Primul metal pe care omul l-a stăpânit a fost fierul. Cele mai vechi metale ale omenirii. Tehnologii termice ale neoliticului

După cum sa indicat în capitolul anterior, meșteșugurile individuale din cupru (în principal bijuterii) au apărut foarte devreme. În prezent, arheologia nu poate indica exact unde au început pentru prima dată să topească minereurile sau unde a fost obținut pentru prima dată bronzul - un aliaj de cupru cu alte metale. După toate probabilitățile, oamenii au folosit mai întâi cuprul nativ, care a fost prelucrat ca un tip special de piatră cu proprietăți plastice. Dar când s-a descoperit că bucăți de minereu de cupru au început să se topească atunci când sunt încălzite puternic, iar când s-au răcit, au devenit din nou solide, a fost descoperit procesul de topire a metalelor. Noua proprietate a cuprului a început să fie folosită pentru a crea unelte cu o formă pre-planificată, adică a fost inventat procesul de turnare.

Odată cu dezvoltarea topirii cuprului, interesul pentru acesta a crescut ca material nou pentru fabricarea de unelte și nu doar bijuterii. Cu toate acestea, cuprul nativ se găsește rar pe suprafața pământului. În mileniul V î.Hr. NS. au început să dezvolte minereuri de cupru oxidate, ale căror vene au ieșit la suprafață. Dezvoltarea minereurilor sulfurate datează de o perioadă ulterioară. Lucrările au fost fante înguste care s-au format ca urmare a săpăturii filoanelor purtătoare de minereu. Dacă un miner dădea peste o lentilă puternică de minereu, golul s-ar transforma într-o cavitate la locul minei. În mileniul IV î.Hr. NS. a început să treacă la dezvoltarea zăcămintelor subterane. În Peninsula Balcanică, de exemplu, lucrările miniere au atins o adâncime de 27 m. Pentru a desprinde bucăți de minereu, a fost necesar să se încălzească mai întâi stânca, apoi să se toarne apă peste ea. Au rezultat crăpături, în care s-au introdus pene de lemn înmuiate în apă. Când se umflau, pene de lemn rupeau minereurile în bucăți. În funcționarea Peninsulei Balcanice, s-au găsit pene înfundate din coarne. Se crede că minerii le foloseau pentru a extrage minereul de cupru din vene.

Procesul de prelucrare a minereului a avut loc aproape de minerit. La început, era cunoscută metoda uscată de valorificare: minereul extras era separat de roca sterilă și zdrobit cu ciocane de piatră. Mai târziu au început să se folosească mod umedîmbogăţire. Minereul zdrobit era pus în tăvi de lemn umplute cu apă. Tăvile au fost scuturate, ca urmare bucăți de minereu, ca altele mai grele, s-au așezat pe fund, iar roca sterilă mai ușoară a plutit în sus. A fost greblat, iar bucăți de minereu de cupru au rămas în tavă. Minereurile sulfurate de cupru au fost arse pe foc mult timp înainte de topire.

De asemenea, minereul a fost topit nu departe de minerit în cuptoare speciale de lut. Pentru a obține o temperatură mai mare în cuptor, oamenii suflau aer prin tuburile suflantei. În mileniul III î.Hr. NS. au fost inventate blănurile suflate din piele. Lingourile de metal topite din minereuri de cupru serveau drept obiect de schimb; de regulă, metalurgiștii nu erau angajați în bijuterii și fierărie.

În mileniul V î.Hr. NS. persoana a făcut cunoștință cu alte metale neferoase: argint și aur.

Primul aliaj, după cum sugerează cercetătorii, a fost billon - un aliaj de cupru și argint. Din aceasta în Turkmenistanul de Sud la începutul mileniului V-IV î.Hr. NS. bijuterii forjate (ace). Aliajul de cupru cu arsen a devenit cunoscut în mileniul IV î.Hr. NS. Aliajele de arsen apar în Transcaucazia cu o mie de ani mai devreme decât bronzurile cu staniu din Europa de Vest. Din mileniul III î.Hr NS. în țările din Orientul Antic, bronzul se obținea mai des dintr-un aliaj de cupru cu diferite proporții de staniu. În comparație cu cuprul, aliajele de bronz se caracterizează prin proprietăți scăzute de topire, calități ridicate de turnare și rezistență mare. În funcție de scopul turnării, s-a adăugat metalului de la 1-2% la 8-10% staniu. Cu cât s-a adăugat mai multă tablă, cu atât piesa era mai fragilă.

Dacă minereul era topit în imediata apropiere a site-urilor miniere, obiectele din cupru și bronz erau turnate în așezări. Pentru a obține un aliaj de bronz, cuprul și staniul sau cuprul și arsenul, luate în anumite proporții, se puneau în creuzete de lut, care se puneau într-un cuptor. Metalul topit din creuzete a fost turnat în forme de nisip, piatră, lemn. În primul rând, au folosit forme deschise și apoi închise. În matrițe erau turnate arme, unelte și diverse unelte. Articolele artistice și de bijuterii au fost turnate folosind un model de ceară. Modelul a fost turnat din ceară, pe care s-a aplicat în straturi argilă epuizată fin până când peretele de lut a devenit solid. În matrița de lut, s-au lăsat găuri speciale pentru a topi ceara și pentru a turna înăuntru un aliaj de bronz. La răcire, pentru a îndepărta obiectul, lutul a fost spart, iar pentru a obține o nouă turnare, întregul proces a trebuit să fie repetat din nou. Articolele turnate în ceară au valoare artistică.

Minereurile de metale neferoase erau slab disponibile pentru minerit; Depozitele de staniu - principala materie primă pentru aliajele de bronz - erau cunoscute în antichitate la scară destul de limitată. Metalul trebuia transportat de la minereul pe distanțe foarte mari. Toate acestea au împiedicat introducerea pe scară largă a metalelor neferoase în producție. Potrivit lui F. Engels, „... bronzul a furnizat unelte și arme utilizabile, dar nu a putut înlocui uneltele de piatră; numai fierul o putea face și ei nu știau încă să extragă fier ”(K. Marx, F. Engels Soch., vol. 21, p. 161).

Proprietățile speciale ale noului material au fost stăpânite rapid, au fost create unelte și arme mai productive, care nu au putut decât să afecteze dezvoltarea agriculturii și a meșteșugurilor.

Material suplimentar pentru elevii numărul 2

pe tema „Minerale și aliaje în proiectare

stația „Piața Revoluției”

Metroul Moscova"

Cuprul este primul metal stăpânit de om

Rolul cuprului în dezvoltarea culturii umane este deosebit. Folosirea cuprului și a bronzului ca cele mai importante materiale a durat milenii. Cuprul, ca și metalele nobile, formează uneori pepite. Oamenii de știință cred că din ei au fost făcute primele unelte metalice în urmă cu 10 mii de ani. Datorită moliciunii și prevalenței pe scară largă a cuprului în natură, omul a început să-l folosească cu mult înainte de fier.

Istoricii au stabilit că în Egiptul antic, la construirea piramidelor, artizanii foloseau unelte de piatră (din granit și dolerit) și unelte de cupru. Metalul era uimitor de dur. Acest lucru a permis egiptologilor să presupună că deja în mileniul III î.Hr. NS. Egiptenii posedau o rețetă specială pentru prelucrarea mecanică a cuprului, care conferea metalului o rezistență ridicată.

Adăugarea de staniu la cupru crește semnificativ rezistența și duritatea materialului. Acest lucru era cunoscut acum 5000 de ani și, probabil, chiar mai devreme. Obținerea aliajelor de cupru a fost cea mai mare realizare a metalurgiei antice și a dat numele unei întregi epoci - epoca bronzului.

Schimbarea erelor națiuni diferite, în diferite părți ale lumii a fost neuniform, iar cadrul cronologic al erelor nu poate fi indicat decât aproximativ:

PIATRA → EPOCA CURURU → BRONZ → FIER
SECOLUL (Calcolitic) SECOLUL SECOLUL

IV-III mileniu IV-I mileniu începutul mileniului I

î.Hr NS. î.Hr NS. î.Hr NS.

Răspândirea bronzului în centrele culturale avansate ale metalurgiei a început la sfârșitul mileniului al IV-lea î.Hr. NS. Cele mai vechi obiecte de bronz au fost găsite în Mesopotamia (în Sumer), Turcia, Iran. La sfarsitul mileniului III i.Hr. NS. bronzul a apărut în Egipt, India și la mijlocul mileniului II î.Hr. NS. - în China și Europa. În America, epoca bronzului acoperă perioada cuprinsă între secolul al IV-lea până în secolul al X-lea. n. NS. Cele mai importante centre metalurgice au fost situate aici, pe teritoriul Peruului și Boliviei moderne.

Pe lângă bronzuri - aliaje cupru-staniu, anticii foloseau și aliaje cupru-zinc - alamă, care sunt mai rezistente și mai maleabile decât bronzurile. Este de remarcat faptul că oamenii din antichitate nu erau familiarizați cu zincul ca substanță. În forma sa pură, acest metal a fost izolat abia la mijlocul secolului al XVIII-lea prin electroliză. Așadar, în timpul săpăturilor de la Teba s-au găsit papirusuri, care descriu secretul de a face „aur” din cupru. De fapt, acestea sunt, după toate probabilitățile, despre obținerea alamei prin adăugarea de compuși naturali de zinc la cupru. Alama seamănă cu aurul prin culoarea și strălucirea sa.

Metode de obținere a cuprului

Activitatea chimică scăzută a cuprului face posibil ca acesta să existe în natură în stare nativă.

Sunt cunoscute peste 200 de minerale care conțin cupru, inclusiv calcopirită (pirită de cupru) CuFeS2, malachit (CuOH) 2CO3, calcocit (lustru de cupru) Cu2S, cuprită Cu2O.

Se obține cupru pur metode diferite... Metoda hidrometalurgică - extragerea metalelor din minereuri folosind reactivi (H2SO4, KCN etc.) sub formă de compuși solubili în apă, urmată de tratarea acestor soluții pentru izolarea metalelor în formă liberă.

Când se tratează minereu care conține CuO cu acid sulfuric diluat, cuprul intră în soluție sub formă de sulfat:

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

Apoi este îndepărtat din soluție fie prin electroliză, fie îndepărtat din sulfat cu fier:

CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4

Toate metodele de obținere a cuprului din compuși se bazează pe procese redox.

Proprietățile chimice ale cuprului

În formă uscată și la temperaturi obișnuite, cuprul se schimbă cu greu. La temperaturi ridicate, cuprul poate reacționa cu substanțe simple și complexe.

Interacțiunea cu substanțe simple:

Cu + Cl2 = CuCl2

2CuO + O2 = 2CuO

Interacțiunea cu substanțe complexe:

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O

Cu + 4HNO3 = Cu (NO)3 + 2NO2 + 2H2O

Cuprul și aliajele sale

Cuprul are un punct de topire de 1083 ° C.

Există două grupe de aliaje de cupru: alamă- aliaje cupru-zinc, bronz- aliaje de cupru cu alte elemente (cu excepția zincului).

Aluminiu "href =" / text / categorie / alyuminij / "rel =" marcaj "> aluminiu, Mn - mangan, C - plumb, B - beriliu, Mg - magneziu, Cp - argint, F - fier, Mn - arsenic, Cy - antimoniu, K - siliciu, N - nichel, T - titan, Kd - cadmiu, O - staniu, F - fosfor, X - crom, C - zinc.

Tot bronzul este marcat cu abrevierea „Br” indicând această categorie de aliaje de cupru. După desemnarea clasei de aliaj de cupru „Br” sunt litere pentru a ajuta la identificarea elementelor adăugate.

De exemplu, BrO5Ts6 înseamnă că acest aliaj de bronz conține 5% staniu și 6% zinc, iar denumirea BrO5Ts2N5 indică faptul că aliajul include 5% staniu, 2% zinc și 5% nichel. Marcajul BrO10Ts2 identifică un aliaj de bronz care conține 10% staniu și 2% zinc.

La uzina de prelucrare a cuprului de stat din Leningrad „Krasny Vyborzhets” (1924), pentru turnare a fost folosit așa-numitul bronz decorativ artistic cu un aditiv de zinc care nu depășește 6%.

Dar pentru proiectele din fabrică, 80 de figuri sculpturale au fost turnate pentru stația „Ploschad Revolyutsii” a metroului din Moscova.

Soiuri de marmură în designul stațiilor de metrou

Fiecare stație de metrou este ca un muzeu mineralogic, fiecare dintre ele având propria expoziție.

Subsolul stației de metrou Ploschad Revolyutsii este acoperit cu piatră de calcar neagră armeană asemănătoare marmurei cu vene „aurie”, iar arcurile sunt realizate din calcar shrosha asemănător marmurei roșu închis. Arcurile au fost făcute din pietre solide sculptate din blocuri de marmură. Pereții stâlpului sunt acoperiți cu shrosha roșu, ufaley gri-albastru, calcar biyuk-yanka asemănător marmură galben-roz. Pereții pistei ai gării au fost decorați cu marmură gri Ufalei, cu o cornișă din shroshi roșu, un mozaic de covor de bază din calcare asemănătoare marmurului negru-măsliniu, livadă și dala. Podeaua sălii gării este o alternanță de tablă de șah de granit gri închis Zhezhelevsky și gabro negru, iar peroanele sunt finisate cu același granit și labranit.

Pe pereții platformelor există săgeți de bronz cu inscripțiile „Ieșire în oraș” - acestea sunt cele mai vechi semne care au supraviețuit ale metroului Moscovei.

Următoarele tipuri de marmură sunt cele mai comune în practica construcțiilor:

Ufaleisky(Ufaley), albastru-gri.

Marmura din Georgia. Shroshinsky (Shrosha), roșu închis cu vene albe.

Sadakhlinsky(Sadakhlo), negru închis cu vene albe și gălbui-aurii.

Marmura din Armenia. Davalinsky (Davalu), negru cu dungi aurii. Această marmură este de obicei folosită în combinație cu marmură de alte tonuri pentru socluri și subsoluri de placare cu marmură.

La fel ca aurul și argintul, cuprul se găsește uneori în scoarța terestră sub formă de pepite. Poate că primele unelte metalice au fost făcute din ele în urmă cu aproximativ 10 mii de ani. Răspândirea cuprului a fost facilitată de proprietățile sale, cum ar fi capacitatea sa de a forja la rece și ușurința de topire din minereuri bogate. În Cipru, deja în mileniul III î.Hr., existau mine de cupru și se topea cuprul. De aici provine numele latin pentru cupru - suprum. Minele de cupru au apărut pe teritoriul Rusiei la două milenii î.Hr. NS. Rămășițele lor se găsesc în Urali, Caucaz, Siberia. În scrierile istoricului grec antic Strabon, cuprul este numit khalkos, de la numele orașului Chalkis. Mulți termeni din geochimie și mineralogie au provenit din acest cuvânt, de exemplu - elemente calcofile, calcopirită. Cuvântul rusesc cupru se găsește în cele mai vechi monumente literare și nu are o etimologie clară. Unii cercetători referă originea termenului la numele vechiului stat Media, situat pe teritoriul Iranului modern.

O substanță simplă cuprul este un metal plastic de culoare auriu-roz. În Tabelul Periodic ocupă celula numărul 29 (simbol Cu) cu o masă atomică de 63, 55 amu.


Cristal de calcopirită 4х5х4 cm. Mina Nikolaevsky, Teritoriul Primorsky.

Potrivit datelor pentru 2016, liderul mondial în rezervele de cupru este Chile cu o pondere de 34%, locurile doi și trei sunt împărțite de Statele Unite și Peru - 9% fiecare, al patrulea este Australia - 6%, al cincilea - Rusia cu o pondere de 5%. Restul țărilor sunt mai puțin de 5%.


Rezerve de minereu de cupru pentru 2016

Cea mai mare țară producătoare de cupru este Chile. Pe teritoriul său se află cel mai mare zăcământ de cupru din lume, Chuquicamata, unde minereul de cupru a fost extras în mod deschis din 1915. Cariera este situată în Anzi centrali la o altitudine de 2840 m și este în prezent cea mai mare carieră din lume: lungime - 4,3 km, lățime - 3 km, adâncime - 850 m.


Cariera Chuquicamata, Chile.

Cuprul este utilizat pe scară largă în inginerie electrică pentru fabricarea cablurilor de putere și a altor cabluri, fire și alți conductori. Pentru 2011, costul cuprului a fost de aproximativ 9000 USD pe tonă. Din cauza crizei economice globale, prețul majorității tipurilor de materii prime a scăzut, iar costul unei tone de cupru în 2016 nu a depășit 4.700 de dolari.

„Șapte metale au creat lumină în funcție de numărul de șapte planete” – în aceste rime simple s-a încheiat unul dintre cele mai importante postulate ale alchimiei medievale. În antichitate și în Evul Mediu, erau cunoscute doar șapte metale și același număr de corpuri cerești (Soarele, Luna și cinci planete, fără a număra Pământul). Potrivit luminarilor de atunci ai științei, numai proștii și ignoranții ar putea să nu vadă în aceasta cea mai profundă regularitate filozofică. O teorie alchimică zveltă spunea că aurul este reprezentat în ceruri de Soare, argintul este o Lună tipică, cuprul este, fără îndoială, înrudit prin rudenie cu Venus, fierul este personificat de Marte, mercurul corespunde lui Mercur, staniul lui Jupiter, plumbul cu Saturn. Până în secolul al XVII-lea, metalele au fost desemnate și în literatură prin simbolurile corespunzătoare.

Figura 1 - Semne alchimice ale metalelor și planetelor

În prezent sunt cunoscute peste 80 de metale, dintre care majoritatea sunt folosite în tehnologie.

Din 1814, la sugestia chimistului suedez Berzelius, semnele cu litere au fost folosite pentru a desemna metalele.

Primul metal pe care omul a învățat să-l lucreze a fost aurul. Cele mai vechi lucruri făcute din acest metal au fost făcute în Egipt în urmă cu aproximativ 8 mii de ani. În Europa, cu 6 mii de ani în urmă, au fost primii care au început să producă din aur și bronz Bijuteriişi armele tracilor care locuiau pe teritoriul de la Dunăre până la Nipru.

Istoricii disting trei etape în dezvoltarea omenirii: epoca de piatră, epoca bronzului și epoca fierului.

În mileniul III î.Hr. oamenii au început să folosească pe scară largă în lor activitate economică metale. Trecerea de la uneltele din piatră la cele metalice a fost de o importanță extraordinară în istoria omenirii. Poate că nicio altă descoperire nu a dus la schimbări sociale atât de semnificative.

Primul metal care s-a răspândit a fost cuprul (Figura 2).

Figura 2 - Hartă-diagrama distribuției teritorial-cronologice a metalelor în Eurasia și Africa de Nord

Harta arată clar locația celor mai vechi descoperiri de produse metalice. Aproape toate artefactele cunoscute datează din perioada de la sfârșitul mileniului al 9-lea până în al 6-lea mileniu î.Hr. (adică înainte ca cultura de tip Uruk să se răspândească pe scară largă în Mesopotamia), provin din doar trei duzini de situri împrăștiate pe un teritoriu vast de 1 milion km 2. De aici au fost recuperate aproximativ 230 de eșantioane mici, iar 2/3 dintre ele aparțin a două așezări din neoliticul preceramic - Chaionu și Ashikli.

Căutând constant pietrele de care aveau nevoie, strămoșii noștri, trebuie să ne gândim, deja în timpuri străvechi au atras atenția asupra bucăților de cupru nativ de culoare verde-roșcat sau gri-verzui. În stâncile malurilor și stâncilor, au dat peste pirita de cupru, luciu de cupru și minereu de cupru roșu (cuprita). La început, oamenii le-au folosit ca pietre obișnuite și le-au procesat în consecință. Ei au descoperit curând că atunci când cuprul este lovit cu un ciocan de piatră, duritatea acestuia crește semnificativ și devine potrivit pentru fabricarea uneltelor. Astfel, au intrat în uz metodele de prelucrare la rece a metalului sau de forjare primitivă.


Apoi a fost făcută o altă descoperire importantă - o bucată de cupru nativ sau rocă de suprafață care conținea metal, căzând în focul unui incendiu, a descoperit noi trăsături care nu erau caracteristice unei pietre: de la încălzirea puternică, metalul s-a topit și, răcindu-se, a luat pe o formă nouă. Dacă formularul a fost realizat artificial, atunci a fost obținut un produs necesar unei persoane. Meșterii antici au folosit această proprietate a cuprului mai întâi pentru turnarea de bijuterii și apoi pentru producerea de unelte din cupru. Așa s-a născut metalurgia. Topirea a început să fie efectuată în cuptoare speciale de înaltă temperatură, care erau un puț de design oarecum modificat cunoscut de oameni cuptoare de ceramică (Figura 3).

Imaginea 3 - Topirea metalului în Egiptul Antic (suflarea este asigurată de blănuri, cusute din piei de animale)

În sud-estul Anatoliei, arheologii au descoperit o foarte veche așezare neolitică pre-ceramică, Chaionu Tepesi (Figura 4), care a fost surprinsă de complexitatea neașteptată a arhitecturii din piatră. Oamenii de știință au găsit printre ruine aproximativ o sută de bucăți mici de cupru, precum și multe fragmente dintr-un mineral de cupru - malachit, dintre care unele au fost prelucrate în margele.

Figura 4 - Așezarea lui Chaionu Tepesi în Anatolia de Est: mileniul IX-VIII î.Hr. Cel mai vechi metal de pe planetă a fost descoperit aici

În general, cuprul este un metal moale, cu duritate mult inferioară pietrei. Dar uneltele din alamă puteau fi ascuțite rapid și ușor. (După observațiile lui S.A.Semenov, atunci când securea de piatră a fost înlocuită cu una de cupru, viteza de tăiere a crescut de aproximativ trei ori.) Cererea de unelte metalice a început să crească rapid.

Oamenii au început o adevărată „vânătoare” de minereu de cupru. S-a dovedit că nu se găsește peste tot. În acele locuri în care s-au descoperit zăcăminte bogate de cupru s-a produs o dezvoltare intensivă a acestora, au apărut minereuri și operațiuni miniere. După cum arată descoperirile arheologilor, deja în antichitate, procesul de extragere a minereului a fost pus la cale la scară largă. De exemplu, în apropiere de Salzburg, unde exploatarea cuprului a început în jurul anului 1600 î.Hr., minele atingeau o adâncime de 100 m, iar lungimea totală a drifturilor care se întindeau din fiecare mină era de câțiva kilometri.

Minerii antici au fost nevoiți să rezolve toate problemele cu care se confruntă minerii moderni: întărirea bolților, ventilație, iluminare, escaladarea unui munte de minereu extras. Adurile au fost întărite cu suporturi din lemn. Minereul extras a fost topit în apropiere în cuptoare joase de lut, cu pereți groși. Centre similare de metalurgie au existat în alte locuri (Figurile 5 și 6).

Figura 5 - Mine antice

Figura 6 - Unelte ale minerilor antici

La sfarsitul mileniului III i.Hr. meșterii antici au început să folosească proprietățile aliajelor, dintre care primul a fost bronzul. Descoperirea bronzului ar fi trebuit să fie determinată de un accident care a fost inevitabil în producția de masă a cuprului. Unele tipuri de minereuri de cupru conțin impurități de staniu nesemnificative (până la 2%). La topirea unui astfel de minereu, meșterii au observat că cuprul obținut din acesta este mult mai dur decât de obicei. Minereul de staniu ar putea ajunge în cuptoarele de topire a cuprului din alt motiv. Oricum ar fi, observațiile asupra proprietăților minereurilor au dus la dezvoltarea valorii staniului, pe care au început să-l adauge cuprului, formând un aliaj artificial - bronz. Când este încălzit cu staniu, cuprul s-a topit mai bine și a fost mai ușor de turnat, deoarece a devenit mai fluid. Uneltele de bronz erau mai dure decât cele de cupru și se ascuțiu bine și ușor. Metalurgia bronzului a făcut posibilă creșterea productivității muncii de mai multe ori în toate industriile activitate umana(Figura 7).

Însăși producția de unelte a devenit mult mai ușoară: în loc de o muncă lungă și grea de a ciocăni și șlefui piatra, oamenii au umplut formele finite cu metal lichid și au primit rezultate la care predecesorii lor nu le-au visat nici măcar într-un vis. Tehnica de turnare a fost îmbunătățită treptat. La început, turnarea se făcea în forme deschise de lut sau nisip, care erau pur și simplu o depresiune. Au fost înlocuite cu forme deschise sculptate în piatră care puteau fi reutilizate. Cu toate acestea, marele dezavantaj al matrițelor deschise a fost că în ele se obțineau doar produse plate. Nu erau potrivite pentru turnarea formelor complexe. O cale de ieșire a fost găsită când au fost inventate forme închise detașabile. Înainte de turnare, cele două jumătăți ale matriței au fost conectate ferm între ele. Apoi bronz topit a fost turnat prin gaură. Când metalul s-a răcit și s-a solidificat, matrița a fost dezasamblată și s-a obținut un produs finit.

Figura 7 - Unelte din bronz

Această metodă a făcut posibilă turnarea produselor de forme complexe, dar nu era potrivită pentru turnarea modelată. Dar chiar și această dificultate a fost depășită atunci când a fost inventată forma închisă. Cu această metodă de turnare, un model exact al viitorului produs a fost mai întâi turnat din ceară. Apoi s-a acoperit cu lut și s-a pus la cuptor.

Ceara s-a topit și s-a evaporat, iar argila a căpătat o turnare exactă a modelului. Bronzul a fost turnat în golul astfel format. Când s-a răcit, matrița s-a rupt. Datorită tuturor acestor operațiuni, meșterii au putut turna chiar și obiecte goale de forme foarte complexe. Treptat, au fost descoperite noi tehnici de lucru cu metalele, precum trefilarea, nituirea, lipirea și sudarea, completând deja cunoscutele forjare și turnare (Figura 8).

Figura 8 - Pălăria de aur a preotului celtic

Poate cea mai mare turnare de metal a fost făcută de meșteri japonezi. A fost acum 1200 de ani. Cântărește 437 de tone și îl reprezintă pe Buddha într-o ipostază de pace. Înălțimea sculpturii împreună cu piedestalul este de 22 m. Lungimea unui braț este de 5 m. Patru oameni puteau dansa liber pe o palmă deschisă. Adăugăm că celebra statuie greacă antică - Colosul din Rodos - înălțimea de 36 m și cântărea 12 tone.A fost turnată în secolul al III-lea. î.Hr NS.

Odată cu dezvoltarea metalurgiei, produsele din bronz au început să le înlocuiască pe cele din piatră peste tot. Dar nu trebuie să credem că s-a întâmplat foarte repede. Minereurile de metale neferoase nu au fost găsite peste tot. Mai mult, staniul a fost găsit mult mai puțin frecvent decât cuprul. Metalele trebuiau transportate pe distanțe lungi. Costul uneltelor metalice a rămas ridicat. Toate acestea au împiedicat răspândirea lor largă. Bronzul nu putea înlocui complet uneltele din piatră. Doar glanda a fost capabilă să facă acest lucru.

Pe lângă cupru și bronz, au fost utilizate pe scară largă și alte metale.

Mărgelele și pandantivele găsite în Asia Mică în timpul săpăturilor din Chatal-Huyuk și sigiliile și figurinele găsite în Yarim-Tepe (Nordul Mesopotamiei) sunt considerate a fi cele mai vechi obiecte din plumb. Aceste descoperiri datează din mileniul al VI-lea î.Hr. Primele rarități de fier, care sunt mici krytsy găsite în Chatal Huyuk, datează din aceeași perioadă. Cele mai vechi obiecte de argint au fost găsite în Iran și Anatolia. În Iran, au fost găsite în orașul Tepe-Sialk: este vorba de nasturi care datează de la începutul mileniului al V-lea î.Hr. În Anatolia, în Beyjesultan, a fost găsit un inel de argint datând de la sfârșitul aceluiași mileniu.

În vremuri preistorice, aurul era obținut din plaseri prin spălare. A ieșit sub formă de nisip și pepite. Apoi au început să folosească rafinarea aurului (înlăturarea impurităților, separarea argintului), în a doua jumătate a mileniului II î.Hr. În secolele 13-14, ei au învățat să folosească acidul azotic pentru a separa aurul și argintul. Și în secolul al XIX-lea s-a dezvoltat procesul de amalgamare (deși era cunoscut în antichitate, nu există dovezi că ar fi fost folosit pentru extragerea aurului din nisipuri și minereuri).

Argintul a fost extras din galena, împreună cu plumb. Apoi, secole mai târziu, au început să fie topite împreună (în jurul mileniului III î.Hr. în Asia Mică), iar acest lucru s-a răspândit chiar și după 1500-2000 de ani.

În jurul anului 640 î.Hr NS. a început să bată monede în Asia Mică și în jurul anului 575 î.Hr. NS. - la Atena. De fapt, acesta este începutul producției de ștanțare.

Staniul a fost topit cu mult timp în urmă în cuptoare cu arbore simplu, după care a fost purificat prin procese speciale de oxidare. Acum în metalurgie, staniul se obține prin prelucrarea minereurilor după scheme complexe complexe.

Ei bine, mercurul a fost produs prin prăjirea minereului în grămezi, în care s-a condensat pe obiecte reci. Apoi au apărut vase ceramice (retorte), care au fost înlocuite cu cele de fier. Și odată cu cererea tot mai mare de mercur, au început să-l primească în cuptoare speciale.

Fierul era cunoscut în China încă din 2357 î.Hr. e., iar în Egipt - în 2800 î.Hr. e., deși încă din 1600 î.Hr. NS. fierul era privit ca o curiozitate. Epoca fierului în Europa a început în jurul anului 1000 î.Hr. e., când arta topirii fierului a pătruns în statele mediteraneene de la sciții din regiunea Mării Negre.

Utilizarea fierului a început mult mai devreme decât producția sa. Uneori au găsit bucăți de metal cenușiu-negru, care, forjate într-un pumnal sau un vârf de lance, dădeau unei arme mai durabile și mai ductile decât bronzul și țineau o lamă ascuțită mai lungă. Dificultatea a fost că acest metal a fost găsit doar întâmplător. Acum putem spune că a fost fier meteoric. Deoarece meteoriții de fier sunt un aliaj fier-nichel, se poate presupune că calitatea pumnalelor unice individuale, de exemplu, ar putea concura cu bunurile de consum moderne. Cu toate acestea, aceeași unicitate a dus la faptul că astfel de arme nu se aflau pe câmpul de luptă, ci în vistieria următorului conducător.

Uneltele de fier au extins drastic posibilitățile practice ale omului. A devenit posibil, de exemplu, să se construiască case tăiate din bușteni - la urma urmei, un topor de fier a doborât un copac nu de trei ori, ca unul de cupru, ci de 10 ori mai repede decât unul de piatră. Construcția de piatră tăiată a devenit, de asemenea, răspândită. Desigur, a fost folosit și în epoca bronzului, dar un consum mare de relativ moale și metal scump limitate puternic astfel de experimente. Posibilitățile fermierilor s-au extins și ele semnificativ.

Pentru prima dată, popoarele Anatoliei au învățat să prelucreze fierul. Tradiția greacă antică a considerat că poporul Khalib este descoperitorul fierului, pentru care expresia constantă „părintele fierului” a fost folosită în literatură, iar chiar numele poporului provine tocmai din cuvântul grecesc Χ? Λυβας („fier). ”).

Revoluția de Fier a început la începutul mileniului I î.Hr. NS. în Asiria. Din secolul al VIII-lea î.Hr. Fierul sudat a început să se răspândească rapid în Europa, în secolul al III-lea î.Hr. NS. bronzul deplasat în Galia, în secolul II d.Hr. a apărut în Germania, iar în secolul VI d.Hr. era deja folosit pe scară largă în Scandinavia și în triburile care locuiau pe teritoriul viitoarei Rusii. În Japonia, epoca fierului nu a început decât în ​​secolul al VIII-lea d.Hr.

Inițial, au fost primite doar cantități mici de fier, iar timp de câteva secole a costat uneori de patruzeci de ori mai mult decât argintul. Comerțul cu fier a restabilit prosperitatea Asiriei. S-a deschis calea pentru noi cuceriri (Figura 9).

Imaginea 9 - Cuptor pentru topirea fierului la vechii perși

Metalurgiștii au putut să vadă fierul ca lichid abia în secolul al XIX-lea, însă, chiar și în zorii metalurgiei fierului - la începutul mileniului I î.Hr. - meșterii indieni au reușit să rezolve problema obținerii oțelului elastic fără a topi fierul. Acest oțel a fost numit oțel damasc, dar din cauza complexității producției și a lipsei de materialele necesareîn cea mai mare parte a lumii, acest oțel a rămas mult timp un secret indian.

Un mod mai avansat din punct de vedere tehnologic de a produce oțel elastic, care nu necesita nici minereu foarte pur, grafit sau cuptoare speciale, a fost găsit în China în secolul al II-lea d.Hr. Oțelul a fost reforjat de multe ori, pliând piesa de prelucrat în jumătate cu fiecare forjare, rezultând un material excelent pentru armă numit Damasc, din care, în special, au fost făcute celebrele katane japoneze.

După cum știți, piatra a fost principalul material din care oamenii primitivi făceau unelte. Nu e de mirare că sutele de mii de ani care au trecut între apariția omului pe pământ și apariția primelor civilizații sunt numite epoca de piatră. Dar în mileniile 5-6 î.Hr. NS. oamenii au descoperit metalul.

Cel mai probabil, la început, o persoană a tratat metalul în același mod ca o piatră. A găsit, de exemplu, pepite de cupru și a încercat să le lucreze în același mod ca piatra, adică prin tapițare, șlefuire, stoarcere fulgi etc. Dar foarte repede s-a clarificat diferența dintre piatră și cupru. Poate chiar, inițial, oamenii au decis că nu ar fi de folos pepitele de metal, mai ales că cuprul era suficient de moale, iar uneltele care erau făcute din el au eșuat rapid. Cine a inventat topirea cuprului? Acum nu vom ști niciodată răspunsul la această întrebare. Cel mai probabil, totul s-a întâmplat întâmplător. Un om supărat a aruncat în foc o pietricică, care i s-a părut nepotrivită pentru a face un topor sau un vârf de săgeată, apoi a observat cu mirare că pietricica s-a întins într-o băltoacă strălucitoare, iar după ce focul a ars, a înghețat. Apoi a fost nevoie doar de puțină gândire - și a fost descoperită ideea unei topiri. Pe teritoriul Serbiei moderne a fost găsită un topor de cupru, creat cu 5.500 de ani înainte de nașterea lui Hristos.

Adevărat, cuprul, desigur, era inferior în multe caracteristici chiar și pietrei. După cum am menționat mai sus, cuprul este un metal prea moale. Principalul său avantaj a fost fuzibilitatea, care a făcut posibilă realizarea unei varietăți de obiecte din cupru, dar în ceea ce privește rezistența și claritatea, a lăsat mult de dorit. Desigur, înainte de descoperirea, de exemplu, a oțelului Zlatoust (articolul „Bulatul rusesc din Zlatoust”), mai trebuiau să treacă câteva milenii. Până la urmă, tehnologiile au fost create treptat, la început - cu pași ezitant, timizi, prin încercare și nenumărate greșeli. Curând, cuprul a fost înlocuit de bronz, un aliaj de cupru și staniu. Adevărat, staniul, spre deosebire de cupru, nu se găsește peste tot. Nu degeaba, în antichitate, Marea Britanie era numită „Insulele de tablă” - multe popoare echipate acolo expediții comerciale pentru cositor.

Cuprul și bronzul au devenit baza civilizației grecești antice. În Iliada și Odiseea, citim constant că grecii și troienii erau îmbrăcați cu armuri de cupru și bronz și foloseau arme de bronz. Da, în antichitate, metalurgia a servit în mare măsură armatei. Adesea au ara pământul în mod vechi, cu un plug de lemn și, de exemplu, jgheaburile puteau fi făcute din lemn sau din lut, dar soldații mergeau pe câmpul de luptă cu o armură metalică puternică. Cu toate acestea, bronzul ca material pentru arme avea un dezavantaj serios: era prea greu. Prin urmare, de-a lungul timpului, omul a învățat să topească și să prelucreze oțelul.

Fierul era cunoscut încă din vremea epocii bronzului pe Pământ. Cu toate acestea, fierul brut produs prin prelucrare la temperaturi scăzute era prea moale. Fierul de meteorit era mai popular, dar era foarte rar, putea fi găsit doar întâmplător. Cu toate acestea, armele din fier meteoriți erau scumpe și foarte prestigioase de deținut. Egiptenii numeau pumnalele, forjate din meteoriții căzuți din cer, Cerești.

Se crede că prelucrarea fierului a fost larg răspândită printre hitiții care trăiau în Orientul Mijlociu. Sunt aproximativ 1200 î.Hr. NS. a învățat să topească oțel adevărat. Pentru o vreme, puterile din Orientul Mijlociu au devenit incredibil de puternice, hitiții au provocat Roma însăși, iar filistenii menționați în Biblie dețineau teritorii vaste în Peninsula Arabă modernă. Dar în curând avantajul lor tehnologic a dispărut, deoarece tehnologia de fabricare a oțelului, după cum sa dovedit, nu a fost atât de dificil de împrumutat. Principala problemă a fost crearea de forje în care se putea ajunge la temperatura la care fierul se transformă în oțel. Când popoarele din jur au învățat să construiască astfel de cuptoare de topire, producția de oțel a început literalmente în toată Europa. Desigur, multe depindeau de materii prime. La urma urmei, oamenii au învățat doar relativ recent să îmbogățească materiile prime cu substanțe suplimentare care dau noi proprietăți oțelului. De exemplu, romanii i-au batjocorit pe celți, pentru că multe triburi celtice aveau oțel atât de sărac încât săbiile lor se îndoau în luptă, iar războinicii trebuiau să alerge înapoi în rândul din spate pentru a îndrepta lama. Dar romanii admirau produsele maeștrilor armurieri din India. Iar printre unele triburi celtice, oțelul nu era inferior celebrului Damasc. (Articol " Oțel Damasc: mituri și realitate ")

Dar, în orice caz, omenirea a intrat în epoca fierului și nu a mai putut fi oprită. Chiar și cea mai largă răspândire a materialelor plastice, care a avut loc în secolul al XX-lea, nu a putut elimina metalul din majoritatea sferelor activității umane.

 

Ar putea fi util să citiți: