История обработки металлов

Знакомство человека с металлами началось с золота, серебра и меди, то есть с металлов, встречающихся в свободном состоянии на земной поверхности; впоследствии к ним присоединились металлы, значительно распространенные в природе и легко выделяемые из их соединений: олово, свинец, железо и ртуть. Эти семь металлов были знакомы человечеству в глубокой древности[1]. Среди древнеегипетских артефактов встречаются золотые и медные изделия, которые, по некоторым данным, относятся к эпохе, удаленной на 3000—4000 лет от н. э.

Археологические исследования свидетельствуют о том, что человечество добывало металл с давних пор. В частности, обнаруженные в 50—60-х годах XX века в юго-западной части Малой Азии следы выплавки меди датируются VII-VI тысячелетием до н. э. Первые свидетельства того, что человек занимался металлургией в V-VI тысячелетии до н. э. были найдены в Майданпеке, Плочнике и других местах в Сербии (в том числе медный топор 5500 лет до н. э., относящийся к культуре Винча), Болгарии (5000 лет до н. э.), Палмеле (Португалия), Испании, Стоунхендже (Великобритания). Однако, как это нередко случается со столь давними явлениями, возраст не всегда может быть точно определён.

Олово было известно человеку уже в IV тысячелетии до н. э. Этот металл был малодоступен и дорог, поэтому изделия из него редко встречаются среди римских и греческих древностей. Об олове есть упоминания в Библии, Четвёртой Книге Моисеевой. Олово является (наряду с медью) одним из компонентов бронзы, изобретённой в конце или середине III тысячелетия до н. э.. Поскольку бронза являлась наиболее прочным из известных в то время металлов и сплавов, олово было «стратегическим металлом» в течение всего «бронзового века», более 2000 лет (очень приблизительно: 35—11 века до н. э.).

В культуре ранних времён присутствуют серебро, медь, олово и метеоритное железо, позволявшие вести ограниченную металлообработку. Так, высоко ценились «Небесные кинжалы» — египетское оружие, созданное из метеоритного железа 3000 лет до н. э. Но, научившись добывать медь и олово из горной породы и получать сплав, названный бронзой, люди в 3500 годы до н. э. вступили в Бронзовый век.[2]

Место и время открытия способов получения бронзы достоверно неизвестно. Можно предположить, что бронза была одновременно открыта в нескольких местах. Самые ранние бронзовые изделия с примесями олова обнаружены в Ираке и Иране и датируются концом 4 тысячелетия до н. э.

В бронзовом веке (III—I тысячелетие до н.э.) применение получили изделия и орудия труда из сплавов меди с оловом (оловянная бронза). Этот сплав — древнейший сплав, выплавленный человеком. Считается, что первые изделия из бронзы получены за 3 тыс. лет до н.э. восстановительной плавкой смеси медной и оловянной руд с древесным углем. Значительно позже бронзы стали изготовлять добавкой в медь олова и других металлов (алюминиевые, бериллиевые, кремненикелевые и др. бронзы, сплавы меди с цинком, называемые латунью, и др.). Бронзы применялись вначале для производства оружия и орудий труда, затем для отливки колоколов, пушек и т.д.

Вслед за медью человек стал использовать железо.

Получение железа из руды и выплавка металла на основе железа было гораздо сложнее. Считается, что технология была изобретена хеттами примерно в 1200 году до н. э., что стало началом Железного века. В расшифрованных хеттских текстах XIX века до н.э. упоминается о железе как о металле, «упавшем с неба». Секрет добычи и изготовления железа стал ключевым фактором могущества филистимлян.

В результате добыча железной руды в древности оказалась достаточно выгодной. Железо оказалось более доступным и дешёвым, чем медь. Кроме того, долгий период развития технологии литья бронзы создал предпосылки для создания технологии литья железа.

Железные руды встречаются в природе гораздо чаще, чем месторождения меди и олова. Чаще всего встречаются бурые железняки, хотя они и являются низкосортной рудой.

Вероятно, изначально рудное железо было получено случайно — железная руда использовалась в качестве флюса при получении бронзы, в результате чего образовывалось чистое железо. Позже научились использовать метеоритное железо, которое считалось даром богов. Первоначально железо было очень дорого и использовалось в основном для изготовления ритуальных предметов.[3]

А после того, как открыли способы обуглероживания железа (в результате чего оно превращалось в сталь) и термической обработки железные изделия стали обладать лучшими механическими характеристиками, чем бронзовые. В результате железные изделия стали быстро вытеснять как бронзовые, так и каменные, использование которых продолжалось и в бронзовом веке. При этом стало возможным создание из железа орудий труда, которые из бронзы или не производились, или производство которых было ограниченным. Изготовление изделий из железа в гораздо больших масштабах создало ряд новых возможностей для развития хозяйства. Кроме того, развитие железной металлургии в комбинации с различными техническими усовершенствованиями приводило к увеличению производительности труда.

Свинец используется многие тысячелетия, поскольку он широко распространён, легко добывается и обрабатывается. Он очень ковкий и легко плавится. Выплавка свинца была первым из известных человеку металлургических процессов. В Древнем Египте использовались монеты и медальоны из свинца. В раннем бронзовом веке свинец использовался наряду с сурьмой и мышьяком.

К семи известным металлам уже только в средние века прибавились цинк, висмут, сурьма и в начале XVIII столетия - мышьяк. С середины XVIII века число открытых металлов быстро возрастает и к началу XX столетия доходит до 65, а к началу XXI века — до 96.

Становление экономики способствовало увеличению спроса на металлы. Широко развернувшиеся изыскательские работы в Восточной Европе привели к большим открытиям, особенно в рудных горах Богемии. Там были найдены богатые месторождения меди, никеля, серебра, свинца и олова. Добыча руд быстро выросла к середине 1300 гг., однако затем развитие экономики драматически замедлилось в связи с более глубоким залеганием руд и более сложной их металлургической обработкой. Индустриальная революция была бы невозможна без угля и железа. Мир был уже заметно изменен свинцом.

Абрахам Дерби III успешно использовал литейный чугун для строительства первого железного моста через реку Северн с 30-метровым пролетом, который был открыт для эксплуатации в 1781 г.

В 1843 г. Исламбард Брунель в корабле «Великобритания» водоизмещением 2721 т, предшественнике современных океанских лайнеров, применил конструкцию с клепанными листами.

Металлы сыграли огромную роль в войнах, ведь практически любой вид оружия состоит из металлических деталей – будь то наконечник копья или пушка.

Таким образом, следы развития чёрной металлургии можно отследить во многих прошлых культурах и цивилизациях. Сюда входят древние и средневековые королевства и империи Среднего Востока и Ближнего Востока, древний Египет и Анатолия (Турция), Карфаген, греки и римляне античной и средневековой Европы, Китай, Индия, Япония и т. д. Нужно заметить, что многие методы, устройства и технологии металлургии первоначально были придуманы в Древнем Китае, а потом и европейцы освоили это ремесло (изобретя доменные печи, чугун, сталь, гидромолоты и т. п.)

Дата добавления: 2015-09-06