Альтернативные сплавы для оружия и брони?

Предел прочности на растяжение

Начнем с того, что сделаем полезность сплава измеримой. Я буду использовать единицу измерения МПа в качестве показателя прочности на прокол.

Для сравнения, вот некоторые значения:

• человеческая кожа: 20
• алюминий: 45
• золото: 100
• медь: 210
• железо: 350
• латунь: 550

Судя по этой таблице, латунь кажется лучшим выбором для доспехов, и это действительно так. По крайней мере, до тех пор, пока вы не хотите так много двигаться. Латунь имеет более высокую плотность, чем железо (от 8,7 до 7,8). Также нужно иметь в виду, что латунь дороже железа.

Осадочное твердение

Теперь, чтобы получить достойные сплавы, ваша цивилизация должна знать искусство дисперсионного твердения , что не так сложно, если вы используете материалы с низкой температурой плавления, такие как алюминий.

Магниевый сплав

Если ваша цивилизация обнаружит магний (высокая вероятность, поскольку это четвертый по распространенности ресурс Земли), у вас появится еще один компонент с высоким потенциалом для создания прочных сплавов.

Если вы соедините алюминий и магний вместе, вы можете создать очень прочный сплав с МПа 450 ( алюминиевые сплавы ) и очень низкой плотностью, что сделает его легкую броню более мощной, чем железо. Использование легкого материала, подобного этому, позволит вам создавать пластинчатые доспехи, в которых вы можете двигаться более свободно, или кольчуги, почти такие же легкие, как кожаные доспехи, но гораздо более устойчивые к проколам. С другой стороны, использование его в качестве оружия имеет недостаток в весе, так как вам нужен некоторый вес, чтобы прорезать броню или сломать несколько костей. Поэтому вы не должны использовать его для нережущего оружия.

Гораздо больше алюминиевых сплавов и сплавов магния. Посмотрите сами, но большинство этих сплавов требуют более высокого уровня технологии. Взгляните, например, на алюминиево-цинковый сплав с пределом прочности 700 МПа.

Керамические доспехи

Можно было использовать керамические пластины в жилетах, чтобы получить высокую бронепробиваемость. Керамика используется во многих современных композитных доспехах и бронежилетах. Однако керамическая броня — это одноразовая броня, поскольку керамика имеет тенденцию разрушаться после одного или двух ударов. Так как керамика намного легче стали или железа, керамический жилет кажется полезным для застрельщиков - быстрая атака, быстрый отход, минимальные потери.

Шелковая броня

На первый взгляд это звучит смешно, но монгольская орда использовала шелковые доспехи, которые были гораздо более защищенными от проникновения, чем европейские пластинчатые доспехи. Поверх толстой шелковой брони они надевали чешуйчатую броню, защищающую их от порезов. Шелковые доспехи были очень эффективны, так как они были очень легкими и едва пробиваемыми как копьями, так и стрелами. Шелк тутового шелкопряда имеет плотность около 1,3 и показатель МПа 500. В качестве оружия он явно не пригоден.

Развитие бронзы (а она была царем металлического оружия и доспехов около 5 тысячелетий) обусловлено рядом факторов. Во-первых, он (очевидно) получен из меди. И медь имеет ряд своеобразных преимуществ. Во-первых, месторождения медных руд часто связаны с небольшими количествами самородной меди. У меди есть два важных достоинства: она имеет низкую температуру плавления и может подвергаться механической обработке. Таким образом, эти куски самородной меди могут быть превращены в оружие, превосходящее кость и камень, без огромной технической базы. А медные руды, найденные поблизости, можно очистить, просто нагревая (вместо неочевидного флюса), поэтому те же методы, которые использовались для обработки самородной меди, могут привести к открытию плавки без особых усилий. Как только общая идея обнаружена, Вполне разумно надеяться, что какой-нибудь рабочий-металлист с экспериментальным складом ума разовьет эту идею дальше. Не потребовалось много времени, чтобы заметить, что добавление других металлов давало металл, который было намного легче отливать, и он был прочнее и тверже, чем чистая медь. (ETA — хотя эти дополнительные металлы добавлялись в виде других руд или минералов, а не в виде готовых слитков.)

Первые бронзы были мышьяковыми, но в какой-то момент было замечено, что олово дает лучшие результаты. Это не сразу пригодилось, поскольку мышьяк часто ассоциировался с рудными комплексами, из которых производилась медь, но во времена Римской империи эксплуатация британских оловянных рудников и торговля ими были хорошо налажены.

Сплав меди и цинка дает латунь, которая на самом деле тверже бронзы, но основные месторождения цинка находятся в Северной Америке, Австралии и Иране. Первые два не в счет, но непонятно, почему не была налажена торговля иранским цинком взамен британского олова.

Есть несколько других возможных сплавов бронзы, особенно алюминия и кремния. Оба они требуют гораздо более высоких температур, чем олово.

Таким образом, для разработки медных сплавов мышьяковая бронза, оловянная бронза и латунь являются единственными претендентами, и просто неясно, есть ли между ними большой выбор в отношении оружия и доспехов.

Есть ли альтернативы? Глядя на то, что производит самородные металлы (для запуска процесса разработки), не так много. Золото и серебро (хотя и заманчивые с эстетической точки зрения) можно плавить при низкой температуре, но из них не получаются ни прочные, ни твердые материалы. Некоторые металлы платиновой группы (например, платина) могут образовывать довольно твердые металлы, но все они имеют высокие температуры плавления. Другие металлы, имеющие разумные температуры плавления, имеют тенденцию быть мягкими, а более твердые металлы, как правило, имеют высокую температуру плавления. До разработки кокса даже железо было очень трудно плавить, и обычно оно производилось в виде цветков, которые очищались при обработке (отсюда и «кованое» железо). Плюс, конечно, многие из них трудно производить, так как они быстро окисляются при высокой температуре.

Итак, принимая во внимание все обстоятельства, единственное серьезное изменение, которое я могу предложить, — это замена бронзы латунью, а это означает, что ваше вымышленное общество не перешло в железный век.

Я добавлю ответ, несмотря на то, что один из них уже выбран, так как я хочу добавить некоторые вещи, которые я не заметил, упоминаются, и нет смысла добавлять «список вещей, которые никто не упомянул, которые я мог видеть» в качестве комментария к любому случайный ответ или вопрос.

Медные сплавы

Уже упоминалось другими, но я заметил, что никто не упомянул , почему люди перешли на использование железа, как только у них появилась технология.

Проще говоря, медные сплавы слишком пластичны. При использовании в качестве оружия они имеют тенденцию деформироваться, изгибаться и терять остроту, которую пытался им придать кузнец. Это делает их практически бесполезными для любого оружия с острием или лезвием. А у оружия с длинным металлом, такого как мечи и некоторые виды древкового оружия, могут возникнуть проблемы с изгибом.

Положительным моментом является то, что их трудно сломать, поэтому они использовались для пушек и патронов. Точно так же они, вероятно, (если они будут дешевле из-за того, что металлы более распространены) найдут применение в доспехах. Бронза и латунь фактически использовались в доспехах, несмотря на то, что железо было доступно, если оно было доступно.

метеоритное железо

Первое, что пришло мне в голову, что некоторые металлы почему-то более распространены, чем на Земле . Если на территорию вашей цивилизации обрушится дождь железо-никелевых метеоритов, метеоритное железо может быть достаточно обычным явлением, чтобы вызвать коренные изменения в металлургии.

Почему важно, какое железо вы используете? Потому что метеоритное железо на самом деле представляет собой сплав никеля и железа. Встречается в виде чистого сплава, рафинирование не требуется. Содержание никеля также придает ему гораздо лучшую коррозионную стойкость. Я думаю, что с большинством сплавов легче работать, чем с железом.

В качестве бонуса он может иметь экзотическую кристаллическую структуру, которая выглядит красиво, может быть магнитным (также известным как «волшебство») и может быть законно назван подарком небес.

Побочным эффектом является то, что такое изобилие, вероятно, будет локализовано, поэтому конкретная область, вероятно, будет иметь большое преимущество в доступности.

Также обратите внимание, что никель встречается не так уж редко, поэтому возможными решениями также могут быть железо-никелевые или мельхиоровые сплавы. Я сомневаюсь, что кто-то изобрел бы это, не имея достаточно хорошей металлургии для стали.

Есть и подобное «теллурическое железо», если вы не любите дары небес.

Древесина

Например, из бамбука можно сделать приличные ножи и хорошие копья. Хотя металлы обычно лучше, вы можете делать оружие и доспехи из дерева.

И превосходство металлов имеет значение только в том случае, если у вашего противника действительно есть металлическое снаряжение. Для создания сеттинга это не так уж и важно. До тех пор, пока вы помните об ограничениях, которые отсутствие железных инструментов может вызвать для сельского хозяйства, каменной кладки, плотницких работ и многих других вещей, которые были преобразованы доступом к дешевому металлу, сохраняющему преимущество.

Стакан

Теоретически из стекла можно сделать оружие и доспехи. Это просто не имеет никакого смысла, если у вас есть доступ к металлам. Большой проблемой является хрупкость. Стекло имеет свойство разбиваться при сильном ударе. Это не очень хорошая особенность для оружия или доспехов.

Самое простое решение – заламинировать его материалом, препятствующим распространению трещин. Латунь, бронза, медь, серебро, золото или их сплавы должны работать, если слои достаточно тонкие. Обратите внимание, что вам не нужно много металла. Также обратите внимание, что фактическое изготовление такого лезвия почти наверняка будет серьезной проблемой. Это действительно не имеет никакого смысла, если вместо этого вы можете использовать объемный металл.

Хотя меч из ламината стекло-золото был бы прикольным... И обладал бы коррозионной стойкостью, чтобы быть "святой реликвией" очень долго. Вероятно, сможет пережить вид, который его создал. В фэнтезийной истории меч, который был создан на заре времен и был священным для нескольких доминирующих видов, когда они возвышались, процветали и, наконец, вымирали, мог бы стать хорошим сюжетом.

Вы, вероятно, захотите сделать только край ламината, а остальную часть оружия из дерева по конструкции, похожей на то, что ацтеки использовали с обсидианом. Хотя ламинат был бы более прочным, поэтому вы могли бы использовать одно лезвие вместо нескольких микролезвий.

Никогда не имеет смысла делать стеклянную броню досовременной, поскольку вместо нее вы можете использовать деревянную, роговую, закаленную кожу и тканевую броню. Необходимая композитная структура слишком сложна без современных технологий.

Камень

Вы можете делать оружие и доспехи из камня, так как камней очень много. Они неизменно проигрывают металлу в простоте обработки их в прочные формы. Но если бы металл был неизвестен или недоступен, а подходящий камень был обычным явлением, это могло бы произойти. Или, возможно, только мечи из нефрита могут разрубить демонов, а нефритовые доспехи защитить от их порчи...

Неподвижный камень можно использовать в сочетании с другими материалами для создания эффективного оружия и доспехов. По сути, другой материал обеспечивает форму и упругость, в то время как маленькие камни, прикрепленные или встроенные, обеспечивают твердость. Бетон на самом деле такой композит с разными целями. Такое оружие и доспехи практичны, но требуют много работы и обслуживания.

Как я упоминал ранее, у ацтеков был «меч» с маленькими лезвиями из обсидиана, образующими режущую кромку. Он был довольно эффективен, пока не попал в металлическую броню...

Резюме

Из вышеперечисленного метеоритное железо, вероятно, является полезным ответом. Бронзовые сплавы, дерево и камень попадают в категорию «полезно знать и когда-нибудь могут пригодиться». Как я уже сказал, это своего рода расширенный комментарий, который не подходит как комментарий. Стеклянная часть - просто любопытство. Вероятно, он слишком сложен, чтобы его изобрела цивилизация, которая действительно в нем нуждается. Но если вы хотите что-то действительно странное из далекого прошлого или действительно экзотическую расу...

Три вещи для опасной комбинации — Латунь, Бамбук и Лак. Добавьте в смесь смолу, и вы получите мощный набор инструментов для ламинирования оружия и оружия.

Даже у раннего железа было бы трудно конкурировать с этой комбинацией, поскольку гибкий бамбук помогал бы латуни сохранять свою форму, а не лезвие. Затвердевшую смолу и лак можно заточить до остроты, близкой к стеклу.

Укрепите заднюю кромку или центральную часть бамбуком, покройте край лаком и отточите до остроты.

(Дал бы ссылки, но работает с телефона. Лак использовался в Древнем Китае и как прозрачная печать, и подкрашивался. Получался из какого-то сока.

Смола была еще одним материалом на основе сока, который викинги и кельты использовали для герметизации корпусов лодок и кораблей.)

В комментариях здесь упоминается никель , но другим отличным кандидатом может быть марганец . Марганец добавляется в небольших количествах во многие стали, но если вы сделаете его из 12-15% смеси, вы получите марганцевую сталь , также известную как сталь Гадфилда . Марганец и, в некоторой степени, никель позволяют стали оставаться в аустенитной фазе при комнатной температуре.

Аустенитная сталь принципиально отличается от стали, к которой вы, вероятно, привыкли. Одна странная причуда заключается в том, что он даже не магнитный. Обычная углеродистая сталь превращается в аустенит только при температуре выше 727°С. Она значительно мягче обычной стали, но в результате значительно прочнее. В качестве дополнительного бонуса стали Mangalloy невероятно упрочняемые! Это означает, что чем больше вы бьете по ним, скажем, молотком, тем тверже становится поверхность! Это позволяет использовать броню с твердым поверхностным слоем и более прочным нижним слоем.

Сталь Гадфильда была первой обнаруженной сталью, поведение которой принципиально отличалось от углеродистых сталей. До нее приходилось выбирать между твердой, но хрупкой высокоуглеродистой сталью или мягкой, но жесткой низкоуглеродистой сталью. Хотя в вашу стальную броню могут быть добавлены элементы получше, чем никель или марганец, например , молибден , никель и марганец можно извлечь из руд путем плавки аналогично железу. Элементы даже часто встречаются рядом! Если у вас все еще есть проблемы с поиском хорошей вены, шарики вещества просто растут на дне океана. (Надеюсь, вы знаете русалку!)

Конечно, мало зная о марганце, ваши средневековые люди не знали бы о его свойствах, даже если технология, необходимая для его производства, достаточно проста.

Металл - это ах. По крайней мере, что касается доспехов. Композиты, вероятно, гораздо полезнее, и да, вы можете сделать приличные композиты из конского клея и ткани.

Есть несколько возможностей для полезных, экзотических материалов, которые были бы доступны средневековым людям, либо в сочетании с обычными материалами, либо вместо них.

Многослойные ткани с клеем между ними, вероятно, были бы полезны против колющего и рубящего оружия. В то время как вариант, который пришел на ум, был греческим линотораксом . Однако, в то время как греки использовали лен, шелк мог бы быть здесь полезной тканью — если он сделан правильно, он пуленепробиваемый, а монголы использовали его как часть своих доспехов. Я подозреваю, что лучше подойдет не один материал, а смесь материалов и многослойной брони.

Если мы хотим немного сойти с ума, может быть, одомашненных пауков для сверхпрочного шелка.

Что касается оружия, то опять же есть интересные варианты, не металлические. Обсидиан делал хорошие острые лезвия, и я подозреваю, что вся работа со стеклом не совсем соответствовала современным стандартам, даже дрянное стекло могло быть заточено во что-то острое или режущее, может быть, использовалось как Макуауитль или Тепозтопилли.

Кое-что, что я не думаю, было решено до сих пор: стали!

Средневековая сталь, хотя и была хороша для своего времени, не так хороша по сравнению с более современными сталями, поскольку она представляла собой не более чем слои науглероженного железа; очень трудоемкий в производстве, так как для этого требуется опытный кузнец, который точно знает, что он делает.

Вполне возможно, что ваше средневековое общество разработало лучшие методы производства стали; возможно, тигельная сталь (впервые запатентованная в Европе в 18 веке, хотя и существовавшая в Азии гораздо дольше) появилась раньше.

Поскольку к объекту были принесены другие неметаллические материалы, у вас есть другие защитные волокна; например, хлопок, особенно против колющих повреждений, но также и колющих, если они специально изготовлены. Но еще лучше конопляное волокно, из которого сегодня делают пуленепробиваемую одежду.

У вас есть медно-золотые сплавы, которые были сделаны для добычи полезных ископаемых в культурах, практически не разбирающихся в металлургии стали (инки) и для изготовления доспехов из-за их прочности (Корея).