//под микроскопом не разглядеть

Открою секрет – в этом и смысл. Бронзой вооружались только чуть более процента римской армии. А речь идёт о банальнейшей Лорике Мускулате – о ней-то вы, надеюсь, слышали?

//Никто их не вооружал!!

Очевидно же что речь идёт о времени после реформ.

//Создание массовых армий упирается в вопрос управления ей и обеспечения этой армии едой.

А вооружение армии с каких пор стало ненужной мелочью?

//Всякие же инки вообще металлом не пользовались, но собирать многотысячные армии они могли гораздо проще, чем европка средневековья, которая вся была железной.

Дорогой друг – вы дурак? Инки, к вашему сведению, не только находились в бронзовом веке, но ещё и сидели на богатейших залежах меди и олова. Естественно, что у них был металл на многотысячные армии. И даже так у них сохранялся класс вооруженного каменновековыми орудиями ополчения.

//негры африки освоили железо минуя медь и бронзу, однако ж чего-то не взлетело у них ни по части многотысячных армий, ни по части развития.

Дорогой друг, к вашему сведению для формирования государства обязательны определенные предпосылки – а их в субсахарской Африке не имелось.

//Общества бронзового века — Шумер имели полисную организацию и создавали такие же армии, что и греки с римлянами на соответствующих этапах.

Дорогой друг, вы – дурак вдвойне, если записали Древний Шумер в общества бронзового века. К вашему сведению, шумерские города-государства были покорены аккадцами ещё в энеолите, а пришествие бронзы в Месопотамию пришлось на эпоху Третьей династии Ура, только пытавшейся возродить чистоту уже тогда древнего Шумера – с закономерно провальным итогом. Всё, от Шумера в бронзовом веке осталось только название.

Одновременная цементация с азотированием — это цианирование. В ванне из расплава цианистых и углекислых солей. При 800-900 идет преимущественно науглероживание, причем очень быстрое по сравнению с обычной цементацией (1 мм в 2-3 часа), твердость после закалки за 70 HRC.
Аналогичная ванна, но при 500-600 и для легированных сталей — это тенифер-процесс, разработанный в 80-х. Дает тонкое износостойкое азотированное покрытие, гораздо быстрее, чем при газофазном азотировании, не требует последующей обработки. Тенифер применяют на режущем инструменте, для трущихся деталей, стволы тоже обрабатывают.

Азотирование (не азотация) проводится при температуре 500 и выше. Источник азота — газообразный аммиак, который на нагретой поверхности диссоциирует, и образуюшийся атомарный азот диффундирует в сталь. Современный вариант — в коронном разряде, в газовой среде при пониженном давлении, азот активируется разрядом, азотирование идет при меньшей температуре и быстрее. Обычная сталь азотируется на глубину 0.3 мм, НО нитриды железа имеют низкую твердость. Азотирование позволчет получить износостойкое и твердое покрытие только на специальных легированных сталях, содержащих хром, алюминий, вольфрам или молибден. Покрытие получается очень тонким, твердым (не требует закалки) и не теряет твердость до 500 градусов (в отличие от цементированного, которое теряет закалку при 200-300).
Упомянутая закалка в моче к азотированию отношения не имеет, моча лишь обеспечивает быстрое охлаждение, что важно для протекания мартенситного превращения сталей с низким содержанием углерода (0.3-0.4%). Для этих же целей калят в рассоле или растворе щелочи, или просто ледяной воде.

Хороший вопрос. Азотация она на 450 градусах а цементация на 950. и если не ошибаюсь на такой температуре азот начинает рассасыватся. т.е. делаем длительную цементацию, вытаскиваем заготовки, дальше, пока не остыли, закаливаем их в азотосодержащей жидкости, а вот дальше потребуется снова греть и и закаливать и так несколько раз…. т.е. совмещение очень слабенькое.
Вот если удастся в горшке поднять давление, и закинуть туда что либо подходящие… но это уже несколько другого масштаба задача, не на уровне деревенской кузни.

Возможно ли комбинирование методов цементации и азотации? И, если да, насколько эффективным оно будет?

//Не перегревая, что.. не всегда элементарно.
Тут как раз в плюс большой объем и вес горшка. перегреть его сложнее чем просто мелкую детальку.

// Это как металл греть надо В РАСТВОРЕ???
именно так описана современная технология.

Старинная подразумевает просто опускание раскаленной до красна заготовки в мочу.
при этом на поверхности металла на\емедленно испарится вода, выпадет налет из растворенных солей, успеет распасться и частично впитаться. При этом все это будет происходить при температуре 400+, пока деталь не остынет, т.е. секунды.
Ну и разумеется особо толстым слой не будет.

// От мочи — я бы скорее ожидал фосфатацию…
не исключаю что она тут тоже идет…

Что цементация работает, и исторически применялась — вопросов нет :).
Вот насчёт деталей…

Если речь о науглероживании жидким карбонатом — то упомянутая выше каустическая, ессно, не пойдёт :). Но в целом — логично. Главное — держать ~900С несколько часов. Не перегревая, что.. не всегда элементарно.

> -погружение деталей в водный раствор азотосодержащей соли и нагрев их с помощью ТВЧ.

Сиильно сомневаюсь. Это как металл греть надо В РАСТВОРЕ??? Вот если *нанесли* раствор (а лучше гель) на металл, прогрели, осталась соль, соль расплавилась, греем дальше, разложение и миграция в металл — тады ОК.

Аналогично и с мочёй. Я не верю в осмысленность закалки в моче как таковой. В вязком концентрате — допускаю теоретически, но ооочень сомневаюсь, слишком быстро всё остынет. И как ни повторяй — это будут секунды, а не часы. Нужно что-то азотсодержащее, неокисляющее, плавкое и достаточно стабильное. Карбамид, даже чистый — не пойдёт, слишком рано он развалится. От мочи — я бы скорее ожидал фосфатацию…

Цвет самого горшка — при такой температуре все предметы светятся (почти) одинаково. Причем контролировать температуру нужно только если цементации подвергаются готовые изделия — при перегреве цементированный слой получается зернистым и требует многократной нормализации. Если же цементируется заготовка, которую еще проковать можно — тогда греть чем выше, тем лучше — быстрее.

Если обмазывать глиной или помещать в глиняный горшок, то как поймать цвет? Или тестовую железяку рядом ложить?

Ну да, пофигу, там нужны плавкие соли угольной кислоты. Это и в современных рецептах используется, любые щелочные металы так что натрий, калий, без разницы. Химия процесса- распад этих солей на поверхности раскаленного метала что должно давать атомарный углерод.

Выгорания там собственно не будет, все герметично, без доступа воздуха.

«цементирование в горшке»
это из учебников по кузнечному делу, собственно сейчас примерно так же делают, только вместо горшка -металлический ящик. Поищите в интернете, по форумам кузнецов. Технология старая, всем известная.
Если деталей много мелких- используют ящик/горшок с древесным углем, если одна и длинная — обмазку из угля, сажи, масла плюс поверх этого для защиты глину с песком.

«азотирование в моче»
технология более хитрая, попадалась в старых книгах по кузнечному делу. На данный момент изредка используется:
-погружение деталей в водный раствор азотосодержащей соли и нагрев их с помощью ТВЧ.
Но на производстве в основном предпочитают газофазное азотирование или использование расплава той же мочевины.
Просто закалка в моче требует многократного повторения. Зато можно приличный нож из любого гвоздя сделать. Но хлопотно…
В тексте были рекомендации использовать козлиную мочу (без понятия выше так концентрация мочевины или нет) и сгущенную (ну после многочисленных закалок она такой и будет) ну и указания что сейчас можно просто навести концентрированный раствор удобрения мочевины.

Вместо соды в древности использовали поташ.
А рецептов вообще много, например достаточно удобная обмазка
сажа+уголь+масло+поташ — получаем густую мазь которой клинок обмазывается толщиной в пару мм. после этого все это обмазывается глиной для защиты от выгорания, обсушивается и помещается в горн. Опять таки греть до оранжевого цвета.