Analysrapport Uppsala. Grandin, L., Willim, A., Forenius, S. och Stilborg, O Järnframställning på Gråfjell Arkeometallurgiska analyser av 2004 års undersökningar. Järnframställningsplats 8/T, Järnframställningsplats 13/J, Järnframställningsplats 18/T, Rostningsplatser, Gråfjellområdet, Åmot komune, Hedmark, Norge. Analysrapport Uppsala. Modin, H. & Modin, S Metallographic examination of iron from Suðurgata 3 5, Reykjavík. I Nordahl, E. Reykjavík from the Archaeological Point of View. Aun 12, Uppsala. Modin, S. & Pleiner, R The metallographic examinations of locks, keys and tools. I: Lamm, K. & Lundström, A. (red.) Excavations at Helgö V:1 Workshop Part II, Kungl. vitterhets historie och antikvitets akademien, Stockholm. Salter, C. & Crew, P High phosphorus steel from experimentally smelted bog-iron ore. I: Crew, Tylecote, R. F. & Thomsen, R The segregation and surface-enrichment of arsenic and phosphorus in early iron artefacts. Archaeometry 15,

17 Figurer JFP 20/J Figur 1. Karta över det undersökta Gråfjellområdet i Åmot kommune, Hedmark, med järnframställningsplatser (JFP) och rostningsplatser (RP) varifrån prover har analyserats av GAL under tre års undersökningar. Karta tillhandahållen av Gråfjellprosjektet, Kulturhistorisk museum, Universitetet i Oslo, framställd av David Hill, med tillägg av UV GAL. 16

18 Figur 2. Hästsko C.53941/1. Provtagning av tvärsnitt i delen uppe till höger. Figur 3a. Hästsko C.53941/1. Detalj på kontakten mellan finkornigare ferritkorn till vänster och grövre till höger. I högra delen framträder även grå, långsmala slagginneslutningar. Foto från mikroskopet. Skala i nedre vänstra hörnet. Etsat prov. Figur 3b. Hästsko C.53941/1. Samma yta som i föregående figur men annan inställning i mikroskopet, som tydligare visare skillnaden mellan den finkorniga ferriten till vänster och den grövre till höger (mörkare/ljusare fält). Etsat prov. 17

19 Figur 4. Hästsko C.53941/1. Detalj på det ferritiska järnet med ett innehåll av fosfor vilket framträder som långsmala åsar och dalgångar i flera riktningar. Foto från mikroskopet. Skala i nedre vänstra hörnet. Etsat prov. Figur 5. Hästsko C.53941/1. Detalj på slagginneslutningar i grå nyanser i det ljusa järnet. Slaggen består av wüstit (ljus), olivin (ljust grå) och en glasfas (mörkare grå). Se analysområde 1a-c i tabell 1). Foto från mikroskopet. Skala i nedre kanten. Oetsat prov. Figur 6. Hästsko C.53941/1. Detalj på slagginneslutningar i grå nyanser i det ljusa järnet. Slaggen består av olivin (ljust grå) och en glasfas (mörkare grå). Se analysområde 1d-f i tabell 1). Foto från mikroskopet. Skala i nedre kanten. Oetsat prov. 18

20 Figur 7. Hästskosöm C.54349/1 (Knr ). Provtagning av stora delar av hästskosömmens längdsnitt. Figur 8. Hästskosöm C.54349/1 (Knr ). Detalj på sömmens bandade textur. Såväl kornstorlek som sammansättning är utsträckta i ljusare och mörkare stråk parallellt med sömmens längdriktning. Foto från mikroskopet. Skala i nedre kanten. Etsat prov. Slagg Figur 9. Hästskosöm C.54349/1 (Knr ). Även slagginneslutningarna (grå) följer sömmens längdriktning (jämför föregående figur). Foto från mikroskopet. Skala i nedre kanten. Oetsat prov. 19

21 Figur 10. Beslag C.54040/3 (Knr ). Provtagning av tvärsnitt. 1) av breda delen och 2) av smala delen. Figur 11. Beslag C.54040/3 (Knr ). Det bredare tvärsnittet (1) med slagginneslutningar utsträckta parallellt med snittets långsida. Järnet (ljust) är korroderat i ytterkanten (grått). Den grå ytan överst och underst i bild är den omgivande plasten i polerprovet. Foto från mikroskopet, skala i nedre kanten. Oetsat prov. 20

22 Figur 12a. Beslag C.54040/3 (Knr ). Från det smalare tvärsnittet (2). Grå ytor är korroderat järn och slagginneslutningar. De ljusa och bruna fälten är ferritkorn som tydligt visar olika form till följd av deformation i samband med vridning av järnet till en spiral. Foto från mikroskopet, skala i nedre kanten. Etsat prov. Figur 12b. Beslag C.54040/3 (Knr ). Som föregående men annan inställning i mikroskopet. 21

23 Figur 13. Hästsko C.54021/2 (Knr ). Provtagning av tvärsnitt. Figur 14. Hästsko C.54021/2 (Knr ). Stål med lite varierande kolhalt. Avtagande från mer centrala delar (mörkast med stor andel perlit) till ytterkanterna (flera ljusare fält av ferrit). Allra ytterst ett grått rostskikt. Foto från mikroskopet, skala i nedre kanten. Etsat prov. 22

24 Figur 15. Järnlupp C (Knr ). Provtagning av utstickande hörn, som har valts efter kontroll med magnet för bästa möjliga järninnehåll i ytterkant. Figur 16. Järnlupp C (Knr ). Område som domineras av ferrit (ljusa fält). De mörkaste områdena är hålrum. I övre vänstra delen syns en oval slagginneslutning bestående av wüstit och en glasfas. Foto från mikroskopet, skala i nedre kanten. Etsat prov. Figur 17. Järnlupp C (Knr ). Område med högre kolhalt än i föregående figur. Här förekommer både ferrit (ljusa fält) och perlit (blåspräckliga fält) tillsammans med hålrum (svarta) och slagg (grå). Foto från mikroskopet, skala i nedre kanten. Etsat prov. 23

25 Figur 18. Hästskosöm C.53920/4 (Knr ). Provtagning genom sömmens hela längdsnitt. Figur 19a. Hästskosöm C.53920/4 (Knr ). Detalj från område vid omböjning mellan stjälk och huvud. Slagginnehållet är här som högst och de långsmala slagginneslutningarna med lite olika sammansättningar (olika grå nyanser) följer sömmens ytterkant. Foto från mikroskopet, skala i nedre kanten. Oetsat prov. Figur 19b. Hästskosöm C.53920/4 (Knr ). Samma område som i föregående figur. I denna bild har mikroskopet ställts in för att visa skillnad i kornstorlek mellan den finkornigaste ferriten närmast kanten till vänster och något grövre längre till höger. Foto från mikroskopet, skala i nedre kanten. Etsat prov. 24