Древняя металлургия

В истории развития материальной культуры человечества выделяют каменный, бронзовый и железный века, в каждом из которых для изготовления орудий труда употреблялись разные материалы.

Наиболее древние орудия труда из кремня, кварцита, кварца и вулканического стекла (обсидиана) относятся к палеолиту (древний каменный век, 800–12 тыс. лет до н.э.).

Возникновение металлургии относится ко 7-6 тыс. до н.э., когда была стали получать изделия из меди. В это же время человек стал использовать самородные металлы: золото, серебро, медь, а затем и с метеоритное железо.

Сначала металлические изделия получали обработкой металлов в холодном состоянии. Медь и железо плохо обрабатывались, поэтому не находили широкого применения. В 5-4 тыс. до н.э. человек овладел искусством выплавки меди из окисленных медных руд и придания ей нужной формы литьём, что привело к быстрому росту применения меди. Но количество окисленных медных руд было небольшим, что потребовало освоения более сложного процесса переработки сульфидных руд с применением предварительного обжига руды и очистки меди путём повторного плавления. Возникновение этого процесса относится примерно к середине 2-го тыс. до н.э. (Ближний Восток, Центральная Европа).

Во 2-м тыс. до н.э. начали широко применяться изделия из бронзы (сплав меди с оловом), которые по прочности, коррозионной стойкости значительно превосходили медные. Кроме того, бронза имеет более низкую температуру плавления, чем медь, и лучше заполняет литейную форму. Вытеснение меди бронзой означало переход к бронзовому веку. Крупным центром металлургия меди и бронзы в то время был Кавказ.

Примерно в середине 2-го тыс. до н.э. человек научился получать железо из руд. Началом железного века большинство ученых считает 1200 г. до н.э.

Способы производства железа (стали) из руд в тиглях, помещенных в специальные горны, и в ямах, называвшихся в Западной Европе «волчьими», стали первыми в истории. Оба способа унаследованы от производства меди и бронзы. Однако архаичная «волчья яма» уже к началу Новой эры была практически повсеместно вытеснена более прогрессивным сыродутным горном.

Тигельный процесс получил развитие, прежде всего, в странах Азии, т.к. позволял получать сталь высокого, даже по современным стандартам, качества. Для тигельной плавки применялись тигли цилиндрической формы высотой до 1, 2 м и внутренним диаметром до 12 см. Толщина стенок составляла от 2 до 4 см. Материалом для тиглей служила специальная смесь из песка и жаростойкой глины. Тигли могли выдерживать температуру до 1650 º С. Сверху их закрывали крышками с отверстиями в центре для выхода газов во время плавки.