5.4 Metalurgia avanzada: Wootz, zinc y cementación

Wootz: el acero de la India antigua

El término “wootz” hace referencia a un tipo de acero de alto carbono producido en el subcontinente indio desde, al menos, el siglo III a. C. Su técnica de elaboración, basada en la fundición controlada dentro de crisoles cerrados, permitió alcanzar propiedades mecánicas excepcionales, apreciadas por fabricantes de armas y cuchilleros de todo el mundo.

Las referencias más antiguas provienen de inscripciones surasiáticas (región de Karnataka y Tamil Nadu) y de viajeros griegos como Teofrasto (fl. 315–250 a. C.), que mencionan un metal sorprendentemente duro exportado desde Rodas y Ceilán hacia el Mediterráneo. El nombre “wootz” (de la palabra tamil ukku, ‘acero’) reaparece en textos persas del siglo IX.

• Fecha de origen aproximada: siglo III a. C.
• Regiones clave de producción: Deccan (Karnataka), Tamil Nadu.
• Técnica principal: crisoles sellados (crisolización), control de atmósfera reductora.
• Composición típica: 1,2–1,8 % C, trazas de Si, Mn, P y S.
• Destino principal: hojas de espada (Damascus), cuchillos ceremoniales y adornos metálicos.

Durante la Edad Media, el acero wootz adquirió fama mundial bajo el nombre de “Damascus steel” (acero dálmico), cuyos patrones de bandas y motas eran producto de la precipitación de carburos de hierro. Este acero llegó a Oriente Próximo gracias a comerciantes árabes y persas, y de allí se difundió hasta Europa, donde libros de metalurgia renacentistas lo citan como material casi mítico.

En el siglo XVIII, tras el declive de la administración mogol, la producción tradicional de wootz se interrumpió. Hacia 1740, el herrero inglés Benjamin Huntsman desarrolló un método de crisol para acero (inspirado en la observación de cuchilleros franceses), que imitaba en parte la técnica india pero con fundición de acero de cementación. Sin embargo, el original wootz seguiría siendo un referente hasta bien entrado el siglo XIX, hasta su redescubrimiento experimental en 1970 mediante arqueometalurgia y recristalización controlada.

Zinc: aislamiento temprano y aplicaciones prácticas

El zinc (Zn), aunque abundante en la corteza terrestre, resultó difícil de aislar debido a su punto relativamente bajo de fusión (419 °C) y a su tendencia a volatilizarse. No fue hasta el siglo IX d. C. que se desarrolló en la India un proceso eficaz de destilación continua en hornos horizontales.

La ciudad de Zawar (en el actual Rajasthan) albergaba una de las industrias de zinc más antiguas de la historia. La técnica consistía en descender mineral de zinc (esfalerita) junto con trozos de carbón vegetal y trozos de hierro que facilitaban la reducción. El vapor metálico se conducía hacia un condensador frío donde se solidificaba en placas delgadas.

1. Contexto histórico: dinastía Rashtrakuta (siglo IX–X).
2. Primeros hornos horizontales de reducción (900–1100 d. C.).
3. Informe árabe de 1190: descripción de la destilación de “laca hederal”.
4. Exportación de lingotes de zinc hacia Oriente Medio y Europa (siglos XIII–XV).

En paralelo, los chinos empleaban desde la dinastía Han (siglo I a. C.) el zinc en la aleación de latón: la “tumbaga” precolombina o el latón mesoamericano eran también productos de cementación, aunque sin extraer zinc metálico puro. En Europa, la aleación de cobre con cenizas de zinc o calamina (ZnCO₃) se practicó desde el siglo XII, bajo el nombre de “latón de maderas”:

• Fuente principal: menas de Blende y Calamina (actuales Bohemia, Sajonia).
• Proceso medieval: cementación de cobre en baño de calamina y carbón (1200–1500).
• Resultado: latón amarillo, más duro y más maleable que el bronce.

El reconocimiento del zinc como elemento se atribuye a Philippus Aureolus Theophrastus Bombastus von Hohenheim (Paracelso) en 1526, aunque no fuesen publicadas fórmulas precisas de su extracción. Hasta finales del siglo XVII se siguió usando calamina para producir latón.

Hacia 1743, Andreas Marggraf (Alemania) estableció un método de reducción con vapor de hidrógeno, y en 1752 aísla zinc por electrólisis

El zinc promovió el desarrollo de nuevas aleaciones:

• Alpaca o peltre plateado (aluminio-latón) en cerrajería de lujo (siglo XVIII).
• Monedas de latón (Reino Unido, 1672–1760).
• Revestimientos anticorrosión (galvanización, inventada por Luigi Galvani y perfeccionada por Stanislas Sorel, 1837).

Cementación: carburación del hierro

La cementación es un proceso mediante el cual el hierro forjado absorbe carbono desde un entorno rico en carbón o materia orgánica, generando un acero de superficie endurecida. Sus orígenes se remontan al II milenio a. C., aunque su difusión y perfeccionamiento tuvo lugar especialmente en Europa y el Cercano Oriente entre la Edad Media y la Revolución Industrial.

1. Antigüedad clásica: Plinio el Viejo (23–79 d. C.) describe en su Naturalis Historia la “Acetabulum” de Hispania, donde minas de plata producían también hierro cementado.
2. Alta Edad Media: En la Península Ibérica y en Asia Menor se usan hornos de campana (bloomery) con adición de carbón vegetal. Nace el “Ferrería altoaragonesa” (siglo XI–XIII).
3. Edad Moderna temprana: En Sheffield (Inglaterra) se documentan hornos de cementación de acero hacia 1590. El hierro “puro” se envolvía en brea y mangoacero (mezcla de carbón y ceniza), y se calentaba a 900–950 °C durante 7–10 días, obteniendo “blister steel” (acero con ampollas visibles en la superficie).
4. Siglo XVIII: Benjamin Huntsman (1740) somete el blister steel a nueva fusión en crisoles de porcelana, homogeneizando la aleación: nace el “crucible steel” inglés, base del acero para herramientas hasta la llegada del horno Bessemer.

El proceso de cementación puede esquematizarse en tres etapas:

• Preparación: obtención de barras de hierro forjado de bajo contenido de carbono (< 0,1 %).
• Carburación: disposición de hierro y carbono (ceniza vegetal, coque, brea) en hornos sellados temperatura controlada 900–950 °C.
• Templado y forja: revenido rápido para estabilizar la microestructura martensítica y eliminar tensiones internas.

El acero resultante presentaba un gradiente de carbono: en la superficie alcanzaba 0,8–1,0 % C, mientras que en el núcleo apenas superaba 0,1 %. Esto ofrecía gran dureza superficial con tenacidad interna, ideal para cuchillos, sierras y herramientas de corte.

En conclusión, la historia de la metalurgia avanzada –Wootz, zinc y cementación– ilustra la profunda interacción entre innovación técnica, redes comerciales y necesidades militares y civiles. Cada uno de estos desarrollos supuso un salto cualitativo en la producción de materiales: el wootz asombró al mundo antiguo con su belleza y fuerza el zinc permitió la creación de aleaciones nuevas y la protección anticorrosión la cementación sentó las bases del acero moderno. Juntos, conforman un capítulo esencial de la historia universal de la ciencia y la tecnología.

Libros recomendados: Metalurgia avanzada (Wootz, zinc y cementación)

Obras generales de historia de la metalurgia

• Título: Historia de la metalurgia (A History of Metallurgy)
  Autor: R. F. Tylecote
  Editorial: Maney Publishing, 1992
  URL: https://www.maneypublishing.com/tylecote-metallurgy
• Título: Historia temprana de la metalurgia en Europa (The Early History of Metallurgy in Europe)
  Autor: R. F. Tylecote E. John Russell
  Editorial: University of Pennsylvania Press, 1991
  URL: https://www.upenn.edu/press/early-metallurgy

Metalurgia Wootz y acero damasco

• Título: Wootz Steel: Génesis del acero legendario de la India
  Autor: M. Ajithprasad K. Pradeep
  Editorial: Indian Institute of Technology Madras, 2005
  URL: https://www.iitm.ac.in/publications/wootz
• Título: Damascus Steel: The History and Myth of Indias Legendary Metal
  Autor: Peter R. Williams
  Editorial: Shire Publications, 2006
  URL: https://www.shirepub.com/damascus-steel
• Título: La formación del acero Wootz en la antigüedad
  Autor: D. P. Agrawal
  Editorial: Ed. Prentice Hall India, 2002
  URL: https://www.prenticehallindia.com/agrawal-wootz

Historia del zinc

• Título: Zinc: Ciencia y tecnología de un metal esencial
  Autor: León L. Björkman
  Editorial: Ed. CRC Press, 2008
  URL: https://www.crcpress.com/zinc-technology
• Título: Zinc en las civilizaciones antiguas
  Autor: Ranjit S. Khedas
  Editorial: Ed. Routledge, 2010
  URL: https://www.routledge.com/zinc-ancient-civilizations

Procesos de cementación

• Título: Fabricación de acero: métodos de cementación y crisol
  Autor: Herbert Hall
  Editorial: Reverte, 2010 (traducción española)
  URL: https://www.edicionesreverte.com/hall-cementacion
• Título: Procesos históricos de cementación de acero
  Autor: F. Schubert
  Editorial: Institute of Metals, 1955
  URL: https://www.iom.org.uk/schubert-cementation