Metallic Mineralogical Characteristics of Forged Iron Axe from the Wood-framed Tomb at the Hwangseongdong, Gyeongju, Korea

The forged iron axe of the middle 3rd Century found in the No. 2 wood-framed tomb from the Hwangseongdong site, Gyeongju is rectangular on the plane level. The iron axe shines in met-allic luster, which is light grey with pale creamy tint. The result of X-ray diffraction analysis shows that the axe consists of magnetite and geothite, which can explain why the composition and texture of the original ore has been kept intact. There are fine-grained quartz, calcite, mica, magnetite, amphibole, unknown tungsten minerals, pyroxene and olivine inside the axe. Those must be the impurities that they failed to remove in the thermal treatment process. Generally, the iron axe consists mainly of pearlite texture coexisting ferrite and cementite, and show high carbon contents with homogeneous distribution. It can be interpreted the axe was carburized after the material was made to resemble pure iron. The decarbonization work didn't go well along the process marks. Crude ores of the iron axe are possible utilized by magnetite from the Ulsan mine on the basis of the occurrences and inclusions. It's estimated that the original ore was bloom produced in low-temperature reduction and formed around in $727^{\circ}C$, which is eutetic temperature.

경주 황성동 목곽묘 출토 단조 철부의 금속광물학적 특성

경주 황성동 목곽 2호묘에서 3세기 중후반대에 제작된 것으로 추정되는 말각 장방형의 단조 철부가 출토되었다. 이 철부의 재질은 금속광택에 밝은 회백색을 보이며 연한 크림색조를 나타냈으며, 광학적 성질은 자철석 또는 자연철의 특징과 거의 유사하다. X-선 회절분석 결과, 자철석과 침철석만이 검출된 것으로 보아 단조철부의 제작에 이용된 원광석의 조성과 조직이 그대로 보존되었음을 반영하고 있다. 철부의 내부에서는 미립의 내포물이 불규칙하게 산출되었다. 이는 철부의 원광석에 수반되었던 석영, 방해석, 운모, 자철석, 각섬석, 중석광물, 휘석 및 감람석 등이 열처리 과정에서 제거되지 않은 불순물인 것으로 판단된다. 이 철부는 전반적으로 페라이트와 시멘타이트가 공존하는 펄라이트 조직을 보이며, 탄소의 함량은 비교적 높으나 균질하게 분포하는 부분이 있는 것으로 보아, 거의 순철에 가까운 소재로 성형한 후에 침탄이 이루어 진 것으로 추정된다. 이 철부의 산출상태와 수반 내포물로 보아 원광석은 울산광산에서 생산된 자철석이 이용되었을 가능성이 있다. 원광은 저온환원법에 의해 생산된 괴련철인 것으로 해석되며, 공석온도인 $727^{\circ}C$ 부근에서 성형이 이루어진 것으로 판단된다.