Без железа наша цивилизация не может обойтись, оно появляется даже в приключенческой литературе. Вспомним Робинзона Крузо, которому посчастливилось найти ящик с плотницкими инструментами, в котором лежали обыкновенный топор, пила, молоток и гвозди. Как писал Дефо: «После долгих поисков я нашел ящик нашего плотника, и это была для меня поистине драгоценная находка, которой я не отдал бы тогда за целый корабль с золотом».
А роман Ж. Верна «Таинственный остров»? Без познаний инженера С. Смита и его умений металлурга пятерка путешественников не выжила бы. И без железа, конечно, тоже.
Железо настолько прочно вошло в нашу жизнь, мы так привыкли к нему, что мы даже не замечаем его вокруг себя и почти не ценим.
Начало железного века
А ведь были в истории времена, когда железо на Земле ценилось дороже золота. Существует такая пропорция: 1:160:1280:6400. Это соотношение стоимостей меди, серебра, золота и железа у древних хеттов.
Как свидетельствует в «Одиссее» Гомер, победителей игр, устроенных Ахиллесом, награждали куском золота и куском железа.
Железо было в равной степени необходимо и воину, и пахарю, а практическая потребность – лучший двигатель технологического прогресса.
Термин «железный век» ввел в науку в 19 веке датский ученый К. Ю. Томсен. Официальные границы этого периода: от 9 – 7 веков до н.э., когда у многих народов и племен Европы и Азии начала развиваться металлургия железа. Однако если называть эпохи по главному материалу орудий труда, то, видимо, железный век продолжается и сегодня.
Как добывали первое железо?
Это назывался сыродутный метод. Сыродутные печи устраивали прямо на земле, обычно на склонах оврагов и канав. Они имели вид трубы. Эту трубу заполняли древесным углем и железной рудой. Уголь зажигали, и ветер, дувший в склон оврага, поддерживал горение угля. Железная руда восстанавливалась, и получалась мягкая крица – железо с добавлением шлака.
Такое железо называлось сварочным, в нем содержалось немного углерода и примесей, перешедших из руды. Крицу ковали, куски шлака отваливались, и под молотом оставалось железо, пронизанное шлаковыми нитями. Именно из него ковали различные орудия.
Век сварочного железа был долгим, однако людям древности и раннего средневековья было знакомо и другое железо – дамасская сталь (булат). Его делали на востоке ещё во времена Аристотеля, но технология его изготовления много веков хранилась в секрете.
Что такое булат?
И булат, и дамасская сталь по химическому составу практически не отличаются от обычной нелегированной стали, то есть это сплавы железа с углеродом. Но в отличие от обычной углеродистой стали булат обладает очень большой твердостью, а также способностью давать лезвие исключительной остроты.
Секрет булата не давал покоя металлургам многих стран, на протяжении очень долгого времени. Каких только способов и рецептов для этого не предлагалось! В железо добавляли золото и серебро, драгоценные камни, даже слоновую кость. Придумывались хитроумнейшие технологии, и не всегда они были «хорошими».
Раскрыть секрет булата удалось в позапрошлом веке русскому металлургу П. П. Аносову. Он брал самое чистое кричное железо и помещал его в открытом тигле в горн с древесным углем. Железо, плавясь, насыщалось углеродом, покрывалось шлаком из кристаллического доломита, иногда с добавкой чистой железной окалины. Под этим шлаком оно очень интенсивно освобождалось от кислорода, серы, фосфора и кремния.
Теперь нужно было охладить сталь как можно спокойнее и медленнее, чтобы в процессе кристаллизации сначала могли образоваться крупные кристаллы разветвленной структуры – так называемые дендриды. Охлаждение шло прямо в горне, наполненном раскаленным углем. Затем следовала искусная ковка, которая не должна была нарушить образовавшуюся структуру.
Кстати, после смерти Аносова секрет булата был вновь утерян. И в третий раз его открыли уже в середине прошлого века.