Так уж сложилось, что наш вид хомо сапиенс можно назвать очень слабым: без огня и одежды он может существовать только в тропическом климате, но при этом с голыми руками является практически беззащитным перед хищниками и неспособным к охоте на более-менее крупного зверя.
Однако эта слабость, как ни странно, сделала людей невероятно сильными.
Для взаимодействия с окружающим миром человек создал своеобразные костыли – орудия труда, которые по своим характеристикам очень быстро превзошли все то, чем природа вооружила другие виды.
Более 90% истории человечества основными материалами для орудий труда служили такие стеклоподобные породы, как кремень и обсидиан.
Эти орудия были не кое-как обитые до остроты камни, а изделия, в которых прослеживается строгая традиция изготовления.
Вероятно, ведя полукочевой образ жизни, древний человек часто попадал в места, где добыть каменное сырье было сложно.
А посему эксперименты в изготовлении орудий становились опасным расточительством.
Как итог, с одной стороны, такая традиционность создавала некую стабильность, с другой – препятствовала появлению инноваций.
Так, например, еще в верхнем палеолите человек научился обжигать глину и получать керамику, однако использовался данный материал только для создания статуэток, но с наступлением около 12-ти тысяч лет назад теплого межледниковья – голоцена все меняется.
С одной стороны, на просторах, занимаемых ранее тундро-степью, появляются леса, климат становится более влажным и теплым.
С другой – все это обусловило вымирание и сокращение стадных травоядных, возникновение охотничьего кризиса.
Люди начинают селиться вдоль ставших более полноводными рек, которые расцениваются как дополнительный источник пищи.
Впоследствии возникает земледелие и животноводство, то есть, производящее хозяйство.
И, собственно, оседлость.
Однако такой образ жизни предъявлял к человеку ряд требований.
Если раньше вечная мерзлота простиралась практически по всей Европе, и для сохранения добытой туши животного достаточно было выкопать небольшую яму, теперь мерзлота исчезает.
Потребность же в хранении продуктов, как тех же зерновых, наоборот, возрастает.
Отчасти решением этой проблемы становится изготовление керамической посуды.
А для получения хорошей посуды ее нужно равномерно обжечь, для чего создаются первые печи с камерами.
Параллельно с этим люди часто попадали в места с плодородными почвами, но отсутствием залежей кремня. И наоборот.
Как итог, возникают поселения, специализирующиеся на добыче камня и живущие за счет обмена этого ресурса на продукты – так зарождаются примитивные шахты, глубиной порой до 10 метров, и, собственно, горное дело.
Совершая поиски выходов кремня, человек знакомится с первыми металлами, которыми являлись медь, золото и серебро.
Объясняется данный набор достаточно просто: перечисленные металлы встречаются в природе в виде самородков. То есть кусков уже относительно чистого металла.
К слову, есть мнение, что русское название «медь» и слово из германских языков, обозначающее кузнеца – «шмидт», происходят от единого праиндоевропейского слова «смида», обозначающего металл как таковой.
В свою очередь, самородное железо тоже встречается, но попадается настолько редко, что с гораздо большей вероятностью можно найти железосодержащий метеорит.
Начало использования металлов связано с холодной ковкой.
Суть ее заключается в том, что медный или золотой самородок помещали на каменную наковальню, и каменным молотком без разогрева куску металла придавали определенную форму.
Древнейшей находкой, изготовленной таким образом, является простенький кулон возрастом около 11-ти тысяч лет, найденный на территории нынешнего Ирака.
Собственно, холодная ковка накладывала ряд ограничений, и поэтому ее плодами были главным образом простенькие украшения.
Точно сказать, когда человек понял, что медный самородок можно расплавить в печи, сложно.
В наши дни, ориентируясь на новые находки, археологи активно отодвигают эту дату в прошлое.
По последним данным это могло произойти на Ближнем Востоке и Балканах более 7.5 тысяч лет назад.
Так как температура плавления меди около тысячи градусов, достаточно простые по конструкции сыродутные печи позволяли полностью расплавлять этот металл, а также золото или серебро.
К слову, по распространенности именно самородков чаще всего встречалась медь, затем шло золото и реже серебро, вследствие чего в древности оно было дороже чем золото.
Тот факт, что металл можно было полностью расплавить до жидкого состояния позволял использовать технологию литья, то есть расплавленный металл заливали в форму, и он застывал, превращаясь в однородный предмет.
Вероятно, на первом этапе использовали главным образом достаточно чистую самородную медь, вследствие чего каменные орудия труда начинают дополнять медные.
Самым важным тут, пожалуй, был топор, так как даже медный топор в три раза ускорял работу по дереву, если сравнивать его с каменным.
Через несколько тысяч лет запасы самородной меди, вероятно, несколько истощились, и человек начал активно использовать медные руды.
Тут стоит понимать, что руда это – как правило, минеральное образование, состоящее из ряда компонентов.
При работе с медными рудами возможны два варианта развития событий: если примеси тугоплавкие, то медь перейдет в жидкое состояние, отделится от примесей; а вот если они имеют невысокую температуру перехода в жидкое состояние, то получается сплав.
Часто в печи попадали так называемые блёклые руды, например, теннантит.
По сути, это смесь меди и мышьяка.
Так как мышьяк плавится при температуре менее тысячи градусов, в процессе переплавки таких руд получалась бронза.
Бронза — это сплав меди с одним или несколькими металлами.
Древние бронзы были мышьяковыми, при этом для их получения достаточно было лишь переплавить блёклую руду.
Если в ней было до 6% мышьяка, получался металл, который по прочности в два раза превосходил медь.
При большей концентрации мышьяка от 6 до 20% получался более хрупкий сплав золотистого или серебристого цвета, который чаще использовали для украшений.
У мышьяковой бронзы, правда, было несколько недостатков.
Первый заключался в том, что в ходе повторной переплавки она становилась более хрупкой и шла уже главным образом только на украшения.
Второй – в токсичности сплава, вследствие чего кузнецов древности чаще изображали со всевозможными увечьями, пример чему – тот же хромой Гефест.
Решить эти проблемы смогли только во втором тысячелетии до нашей эры. Практически во времена зарождения черной металлургии.
Именно тогда возникают оловянные бронзы.
Для их изготовления уже нужно было заморочиться и найти весьма редкий минерал касситерос, содержащий олово.
Впрочем, облегчал поиск тот факт, что он чаще всего сопутствовал залежам золота, и в ходе его промывки тоже оставался на лотке.
Оловянная бронза не была токсичной и не теряла свойств при переплавке.
К слову, хотелось бы отметить, что хоть определенные этапы существования человечества называют медным или бронзовым веком, не стоит думать, что все в это время поголовно использовали орудия из металла.
В большинстве регионов самыми распространенными оставались каменные и костяные орудия.
Также стоит затронуть вопрос о том, как добывали руды, ведь не все они были россыпью, а могли являться достаточно плотным образованием.
Впрочем, люди в древности были не так глупы, как думают некоторые.
Возле обнажённой рудной поверхности разводили костры. Когда участок накаливался, его поливали водой, вследствие чего появлялись трещины. В трещины вставляли деревянные клинья, которые также поливали водой, и которые, разбухая, увеличивали разрушения.
И тут мы подходим к самому интересному – черным металлам.
Собственно, железо – точнее, сплав железа с никелем, вероятно, был известен человеку еще чуть бы не с неолита.
Его изредка находили в виде метеоритов.
И, так как, в принципе, оно поддается абразивной обработке, да и как любое железо при температуре в 600 градусов становится податливым – в эпоху меди и бронзы из него делали оружие.
Например, небесные кинжалы, один из которых был найден в гробнице Тутанхамона.
К слову, когда в той или иной статье вы видите информацию про древнее оружие, доспехи из необычайного сплава, который люди в то время не могли получить, очень вероятно, что они его не получали.
А использовали, так сказать, подарок небес.
В природе же на нашей планете железо встречается в составе таких руд, как, например, бурый железняк, лимонит, гематит.
И, собственно, это не что иное, как ржавчина со всевозможными примесями.
Простые сыродутные печи для получения железа использовали со второго тысячелетия до нашей эры и вплоть до 13-го века, пока в Европу из Индии через арабов не пришли более сложные штукофены.
Зародилась черная металлургия, вероятно, в Анатолии.
Если вы смотрели мои предыдущие ролики, то слышали, что я говорил, мол, температура расплавления железа – около полутора тысяч градусов, а посему оно не могло предшествовать бронзе.
Но, по сути, проблема не в том, что железо сложнее полностью расплавить до абсолютно жидкого состояния: на самом деле так его плавить на большей части Евразии, вероятно, научились только в Новое время. Хотя, возможно, технология была известна в средневековой Индии.
До этого же термически обработанную древесину – древесный уголь смешивали с рудой.
Все это помещали в сыродутную печь, куда нагнетали воздух.
Поскольку достигнуть температуры полного расплавления не могли как в древности, так и в Средние века, на выходе получалась смесь из восстановленного из окислов железа и примесей – крица.
В ходе выплавки происходит соединение железа с углеродом. Этот сплав, собственно, при наличии до двух процентов углерода именуют сталью, если более – чугуном.
Также для ранних черных металлов применяется термин «осталенное железо», но для большей простоты я буду называть его просто сталью.
Получить чистое железо невероятно сложно.
Если в случае с медью и бронзой на выходе был металл, который достаточно было разлить по формам, при выплавке железа кузнец получал нечто, требующее в дальнейшем уймы дополнительных операций.
Крицу проковывали много раз, выгоняя шлаки, но полностью избавиться от них было невозможно.
При этом даже после ряда операций по очистке крицы, так как не было цикла полного расплавления, не формировалась нужная кристаллическая решётка.
Металл получался либо очень мягким, либо твердым, но хрупким, но в обоих случаях полностью лишенным такого важного свойства, как упругость.
Лезвия же орудий из таких металлов либо быстро теряли заточку, либо и вовсе выкрашивались.
В общем, для получения стали все же не нужно было очень сложных печей и технологий, как я полагал раньше, но нужно было совершить гораздо больше операций, и на выходе получался металл с очень сомнительными свойствами.
Собственно, эпоха металла началась не с получением первой стали, а с появлением одной очень важной технологии.
В первом тысячелетии до нашей эры мир вступает в железный век, где находится и поныне. Все основные орудия труда начинают изготавливать из стали.
В основе же этого триумфа лежит сварочное железо.
Суть технологии заключалась в том, что кузнецы изготавливали пластины из неоднородной по твердости стали, которые сами по себе слабо годились для оружия и инструмента.
Однако, как оказалось, если совместить несколько таких пластин-заготовок, нагреть до температуры податливости и проковать, получается вещица с неплохими качествами.
Позже, во втором веке до нашей эры китайцы придумали еще один интересный способ: они стали складывать до 12 раз заготовку и перековывать ее.
Впрочем, вероятно, данная технология появилась в ряде регионов независимо друг от друга.
Более сложным способом улучшения качества стали было получение булатов: их изготавливали разными способами, делая, например, сплав с графитом.
Для изготовления нужна была очень хорошая руда, не имеющая примесей серы, а выход был ощутимо меньше изначального объёма железа в руде.
Порой процессу изготовления предшествовало продолжительное хранение руды в воде или земле.
К слову, хоть существует немало мифов, например, об особой дамасской стали, которую ценили на вес золота за ее невероятные свойства, по факту каких-либо образцов средневековых металлов с великолепными в рамках современной металлургии свойствами исследователями не выявлено.
В целом, нужно понимать один простой факт.
Такие сложные операции, как кузнечная сварка заготовок с разными свойствами, совмещение многих слоев, выплавка с внесением графита были продиктованы тем, что человек не мог банально довести сталь до абсолютно жидкого состояния, полностью отделить от примесей, сформировать единую структуру.
В наши дни высококачественные стали ощутимо превосходят по свойствам древние и, как правило, не нуждаются в сложной слоистой структуре.
Так, самые лучшие и дорогие современные инструментальные, ножевые стали имеют однородную структуру, а увеличение некоторых характеристик достигается добавлением молибдена, вольфрама и иных добавок.
Хотя, конечно, идеального металла, совмещающего необычайную твердость и великолепную упругость, не существует.
Подводя итог, можно сказать, что выплавка черных металлов на самом деле технологически не сильно более сложный процесс, нежели выплавка меди или бронзы.
Главная же сложность состоит в изготовлении орудий и оружия, ведь здесь потребуется уйма технологических приемов, чтобы получить что-то хотя бы сносного качества.
А уж вещи, рассчитанные на серьезные нагрузки, и вовсе являются в своем роде произведением искусства.