Knivar av härdat stål likheter och skillnader i material och smidesteknik

Transkript

1 UV UPPSALA RAPPORT 2009:21 GEOARKEOLOGISK UNDERSÖKNING Knivar av härdat stål likheter och skillnader i material och smidesteknik Metallografiska analyser av knivar från yngre järnålder Skåne, V. Karaby socken och Åhus socken Lena Grandin med bidrag av Eva Hjärthner-Holdar G A L Geoarkeologiskt Laboratorium

2

3 UV UPPSALA RAPPORT 2009:21 GEOARKEOLOGISK UNDERSÖKNING Knivar av härdat stål likheter och skillnader i material och smidesteknik Metallografiska analyser av knivar från yngre järnålder Skåne, V. Karaby socken och Åhus socken Lena Grandin med bidrag av Eva Hjärthner-Holdar A G L Geoarkeologiskt Laboratorium Knivar av härdat stål likheter och skillnader i material och smidesteknik 3

4 Riksantikvarieämbetet Avdelningen för arkeologiska undersökningar UV Uppsala Portalgatan 2A Uppsala Växel: Fax: e-post: e-post: Figur på framsidan. En av de undersökta knivarna från Åhus (se figur 14). Hel och tvärsnitt genom bladet med en tydlig uppbyggnad av flera lager. Det centrala, mörkare är stål, omgivet av kolfattigt och fosforförande järn. Foto från mikroskopet på etsat prov. Eggen till vänster Riksantikvarieämbetet UV Uppsala Rapport 2009:21 ISSN

5 Innehåll Sammanfattning... 6 Abstract... 6 Inledning... 7 Knivens form och materialuppbyggnad... 7 Teori och terminologi... 7 Exempel på materialsammansättning i knivar... 8 Metod... 9 Provtagning... 9 Metallografisk undersökning Resultat V. Karaby A71: V. Karaby A V. Karaby A V. Karaby A Åhus A538:NV:I Åhus R Åhus A1300:A:IV Åhus R x y Sammanfattning och utvärdering Knivsmide ett arbete med många moment Skillnader funktionellt, tidsmässigt och/eller rumsligt Lågkolhaltigt material i Västra Karaby Härdat stål i Åhus Stål i eggen Referenser Administrativa uppgifter Figurer Knivar av härdat stål likheter och skillnader i material och smidesteknik 5

6 Sammanfattning En pilotundersökning har genomförts på åtta knivar från yngre järnålder. Knivarna, fyra från Västra Karaby sn och fyra från Åhus sn, båda i Skåne, är undersökta för att se vilka smidestekniker som har använts i tillverkningen av knivar under vendeltid och äldre vikingatid. Undersökningen är gjord som ett delmoment i ett större forskningsprojekt som leds av Johan Callmer där syftet också är att fastställa smidets status och järnteknologins roll i framväxten av ett mera komplext samhälle under järnåldern. Knivarna är metallografiskt undersökta på tvärsnitt genom bladet, från egg till rygg, där material och smidesteknik tydligt framträder och avslöjar en skillnad som förefaller vara kronologiskt relaterad. De fyra äldre knivarna från Västra Karaby, från 600-talet och början av 700-talet, är företrädesvis tillverkade av ett material; antingen mjukt järn eller stål med låg kolhalt som har värmebehandlats. De fyra yngre knivarna från Åhus, från e. Kr, är däremot tillverkade av flera material. Tre av dem är laminerade med väl definierad stålkärna där stålet också har värmebehandlats. En fjärde kniv är tillverkad helt i värmebehandlat stål. Överlag är kolhalten i stålet i de yngre knivarna från Åhus högre än i stålet i de äldre knivarna från Västra Karaby Abstract As a pilot study, eight knives from Late Iron Age have been investigated. The knives, four from Västra Karaby parish and four from Åhus parish in southern Sweden have been analysed to find out the metal supply and forging technologies during the Vendel and Viking Periods. The study is integrated in a research project, led by Johan Callmer, that also aims at characterise the significance of iron technology in the development of complex societies during Iron Age. Metallographic analyses were made on cross sections of the knives blades, from ridge to edge, in which metals and forging technologies are clearly discernible. The current results present a difference that seems to be chronologically related. The four early knives, from the 7 th or early 8 th century in Västra Karaby, were all manufactured from a homogeneous metal or alloy; either ferrite or low carbon steel, also heat treated. In the four later knives on the contrary, from the late 8 th to late 9 th century in Åhus, composite constructions were common. Three of the knives are piled, or laminated, with a steel core (heat treated) welded to ferritic iron on both sides. A forth knife is manufactured from a more homogenous high carbon steel, also heat treated. And, in general the carbon content of the steel is higher in all the later knifes than in the earlier ones. 6 UV Uppsala Rapport 2009:21. Geoarkeologisk undersökning

7 Inledning På uppdrag av Johan Callmer, har Geoarkeologiskt Laboratorium, GAL, genomfört metallografiska analyser av åtta knivar. Undersökningen är gjord som ett delmoment i ett större forskningsprojekt. Medel för den nu genomförda analysen kommer från Berit Wallenbergs stiftelse. Knivarna kommer från Lunds universitets historiska museums samlingar, där museiledningen har gett sitt tillstånd till att provta knivarna. Ett syfte med det mer omfattande projektet är att undersöka ett knivmaterial från sen vendeltid/äldre vikingatid i Sydskandinavien för att fastställa smidets status i ett tidigt skede av den aktuella perioden. Järnteknologin är en mycket viktig faktor i framväxten av ett mera komplext samhälle under järnåldern och knivar utgör en fyndkategori där smidestekniker och nyttjande av varierade materialkvalitéer tydligt kan speglas. Aspekterna kring teknologi kan vara bundna till t.ex. morfologi, typologi eller kronologi, eller en kombination av dessa. För att få en första överblick över befintligt material görs här en undersökning av knivar från två kronlogiskt skilda miljöer, utan specifikt ställningstagande till deras morfologi. I undersökningen ingår fyra knivar från Västra Karaby 24:1, V. Karaby sn, Skåne från en utgrävning som genomfördes av Lunds universitets historiska museum. Materialet från V. Karaby har tyngdpunkten i 600-talet och början av 700-talet e. Kr. De fyra andra knivarna kommer från Åhus 42:84 och 55:51, Åhus sn, Skåne från en utgrävning som gjordes av Lunds universitets historiska museum och det lokala länsmuseet Åhus-materialet kan med stor säkerhet dateras till ca e. Kr. Knivens form och materialuppbyggnad Teori och terminologi För att kunna beskriva och diskutera en kniv är det lämpligt med en gemensam terminologi. Terminologi har diskuterats i flera sammanhang och nyligen har knivens uppbyggnad sammanställts och behandlats av Häggström (2005) och vi hänvisar till denna beskrivning för knivens uppbyggnad med detaljer kring bladets delar som rygg, egg och spets. Häggström (2005) tar också upp knivbladets uppbyggnad, som av många har åskådliggjorts med principskisser av bladets mestadels triangelformade tvärsnitt. Knivbladets materialsammansättning och hur olika material har satts samman är den viktigaste delen i denna undersökning. En kniv kan t.ex. bestå av ett mjukare kolfritt järn eller ett hårdare kolhaltigt stål, eller en kombination av dessa material (Fig. 1). Kniven får en bra och hållbar skärpa om stål används till eggen. Många faktorer kan ha betydelse för hur smeden väljer att kombinera järn och stål i kniven men det finns flera tänkbara alternativ. Antingen består hela bladet av järn eller av stål. Andra möjligheter är att kombinera de båda materialen i olika lager och man får en laminerad lagervis uppbyggd kniv där lager av olika metall välls samman. Här kan man tänka sig en kärna Knivar av härdat stål likheter och skillnader i material och smidesteknik 7

8 av stål som löper genom hela bladet från egg till rygg, omgivet av mjukare järn på båda sidor. Andra möjligheter är laminering på tvären där endast yttersta eggen utgörs av stål. Det finns också mer komplexa varianter på detta med ytterligare lager eller inläggning av stål för eggen som en kil i ett mjukare järn. Dessa strukturer blir tydliga i metallografiska analyser och samtidigt kan man även se hur lagren har vällts samman och om föremålet har härdats eller bearbetats på annat sätt. Järn Stål Figur 1. Principskiss på knivbladets genomskärning med exempel på hur olika material kan kombineras. 1) järn, 2) stål, 3) kärna av stål omgivet av järn (ibland med fosforinnehåll), 4) infälld stålegg, 5) påvälld stålegg. Exempel på materialsammansättning i knivar Form, funktion och materialsammansättning hos knivar har behandlats tidigare i större eller mindre omfattning i många studier. Utan att på något sätt vara heltäckande kan det vara intressant att belysa problematiken med några exempel. Bland annat har Arrhenius (1970) presenterat knivar från Birka och Helgö och behandlat hur viktiga formelement kan användas i vidare tillämpningar. I studien försökte man skaffa kunskap om knivens uppbyggnad genom att detaljstudera ryggen för att se om man kunde urskilja flera lager eller om bladet utgjordes av ett stycke. Hon utvecklade detta vidare några år senare (Arrhenius 1974). Tomtlund (och Genevois) (1973) genomförde en specialstudie inklusive metallografisk analys av ett mindre urval av knivarna från Helgö. I undersökningen framkom flera olika typer av material och att dessa var sammanvällda antingen parallellt med eller vinkelrätt mot eggen. Mjukt järn, stål och härdat stål fanns i flera olika kombinationer. Enligt Tomtlunds studie var det dock vanskligt att med detta lilla antal (13 st) se någon uppenbar systematik mellan knivars formelement och hur de var uppbyggda. Senare har ytterligare knivar från Helgö undersökts (Modin & Pleiner 1978). Knivar från andra platser från yngre järnålder har också studerats även om det inte är i större antal från respektive plats. Bland dessa finns ett urval från Uppåkra socken (Grandin & Hjärthner-Holdar 2002 och i manus) och Järrestads socken (Grandin m. fl. 2001, Grandin & Hjärthner- Holdar 2003) båda i Skåne. På båda dessa platser fanns flera knivar som var uppbyggda av flera lager där åtminstone två olika materialtyper har vällts samman. I det här fallet är grundprincipen att härdat kolstål, vilket utgör den skärande eggen, är sammanvällt med ett mjukare material (lägre kolhalt eller kolfritt), i vissa fall med fosforinnehåll. Några knivar 8 UV Uppsala Rapport 2009:21. Geoarkeologisk undersökning

9 från Järrestad består i stället av lager som är sammanvällda parallellt med ryggsidan och i Uppåkra finns även knivar av enbart mjukare järn. Laminerade knivar har också noterats i fyndmaterialet från Birkas gravar. Många är uppbyggda med en central kärna av stål, i vissa fall härdad, som är omgiven av mjukare järn (Arrhenius 1988). Även bland knivarna från den medeltida bosättningen på Eketorp, Öland, förekommer många laminerade exempel (Arrhenius 1989). Vanligen har dessa härdat stål centralt men varianter med infälld stålegg har också noterats. Vi kan även nämna några knivar från Danmark, norra Jylland, som har analyserats av Buchwald (2005, 301 ff). Han bedömer att en samling av knivar från AD från Lindholm Høje har en för knivtillverkning förvånansvärt låg kolhalt, som mest 0,4 %. Några av dem var härdade men Buchwald noterar att den hårdaste delen inte återfanns i eggen där den borde vara. Flera av knivarna var dock uppbyggda av en kärna av stål (lågkolhaltigt) omgivet av ett mjukare järn. Från Aggersborg, också på norra Jylland, har Buchwald (2005, 312 ff) undersökt ett fåtal knivar daterade till AD. Bland dessa finns några som är tillverkade av homogent stål som inte härdats. Andra, som dock har härdats, består av tre lager där en kärna av stål är omgivet av yttre band av mjukare järn. En liten utblick kan i korthet dessutom göras till det brittiska området där flera studier har fokuserat på knivarnas morfologi i relation till uppbyggnad. En resumé av tidigare undersökningar av knivar omfattande perioden AD har gjorts av Blakelock & McDonell (2007) där motsvarande principer för knivarnas konstruktion diskuteras som i de svenska knivarna. I materialet, som omfattar 79 knivar, noterade man att den vanligaste typen är den där stål har vällts på ett mjukt järn endast i eggen. Den näst vanligaste är den med en kärna av stål genom hela bladet som är omgivet av järn på båda sidorna. Därefter följer modellen där hela bladet är tillverkat av stål. Gemensamt för de två senare är att stålet är av bra kvalité och har värmebehandlats på kontrollerat sätt. Om vi istället riktar oss österut till de ryska områden, finns flera omfattande metallografiska undersökningar av bland annat knivar. Terekhova med flera (1997) har beskrivit och jämfört såväl olika regioner som form och funktion. Från de södra delarna omnämns föremål av antingen järn eller stål liksom uppkolade produkter och sådana som vällts samman av flera lager. I nordligare delar förefaller sammanvällning av flera lager, med järn på stålkärna, och dessutom härdat material vara mer framträdande. Skillnaden mellan olika regioner förefaller dock bli mindre markant längre fram i tiden. En komponent som också är återkommande och betydande liksom i svenska och brittiska knivar, är fosfor. Dessa kortfattade beskrivningar ger en inblick i vad man kan förvänta sig i de knivar som är valda för analys i denna studie. Metod Provtagning Knivarna har så långt som möjligt provtagits genom bladet för att få ett tvärsnitt från egg till rygg. Genom ett sådant snitt har man möjlighet att få en bra uppfattning om hur kniven är uppbyggd. Såväl järnets Knivar av härdat stål likheter och skillnader i material och smidesteknik 9

10 sammansättning, förekomst av slagginneslutningar och hur stycket har bearbetats fram till det färdiga föremålet framträder tydligt i denna riktning. De flesta av de aktuella knivarna har åtminstone delar av bladet bevarat. Vissa har naturliga brottytor och så långt som möjligt har vi valt prov i anslutning till dessa. Vi har dock strävat efter att ta prover i den del av kniven där man kan förvänta sig att eggen varit i bruk och därmed att de skärande egenskaperna har varit speciellt viktiga. Därför har vi undvikit tvärsnitt för nära spetsen. I några fall har knivarna också varit mer korroderade och vanligen är det den tunna eggen som har korroderat mest. Av den orsaken har vi i några fall tagit ytterligare ett prov för att få ut så mycket information av så stor del av bladet som möjligt. Det är också viktigt att kunna jämföra motsvarande delar av bladen från knivarna med varandra. Provet tas genom att en några millimeter tunn skiva sågas ur bladet. Denna skiva gjuts in i plast och slipas och poleras. Metallografisk undersökning Metallografiska undersökningar utfördes på åtta polerade prover i påfallande ljus för att bedöma järnkvalitén. I mikroskopet kan olika texturer, beroende på kemisk sammansättning och grad av bearbetning utläsas. Proverna undersöks i två steg. Först studeras den polerade ytan för att se slaggförekomst och slaggsammansättning. Slaggerna är ofta små och långsmala till följd av smidet. De är också finkorniga och därmed kan det vara svårt att urskilja deras sammansättning. De innehåller dock vanligen en glasfas som är kiselrik och en eller flera järnoxidmineral, t.ex. wüstit eller magnetit. Ibland förekommer också olivin, ett mineral som innehåller både järn och kisel. I nästa steg etsas proverna med 2 % nitallösning, vilken påverkar metallen olika beroende på dess sammansättning. Metoden är därför användbar för att bedöma kolhalten i materialet, t.ex. om det är ett mjukt kolfritt järn eller stål med kolinnehåll. Metoden kan också avslöja ett fosforinnehåll, vilket påverkar materialets hårdhets- och seghetsegenskaper. Några termer som används i detaljbeskrivningarna i resultatkapitlet är ferrit som är ett 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. Det är också möjligt att se hur järnet har bearbetats t.ex. om olika stycken har sammanfogats. En sådan vällning skapar ibland en söm, eller en fog som syns som en avvikande linje i provet och ibland också kantas av slagg. Man kan också urskilja olika värmebehandlingar som härdning, dvs. en upphettning med påföljande snabb avkylning i t.ex. vatten. Den bildade strukturen kallas martensit. Ett härdat stål kan också anlöpas, för att minska sprödheten och martensiten omformas. Uppvärmning i form av glödgning, utan snabb avkylning, kan även ses i form av cementit som antagit rundare former, så kallad sfäroidisering. Undersökningen genomfördes i ett Zeiss Axioskop 40A polarisationsmikroskop utrustat med en digitalkamera. 10 UV Uppsala Rapport 2009:21. Geoarkeologisk undersökning

11 Figur 2. De undersökta knivarna från V. Karaby. Linjer markerar var prover har tagits för analys. Eggen är nedåt i samtliga. Uppifrån och ner: A71:70, A170, A255 och A264. Resultat Knivarna har valts för analyser baserat på kronologiska aspekter vilket medför att de formmässigt skiljer sig åt. De är också olika mycket bevarade (Fig. 2 och 10). Det är dock ändå på sin plats att i korthet notera deras utseende, vilket också nämns för varje analyserad kniv. Några har nästan hela bladets längd intakt medan andra har tydliga brottytor som sannolikt är närmare tången än den ursprungliga spetsen vilket betyder att den ursprungliga längden på bladet inte kan bestämmas. Däremot är det för många av dem möjligt att bedöma knivbladets form. Här finns såväl sådana där ryggen är rak som exempel med nedsvängd spets. Några visar tecken på nedslipning till följd av användning och bladet har därmed Knivar av härdat stål likheter och skillnader i material och smidesteknik 11

12 minskat i omfång. I några har också korrosionen förstört bladet och eggen saknas ställvis på flera av dem. Även vid övergången till tången finns olika varianter med mer eller mindre tydligt formad ansats. Tången som är i det närmast lika bred som bladet (det som är bevarat) förekommer, liksom smalare tånge. Ett gemensamt drag för de flesta av dem är att de i tvärsnitt är rektangulära. Bladen är i flera fall triangulära i tvärsnitt men i några snarare långsmalt rektangulära med avsmalnad kortsida mot eggen vilket framgår tydligare för varje kniv. V. Karaby A71:70 Okulär observation Knivens hela längd är 77 mm, varav bladet utgör 53 mm vilket sannolikt är nästan hela dess ursprungliga längd. Bredden på bladet är som mest 13 mm och tjockleken över ryggen är ca 3 mm. Kniven har en rak rygg, eventuellt något nedåtböjd mot spetsen och en något markerad ansats mot tången (Fig. 2). Eggen är svagt böjd i en båge mot ryggen. I tvärsnitt är bladet triangulärt och tången huvudsakligen rektangulär. Knivens vikt är 8,40 g. Vid provtagning valdes ett tvärsnitt tämligen centralt genom bladet där vi gjorde bedömningen att det var störst chans att eggen fanns bevarad. Snittet visade sig innehålla en stor andel metalliskt järn och endast liten mängd är korroderad. Metallografisk analys I mikroskopet framträder ett tämligen välbevarat metalliskt järn. Endast ytterkanter, inklusive yttre delen av eggen, är korroderade. Från eggen i riktning mot ryggen löper flera i det närmaste parallella band av slagginneslutningar. Nära ryggen förekommer inneslutningarna i mer oregelbundna former. Antalet och storleken ökar från eggen mot ryggen. I halvan närmast eggen är de främst koncentrerade till centrala delar men närmare ryggen förekommer de genom hela bladets bredd. Slagginneslutningarna är mestadels finkorniga och innehåller flera faser, såväl en kiselrik glasfas som järnoxid i form av wüstit. De flesta som förekommer i det centrala stråket av inneslutningar domineras av en glasfas. Likartade finns också närmare bladets ytterkanter men här förekommer även wüstitrikare och de som är något grovkornigare. Båda dessa typer är som mest ca 10 mikrometer breda, men vanligen tunnare. Det etsade tvärsnittet visar en tydligt bandad järnstruktur (Fig. 3). Banden följer slagginneslutningarna, ställvis med gränser längs slaggen, ställvis förekommer slagginneslutningar utan tydlig gränser i järnet. I dessa band, eller lager, varvas i det närmaste ren ferrit med lager av ferrit med anlöpt martensit i kornkontakterna (Fig. 4). Detta gäller främst nära eggen. Närmare ryggen är banden lika tydliga men den totala kolhalten förefaller avta successivt och istället för martensit finns cementit mellan ferritkornen även om det ställvis i ryggens närhet också finns små öar av anlöpt martensit. 12 UV Uppsala Rapport 2009:21. Geoarkeologisk undersökning

13 Figur 3. V. Karaby A71:70 i tvärsnitt med en tydligt bandad järnstruktur. Foto från mikroskopet på etsat prov. Eggen till vänster. Figur 4. V. Karaby A71:70 detalj från centrala delar i föregående figur på den bandade strukturen. De ljusa fälten är ferrit, de bruna martensit. Långsmala grå formationer är innesluten slagg. Foto från mikroskopet på etsat prov. Tolkning Denna kniv är sannolikt smidd ur ett stycke järn, eller snarare stål med låg kolhalt. Järnet har bearbetats genom att växelvis smidas ut och ihop och under denna process har en uppdelning i kolfattigare och kolrikare lager uppstått. Dessa lager, eller band, har samma utbredning som slagginneslutningarna. De senare markerar dock inga tydliga vällfogar, mer än möjligen i ett fall. Efter den mekaniska bearbetningen har kniven upphettats och kylts av och ett härdat stål har bildats. I vissa delar verkar dock inte härdningen ha tagit, möjligen på grund av en något för låg kolhalt. Den största koncentrationen, eller bredaste bandet av anlöpt martensit, återfinns dock centralt närmast eggen där den sannolikt behövs som mest. Knivar av härdat stål likheter och skillnader i material och smidesteknik 13

14 V. Karaby A170 Okulär observation Knivens hela längd är 62 mm, varav bladet utgör 35 mm. Spetsen saknas och det är osäkert hur mycket längre bladet har varit. Den största bredden är 13 mm men eggen är ojämnt korroderad och den kan ha varit bredare och dess utbredning är oklar. Ryggen är rak med en markerad kantig ansats mot tången (Fig. 2). Ryggens tjocklek är ca 2,5 3 mm. I tvärsnitt är bladet långsmalt triangulärt och tången rektangulär. Knivens vikt är 4,52 g. Vid provtagning valdes först ett snitt nära brottytan vid spetsen men där fanns endast mycket små mängder bevarad metall. Därför gjordes ett snitt närmare tången där bladets bevarade tjocklek är som störst. Snittet här innehåller mer metalliskt järn främst närmst ryggen. Vid eggen finns dock ingen för ögat synlig metall. Figur 5. V. Karaby A170 i tvärsnitt med en mestadels bandad järnstruktur. Stora delar av det metalliska järnet i provet finns i bilden. Eggen, längre till vänster är helt korroderad (grå ytor). Provet innehåller mest ferrit (ljust bruna fält). Små förekomster av cementit syns runt ferritkornen och är samlade i tunna band. Foto från mikroskopet på etsat prov. Metallografisk analys Inte heller vid hög i förstoring mikroskop kan någon bevarad metall observeras i eggen. Endast halvan närmast ryggen innehåller järn. De yttre delarna vid ryggsidan är också delvis korroderade. I den bevarade delen kan man dock notera att mängden slagginneslutningar är liten. De få som finns ligger samlade längs ett tämligen centralt band som löper från vad som kan antas vara eggen, rakt mot ryggen. Varje enskild slagginneslutning är dock inte speciellt utdragen utan lika stor i alla riktningar, ibland lite oregelbundet formade. Närmast ryggen är de samlade i en större koncentration utan tydlig orientering. De är mycket järnoxidrika men innehåller också en kiselrikare glasfas i liten mängd. Järnet domineras av ferrit (Fig. 5) som mestadels är relativt grovkornig. Kornkontakterna förefaller i låg förstoring vara något breda 14 UV Uppsala Rapport 2009:21. Geoarkeologisk undersökning

15 vilket i högre förstoring framträder som ett pärlband av cementit som mer eller mindre ihållande följer kornkontakterna. Lokalt, i tunna band, finns också en del något större ansamlingar av cementit, vanligen i rundade former, vilket endast marginellt höjer kolhalten. I ett område närmast ryggen, finns ytterligare större andel cementit och kornstorleken är här också något mindre än i övrigt. Tolkning Den del av kniven som är bevarad, dvs. halvan närmast ryggen, består av ett mjukt järn, eller stål med mycket lågt kolinnehåll. Samma struktur förekommer i hela den bevarade delen av föremålet och det finns inga tecken på att något annat har funnits i den helt korroderade eggen. Kolhalten är endast lokalt och marginellt förhöjd, men genomgående mycket låg. Kniven har blivit uppvärmd efter avslutat smidesarbete, vilket syns i form av de relativt grova ferrtikornen och cementitens rundade former. I denna kniv är kolhalten sannolikt för låg för att härdning ska få någon större effekt, men den förefaller ändå ha blivit glödgad. Figur 6. V. Karaby A255 i tvärsnitt. Kniven har en tydligt bandad struktur. Centralt syns en grå långsträckt zon med slagginneslutningar. Foto från mikroskopet på etsat prov. Eggen nere till vänster. V. Karaby A255 Okulär observation Knivens hela längd är 53 mm, varav bladet utgör åtminstone 27 mm, möjligen lite till. Bladet är kraftigt nedslipat varför dess ursprungliga längd, bredd och form är svår att avgöra. Övergången till tången är dock tämligen väl markerad. Ryggen har sannolikt varit rak men något lutande Knivar av härdat stål likheter och skillnader i material och smidesteknik 15

16 nedåt mot spetsen i förhållande till tångens riktning. Eggen är huvudsakligen rak, något svängd från ryggen, men smalnar av mot spetsen (Fig. 2). Formen är mestadels sannolikt effekt av nedslipning. Bevarad bredd på bladet är som mest ca mm och ryggen är ca 3 mm som tjockast. I tvärsnitt är bladet trubbigt triangulärt, tången rektangulär med rundade hörn. Knivens vikt är 4,26 g. Vid provtagning valdes ett tvärsnitt centralt genom bladet. Metall finns intakt i stora delar av snittet, men saknas delvis närmast ryggen. Figur 7. V. Karaby A255. Detalj ur föregående kring den centrala zonen som utgör en vällfog. Järnet består av ferrit (ljusa fält) med mer eller mindre mängd kolhaltig fas (brun) koncentrerad till kornkontakterna eller mellan ferritkornen (se nästa figur). Foto från mikroskopet på etsat prov. Metallografisk analys I mikroskop framträder ett tämligen slaggfritt metalliskt järn. De slagginneslutningar som finns är långsträckta och löper parallellt i några få stråk från eggen i riktning mot ryggen. Slagginneslutningarna är av huvudsakligen två olika typer. Det stråk som är mest centralt är rikt på järnoxid, medan de yttre, på båda sidor, domineras av glas. Närmast eggen finns endast det centrala wüstitrika bandet och det ena glasdominerade stråket, men på motsatta sidan i rosten finns en bevarad glasig slagginneslutning som följer samma mönster som närmare ryggen. Det etsade provet uppvisar en tydligt bandad struktur (Fig. 6) men utan välmarkerade kontakter. Endast en möjlig vällfog kan urskiljas och den ligger centralt i snittet (Fig. 6, 7) och följer inneslutningarna av wüstit. Övriga förändringar är mer kontinuerliga, men följer i stora drag samma riktning som vällfogen och slagginneslutningarna. Järnet består av ferrit med mer eller mindre mängd kolhaltig fas koncentrerad till kornkontakterna eller mellan ferritkornen (Fig. 7, 8). I yttre delarna 16 UV Uppsala Rapport 2009:21. Geoarkeologisk undersökning

17 dominerar ferrit med kolhaltiga fasen koncentrerad till ferritkornens hörn. I mer centrala delar av kniven, och delvis nära en kant, har den kolförande fasen en större utbredning även om ferrit fortfarande förekommer rikligt. Den kolförande fasen är anlöpt martensit (Fig. 8), och inte perlit, vilket visar att föremålet också har blivit härdat och anlöpt. Närmast eggen är det centrala bandet som allra kolrikast med ett tunt band (30 mikrometer brett) av nästan enbart martensit. Figur 8. V. Karaby A255. Detalj på ferrit (ljusa fält) och martensit (bruna ytor mellan ferritkornen). Slagg förekommer i två olika sammansättningar. Den vänstra ljusgrå är järnoxid, den högre som är mörkare grå innehåller en kiselrikare glasfas. Eggen är nedåt i bild. Foto från mikroskopet på etsat prov. Tolkning Kniven är smidd av ett lågkolhaltigt stål som bearbetats och fått en bandad struktur med något varierad sammansättning med högre respektive lägre kolhalt där den högre kolhalten mestadels är koncentrerad till bladets centrala delar, dvs. den del som löper genom eggen. Föremålet har också blivit härdat, dvs. uppvärmt och avkylt och fått en hårdare och skarpare egg. V. Karaby A264 Okulär observation Knivens hela längd är 74 mm, varav bladet endast utgör 20 mm. Bladet har en tydlig brottyta från rygg till egg och dess ursprungliga längd är osäker. Bladets bredd är 12 mm. Ryggen, som är drygt 1 mm bred, har troligen varit rak och parallell med tången, som dock böjer uppåt något i motsatt ände. Även eggen förefaller ha varit rak. I tvärsnitt är bladet Knivar av härdat stål likheter och skillnader i material och smidesteknik 17

18 snarare rektangulärt än triangulärt med en diffus avsmalning mot eggen. Även tången är långsmalt rektangulär (Fig. 2). Knivens vikt är 8,24 g. Vid provtagning gjordes ett snitt parallellt med brottytan, några millimiter från denna och metall förekommer i i stort sett hela snittytan. Metallografisk analys I mikroskopet framträder tydligt att slagginneslutningarna är tämligen många och dessutom stora, betydligt större än i de andra undersökta knivarna. De varierar i bredd från endast ca 5 mikrometer till ca 50 mikrometer. Inneslutningarna är dock utsträckta i samma riktning, från eggen till ryggen, även om en del har utbredning även vinkelrätt denna framträdande orientering. De innehåller flera faser, men domineras av järnoxid, troligen wüstit. Vid etsning framkommer en mycket homogent uppbyggd metall (Fig. 9). Järnet är genomgående ferrit, dvs. kolfritt järn. Kornstorleken är relativt grov och kornen är oregelbundna, lokalt med mindre korn mellan de grövre. Sannolikt har en värmebehandling sent i smidet åstadkommit denna textur i form av omkristallisering. En bakomliggande bandad struktur kan anas och som är parallell med slagginneslutningarna. Troligen representerar denna de tidigare skedena av upprepade vikning och utsmidning. Järnet saknar den överpräglande textur som är karaktäristisk för ett fosforinnehåll, men en sådan textur bildas då järnet avkyls relativt hastigt efter en upphettning. Med tanke på att ferritkornen är tämligen grova har sådan avkylning troligen inte skett. Därför är det möjligt att fosfor finns, men inte framträder och vi kan inte utesluta ett fosforinnehåll. Figur 9. V. Karaby A264 i tvärsnitt med en tydligt bandad järnstruktur. Strukturen framträder dels med hjälp av långsmala parallella grå slagginneslutningar, dels i band av ferritkorn (ljusare och något mörkare band). Foto från mikroskopet på etsat prov. Eggen till vänster. Tolkning Kniven är smidd av ett homogent stycke helt kolfritt järn. Det relativt stora innehållet av slagg är huvudsakligen troligen kvar från tillverkningen. Slaggen har dock fördelats i kniven i samband med smidet. I vilken utsträckning det har haft negativ effekt på funktionen är osäkert. Metallen i sig är dock homogen, men eftersom den saknar kol är den tämligen mjuk. 18 UV Uppsala Rapport 2009:21. Geoarkeologisk undersökning

19 Figur 10. De undersökta knivarna från Åhus. Linjer markerar var prover har tagits för analys. Uppifrån och ner: A538:NV:I, R104, A1300:A:IV och R x y Åhus A538:NV:I Okulär observation Knivens hela längd är 53 mm, varav bladet utgör 36 mm. Ryggen är rak men något nedåtböjd mot spetsen och övergår direkt i tången utan markerad ansats. Ryggens tjocklek är 1 1,5 mm. Troligen har bladet hela sin ursprungliga längd. På eggsidan finns en tydligare ansats mot tången. Bladet är som bredast vid övergången till tången, ca 11 mm, och smalnar av mot spetsen längs en linje. I tvärsnitt är bladet snarare långsmalt rektangulärt än triangulärt, med avsmalning mot eggen. Tången är något bredare i snitt men även den är rektangulär (Fig. 10). Knivens vikt är 3,25 g. Vid provtagning valdes ett tvärsnitt centralt genom bladet och det innehåller mestadels metall. Eventuellt är yttersta delen av eggen korroderad. Knivar av härdat stål likheter och skillnader i material och smidesteknik 19

20 Figur 11. Åhus A538 i genomskärning. Den uppvisar en bandad struktur med omväxlande band av lågkolhaltigt stål och fosforförande kolfritt järn (ljusare delar främst i ytterkanterna). Foto från mikroskopet på etsat prov. Eggen till vänster. Figur 12. Åhus A538, detalj från område nära eggen (eggen längre till vänster) på ferrit (ljusa fält), martensit (ljust bruna områden) och slagginneslutningar (grå och långsträckta). Foto från mikroskopet på etsat prov. Figur 13. Åhus A538, detalj nära ryggen på ferrit med en överpräglande fosforstruktur. Den framträder som tunna åsar eller dalgångar på en större plan yta. Foto från mikroskopet på etsat prov med en inställning som skapar topografiska skillnader. 20 UV Uppsala Rapport 2009:21. Geoarkeologisk undersökning

21 Metallografisk analys Tvärsnittet innehåller huvudsakligen metall men är korroderat i yttre delarna. Genom metallen löper ett stråk av slagginneslutningar. Närmast eggen är de små och få. Mängden och storleken ökar något i riktning mot ryggen. De är mestadels koncentrerade på en sida om en tänkt mittlinje från eggen till ryggen. När de närmar sig ryggen svänger de av i en svag böj mot motsatt sida. De flesta är långsträckta i samma riktning som hela stråket av inneslutningar men en del har också utbredning i flera riktningar. De innehåller främst en kiselrik glasfas. Andra faser i form av wüstit, har inte observerats mer än i något enstaka fall. Vid etsning framträder två typer av texturer. Den ena, som dominerar, förekommer i den slaggfattiga delen och därmed även ut i eggen (Fig. 11). Här förekommer en finkornig textur av ferrit med kolhaltig fas längs kornkontakterna. Denna är inte perlit utan anlöpt martensit och visar att föremålet blivit härdat och anlöpt (Fig. 12). I det slaggrikare området, främst mot ryggen, dominerar ferrit med en överpräglande dendritisk textur som indikerar ett fosforinnehåll (Fig. 13). Gränsen mellan de båda kvalitéerna är successiv och syns främst med hjälp av skillnader i slaggmängd, dvs. inga tydliga vällfogar kan observeras. Tolkning Denna kniv har en egg av härdat och anlöpt kolstål, men kolhalten är något lägre än i de tre andra knivarna från Åhus, troligen precis på gränsen för att vara härdbart, dvs. kring 0,3%. Det lågkolhaltiga, härdade stålet är, åtminstone på ena sidan, omgivet av ett kolfattigare järn med ett fosforinnehåll. Texturen i denna del visar också att kniven blivit upphettad och därefter avkyld. Likt kniven R104 har denna kniv fått en hårdhet och skärpa i eggen av stål samtidigt som den är hård, men inte lika hård, i yttre delarna till följd av ett fosforinnehåll som tillsammans med ferriten också skapar en seghet i materialet. Men, denna kniv har totalt sett en lägre kolhalt och saknar den tydliga laminatkonstruktion som finns i R104. Åhus R104 Okulär observation Knivens hela längd är 75 mm, varav bladet utgör 58 mm. Sannolikt saknas endast en mindre del av spetsen. Ryggen är rak med markerad ansats mot tången som är vinklad nedåt jämfört med ryggen. Ryggens tjocklek är ca 3 mm. Bladet har mindre tydligt markerad ansats mot tången och är som bredast där, ca 16 mm, och smalnar successivt av mot spetsen längs en linje. I tvärsnitt är bladet långsmalt triangulärt och tången rektangulär (Fig. 10). Knivens vikt är 10,32 g. Vid provtagning gjordes ett snitt genom bladets centrala del. Stora delar av snittet utgörs av bevarad metall. Endast delar av ytterkanterna är korroderade. Knivar av härdat stål likheter och skillnader i material och smidesteknik 21

22 Figur 14. Åhus R104. Tvärsnitt genom bladet med en tydlig uppbyggnad av flera lager. Det centrala, mörkare är stål, omgivet av kolfattigt och fosforförande järn. Foto från mikroskopet på etsat prov. Eggen till vänster. Figur 15. Åhus R104, detalj från kontakten mellan det centrala härdade bandet av stål (till höger) och det fosforförande kolfattiga järnet till vänster. Kontakten är parallell med flera stråk av slagginneslutningar (grå). Kol har vandrat över den ljusare vällfogen in det kolfattigare järnet. Eggen återfinns nedåt i bild. Foto från mikroskopet på etsat prov. Metallografisk analys I tvärsnittet förekommer många parallella stråk av slagginneslutningar. Varje inneslutning är liten och mestadels långsmal och utsträckt i samma riktning som stråken av inneslutningar. Allt är parallellt orienterat med en linje som löper från eggen och rakt mot ryggen. Inneslutningarna är mestadels något större närmare ryggsidan och både mindre och färre närmast eggen. Slaggen är avrundad i ytterkanterna men bland de längre ser man tydliga sprickor, vinkelrätt mot utbredningen där slaggen har spruckit sönder, snarare än att sträckas ut, när järnet har bearbetats. Bearbetningen kan därmed ha pågått även vid lägre temperatur än när slaggen är fullständigt formbar. Inneslutningarna är mestadels kiselrika och domineras av en glasfas, ställvis även med olivinkristaller i några av de större. Enstaka stråk av inneslutningar är dock rikare på järn och domineras av wüstit. Dessa följer huvudsakligen samma stråk, tämligen nära mittlinjen, men inte helt centralt. 22 UV Uppsala Rapport 2009:21. Geoarkeologisk undersökning

23 Figur 16. Åhus R104, detalj från kontakten mellan det centrala härdade bandet av stål (till vänster) och det fosforförande järnet till höger med ljusa fält med en överpräglande dendritisk textur. De grå längsträckta områden är slagg och längst till höger den korroderade ytterkanten. Eggen återfinns nedåt i bild. Foto från mikroskopet på etsat prov. Figur 17. Åhus R104, detalj från kontakten mellan det centrala härdade bandet av stål (till vänster) och det fosforförande järnet till höger med ljusa fält med en överpräglande dendritisk textur. Fosfortexturen framträder som tunna åsar eller dalgångar på en större plan yta. Foto från mikroskopet på etsat prov med en inställning som skapar topografiska mönster relaterat till sammansättning. Knivar av härdat stål likheter och skillnader i material och smidesteknik 23

24 I det etsade provet framträder en lagrad struktur. Centralt i bladet löper ett band av anlöpt martensit som på båda sidor omges av ett kolfattigt, men fosforförande järn (Fig. 14). Det centrala bandet löper ända ut i eggen, medan de båda yttre förefaller successivt avta någon millimeter från yttersta eggen. Här är metallen korroderad varför det är svårt att distinkt följa detta. Det centrala martensitbandet är eventuellt uppbyggt av flera hopvällda/vikvällda tunnare lager av samma kvalité. Detta framgår av att kolhalten varierar något inom bandet samtidigt som det finns flera stråk av slagginneslutningar som markerar gränser mellan dessa små skiftningar. Däremot finns inte gränser mellan alla slagginneslutningar. Kontakten mellan det centrala martensitbandet och det på båda sidor likartade kolfattiga järnet är tydlig, men inte skarp (Fig. 15, 16). Längs kontakten förefaller kol ha diffunderat från det centrala bandet och ut i de båda yttre (Fig. 15). Kring några större slagginneslutningar i de yttre banden finns också lokalt en något förhöjd kolhalt. De yttre banden domineras av en tämligen grovkornig ferrit med en något diffus, överpräglande dendritisk textur (Fig. 16, 17). Den senare beror på ett fosforinnehåll. Att texturen framträder är en följd av samma temperaturbehandling som har bildat den anlöpta martensiten, dvs. uppvärmning och avkylning. Tolkning Kniven är uppbyggd av tre tydliga lager, där de båda yttre är av samma kolfattiga men fosforförande kvalité och omger ett lager av stål med högre kolhalt. Inom respektive lager syns tecken på upprepad utsmidning och hopvikning. Till sist har de tre lagts samman. Det finns i tvärsnittet inga tecken på att de yttre utgörs av ett och samma band som vikts runt en kärna utan det förefaller som det är tre parallella stycken som har lagts samman. Efter sammanvällningen har kniven värmebehandlats genom härdning och efterföljanden anlöpning. Även om det egentligen endast är ståldelen som härdats, vilket syns som anlöpt martensit, visar även den yttre fosforförande delen, med sin karaktäristiska dendritisk textur, tecken på samma uppvärmning av avkylning. Denna kniv har fått en hårdhet och skärpa i eggen av stål samtidigt som den är hård, men inte lika hård, i yttre delarna till följd av ett fosforinnehåll i ferriten vilket också skapar en seghet i materialet. Åhus A1300:A:IV Okulär observation Knivens hela längd är 77 mm, varav bladet utgör ca 30 mm. Denna kniv har större andel beläggning av korrosion än de övriga. Ryggen är rak, eventuellt något nedåtriktad jämfört med tången. Ansatsen till tången är rundad men tydlig. Bladet övergår ännu kontinuerligare i tången på eggsidan än på ryggsidan. Ryggen är som mest ca 2 mm tjock. Bladet har gått av i en oregelbunden brottyta men dess form kan ha varit något böjd mot ryggen (Fig. 10). Bladets bredd är som mest 12 mm. Tvärsnittet är snarare långsmalt rektangulärt med avsmalning mot eggen, än triangulärt. Tångens tvärsnitt är svårt att bedöma på grund av korrosionen. Knivens vikt är 5,24 g. 24 UV Uppsala Rapport 2009:21. Geoarkeologisk undersökning

25 Vid provtagning kontrollerades först en yta nära den naturliga brottytan men magnetismen är låg varför det är troligt att metallinnehållet är litet. Därför valdes istället ett tvärsnitt mer centralt genom bladet. Även här finns ett större korroderat område längs långsidan men till stora delar finns metall bevarat. Metallografisk analys I mikroskop framträder tydligt hur bladet är delvis mycket korroderat, främst centralt mellan eggen och ryggen. Närmast ryggen och eggen finns mer metall bevarad även om den absoluta eggen till stora delar är korroderad. Från egg till rygg löper ett fåtal tunna stråk av slagginneslutningar (Fig. 18). Dessa är i stora drag koncentrerade i ett centralt band och längs två band närmare ytterkanten, som dock inte är den ursprungliga ytterkanten. De flesta inneslutningarna är långsträckta i samma riktning, men många är i det närmaste cirkelformade, men följer samma stråk. I halvan närmast eggen innehåller de centralt liggande inneslutningarna huvudsakligen en kiselrik glasfas, medan de mer perifera är järnrikare och innehåller både wüstit och en glasfas. Närmare ryggen framträder inte samma tydliga uppdelning. Efter etsning av provet framträder en mestadels homogen textur av järnet. Det som är bevarat av från eggen och halvvägs till ryggen är genomgående en jämn anlöpt martensit (Fig. 19). De glasiga slagginneslutningarna ligger mitt i denna textur och markerar ej någon tydlig gräns (Fig. 20). De yttre, wüstitrikare slagginneslutningarna, ligger dock längs en zon som antyder en något lägre kolhalt på järnet utanför inneslutningarna, dock utan att någon tydlig vällfog framträder. Centralt i bladet, där det mesta av metallen är korroderad, och ett litet stycke mot ryggen, är kolhalten lokalt lägre och ferrit dominerar. Närmast ryggen är kolhalten återigen något högre, men lägre än i eggen, med huvudsakligen en textur med anlöpt martensit. Denna övergång är mycket diffus och det förefaller inte finnas några tydliga vällfogar mellan olika kvalitéer. Figur 18. Åhus A1300:A:IV. Tvärsnitt genom bladet vid den halva som är närmast eggen. Yttersta spetsen av eggen är dock huvudsakligen korroderad (grå ytor) men små ytor av metall finns bevarade långt ut och ca 1 mm från spetsen är mer av metallen intakt. Små tunna stråk av grå slagginneslutningar löper parallellt genom bladet. Foto från mikroskopet på oetsat prov. Eggen till vänster. Knivar av härdat stål likheter och skillnader i material och smidesteknik 25

26 Figur 19. Åhus A1300:A:IV. Detalj på eggen ur föregående figur på etsat prov. Här finns ett homogent härdat stål. Foto från mikroskopet. Figur 20. Åhus A1300:A:IV. Detalj på det härdade kolstålet. Central tlöper ett stårk med långsmala mörkgrå slagginneslutningar med en kislerik glasfas. De något ljusare grå slagginnelsutningarna i yttekranetn (tydliga i vänstra delen) innehåller järnoxid. Eggen är nedåt i bild. Foto från mikroskopet på etsat prov. Tolkning Det som är bevarat av kniven antyder att den utgjorts av ett homogent härdat kolstål. Troligen är den tillverkad av en ursprungsprodukt av stål, med liten slaggmängd, som har bearbetats utförligt. När knivens former var färdiga har den värmebehandlats, dvs. härdats och anlöpts och fått egenskaper som är lämpliga för en egg. Dock är inte bara eggen, utan hela kniven tillverkad av samma stål. 26 UV Uppsala Rapport 2009:21. Geoarkeologisk undersökning

27 Åhus R x y Okulär observation Knivens hela längd är 76 mm, varav bladet utgör 41 mm. Troligen saknas endast någon millimeter vid allra yttersta spetsen. Ryggen är rak med svag nedåtböjning vid spetsen. Ryggen är ca 3,5 mm tjock. Eggen är svagt böjd i en båge mot ryggen. Bladet är som mest ca 13 mm brett. Ansatsen mot tången är rundad men tydlig (Fig. 10). I tvärsnitt är bladet långsmalt triangulärt och tången rektangulär. Knivens vikt är 10,83 g. Vid provtagningen valdes ett snitt centralt genom bladet. Yttre delen av ryggen är korroderad liksom en långsida. I övrigt förefaller det mesta av metallen vara bevarad. Figur 21. Åhus Rx378y395. Tvärsnitt genom bladet med en tydlig lagervis uppbyggnad. Ett centralt lager i kärnan är omslutet av ett lager som vikts runt denna. Kolhalten varierar något inom alla lagern men är högst i den del som når ut i eggen (bruna fält). Foto från mikroskopet på etsat prov. Eggen till vänster. Metallografisk analys I mikroskop framträder en mestadels mycket välbevarad metall. Endast ett tunt yttre skikt är korroderat. Närmast eggen är korrosionen dock något mer dominerande. Slagginneslutningar finns koncentrerade längs stråk som går från eggen till ryggen. De är mest frekventa centralt i snittet, men förekommer även i mindre mängd närmare ytterkanterna. Totalt sett får mängden betraktas som liten. Framförallt är de oerhört små (vanligen mindre än 5 mikrometer breda). Mestadels är de långsmala i samma riktning som stråken av slagg. De är så små att det ställvis är svårt att bestämma vad de innehåller men de flesta domineras av eller består enbart av en kiselrik glasfas. Längs några extremt tunna stråk, nära respektive ytterkant, finns dock en del som domineras av järnoxid, sannolikt wüstit. De flesta inneslutningar följer samma riktning men ett fåtal korsar den dominerande orienteringen. Närmast ryggen svänger stråken av slagginneslutningar runt i en mjuk båge vilket indikerar att bladet är hopvikt på mitten och de yttre delarna på ömse sidor om mitten är spegelbild av varandra. Längs ett centralt stråk av slagginneslutningar är dessa marginellt större (5 10 mikrometer breda) än övriga och dessa har också spruckit vinkelrätt sin utbredningsriktning (jämför kniv R104). När provet har etsats framträder tydligt en flerlageruppbyggnad (Fig. 21). Dessa lager kan sannolikt ses i flera generationer. Den senaste lagerstrukturen framträder tydligt i form av tre lager där de yttre är ett och Knivar av härdat stål likheter och skillnader i material och smidesteknik 27

28 samma lager som vid ryggen har vikts dubbelt (Fig. 21) runt ett centralt band, vilket är ca 1 millimeter brett. I kontakten mellan dessa framträder tydliga vällfogar, som är ca 20 mikrometer breda. Dessa syns dels med hjälp av lokalt lägre kolhalt, dels av att tunna slagginneslutningar, med wüstit och glas, följer fogen (Fig. 22, 23). Inom banden finns också lagervisa variationer i kolhalt mellan tunnare lager men utan att vällfogar finns. Ibland följer slagginneslutningar dessa variationer, men inte alltid. De variationer i sammansättning som förekommer är mestadels successiva och sannolikt inom ett och samma järnstycke. Kolhalten varierar från någon till några tiondels viktsprocent. Allra högst är den i de centrala delarna allra närmast eggen där kolhalten når upp till 0,5 procent. Texturen är mestadels mycket finkornig och det är möjligt att urskilja ferritkorn med kolhaltig textur i kornkontakterna. Detta är dock inte perlit utan anlöpt martensit vilket visar att järnet dessutom blivit härdat och anlöpt. Martensittexturen är också framträdande i eggen (Fig. 24). I de delar där kolhalten är något lägre finns rundade, sfäroidiserade, cementitlameller vilka också är en effekt av upphettning och avkylning. Även dessa antyder en långsammare avkylning. I några fall finns också perlitnoduler kring martensiten. Figur 22. Åhus Rx378y395. Detalj från bladets centrala delar. I kontakten mellan de tre lagren framträder vällfogar. Dessa syns dels med hjälp av lokalt lägre kolhalt (ljusa band), dels av att tunna slagginneslutningar, med wüstit och glas, följer fogen. Inom banden finns också lagervisa variationer i kolhalt mellan tunnare lager men utan att vällfogar finns. Foto från mikroskopet på etsat prov, eggen nedåt i bild. 28 UV Uppsala Rapport 2009:21. Geoarkeologisk undersökning

29 Figur 23. Åhus Rx378y395. Detalj kring en vällfog (ljust långsträckt band i högra delen) med parallella slagginneslutningar(grå nyanser). Järnet är ferrit (ljusa fält) med martensit (bruna fält) längs kornkontakterna. Foto från mikroskopet på etsat prov, eggen nedåt i bild. Figur 24. Åhus Rx378y395. Detalj nära eggen där kolhalten är som högst. Här dominerar martensit. En långsträckt slagginneslutning med en kiselrik glasfas löper i riktning mot eggen till vänster. Foto från mikroskopet på etsat prov. Knivar av härdat stål likheter och skillnader i material och smidesteknik 29

30 Tolkning Denna kniv är mycket välbearbetad och eftersom den dessutom är tämligen lite korroderad är det möjligt att se flera steg i tillverkningsprocessen. Ett förslag till hur smidet, såväl de mekaniska momenten som värmebehandlingen, har gått till presenteras i följande stycke. Metallen som har använts som utgångspunkt är sannolikt ett och samma stycke, eller eventuellt två likartade, med en kolhalt mellan ca 0,3 och 0,5 %. Detta har ursprungligen varit fattigt på slagginneslutningar. Råvaran, möjligen ett ämne, har smitts ut och vikts samman upprepade gånger. Vid dessa moment har slaggen formats till långsmala inneslutningar och järnet/stålet har fått en delvis bandad textur med små variationer i kolhalt, möjligen för att kolhalten har sjunkit något i de delar som varit ytterst. Eventuellt har också ny slagg bildats längs dessa hopvikningar, men eventuella vällfogar har suddats ut av efterföljande smidesmoment. När stålet var färdigbearbetat har en sista hopläggning skett där ett lager med dubbel bladbredd har vikts runt ett centralt lager, där kolhalten är allra högst i den del som format eggen. Kontaktytorna mellan denna sista hopvikning framträder med hjälp av så kallade vällfogar. Längs dessa ca 20 mikrometer breda sömmar är kolhalten något lägre sannolikt på grund av liknande avkolning som tidigare i processen och fogen kan också följas med hjälp av tunna långsträckta slagginneslutningar med innehåll av järn från metallen som har oxiderat, och lite kiselrikt material. Efter hopvällningen har kniven värmebehandlats. Den har hettats upp och kylts, dvs. stålet har härdats. Troligen har också ytterligare en uppvärmning, med långsammare avkylning, skett för att minska den sprödhet som kan ha uppstått vid snabbkylningen. Sammanfattning och utvärdering Knivsmide ett arbete med många moment De åtta knivarna från Västra Karaby och Åhus är alla omsorgsfullt bearbetade. Smederna har i flera steg smitt järnet och stålet och värmebehandlat produkterna för att utnyttja de materialegenskaper som var och en besitter. För att färdigställa en kniv är smeden beroende av råvaran och dess sammansättning. I samtliga knivar förefaller smederna ha haft tillgång till antingen ett homogent järn eller stål. I de flesta fall har detta också varit tämligen slaggfritt. Ett undantag vad gäller slaggförekomst är kniv A264 från Västra Karaby som innehåller mer slagg än de andra knivarna, men även här är denna slagg fördelad i kniven och visar tydligt en omfattande bearbetning. Skillnader funktionellt, tidsmässigt och/eller rumsligt Knivarna är valda för analys utan någon systematik vad gäller form och storlek men de är utvalda från två kronologiskt olika grupper från varsina socknar. Resultaten från analyserna visar att det finns flera gemensamma drag mellan de två grupperna, men det finns också en tydlig skillnad. Denna olikhet hittar vi i metallens sammansättning. Alla fyra knivar från 30 UV Uppsala Rapport 2009:21. Geoarkeologisk undersökning