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Um estudo publicado na revista Scientific Reports, do grupo Nature Portfolio, mostrou que ferros produzidos por uma antiga técnica tradicional indiana podiam desenvolver resistência superior à ferrugem por causa da forma como eram fabricados, trabalhados e modificados pela própria corrosão ao longo do tempo.
A pesquisa analisou amostras de ferro produzidas por métodos associados às tribos Agaria, em Chhattisgarh, na Índia Central.
O trabalho investigou por que esse material apresentava uma resistência incomum à corrosão, mesmo tendo sido feito por um processo artesanal, anterior à siderurgia moderna.
Pesquisa não analisou qualquer ferro medieval, mas ajuda a explicar o fenômeno
A investigação não tratou diretamente de espadas medievais europeias, armaduras ou peças comuns de castelos antigos. O foco foi o ferro produzido por uma tradição metalúrgica indiana preservada por comunidades Agaria.
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Mesmo assim, os resultados ajudam a entender por que certos ferros antigos, especialmente os ferros forjados por técnicas pré-industriais, podem resistir melhor à corrosão do que aços carbono comuns usados atualmente.
A explicação não está em um único fator. O estudo mostra que a resistência veio de uma combinação entre o minério utilizado, a presença de escória, as fases minerais formadas na superfície, o processo de oxidação e o martelamento a quente aplicado depois da produção inicial do ferro.
Amostras vieram de uma região tradicional de produção de ferro
As amostras analisadas foram obtidas em Aamadandh, no distrito de Korba, no estado de Chhattisgarh. Segundo os pesquisadores, membros das tribos Agaria doaram o ferro usado na investigação.
A equipe também coletou minério e escórias na mesma região. Esse detalhe foi importante porque permitiu comparar o ferro final com os materiais envolvidos na sua produção.
O artigo destaca que muitos vestígios dos antigos fornos tradicionais foram destruídos pela ação do tempo. Por isso, os pesquisadores trabalharam com fragmentos disponíveis e com a reconstrução científica do processo a partir das amostras, da composição química e das estruturas internas do material.
Forno antigo produzia ferro esponjoso misturado à escória
A tecnologia Agaria de produção de ferro em forno do tipo bloomery pode ter existido antes de 1200 d.C., embora a data exata não esteja definida. Esse tipo de forno não produzia ferro líquido como nos altos-fornos modernos. O resultado era uma massa de ferro esponjoso, misturada a escória, que depois precisava ser trabalhada manualmente.
O forno tradicional descrito no estudo tinha formato de tigela e era normalmente construído abaixo do nível do solo. O poço tinha cerca de 800 milímetros de altura e 200 milímetros de diâmetro. O eixo do forno ficava abaixo da marca de 600 milímetros. A lareira em forma de tigela tinha cerca de 240 milímetros de diâmetro e 100 milímetros de profundidade.
A estrutura também possuía um orifício para drenagem da escória. Durante a produção, o ar era soprado para manter a temperatura em torno de 1150 °C. O processo levava aproximadamente 5 a 6 horas para cada quilo de ferro produzido.
Martelamento a quente foi decisivo para melhorar o material
Depois da produção inicial, o ferro esponjoso precisava passar pelo forjamento. Nessa etapa, o martelamento a quente ajudava a compactar a massa metálica, reduzir poros internos e remover parte das inclusões de escória.
O estudo comparou ferro martelado e não martelado por meio de tomografia de nêutrons. O resultado mostrou que o trabalho mecânico consolidou poros internos e ajudou a eliminar inclusões presentes no material.
O ferro martelado apresentou uma película passiva de corrosão mais espessa do que o ferro não martelado. Para os autores, essa película mais espessa foi um dos fatores que ajudaram a explicar a resistência superior à corrosão.
Na prática, o martelamento não apenas dava forma ao ferro. Ele também melhorava sua estrutura interna e favorecia a formação de uma superfície mais protetora contra a ferrugem.
Camada de corrosão funcionava como uma proteção natural
Um dos achados centrais da pesquisa foi a presença de uma camada espessa de produtos de corrosão sobre o ferro. À primeira vista, isso pode parecer contraditório, já que a corrosão costuma ser associada à destruição do metal.
No caso analisado, porém, essa camada não era apenas um sinal de degradação. Ela também funcionava como uma barreira protetora, dificultando o avanço da corrosão para o interior do material.
A análise microscópica mostrou rachaduras visíveis nessa camada, em sua maioria na faixa de aproximadamente 4 a 5 micrômetros, além de algumas fissuras maiores. Em áreas onde o filme superficial era mais espesso, os pesquisadores observaram menos rachaduras.
A formação de pequenas lâminas na superfície foi associada à corrosão atmosférica, e não a um ambiente marinho agressivo. Isso indica que o material foi afetado principalmente por exposição ao ar e à umidade, e não por água salgada.
Hematita, quartzo e calcita apareceram na película superficial
A composição da camada de corrosão foi analisada com diferentes técnicas. A difração de raios X em incidência rasante indicou a presença de hematita, quartzo e calcita.
Pela análise de Rietveld, os pesquisadores encontraram 70% em massa de Fe2O3, 19% de SiO2 e 11% de CaCO3. Esses compostos ajudaram a formar uma película estável na superfície do ferro.
A hematita, um óxido de ferro, foi uma das fases mais importantes identificadas. O estudo descreve a hematita como o óxido de ferro mais estável entre as fases observadas. Sua energia livre de formação foi indicada como -744,4 ± 1,3 kJ mol−1.
A maghemita também foi identificada, mas como uma fase menos estável, com energia livre de formação de -731,4 ± 2,0 kJ mol−1 a 298 K e 1 bar de pressão.
Análise por nêutrons revelou estrutura interna do ferro
Além das análises de superfície, os pesquisadores usaram difração de nêutrons para investigar o interior do material. Essa técnica é importante porque os nêutrons conseguem penetrar mais profundamente no ferro do que outras formas de radiação usadas em análises superficiais.
A difração de nêutrons confirmou a presença de ferro, cementita e maghemita. Pela análise de Rietveld, o material apresentou cerca de 92% em massa de ferro, 1,1% de Fe3O4 e 1,7% de Fe3C. Fases não identificadas representaram cerca de 5% da amostra.
O estudo também registrou posições de picos não classificados em 40,62°, 42,38°, 64,49°, 76,86°, 96,73° e 115,34°. Esses sinais indicam que havia fases ainda não totalmente identificadas no material analisado.
A detecção da estrutura BCC α-Fe levou os autores a considerar que o forno Agaria provavelmente operava abaixo de 1000 °C em determinada condição efetiva de formação do material. Ao mesmo tempo, a descrição do processo tradicional menciona temperatura em torno de 1150 °C durante a produção, o que mostra a complexidade de reconstruir uma técnica artesanal antiga apenas por meio de amostras preservadas.
Cálcio pode ter vindo da argila usada no forno
Outro dado importante foi a presença de cálcio e silício na camada de corrosão. O minério analisado apresentou hematita, caulinita e anatásio, mas não apresentou cálcio.
Por isso, os autores levantaram a hipótese de que o cálcio pode ter entrado no processo a partir da argila usada na parte inferior do forno. Outra possibilidade mencionada é a presença de poeira fina de carvão ou de uma plataforma inclinada de bambu revestida com argila, usada para deslizar a carga para dentro do forno.
Essa observação mostra que a resistência do ferro não dependia apenas do minério. Materiais auxiliares do forno, do revestimento e do ambiente de produção também podem ter influenciado a composição final da camada protetora.
Estudo não encontrou fósforo nas amostras analisadas
A ausência de fósforo foi outro ponto relevante da pesquisa. Em muitos debates sobre a resistência de ferros antigos indianos, especialmente no caso do famoso Pilar de Ferro de Délhi, o fósforo aparece como um possível responsável pela proteção contra a corrosão.
Neste estudo, porém, a presença de fósforo não foi detectada no ferro nem na camada de corrosão dentro dos limites das técnicas utilizadas. Isso significa que, nas amostras Agaria analisadas, a resistência superior à ferrugem não foi atribuída ao fósforo.
A conclusão reforça que diferentes ferros antigos podem ter resistido à corrosão por mecanismos distintos. Em alguns casos, o fósforo pode ter papel importante. Neste caso específico, a proteção foi associada principalmente à camada formada por óxidos e compostos minerais, ao martelamento a quente e à estrutura consolidada do material.
Ferro antigo não era melhor em tudo que o aço moderno
O estudo não afirma que todo ferro antigo era melhor do que o aço moderno. A conclusão é mais específica: ferros produzidos por certas técnicas tradicionais podiam formar uma camada protetora eficiente contra a corrosão.
Essa resistência não deve ser confundida com a do aço inoxidável moderno, que é fabricado com ligas planejadas para resistir à oxidação, especialmente pela presença de cromo. A comparação mais adequada é com aços carbono comuns, que podem enferrujar rapidamente quando expostos à umidade sem proteção adequada.
Também é importante lembrar que a produção antiga variava muito. A qualidade do ferro dependia do minério, do forno, da temperatura, do combustível, da habilidade do ferreiro e das etapas de forjamento. Por isso, nem todo ferro medieval ou antigo tinha a mesma resistência à ferrugem.
Descoberta mostra sofisticação da metalurgia tradicional
A principal contribuição do estudo é mostrar que a metalurgia antiga podia gerar materiais com propriedades complexas, mesmo sem instrumentos modernos de controle industrial.
No caso das amostras Agaria, a resistência à corrosão surgiu de uma sequência de fatores: minério rico em óxidos de ferro, uso de forno bloomery, formação de escória, martelamento a quente, redução de poros, remoção de inclusões e desenvolvimento de uma película superficial rica em hematita, quartzo e calcita.
Essa combinação criou uma proteção natural, capaz de retardar o avanço da ferrugem. A pesquisa também mostra que processos artesanais, muitas vezes vistos como simples ou rudimentares, podiam produzir resultados sofisticados quando dominados por comunidades especializadas.
Fonte
Este artigo foi elaborado com base no estudo Uncovering the superior corrosion resistance of iron made via ancient Indian iron-making practice, publicado na revista Scientific Reports.
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