
English: 
We take many of the things for granted these days, but as a materials engineer I have always
found it incredible how much we take materials
for granted. Everything we build is dependant
on these materials. They are so significant
that we have named entire periods of human
history after them. From the stone age to
the information (space) age. They have all
been made possible by the materials we have
at our disposal and our mastery of their properties.
I have spoken about Aluminium and Silicon
before. But today we are going to talk about
one of the most influential periods in human
history. The Iron Age.
Some of the earliest evidence of iron being
used as a material goes back as far as 3500
BC in Egypt where beads of iron taken from
a meteor were found. Meteoric iron was a highly
prized material due to it’s heavenly association.
Tutankhamun was buried with a dagger made
of the material, but meteoric iron was the
only naturally occuring source of iron at
the time, because Iron reacts readily with
oxygen to form Iron ore. There is no oxygen

Portuguese: 
Tomamos muitas coisas como certas hoje em dia, mas como engenheiro de materiais
eu sempre achei incrível o quanto materiais passam batidos. Tudo que construímos depende
desses materiais. Eles são tão importantes que demos nome a períodos inteiros da
história humana a partir deles. Da idade da pedra à era da informação (espacial).
Todos foram possíveis pelos materiais que temos à nossa disposição e nossa maestria de suas propriedades.
Eu já falei de alumínio e silício antes. Mas hoje, nós vamos falar sobre
um dos mais influentes períodos da história humana.
A Idade do Ferro.
Uma das primeiras evidências do ferro sendo usado como ferramenta, remontam até 3500 a.C.
no Egito, onde colares de ferro de um meteoro foram achados.
Ferro meteórico era muito
apreciado, graças a sua associação celestial.
Tutancâmon foi enterrado com uma adaga feita feita desse material.
Ferro meteórico era a única fonte natural de ferro
nessa época, porque o ferro reage facilmente com o oxigênio para formar minério de ferro.
Não há oxigênio no espaço,

Portuguese: 
então meteoritos disponibilizaram esse material para a Terra,
numa forma que os humanos pudessem usar,
sem ter a tecnologia para extrai-lá em metal bruto.
A Idade do Ferro começou em vários lugares no mundo - quando os humanos aprenderam a
extrair diretamente do minério - e terminaram em várias regiões também. Na Grã-Bretanha, a Idade
do Ferro começou perto de 800 a.C., e terminou quando os Romanos invadiram em 43 d.C., marcando o
início do Império Romano. Se continuássemos definindo a história humana pelo início do manuseio
dos materiais, eu iria argumentar que a Idade do Ferro durou até quase
150 anos atrás, quando o ferro era o material mais produzido. Enquanto essa era é chamada de
Idade de Ferro, as melhores armas eram feitas de aço. Você talvez não saiba, mas
aço e ferro são quase o mesmo material.
Antes de continuarmos.
Se você ainda não viu meu vídeo "Material Properties 101",
as palavras nessa seção podem te confundir um pouco.
Se você ainda não viu e não tem uma base em Ciência dos Materias
Eu sugiro pausar esse vídeo e assistir o outro primeiro.
A principal diferença entre ferro e aço, é a quantidade de carbono que eles contém. Qualquer

English: 
in space so meteors delivered this material
to earth in a form humans could use without
having the technology to extract it from it’s
ore.
The Iron age began at various points across
the world as humans started to learn how to
extract Iron from its ore and it’s end date
varies between regions too, in Britain the
Iron age began around 800 BC and ended when
the Roman’s invaded in 43 AD, marking the
start of the Roman Age. If we continued to
define human history by the materials being
mastered at that time, I would argue that
the Iron age lasted right up until a little
over 150 years ago, when steel was first mass
produced. Now while this era is called the
Iron age, the best weapons at the time were
made from steel. You may not have known, but
Iron and Steel are are mostly the same material.
The main difference between the Iron and Steel
is the amount of carbon they contain. Anything

Portuguese: 
coisa com mais de 2% de ferro, é ferro fundido. Em geral, quanto maior o nível de carbono
mais forte e menos flexível será o material. Ferro fundido tem um alto nível de carbono, que
torna muito forte, mas muito quebradiço. Quando o ferro se tornou mais popular
mais e mais dos canhões de bronze, foram trocados por ferro fundido, pois eram
baratos de fabricar e poderiam atirar mais sem sofrer danos.
Mas essas propriedades significavam que os canhões de ferro fundido,
tinham uma tendência de explodirem sem aviso prévio,
tornando-os perigosos para se operar.
Ferro fundido não serve para uso estrutural também. De fato, eles foram usados em pontes no
meio do século 19, ocasionando em uma série de pontes desabando.
Pontes mais recentes foram reconstruídas usando ferro forjado,
que contém menos de 0.08% de carbono, o que torna um material muito melhor
para esse tipo de aplicação. Como é maleável, permite flexionar sobre cargas sem se quebrar,
mas tem uma baixa concentração de carbono, o que te torna muito mais mole do que o ferro fundido.
Aço está entre os dois,
com uma concentração de carbono entre 0.2 e 2 porcento. Tendo um balanço ideal

English: 
with a carbon content above 2% is cast iron.
In general, a higher carbon content results
in a harder and less ductile material. Cast
iron has a very high carbon content, which
makes it very hard, but also very brittle.
As iron started to become more popular more
and more of the early bronze cannons were
replaced with cast iron, as it was cheap to
manufacture and could be fired more often
without being damaged, but these material
properties meant that cast iron cannons had
a tendency to explode with no warning making
them dangerous to operate.
Cast Iron is not suited for structural use
either. In fact it’s use in bridges in the
mid 19th century led to a series bridge collapses.
Later these bridges were rebuilt using wrought
iron. Wrought iron contains less that 0.08%
carbon, which makes it a much better material
for applications like this. As it is ductile,
allowing it to bend under loads without breaking,
but it has a low carbon content, which makes
it a lot softer than cast iron. Steel is between
the two with a carbon content between 0.2
and 2 percent. Giving it an ideal balance

Portuguese: 
entre maleabilidade e dureza. A história do ferro é definida pela nossa capacidade de controlar
essa concentração de carbono.
Ferro é o 4º metal mais comum da Terra, abaixo do alumínio, mas reage facilmente com o
oxigênio para formar os óxidos de minério de ferro.
Ferrugem é uma forma de óxido de ferro e prevenir isso, é um constante esforço na manutenção estrutural.
A Torre Eiffel já foi pintada 17 vezes, desde a sua construção, para protegê-la da corrosão
De 7 em 7 anos, mais ou menos 60 toneladas de tinta são aplicadas na torre e
a cor da pintura mudou durante os anos. A torre era originalmente um vermelho veneziano e
mudou várias vezes, desde um marrom amarelado, para um marrom-castanha, até a adoção
da atual, especialmente misturada "Marrom da Torre Eiffel", em 1968.
Por causa da fácil reação do ferro com o oxigênio para formar óxido de ferro. Ferro não existe na
superfície do planeta Terra em uma forma usável. O primeiro passo para processar o ferro é removendo
esse oxigênio.
No meio da Era de Bronze, os primeiros sinais da produção de ferro foram vistas.
A maior parte desse primeiro ferro foi fundida nessas fornalhas chamadas "bloomeries" (= forja catalã).
Um dos meus canais favoritos no YouTube - Primitive Technologie

English: 
between hardness and ductility. The history
of Iron is defined by our ability to control
that carbon content.
Iron is the 4th most common metal on earth,
just below aluminium, but it reacts with oxygen
readily to form iron oxide ores.
Rust is one form of iron oxide and preventing
it is a constant struggle in structural maintenance.
The eiffel tower has been painted 17 times
since it’s construction to protect it from
that corrosion. Every 7 years about 60 tonnes
of paint is applied to the Eiffel Tower and
the colour of paint has changed over the years.
The tower was originally a venetian red and
has changed a few times from a more yellowish
brown to a chestnut brown until the adoption
of the current, specially mixed “Eiffel
Tower Brown” in 1968.
Because Iron reacts so readily with oxygen
to form iron oxide. Iron does not exist on
the surface of the planet in a usable form.
The first step to process iron is to remove
that oxygen.
In the mid bronze age the first signs of production
of Iron are seen. Most of this early iron
was smelted in these furnace called bloomeries.
One of my favourite channels on YouTube, primitive

Portuguese: 
- criou uma versão em miniatura dessa fornalha em um dos seus vídeos.
Esses "bloomeries" aquecem o minério de ferro usando carvão como combustível.
A queima do carvão produz monóxido de carbon,
que reage com o óxido de ferro, resultando em dióxido de carbono e ferro.
O "bloomery" é aquecido acima do ponto de fusão das impurezas, mas abaixo
do ponto de fusão do ferro. E como o fogo sobe, o ferro cai até o fundo do
"bloomery" e consolida-se ao fundo, enquanto as impurezas formam uma
piscina fundida chamada de escória, que pode ser escoada para longe.
Outro grande canal no YouTube - How To Make Everything - fez uma série sobre esse processo.
Quando o ferro é removido, eles está na forma de uma mistura porosa de impurezas (= ferro-gusa).
Ele precisa ser trabalhado com um martelo
para consolidar o ferro, enquanto o resto dos materiais é repelido. O material restante é ferro
forjado, que como discutimos antes, tem uma concentração muito baixa de carbono. Esses "bloomeries"
produzem quantidades pequenas de ferro, especialmente antes da roda hidráulica ser
introduzida, o que permitiu o "bloomery" crescer em tamanho,
enquanto mantinha a temperatura alta o suficiente.
Apesar da pequena quantidade produzida, o "bloomery" revolucionou a vida humana, mesmo até

English: 
technologies actually created a miniature
version in one of his videos.
These bloomeries heat the iron ore using charcoal
as a heat source. The burning of charcoal
produces carbon monoxide, which reacts with
the iron oxide in the ore to form carbon dioxide
and iron. The bloomery is heated above the
melting point of the impurities, but below
the melting point of iron. And so as the fire
rages, material falls to the bottom of the
bloomery and the heavier iron consolidates
at the bottom, while the impurities form a
molten pool called slag, which can be drained
away. When the iron is removed it is in the
form of this porous mixture of impurities
and iron. It needs to be worked with a hammer
to consolidate the iron, while the waste material
is beaten off. The material left over is wrought
iron, which as we discussed before has a very
low carbon content. These bloomeries produced
very small quantities of iron especially before
the waterwheel was introduced to drive the
bellows, which allowed the bloomery to grow
in size while keeping the temperature high
enough.
Despite the small quantities it produced the
bloomery revolutionised human life, even beyond

English: 
the obvious military advantages of iron weapons.
Iron ore is much more common than the copper
and tin that spurred the bronze age, allowing
iron to be produced in many areas. These communities
could make their own tools and weapons without
having to import the material from abroad.
Iron plows were stronger and heavier allowing
farmers to plow their land quicker and thus
grow more food. Likewise iron scythes could
cut more hay. A single farmer could feed more
people, allowing more people to dedicate their
lives to different trades. Society was becoming
more stratified and trade was increasing and
things began to accelerate even more as we
discovered better ways of extracting iron,
like the blast furnace.
Blast furnaces increased the production of
iron dramatically. Blast furnaces do heat
the iron above it’s melting point along
with flux materials. A flux is a chemical
that will combine with the impurities allowing
them to be extracted easily, in this case
the iron ore is mixed with limestone and coke.
The furnace gets its name from the method
that is used to heat it. Pre-heated air at
about 1000oC is blasted into the furnace through
nozzles near its base.
The largest Blast Furnaces in the UK produce
around 60 000 tonnes of iron per week. The
blast furnace at Redcar, which is one of the
largest in Europe, has produced up to 11 000
tonnes per day (77 000 tonnes per week) but
is currently running at 8000 tonnes per day.
This is equivalent to all the iron needed
for about 5 cars every minute.

Portuguese: 
a óbvia vantagem militar das armas de ferro. Minério de ferro é mais comum do que o cobre
e estanho, que impulsionou a Era do Bronze, permitindo o ferro ser produzido em várias áreas. Essas comunidades
podem fazer suas próprias ferramentes e armas sem precisar importar material do exterior.
Arados são fortes e pesado, permitindo fazendeiros arar suas terras rápido e assim produzir
mais comida. Da mesma forma, as foices podem cortar mais feno. Um único fazendo pode alimentar mais
pessoas, permitindo outras pessoas dedicarem suas vidas a outros negócios. A sociedade se tornou
a sociedade se tornou mais dividida, negócios ampliaram, e as coisas aceleraram mais rápido
do que descobrimos novas formas de extrair ferro, como o alto-forno.
O alto-forno aumentou drasticamente a produção de ferro.
O forno-alto adquiriu esse nome do método usado para aquecê-lo.
Ar pré-aquecido a cerca de 1000ºC
é bombeado na fornalha através de bicos próximos a sua base.
Alto-forno também aquece o ferro acima da temperatura de fusão,
junto com materias de fluxo.
Um fluxo é um produto químico que se mistura com as impurezas,
permitindo essas serem retiradas mais facilmente.
Nesse caso, o minério de ferro é misturado com calcário e carvão-coque.
Coque é uma refinada forma de carvão mineral com poucas impurezas,

English: 
Coke is a refined form of coal with very little
impurities and it works similar to the charcoal
in the bloomeries by producing carbon monoxide
when burned, which in turn reacts with the
oxygen in the iron ore to remove it, as shown
before.The heat from the process decomposes
the limestone into calcium oxide and carbon
dioxide.The calcium oxide then reacts with
the silica impurities in the ore to form calcium
silicate. This along with other impurities
form a liquid slag layer that floats on top
of the heavy molten iron, which can be drained
away.
This method allowed vast quantities of ore
to be converted to iron quickly, but it has
a drawback. At higher temperatures iron readily
absorbs carbon. So the iron created in blast
furnaces has a very high carbon content, making
it cast iron. So an extra step is needed to
decrease the carbon content to produce iron
or steel.
This can be done in a number of ways. Refineries
heat the iron back up to oxidise the carbon.
It would then be beaten with a hammer to knock
the oxidised carbon out of the material, to

Portuguese: 
e funciona parecido com o carvão vegetal nos "bloomeries";
produzindo monóxido de carbon quando queimado,
que por sua vez reage com o oxigênio no ferro para separá-los; como mostrado antes.
O calor do processo decompõe o calcário em óxido de cálcio (cal) e dióxido de carbono.
O cal, então, reage com as impurezas de sílica no minério, formando a wollastonita (silicato de cálcio).
Isso somado com outras impurezas, resulta em uma escória líquida
que flutua no topo do ferro derretido, que pode ser drenada e separada,
enquanto o ferro fundido é drenado por baixo.
Esse método permite que uma vasta quantidade de minério,
seja convertida em ferro rapidamente; mas isso tem uma desvantagem.
Em altas temperaturas, o ferro facilmente absorve carbono.
O ferro criado no alto-forno, tem uma alta taxa de carbono; que é conhecido como ferro-gusa.
Uma etapa adicional é necessária para diminuir as taxas de carbono.
Esse método é chamado de: refinamento.
Existiam inúmeras formas de fazer isso.
Uma forma era na refinaria.
Onde o ferro é repetitivamente aquecido, oxidando o carbono.
A partir daí, o material é batido com um martelo, para soltar o dióxido de carbono do material.
Esse processo era repetido até obter-se "ferro doce".

Portuguese: 
Produzir aço com esse método, requiria habilidades incríveis.
Havia métodos para produzir em menores quantidades.
"Awe Me" demonstra um deles, produzindo "aço de crisol".
Que é produzido misturando ferro forjado e ferro fundido
em um crisol selado.
Prevenindo que o carbono contido no ar, infiltre no material.
Quando misturam-se o ferro forjado de baixo carbon, com o ferro fundido de alto carbono,
obtém-se aço.
O forno de "pudlagem" foi outro método de produção que envolvia o aquecimento do ferro fundido
em um forno, que separava o combustível e o ferro.
O calor do combustível então
irradia pelo forno e liquefaz o ferro.
Um trabalhador agita o ferro em fusão, para amplificar o processo de oxidação da impurezas.
Todos esse métodos de produção precisavam de muito tempo e combustível.
Deixando o produto final muito caro para uso industrial.
A expectativa de vida de um trabalhador de pudlagem, era de 30 anos,
devido a toxicidade da fumaça produzida.
Com a expansão de ferrovias no início do século 19, a pressão para desenvolver
um método mais rápido e barato estava crescendo.
As ferrovias de hoje em dia, são feitas de aços de alta resistência e baixa liga (ARBL).

English: 
produce wrought iron once again.
There were methods of producing it, but the
small yield and time needed made it expensive.
One way, which small quantities were being
produced by was to mix wrought iron and cast
iron in a sealed crucible, which prevented
atmospheric carbon from entering the material.
One of Awe Me’s videos demonstrated this
technique. The primary method for producing
steel at the time involved heating wrought
iron with charcoal and leaving it for up to
a week to allow it to absorb the carbon. The
time and fuel needed to do this was prohibitive,
making steel expensive and not suitable for
general industrial use.
Wrought iron was now being produced at an
industrial scale, but a method for mass producing
steel was still not available.
With the expansion of the railroads in the
early 19th century the pressure to develop
a faster and cheaper method was growing. All
our modern rail tracks are made from high

English: 
strength steel, it’s superior hardness over
wrought iron allows it to resist wear. This
is the difference between a worn steel rail
and a new one, this kind of wear happened
so quickly with wrought iron that certain
sections of popular lines needed to be replaced
every 6 to 8 weeks. Steel also has a superior
strength over wrought iron, allowing it to
carry more load, if you watched my last video,
you will know why this I shape helps the rail
carry even more load.
If you watched my last video you will know
why this shape was used for the rail blah
blah.
So you can see why finding a method of mass
production was so important. And this is where
the British Metallurgist Sir Henry Bessermer
came in. Bessemer designed a converter that
looked liked this. Molten iron was poured
in here from a blast furnace and hot air is
passed through the bottom. This oxygen in
the air oxidises the impurities in the iron.
The carbon reacts to form carbon monoxide
which is expelled as a gas. While the silicon
and manganese, oxidise to form a layer of
slag. This process was very fast, in fact
early on it was a victim of it’s own efficiency,
as it it removed too much carbon and left
too much oxygen in the iron. To combat this
another alloy, that I am definitely about

Portuguese: 
Sua dureza superior em relação ao ferro forjado,
permite que ele resista melhor ao desgaste
Essa é a diferença entre um trilho desgastado e um novo.
Isso acontece tão rápido com ferro forjado,
que certas vias populares precisam ser substituídas a cada 6 ou 8 semanas.
ARBL também tem uma força maior, podendo suportar mais carga do que o ferro fundido
Se você assistiu meu último vídeo, irá saber porque essa forma ajuda o trilho
suportar mais carga
Você pode perceber que criar um método de produção em massa foi tão importante.
Nesse ponto, é onde o metalurgista britânico Sir Henry Bessermer aparece.
Bessermer desenhou um conversor que era parecido com isso.
O ferro derretido de um alto-forno era posto aqui.
Ar quente passa por debaixo.
O oxigênio no ar, oxida as impurezas no ferro.
O carbono reage com o oxigênio para formar monóxido de carbono, que era expelido como um gás.
Enquanto o silício e o manganés, oxida para formar uma camada de escória.
Esse processo era tão rápido que foi vítima da sua própria eficiência,
pois se removia muito carbono, deixando muito oxigênio no ferro.
Para combater isso, outra liga - que eu irei pronunciar errado, com certeza - contendo ferro,

English: 
to pronounce wrong, containing iron, carbon
and manganese called spiegeleisen was added.
The manganese would react with the oxygen
to remove it and the carbon increased the
carbon content as needed.
But it had another problem in the early days.
The process did not remove phosphorus from
the iron and high concentrations of phosphorus
make the steel brittle. So initially the bessemer
converter could only be used with iron obtained
from ores with low phosphorus concentrations,
which were scare and expensive. This problem
was later solved by Welshman Sidney Gilchrist
Thomas, who discovered that adding a chemically
basic material like limestone to the process
would draw the phosphorus into the slag.
This availability of cheap steel caused an
explosion in growth in the rail industry.
Steel is so vital to our daily lives, that
it is often considered a measure of economic
success of a country. A high production of
steel means a high demand for steel, a high
demand means your country is building infrastructure.
For example this a graph showing China’s
steel production from the 1990s to present
shows the rapid rise of China as a global
superpower during their economic reform.

Portuguese: 
carbono e manganés, chamada "spiegeleisen", foi adicionada.
O manganés remove o oxigênio reagindo com ele, e o carbono aumenta
a taxa de carbono, como necessário
Outro problema nos tempos recentes surgiu.
O processo não removia o fósforo do ferro.
Altas concentrações de fósforo, deixam o aço frágil.
Inicialmente, o conversor de Bessemer, só deveria ser usado com minérios com baixa concentração de fósforo,
o que era assustador e caro.
Esse problema foi resolvido mais tarde por Welshman Sidney Gilchrist Thomas,
que descobriu que adicionando materiais básicos, tipo calcário, ao processo
arrastaria o fósforo à escória.
Essa disponibilidade de aço barato causou uma explosão no crescimento da indústria ferroviária.
Aço é tão importante para nosso dia-a-dia, que é frequentemente considerada uma medida de sucesso
ecônomico de um país.
Uma alta produção de aço significa uma alta demanda por aço,
uma alta demanda por aço significa que seu país está construíndo infraestrutura.
Por exemplo, esse gráfico mostrando a produção de aço na China, de 1990 até os dias de hoje,
mostra o rápido crescimento chinês como uma potência global durante a reforma ecônomica.

Portuguese: 
Sem o aço, nossas construções não seriam tão altas quanto são hoje em dia.
Pontes, como a famosa "Golden Gate", seriam impossíveis de serem feitas.
Há muito mais para se aprender sobre a fascinante história do aço, como: como os ferreiros japoneses
criaram a Katana.
Eles aprenderam como controlar cuidadosamente a estrutura cristalina do aço,
para fazer a espada perfeita, mas vamos falar disso em outro vídeo.

English: 
Without steel our buildings could never have
grown to the heights we see today, bridges
like the famous golden gate bridge would have
been impossible. There is even more to learn
about steel’s fascinating history like how
the expert blacksmiths of Japan managed to
create the Katana. They learn how to carefully
control the crystalline structure of their

English: 
steel to forge the perfect blade, but we will
talk about that in another video.
