Железо было и остаётся одним из основных материалов, используемых человеком. Начало железного века, как исторического понятия, обычно соотносят с тысячным годом до нашей эры. А конец – с концом Античности. Как же люди получали этот металл в первые полторы тысячи лет близкого знакомства с ним?
Сыродутная печь
Этот термин используется только для металлургии железа, хотя горн, который для этого использовался в железном веке, почти не отличался от горна для выплавки меди. Горн – это синоним печи. Или даже более точно – это синоним очага, того места, где можно было получить высокую температуру. И костёр можно тоже считать очагом. Весь вопрос в том, что в костре, который на свежем воздухе мы разводим, получить температуру свыше тысячи градусов практически невозможно. Можно вырыть ямку, при этом обязательно оставить ложбинки, чтобы воздух мог проникать в глубину, обложить её камнями. А со временем догадались её ещё надстраивать на высоту примерно в полметра, чтобы получать эффект трубы. Самое главное, чтобы приток воздуха и интенсивность горения позволяли получить необходимые температуры.
Что происходило в сыродутной печи? Упрощённо говоря, железная руда представляет собой оксид железа. Под воздействием высоких температур она вступает в химические реакции с углеродом и угарным газом, в результате которых из оксидов выделяется чистое железо.
В сыродутную печь загружался древесный уголь, руда. Иногда добавлялись флюсы (специальные добавки, чтобы облегчить процесс). Подавалось дутьё, иногда с помощью мехов, которые приводились в действие ногами или руками. Порой это была специальная конструкция, которая использовала силу естественного движения ветра. Процесс был разной длительности в зависимости от вида руды, от условий подачи дутья, от размеров агрегата, качества компонентов. Он мог продолжаться от нескольких суток до нескольких часов.
В сыродутном горне достигались температуры около 1300 градусов. Этого недостаточно для того, чтобы расплавить железо, но это было и не нужно. Вместо железа в жидкое состояние переходил шлак, температура плавления которого равна примерно 1250 градусам.
Крица
Шлак вытекал и оставлял крицу, ком железа, в котором есть включения шлака и древесного угля. Это была заготовка, которая требовала длительной проковки, чтобы можно было получить металлоизделие соответствующего качества. На первом этапе крица обрабатывалась деревянными киянками, чтобы удалить куски древесного угля, и т.п. А потом несколько раз производилась проковка. И получалось железо-сырец, из которого кузнец мог сделать годный продукт.
Железо, сталь, чугун
Сталь и чугун – это сплавы железа с углеродом. Если в сплаве до 2,2% углерода – это сталь, если больше – то чугун. Но древние металлурги не умели определять химический состав сплава, и оценивали качество полученного сырья «на глазок». К тому же, как сказано выше, сыродутный горн не позволял расплавить железо, а только в жидком состоянии оно может равномерно насытиться углеродом. Поэтому металл получался неравномерным. Приходилось ловить момент, когда при каких-то условиях получалось более-менее хорошо. Когда не получалось – пытались переплавить в том же самом горне.
Впервые массово изготовлять чугун начали в Китае в III веке до н.э. Из него делали сошники и другие подобные элементы инвентаря. В Европе тоже технически могли получать чугун, но он воспринимался, как брак, и отправлялся на переплавку.
Так в общих чертах выглядела технология получения железа в железном веке. Читайте в нашей следующей статье о том, в каких сферах оно применялось, и какие были масштабы его производства в эту эпоху!
----------------
Понравился выпуск? Поддержите журнал рублём – https://proshloe.com/donate Взамен вы получите статус подписчика, доступ в закрытый канал в Телеграме и возможность влиять на формирование выпусков.