Showing posts with label Steel. Show all posts
Showing posts with label Steel. Show all posts

Saturday, September 21, 2013

প্রাচীন ভারতে কারবুরাইজেসন৬, curburaizeson in encient india6

ঊজ় ইস্পাতঃ চতুর্থ শতেই অপুর্ব গুণমানের ভারতের ইস্পাত নিয়ে বিশ্বে আলোচনা শুরু হয়ে গিয়েছে। চতুর্থ শতে পারস্যের সম্রাটের সভায় টেসিআস(Ktesias), পঞ্চম শতে সেই রাজ সভায় ছিলেন। তিনি বলছেন পারস্যের সম্রাট তাকে ভারতীয় ইস্পাতের দুটি তারোয়াল উপঢৌকন দিয়ে ছিলেন। চতুর্থ শতে, অশোকের বহু লিপি সুত্রে এক বিশেষ ধরণের ধারযুক্ত এবং সুন্দর দেখতে ইস্পাতের হাতিয়ারের বর্ননা পাচ্ছি। কুইন্টাস কারসিয়াস বলছেন পুরু রাজকে পরাজিত করার পর(৩২৬ খ্রিস্টপুর্বাব্দ) ১০০ ট্যালেন্ট বা ৩০ পাউন্ডের ইস্পাত উপহার পেয়েছিলেন।
আজ বলা সম্ভব নয়, কখন এবং কিভাবে ভারতে ঊজ় ইস্পাতের আবির্ভাব হল। এটি একসঙ্গে মহীশুর, সালেম এবং হায়দ্রাবাদে তৈরি হত। দামাস্কাসের নানান হাতিয়ার তৈরির জন্য ভারত থেকে ঊজ় ইস্পাতের মণ্ড রপ্তানি হত আরব রাষ্ট্রগুলিতে। এটি যেমন কঠিন এবং দৃঢ ছিল তেমনি সহজে প্রসারিতও হত। বিশ্বে দামাস্কাস তরোয়াল তার ওপরে তৈরি আল্পনার সৌন্দর্য, দৃঢতা, কাঠিন্য, ধারের জন্য বিষের প্রখ্যাত ছিল।
র ফ ট্যাইলিকোট, আ হিস্টোরি অফ মেটালার্জি, ১৯৭৬,তে ভারতের ধাতুতে কার্বন সংকরের বিবর্তন বিষয়ে বলছেন ক্রুসিব্‌লে লোহা গলানোর সময় ১-১.৬% কার্বন(খুবই বেশী) সংকর নিয়ে বেশী পরিমাণ কার্বনওয়ালা ইস্পাত সিমেন্টেসান পদ্ধতিতে তৈরি হত। তার বিশ্বাস এই ইস্পাত মধ্যযুগে এসে ঊজ় নামে পরিচিত হল। এটি পরে দামাস্কাস ইস্পাত নামে পরিচিত হল কেননা এটি ততদিনে ভারত থেকে পশ্চিম এশিয়া এবং তারও পরে পশ্চিমের দেশগুলোতে রপ্তানি হাওয়া শুরু হয়েছে। 
ঊজ় ইস্পাত তৈরির পদ্ধতিটি আজকের ধাতুবিদ্যায় যেটি ক্রুসিব্‌ল বা সিমেন্টেসন পদ্ধতি নামে পরিচিত। পদ্ধিতিটি একটু বেয়াড়া ধরণের। ক্রুসিব্‌লের মধ্যে প্রবেশ করিয়ে যে লোহায় কার্বন জোড়ার কাজ হয়, সেই কার্বনের সুত্র হল কাঠ; তাই ঊজ় স্টিলে দামাস্কাস আলপনা তৈরি হত। প্রথমে সরাসরি আকরিক পুড়িয়ে পেটাই লোহা তৈরি হত। এরপর পেটানো লোহাকে ঊজ়ে পরিণত করতে ক্রুসিব্‌লের মধ্যে সেটির সঙ্গে কাঠের টুকরো, লতা পাতা, ডাল পালা ইত্যাদি ঢুকিয়ে সেঁটে দিয়ে  দিয়ে কাঠকয়লার ওপর বড় বড় হাপরের মাধ্যমে হাওয়া দিয়ে  আগুন জ্বালিয়ে পোড়ানো হত। এই ঘটনাটি ঘটত ৪-৫ ঘণ্টা ধরে। এর পরে বার বার তাপিত করতে হত যাতে অতিরিক্ত কার্বন পুড়ে যেত। কখনও এর ওপর ঠাণ্ডা জল ঢালা হত। অষ্টাদশ শতকের শেষের দিকে এবং উনবিংশ শতের শুরুতে ভারতের কয়েকটি যারগায় ঊজ় তৈরি হত। প্রফুল্ল চন্দ্র রায় বলছেন, এর থেকে প্রমাণ হয় ভারতের ক্রুসিব্‌ল স্টিল খ্রিস্ট জন্মের অনেক আগে থেকেই ভারতে তৈরি হত।
অন্যদিকে ব্রনসন বলছেন ঊজ় ইস্পাত তৈরি করেছে কোনও একটি আরব দেশ, কেননা ভারতে ঊজ় ইস্পাত তৈরির ধাতুভৌগোলিক উদাহরণ তিনি পাচ্ছেন না।  তিনি মনে করেন না, যে ধরণের গুনমানে সেদিনের স্টিল তৈরি হত সেটি অষ্টাদশ বা উনবিংশ শতের প্রযুক্তিতে করা যেত। তিনি বলছেন, এখনও পর্যন্ত কারবুরাইজ়ড, বা পাইল ওয়েল্ডিং, বা কেস হার্ডেনিং প্রযুক্তিতে তৈরি করা লোহার দ্রব্য প্রত্নতাত্বিক ক্ষেত্র থেকে পাওয়া যায় নি। শেষ সহস্রাব্দের আগে ভারতে ক্রুসিব্‌ল ইস্পাত তৈরিই হত না। এবং এই সময়ে ক্রুসিব্‌ল ইস্পাত ভারতে ব্যবহার হত, এমন কোনও তথ্যও পাওয়া যায় নি। প্রকাশ এই তত্বের সরাসরি বিরোধিতা করছেন। তিনি উদাহরণ দিয়েছেন ভারতের চিকিতসাস্ত্রের সংকলক চরকের(৭০০ খ্রিস্টপুর্বাব্দ)। তিনি ২০ ধরণের শল্য চিকিৎসার যন্ত্রপাতির বর্ননা দিছেন, এবং প্রত্যেকটির কার্বুপারজেসন এবং দাঢ্য ধর্ম জোড়ার জন্য কি কি পদ্ধতি গ্রহণ করতে হবে তা বর্ননা করেছেন। তিনি রস-রত্ন-সমুচ্চয়ের উদাহরণ দিয়ে বলছেন। সেখানে ক্রুসিব্‌লএর বর্ননা এবং সেটি কি ভাবে তৈরি করতে হবে তার উল্লেখ করেছে। একই সঙ্গে প্রকাশ স্বীকার করছেন, এখনও পর্যন্ত ভারতে প্রাচীন ক্রুসিব্‌ল ইস্পাতের একটিরও উদাহরণ পাওয়া যায় নি, এবং এর এখনও কোনও লিখিত বর্ননাও নেই। হেগড়েও বলছেন এখনও পর্যন্ত ভারতের কোনও প্রত্নতাত্বিক উতখননে হোমোজিনিয়াস ইস্পাতেরও উদাহরণ মেলে নি। ব্রনসন বলছেন ক্রুসিব্‌ল ইস্পাত তৈরির শুরুটি ভারতে হয়েছিল, কিন্তু সাহিত্যিক তথ্য বলছে সেটি ভারত থেকে আরবে এবং পারস্যে চলে গিয়েছিল।
�� ঺ V � � ��' ( $ �ত্যধিক কার্বুরাইজ় করা হয়েছে।

প্রাচীন ভারতে কারবুরাইজেসন৫, curburaizeson in encient india5

গৃহস্থালির ধাতব দ্রব্যে মুলতঃ ফেরাইট স্ট্রাকচার রয়েছে অবশ্য ন্যুনতম কার্বনের উপস্থিতিও লক্ষ্য করা যায়। প্রায় ০.০৪-০.০৯% কার্বন মিশ্রণ। ন্যুনতম রেলিক কার্বাইডের উপস্থিতি প্রমাণ করে যে পেটাই লোহাকে কিছুটা কার্বুরাইজ় করা হয়েছিল।
আমরা দেখলাম ল্যামিনেসন প্রক্রিয়া ১২০০ খ্রিস্টপুর্বাব্দে প্রয়োগ করা হয়েছিল। এ ধরণের হাতিয়ার ভারতের বিভিন্ন এলাকায় পাওয়া গিয়েছে বলে এটি সহজেই মেনে নেওয়া যায় যে এই প্রক্রিয়া সারা ভারতেই ছড়িয়ে ছিল। তবে আমাদের আলচ্য সময় দক্ষিণ ভারতের ধাতুবিদেরা এটিকে নিয়ে নানান পরীক্ষা এবং গবেষণা করেছেন, ফলে প্রক্রিয়ার নানান পদ্ধতি বিকাশলাভ করেছে। অতিরিক্ত তাপ ব্যয় না করে বা বহুক্ষন লোহাকে হার্থে না রেখেও প্রাচীন কালে শক্ত অথচ একই সঙ্গে কাজযোগ্য নমনীয় প্রসারনশীল ধাতব বস্তু তৈরি করতে ভারত জুড়ে এধরনের পদ্ধতির বিকাশ ঘটে। আমরা বলতে পারি ভারতের ধাতুবিদেরা যথেষ্ট গবেষণা করে বুঝতে পেরেছিলেন যে বড় লোহার ফালিকে কার্বুরাইজ় করা বেশ কঠিন কাজ। ফলে তারা এমন এক প্রযুক্তি বিকাশ ঘটিয়ে ছিলেন যে প্রযুক্তিটি বেশ সম্পদ সাশ্রয়ী এবং ব্যবহারের জন্য প্রয়োজনীয় লোহার পুরো অংশটিকে কার্বুরাইজ় না করলেও চলে।
রাজঘাট এবং অতরঞ্জিখেড়ার ধাতব দ্রব্য পরীক্ষা করে একটি তথ্য পরিষ্কার যে, কার্বুরাইজ়েসন প্রক্রিয়া ৬০০ খ্রিস্টপুর্বাব্দেই ভারতে বিকিশিত হয়ে গিয়েছিল।
সেযুগের কামারেরা কার্বন সংকর তৈরি করা শিখে নিয়েছিলেন দীর্ঘ দিনের গবেষণা আর তাঁদের প্রয়োগবাদিতাকে ব্যবহার করে। এর কয়েক শতাব্দী পর ভারতের ধাতুবিদেরা ল্যামিনেসন প্রক্রিয়ার সীমাবদ্ধতা বুঝে ক্রমশঃ নিজেদের অভিগতাকে ব্যাপ্ত করে দেবেন এমন এক প্রযুক্তিতে, যে প্রযুক্তি বুহুদিন ধরে ভারতের নাম বিশ্ব ধাতু প্রযুক্তি বিকাশের ইতিহাসে স্বর্ণ শিখরে নিয়ে যাবে। বারিতের গর্ব ঊজ় ইস্পাত।

প্রাচীন ভারতে কারবুরাইজেসন৪, curburaizeson in encient india4

কৌসাম্বিতে পাওয়া লোহার বর্শার ফলার মাইক্রো-স্ট্রাকচারের পরীক্ষা করে দুটি ধাতুর স্তর পাওয়া গিয়েছে। একটি কম কার্বনওয়ালা কার্বুরাইজ়ড অন্যটি আনকার্বুরাজ়ড পেটাই(রট) লোহা। এটির একটি সুক্ষ্ম, ধারওয়ালা প্রান্তকে ঠাণ্ডা করার প্রমাণ পাওয়া যাচ্ছে এবং এটির কার্বন মিশ্রণের মাত্রা ০।৬% এবং মাইক্র-হার্ডনেস ২১৬। অন্যান্য ধাতব বস্তুতেও ল্যামিনেসন পদ্ধতি ব্যবহার হয়েছে। এবং আজ থেকে প্রায় দেড় হাজার বছর আগে, ৪০০-৫০০ শতে কারবুরাইজ়েসন পদ্ধতি জানতেন এবং উচ্চ কার্মন মিশ্রণের ইস্পাত বানাতে পারতেন।
কর্ণাটক এবং উত্তর প্রদেশের পরীক্ষায় বোঝা গেল যে এই ধাতব বস্তুগুলি ল্যামিনেসন প্রক্রিয়া দ্বারা তৈরি হয়েছে। আকরিক থেকে সরাসরি শুদ্ধ লোহা তৈরি করে, তার থেকে লোহার নানান যন্ত্রপাতি তৈরি করতেন কামাররা। ১০০০-১১০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসের উচ্চ তাপে, সাধারণ ছোট চুল্লিতে, যার নাম ব্লুম, লোহা গলিয়ে শুদ্ধ ব্লুমারি লোহা তৈরি হয়। এবং কখনও কখনও লোহার চাদরকে সরাসরি কাঠকয়লার আঁচে ডুবিয়ে লোহার কার্বুরাইজ়েসন করা হত। এই পদ্ধতির নাম সেমেন্টেসন, কারবুরাইজ়েসন বা কেস হার্ডেনিং। তবে ধাতুতে প্রয়োজনের অতিরিক্ত কার্বন মিশ্রিত হয়ে গেলে লোহা ভঙ্গুর হয়ে পড়তে পারত। লোহা থেকে অতিরিক্ত কার্বন বার করার জন্য লোহাকে বারবার গরম করা আর পেটানো হত। ভাঁজ করে, ফোর্জ করে কারবুরাইজ়ড এবং আনকারবুরাইজ়ড দুপ্রকার লোহাই পর পর বিভিন্ন স্তরে সাজানো হত। অবশ্যই শেষ স্তরটির লোহা কার্বুরাইজ়ড লোহা হতে হবে। এই স্তরগুলিকে এবারে একসঙ্গে করে ক্রিটিক্যাল তাপমাত্রার নিচে রেখে চাহিদা মত আকার প্রদান করা হত। কার্বনের উপস্থিতি খন্ডটিকে যেমন দৃঢতা দেচ্ছে, তেমনি, শুদ্ধ লোহা তাকে দিচ্ছে নমনীয়তা। এই পদ্ধতিতে বস্তুটি ভেতরে এবং বাইরে, দুদিকেই দৃঢতা অর্জন করত।
উত্তর প্রদেশের জযমুর কুঠারটিতে কার্বন মিশ্রণ অনেক বেশি। ল্যমিনেসন ছাড়াও এটিকে দ্রত ঠাণ্ডা গরমের প্রক্রিয়া এবং হাওয়া চালিয়ে মধ্যে শোধন করা হয়েছে। ফলে ধারওয়ালা অংশটি অতিরিক্ত শক্ত এবং দৃঢ কয়েছে। এটির মাইক্রো-স্ট্রাকচারের পরীক্ষা করে দুটি ধাতুর স্তরকে জোড় অবস্থায় পাওয়া গিয়েছে। এর মধ্যে একটি কম কার্বন স্তর, অন্যটি বেশী কার্বন স্তর। বেশী কার্বন স্তরটি ধারযুক্ত অংশের দিকে রয়েছে, এবং ভেতরের দিকে রয়েছে বেশী কার্বন স্তর। এই এলাকায় উদ্ধার করা তীরের ফলা, বর্শার ফলা, পেরেক, ছুরি, তরোয়াল, হাতুড়ি সব কটিই ল্যামিনেসন পদ্ধতিতে তৈরি।
ভরদ্বাজ, রাজঘাটের(৬০০-৪০০ খ্রিস্টপুর্বাব্দ) ৬টি ধাতব বস্তুর রাসায়নিক পরীক্ষা করেছেন। এগুলির কার্বন সঙ্করতা ০.১২ – ০.৪২ শতাংশ। কম কার্বনের উপস্থিতি হয়ত প্রমাণ করে যে ফোর্জিংএর সময় এগুলিকে সাধারনভাবেই কার্বুরাইজ়ড করা হয়েছে। একটি ধাতব বস্তুতে ১.১% কার্বনের উপস্থিতি পাওয়া গিয়েছে। এর থেকে এটি প্রমাণ হয় যে এই খন্ডটিকে পরিকল্পিত ভাবে কার্বুরাইজ়েসন করা হয়েছে।
উত্তর প্রদেশের অতরঞ্জিখেড়া(৬০০ খ্রিস্টপুর্বাব্দ থেকে ৩০০ খ্রিস্টাব্দ)র ৪টি ধাতব বস্তুর মেটালোগ্রাফিক পরীক্ষা করেন হরি নারায়ইণ(hari narain) এবং অন্যান্যরা। দুটির মাইক্রো-স্ট্রাকচারের গঠন হল মূলত ফেরাইটওয়ালা পিয়েরলাইট(স্তরীভুত)। এটিকেও মিনারেলাইজ়ড করা হয়েছে এবং খুব কম রেসিডিউ ধাতু রয়েছে। তিনি বলছেন, ‘ফেরাইট স্ট্রাকচার উইথ পিয়ারলাইট অ্যান্ড রেলিক কার্বাইড স্ট্রাকচার হোমোগেনয়াসলি ডিসট্রিবিউটেড ইন দ্য রেসিডুয়াল অ্যান্ড মিনেরেলাইজ়ড মেটাল ওয়াজ রিভিল্ড ইন দ্য কেল্ট।’ কার্বন মিশ্রণ ০.৫-০.৬ শতাংশ।’ কার্বুরাইজ়ড পেটাই লোহাকে ফোর্জ করে পরিকল্পিত আকার দেওয়া হয়েছে এবং তার পর তাকে সাধারণ তাপমাত্রায় দ্রুত ঠাণ্ডা করা হইয়েছে। চিজ়েলে হেটারোজেনিয়াস কার্বন কন্সেন্ট্রেসন(পিয়ারলাইট উইথ ফেরাইট স্ট্রেক্স অ্যান্ড মেইনলি পিয়ারলাইট) রয়েছে ০.৫-০.৮%। হাতিয়ারটি ধারের অংশটি অত্যধিক কার্বুরাইজ় করা হয়েছে।

প্রাচীন ভারতে কারবুরাইজেসন৩, curburaizeson in encient india3

আগরবাল এবং অন্যান্যরা বিভিন্ন প্রত্নতাত্বিক উৎখনন এলাকায় যেমন কর্নাটকের কোমারানহাল্লি এবং তাডাকানহাল্লি(১২০০-১০০০ খৃস্টপূর্বাব্দ), হালাসখেড়া(৭০০খৃস্টপূর্বাব্দ থেকে ৭০০ খ্রিস্টাব্দ), শ্রীংগ্বেরাপুরা(২৫০ খৃস্টপূর্বাব্দ থেকে ২০০ খ্রিস্টাব্দ), ভরদ্বাজ আশ্রম(৩০০ খৃস্টপূর্বাব্দ থেকে ৬০০ খ্রিস্টাব্দ), জযমু(৬০০খৃস্টপূর্বাব্দ থেকে ৬০০ খ্রিস্টাব্দ) এবং উত্তরপ্রদেশের কৌসম্বী(পিজিডব্লিউ - ৫০০খ্রিস্টাব্দ) পাওয়া লোহার টুকরোর পরীক্ষা প্রমাণ করে এই সময়ে ভারতের ধাতুবিদেরা ল্যামিনেসন প্রক্রিয়া জানত এবং সেটি বিশদভাবে প্রয়োগ করেছিল। এই এলাকায় নানান ধরণের গৃহস্থালির জিনিসপত্র, ধার দেওয়ার যন্ত্র, পেরেক, ছুরি, বর্শা, বর্শা ডগা ইত্যাদি পাওয়া গিয়েছে। লোহা যুগে (১০০০খৃস্টপূর্বাব্দ)র শুরু থেকেই এগুলি ধাতুর তৈরি শুধু এগুলির কোরে কিছু রেমানেন্ট মেটাল রয়েছে। এগুলি তৈরি হয়েছে একসঙ্গে কারবুরাইজ়ড এবং আনকার্বুরাজ়ড লোহা পিটিয়েই। একটি কারবুরাইজ়ড অন্যটি নয়। সাধারণ। এভাবে কারবুরাইজ়ড এবং আনকার্বুরাজ়ড একটার পর একটা লোহা রেখে পিটিয়ে একটি লোহার পাত তৈরি হয়। এইভাবেই কারবুরাইজ়ড লোহা বা কার্বন সংকর তৈরি করা হত। এতে সময় বাঁচত, কাঁচামাল সঞ্চয় হত এবং ইচ্ছে অনুযায়ী লম্বা এবং পুরু লোহার পাত তৈরি করা যেত।
মেগালিথিক প্রত্নতাত্বিক ক্ষেত্র কোমারনহাল্লিতে যে সব লোহার দ্রব্য পাওয়া গিয়েছে সবগুলিই অতিরিক্ত জং ধরা। বর্শার ফলকে ০.২-০.৩ শতাংশ কার্বনের মিশ্রণ পাওয়া গিয়েছে, আর যেগুলিয় কার্বন ছাড়া স্তর সেখানে কার্বনের উপস্থিতি -০.০৫ শতাংশ। কারবুরাইজ়ড এবং আনকার্বুরাজ়ড স্তরের গড় মাইক্রো-হার্ডনেস ১২৫ থেকে ১০০। শক্তিশালী অণুবীক্ষণ ব্যবহার করে রেলিক কার্বাইডেরও অস্তিত্ব দেখতে পাওয়া গিয়েছে। আমাদের বর্নিত লোহার দ্রব্যগুলিকে কারবুরাইজ়ড এবং আনকার্বুরাজ়ড স্তর তৈরি করে পিটিয়ে বানানো হয়েছে। এটিকে তৈরি করতে টেম্পারিং বা তাপ-পদ্ধতির কোনও নিশানা নেই। তরোয়াল, বর্শা এবং ছুরি ল্যামিনেসন পদ্ধতিতেই তৈরি হয়েছে।
কোমারনহাল্লির কাছে হাল্লুররের সমসাময়িক অন্য একটি মেগালিথিক প্রত্নতাত্বিক ক্ষেত্র টাডাকানহাল্লি।  ১০০০ খ্রিস্টপূর্বাব্দএর সমসাময়িক। টাডাকানহাল্লির দ্রব্যগুলি ল্যামিনেসন পদ্ধতিতে তৈরি। বর্শা, ছুরি, তরোয়াল, এবং চিজেল নিয়ে গবেষণা হয়েছে। লোহার একটি কুড়ুলে তিনটি কারবুরাইজ়ড এবং চারটি আনকার্বুরাজ়ড স্তর পাওয়া গিয়েছে। যে স্তরটি কালোপানা সেটির কার্বনের উপস্থিতি ০.২-০.৩ শতাংশ যেটি তুলনামুলক পরিস্কারএ সেটিতে লোহার উপস্থিতি ০.০৪-০.০৫ শতাংশ। কালোপানাটি কারবুরাইজ়ড এবং যেটি তুলনামুলক পরিস্কারএ সেটি আনকার্বুরাজ়ড স্তর। এগুলি তৈরিতে দ্রুত ঠাণ্ডা(কোয়েঞ্চ্‌ড) বা গরম (ট্যাম্পার্ড) করার কোনও প্রমাণ পাওয়া যায় নি।
উত্তর প্রদেশের হালাসখেড়া, শ্রীংগ্বেরাপুরা এবং ভরদ্বাজ আশ্রমে পাওয়া হাতিয়ারে ০.২-০.৩ শতাংশ কার্বন মিশ্রণ রয়েছে। দুটি স্তরের মাইক্রো-হার্ডনেস ১২৫-১৩৫ এবং ১০০-১০৫। তাপ প্রযুক্তির কোনও প্রমাণ পাওয়া যায় নি।
�বN � � � '+ �& ্তরে ওয়েল্ডিং পদ্ধতিতে একটির পর একটি এ ধরণের ছোট ছোট ফালি জোড়া হয়। আজকের দিনে একে স্মিথ ওয়েল্ডিং বলে। শেষ স্তরে সমগ্র বস্তুটিকে ইচ্ছে অনুযায়ী আকার দেওয়া যেতে পারে। ক ট ম হেগড়ে অ্যান ইন্ট্রোডাক্সন টু এন্সিয়েন্ট আয়রন মেটালার্জি, ১৯৯১তে বলছেন প্রাচীন ভারতের কর্মকারেরা তাপ দেওয়া এবং দ্রুত ঠাণ্ডা করার প্রক্রিয়ার মাধ্যমে অস্ত্রের ধারের দিকটি শক্ত করার পদ্ধতিটি জানতেন, যদিও তিনি এ ধরনের কোনও দ্রব্য প্রত্নতাত্বিক ক্ষেত্র থেকে উদ্ধার করতে পারেন নি কেননা সেগুলি ছিল জংএ জরাজীর্ণ।

প্রাচীন ভারতে কারবুরাইজেসন২, Carburaiseson in Ancient India2

আয়রন কার্বাইডের( Fe3C) উপস্থিতি ধাতুর দৃঢতা ধর্ম যোগ করতে সাহায্য করে। লোহা এবং লোহার কার্বাইড যা সেমেন্টাইট নামে পরিচিত ইস্পাতের ওপর একটি প্রলেপ ফেলে দেয়। ফলে ফেরাইট স্তরের জন্য ইস্পাত মেলেব্‌ল হয়ে ওঠে। এই স্তর স্ট্রাকচারের নাম পারলাইট।
আমাদের ধারণা লোহাকে কাঠকয়লার জ্বালানিতে দীর্ঘক্ষন তাপিত করার মধ্যে দিয়ে, ধাতু প্রযুক্তিবিদেরা হঠাৎই কার্বন সংকর পদ্ধতিটির আবিষ্কার ঘটিয়ে ফেলেন। আধুনিক পদ্ধতিটি হল রট(পেটাই) লোহা বা লঘু ইস্পাত(মাইল্ড স্টিল)কে একটি কার্বনসমৃদ্ধ গুঁড়ো অনুঘটকের উপস্থিতিতে নির্দিষ্ট সময়ে নিয়ন্ত্রিতভাবে জ্বালিয়ে, কার্বুরাইজেসন ঘটানো হয়। বোধহয় প্রাচীন লোহা গলানো পদ্ধতিতে প্রযুক্তিবিদেরা কাঠকয়লার নিয়ন্ত্রিত জ্বালানি দ্বারা ফোর্জংএর সময় বার বার পেটাই লোহাকে গরম করতে করতে এই পদ্ধতিটি আবিষ্কার করেছেন।
লোহায় কার্বন মিশ্রনটি অনেক ধীরে ধীরে ঘটে। এবং লোহার পিণ্ডটি যদি বড় বড় হয় তাহলে মিশ্রনের লয়টি আরও ধীর হয়ে পড়ে। দীর্ঘক্ষন ধরে কারবুরাইজেসন প্রক্রিয়া চলতে থাকায় কার্বন লোহার প্রান্তে এসে জমা হতে থাকে ফলে লোহাটির ভঙ্গুরতা বৃদ্ধি পায়। পুরনো দিনের লোহা কর্মীরা আদতে কার্বন সংকর লোহায় কার্বনের অতিরিক্ত উপস্থিতি লোহাকে ভঙ্গুর করে, এই তথ্য জানতে পেরেছিলেন। ফলে এই প্রাযুক্তিক অসুবিধেটুকু থেকে উদ্ধার পেতে তারা একটা পদ্ধতি আবিষ্কার করেন, সেটি হল লোহাকে না গলিয়ে শক্ত লোহাতেই কার্বন মিশ্রণ করা। অনেকগুলি ছোট ছোট লোহার টুকরোকে কারবুরাইজড করে তার সঙ্গে স্তরওয়ালা(ল্যামিনেটেড) শক্ত ইস্পাতের(হার্ড স্টিল) ধর্ম যুক্ত লোহা পাইলিং করা। প্রাচীন কাল থেকে এই ল্যামিনেসন পদ্ধতিটি আমাদের ধাতু প্রযুক্তিবিদেরা বিকাশ ঘটিয়েছিলেন। এই ইস্পাত ব্যবহার করে নানান ধরণের দৈনন্দিনের ব্যবহারের দ্রব্য, অস্ত্র ইত্যাদি তারা তৈরি করতেন।
ধাতোয়ার উৎখননে প্রথম এ ধরণের ধাতব বস্তু পাওয়া গেল। এটি ৫০০-৪০০ খ্রিষ্টপুর্বাব্দের একটি লোহা তৈরির কেন্দ্র। হাল দেওয়ার ফলা, ছুরি, শান দেওয়ার যন্ত্র(চিজ়েল) বিশ্লেষণ করা হল। একমাত্র হালের ফলাতে পাওয়া গেল ল্যামিনেটেড স্ট্রাকচারের ওয়েল্ডিং। এর থেকে যে সিদ্ধান্তটি করা যায় সেটি হল, এটি তিনটি স্তরে তৈরি হয়েছে। প্রথম, ব্লুমের পিণ্ডটি খোলা ৯০০ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপের আগুনে লাল করা হয়। ফোর্জিংএর সময় বর্জ্যগুলি আলাদা হয়ে পড়ে এবং ধাতুর কারবুরাইজেসন হয় এবং এট দৃঢতা অর্জন করে। এবারে এই ব্লুমকে পিটিয়ে ছোট্ট একটি লোহার ফালিতে পরিণত করা হয়। দ্বিতীয় স্তরে ওয়েল্ডিং পদ্ধতিতে একটির পর একটি এ ধরণের ছোট ছোট ফালি জোড়া হয়। আজকের দিনে একে স্মিথ ওয়েল্ডিং বলে। শেষ স্তরে সমগ্র বস্তুটিকে ইচ্ছে অনুযায়ী আকার দেওয়া যেতে পারে। ক ট ম হেগড়ে অ্যান ইন্ট্রোডাক্সন টু এন্সিয়েন্ট আয়রন মেটালার্জি, ১৯৯১তে বলছেন প্রাচীন ভারতের কর্মকারেরা তাপ দেওয়া এবং দ্রুত ঠাণ্ডা করার প্রক্রিয়ার মাধ্যমে অস্ত্রের ধারের দিকটি শক্ত করার পদ্ধতিটি জানতেন, যদিও তিনি এ ধরনের কোনও দ্রব্য প্রত্নতাত্বিক ক্ষেত্র থেকে উদ্ধার করতে পারেন নি কেননা সেগুলি ছিল জংএ জরাজীর্ণ।

প্রাচীন ভারতে কারবুরাইজেসন১, Carburaiseson in Ancient India1

যে দিনটিতে ভারতের ধাতু প্রযুক্তিবিদেরা, চলতি প্রযুক্তিকে নিয়ন্ত্রণ করে, চাহিদা এবং নির্দিষ্ট কাজ করতে পারবে এমন দ্রব্য তৈরির দিকে নজর রেখে, লোহার সঙ্গে কার্বনের সংকর ঘটিয়ে দিতে পারলেন, সেই দিনটি ভারতের ইতিহাসে সমুজ্জ্বল হয়ে থাকবে। ভারতে প্রাচীন কাল থেকে ছোট গলন চুল্লি(ব্লুমারি) থেকে যে পেটাই লোহা উতপন্ন হত তা ধর্মে ছিল খুবই নরম এবং কাজের উপযোগী। এটির সঙ্গে কার্বন সংকর ঘটিয়ে ভারতের ধাতু প্রযুক্তিবিদেরা এতে শক্তি এবং দৃঢতার ধর্ম দুটি জুড়লেন। ঢালাই লোহায় যে কার্বনের পরিমাণ থাকে, ইস্পাতে থাকে তার অনেক কম। সমসত্ব(হোমোজিনিয়াস) ইস্পাতের প্রযুক্তি নিয়ন্ত্রন করা বেশ কঠিন কেননা, লোহার গলনাঙ্ক ১৫৪০ ডিগ্রি সেলসিয়াস বজায় রাখতে হয়। এবং এই তাপমাত্রা ওঠার আগে লোহা গলতে শুরু করে না। এবং একটি নির্দিষ্ট সময় ধরে চুল্লিতে এই একই তাপমাত্রা বজায় রাখাও বেশ কঠিন কাজ।
তাহলে কিভাবে লোহার কার্বন সংকর তৈরি করা গেল? তাত্বিকভাবে লোহাকে নির্দিষ্ট সময় ধরে ৯০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসে, কাঠকয়লা এবং নানান জৈব বস্তুর সংযোগে উত্তপ্ত করতে থাকলে এই কাণ্ডটি ঘটান সম্ভব। প্রাথমিক কালে লোহা গলানোর সময় প্রযুক্তিবিদেরা উদেশ্যপুর্নভাবে কার্বন সংকর তৈরি করতে হয়ত চান নি কেননা তাতে সাধারণ আকরিক গলাতে যে পরিমাণ জ্বালানি প্রয়োজন হয়, তার তুলনায় অনেক বেশী জ্বালানি লাগে। জ্বালানিপুর্ন চুল্লিতে লোহা আকরিককে জ্বালিয়ে(রিডিউস) কার্বন মনোক্সাইড ধোঁয়া তৈরি করে ধাতু লোহায় পরিণত করা হয়। এই সময়ে যদি আকরিক-লোহার তুল্যমূল্য মাত্রা বাড়ানো হয় তাহলে, জ্বালানির পরিমাণ অনুযায়ী জ্বলন্ত ধাতুর সঙ্গে নির্দিষ্ট পরিমাণে কার্বন মিশে কার্বন সংকর তৈরি হয়। ধাতুতে এই কার্বন সংকরায়নের মাত্রা প্রায় শূন্য থেকে চার শতাংশ পর্যন্ত হতে পারে।
চুল্লি থেকে উদ্ধার করা শুদ্ধ পেটাই লোহাকে যদি আবার ৭৪০ ডিগ্রি সেলসিয়াসের কিছুটা ওপরে গরম করা যায় তাহলে সে তার মধ্যে থাকা কার্বনের একাংশ ছেড়ে দিতে থাকে। আবার লোহায় কার্বন জোড়ার কাজও এই পদ্ধতিকে সরাসরি নিয়ন্ত্রণ করে করা যায়। ৭৪০ ডিগ্রি সেলসিয়াসে লোহা চুল্লিতে লোহায় যে বিক্রিয়া হয় তার সমীকরণটি এইরূপ
3Fe + 2CO = Fe3C + CO2

সেমেন্টাইটে( Fe3C) পৌঁছে যাওয়ার সঙ্গে সঙ্গে গলিত লোহা দ্রবীভূত হয়ে পড়ে। কার্বন মনোক্সাইড ধোঁয়া লোহায় কার্বন যোগ করে। জ্বালানির সঙ্গে মিশে কার্বন ডাইঅক্সাইড আর কার্বন মনোক্সাইড তৈরি করতে থাকে। এর সঙ্গে অনুঘটক হিসেবে যদি সামান্য অ্যালকালি যোগ করা যায় তা হলে এই প্রক্রিয়াটি আরও দ্রুত ঘটতে থাকে। তবে সাধারণ দৃষ্টিতে এটি খুবই ধীর প্রক্রিয়া। কারবুরাইজেসন ঘটে ৮৫০ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রার ওপরে। 






প্রাচীন ভারতে কারবুরাইজেসন – স ক ভাটিয়া, ন্যাশনাল রিসার্চ ল্যাবরেটরি ফর কনজ়ারভেসন অব কালচারাল প্রপার্টি, ইন্ডিয়ান জার্নাল অব হিস্টোরি অব সায়েন্স, ১৯৯৪