Главная страница портала » Главная страница каталога статей » Публикация статей на тему » ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

Эволюция металлургии

Металлургический комбинатОткрытие первых металлов предположительно произошло около 5000 г. до н.э., то есть в более поздние времена по сравнению с событиями, связанными с использованием камня, которые датируются примерно 2 миллионами лет назад. Лишь около 4000 г. до н.э. люди открыли возможность извлечения металлов из минералов с помощью техники восстановления. Это, конечно, было случайное открытие, но факт остается фактом: способность добывать металлы и обрабатывать их представляла собой один из наиболее важных моментов в технологическом проекте человечества, ознаменовавший конец каменного века. Фактически, по сравнению с кремневыми инструментами, металл был менее хрупким, а его преимущество заключалось в более длительном сроке службы и лучшей функциональности.

Медь
Первым металлом, который добывали и обрабатывали, была медь, которая использовалась для изготовления инструментов, ювелирных изделий и других широко используемых предметов, но прежде всего при изготовлении оружия.

Бронза
Бронза, полученная около 3600 г. до н.э. на Ближнем Востоке, представляла собой сплав олова с медью. Лучшие характеристики твердости и стойкости быстро сделали бронзу предпочтительнее чистой меди, особенно для производства оружия, поскольку острота клинков сохранялась дольше.

Железо
Открытие железа произошло лишь около 2500 г. до н.э. на Ближнем Востоке из-за трудностей, возникших при его добыче. Довольно редкий в своем металлическом состоянии, он некоторое время оставался редко используемым материалом. Лишь около 1000 г. до н.э. на Ближнем Востоке удалось получить, вероятно, случайно, сталь, вскоре обнаружившую свои исключительные свойства прочности и твердости. Открытие этого материала было получено путем горячего соединения железной руды с углем. Металлообработка достигла уровня замечательного совершенства около 100 г. до н.э., когда мастера смогли изготавливать очень прочные предметы, оружие и предметы искусства, имеющие большую ценность.

Новые теории о распространении металлургии
В последние десятилетия в изолированных друг от друга районах были обнаружены свидетельства древней выплавки меди. В большинстве из них появление металлургии не имело существенных социальных и культурных последствий. В результате на смену диффузионистской теории (предполагающей существование единой родины металлургии и ее центральное значение в культурном развитии) пришла теория локализации, согласно которой возникновение металлургии (горячей обработки металла) является лишь продолжением холодной обработки самородной меди. Но ни одна из этих теорий не может соотнести сходства, наблюдаемые между различными цивилизациями бронзового века, или объяснить статус металлурга как героя-цивилизатора в древних мифологиях. Проблема возникает потому, что предыдущие ученые не правильно различали два метода производства меди: тигельную металлургию и печную плавку. Согласно противоположной теории, тигельная металлургия представляет собой спонтанное расширение выплавки самородной меди, но не приводит к каким-либо существенным культурным изменениям, в то время как общие принципы диффузионистской теории рассматривают возникновение печной металлургии как уникальное событие, быстро распространяющееся повсеместно. Метод вызвал огромные культурные изменения (если распространители когда-либо действительно поняли разницу между двумя методами производства). Можем ли мы вместо этого предложить недиффузионистскую теорию для печной металлургии? Чем принципиально отличалась тигельная металлургия и что зависело от сложных технических знаний? В Средиземноморском Леванте возникла широкая сеть связей, связывавшая общества бронзового века. Это имеет важные последствия для нашего понимания международной сети обмена технологиями, артефактами и идеями в эпоху бронзового века.

Научное сообщество в первой половине 20 века считало возникновение металлургии меди центральным фактором развития ранних цивилизаций. Считалось, что металлические орудия улучшат сельское хозяйство, что, в свою очередь, привело к быстрому росту населения и появлению элит, контролировавших производство и торговлю медью. В то же время растущий спрос на металлургическую продукцию считался движущей силой, поощрявшей изобретательность и технический прогресс среди кузнецов. Этот сценарий был основан прежде всего на археологических исследованиях в Месопотамии и Египте, где были найдены медные артефакты ранних этапов развития сложного общества. В результате Ближний Восток стал рассматриваться как древнейшая родина металлургии, откуда исходила как металлургия, так и цивилизационный импульс. Однако во второй половине 20 века ученые определили множество других родин металлургии (Балканы, Иранское нагорье, Испания, Южная Америка, Таиланд). Более того, автономное развитие медной металлургии, обнаруженное в Эгейском море, опровергло идею местного распространения из соседних регионов (Балканы или Ближний Восток). По этим причинам диффузионистская теория была заменена теорией локализации, которая постулирует возникновение металлургии независимо в нескольких регионах. Диффузионистская теория связывала металлургию с возникновением социальной сложности, считавшейся первой фазой развития цивилизации. Но эта связь несколько ложна: например, на Пиренейском полуострове металлургия оставалась – по крайней мере на протяжении тысячелетия – второстепенной деятельностью (в основном по производству украшений) без существенного культурного и социального влияния. Аналогично в Таиланде, где металлургия с ранних стадий своего развития была сосредоточена на производстве утилитарных артефактов, доисторическое общество не развивалось в сторону централизации/концентрации власти.

Плавление в тигле
Плавка (ожижение при нагревании) самородной меди в тиглях была известна и до горячего превращения руды в металл (восстановление). Но на ранних стадиях восстановление часто проводили в тиглях. Это побуждает нас исследовать связь между слиянием и редукцией.

Как они были объединены?
Восстановление меди в тигле было отмечено во многих областях Азии, Европы, Южной и Центральной Америки между пятым и вторым тысячелетиями до нашей эры. Такое распределение предполагает, что этот способ восстановления меди появился независимо по крайней мере в семи областях: Иранском нагорье, северный Евфрат, Балканы, Центральная Европа, Пиренейский полуостров, Таиланд и Южная Америка. Следовательно, возникновение восстановления в медеплавильном котле не следует считать исключительным событием. Анализ информации из региона Анарак (на Иранском нагорье) позволяет предположить последовательность развития редукции плавильного котла. В этой области малахит (медная руда) добывался с девятого тысячелетия до нашей эры как полудрагоценный камень и/или пигмент, а самородная медь обрабатывалась с седьмого тысячелетия до нашей эры, сначала методом холодной ковки, позже эта техника была заменена горячей ковки и от отжига. С начала пятого тысячелетия до нашей эры медь (вероятно, самородного происхождения) плавили, а затем разливали в открытые формы. В Тепе-Габристане (в Иране), помимо литейных форм, рядом с тиглями был обнаружен измельченный малахит с тяжелыми налетами шлака, что подтверждает факт восстановления медной руды. Такая же временная последовательность событий (холодный и горячий нагрев, отжиг и литье самородной меди) предшествовала возникновению тигельного восстановления меди в северном районе Евфрата.

Распространение печи
Самые старые свидетельства печи восстановления зафиксированы на территории, лишенной самородной меди. А как насчет присутствия печной металлургии в горнодобывающих районах, где уже практиковалось тигельное восстановление? Родилось ли оно спонтанно или было привнесено извне? Для ответа на эти вопросы, возможно, будет полезно проследить хронологию возникновения этой металлургии. За пределами Средиземноморского Леванта плавка в печи распространена в конце пятого тысячелетия до нашей эры в северном районе Евфрата, регионе, где медь уже производилась путем восстановления в тиглях. Многие печи были обнаружены, например, в районе Дегирментепе (Турция), где их первое появление соответствует седьмому слою раскопок. В Анатолии, Центральной Азии и Северной/Центральной Европе распространение печной металлургии является результатом постепенного расширения металлургической области (автономного центра производства металла, интегрированного в общую сеть ковки/обмена/торговли металлическими артефактами). В Европе эта динамика связана с медленной и разнонаправленной миграцией людей культуры Колокол (третье тысячелетие до н.э.), что позволяет предположить, что она не мотивирована напрямую поиском новых полезных ископаемых.

Производство и обработка металла – Бронзовый век
Минералы, из которых извлекаются металлы, могут быть:

- оксиды: состоят из металла и кислорода;
- карбонаты: состоят из металла, кислорода и углерода;
- сульфиды: состоят из металла и серы;
- сульфаты: состоят из металла, кислорода и серы.

Минералы находятся под землей в смеси с почвой и камнями, поэтому их необходимо добывать из шахт, расположенных в районах, где встречаются минералы. Затем их транспортируют на перерабатывающие участки, где в результате ряда процессов производятся металлы. Существенными моментами переработки являются: обогащение, извлечение, рафинирование.

Обогащение состоит из серии механических обработок, посредством которых удаляются посторонние вещества, связанные с полезным минералом, а именно: просеивание, промывка, вентиляция. Благодаря этим операциям масса материала обогащается определенным процентом металла.

Экстракция: это процедура, которая обычно происходит в печах и состоит из следующих этапов:

- обжиг, при котором удаляются кислород, сера, углерод;
- восстановление, представляющее собой основной момент производства и заключающееся в горячем извлечении металла из руды путем заливки расплавленной металлической массы в тигель.

Очистка: это дополнительная обработка, целью которой является устранение остаточных примесей.

К слову, любое изготовление металлоконструкций на заказ начинается с сырья.

Оружие бронзового века
Новые технологии переработки, восстановления и разливки металлических руд впервые были использованы в эпоху бронзы (в Европе 2000-700 гг. до н.э.). Ранние цивилизации Ближнего Востока начали использовать бронзовые и медные сплавы для производства копий, кинжалов, мечей и топоров. После бронзового века кузнецы начали производить детально детализированные мечи с более прочными железными лезвиями. Эти методы распространились в Китай, Индию, Юго-Восточную Азию и Европу, где они оказали глубокое влияние на искусство ведения войны будущего.

Первое металлическое оружие
С введением медных сплавов (в среднем 90% меди и 10% олова) бронзовщики смогли производить гораздо более твердый металл. Его твердость и, как следствие, продолжительность полностью зависели от температуры, которая могла быть достигнута во время плавления. Чем выше температура, тем тверже становится металл. Также была обнаружена железная руда, которая вскоре стала предпочтительным материалом для производства клинкового оружия. Железной руды было много, и ее, как и медные сплавы, можно было нагреть до высоких температур с помощью угля. Погружение лезвия в воду и последующая холодная обработка с целью получения хорошо закаленного лезвия позволили получить однородную поверхность, менее склонную к разрушению и разрушению, чем бронза или медь. Большинство клинков отливалось в формах из камня, металла или глины.





Контактные данные автора


Категория: ПРОМЫШЛЕННОСТЬ | Добавил: gena (23.12.2023)
Просмотров: 136
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]



Спасибо за ваши рекомендации:

Нравится



Схожие материалы:

Яндекс.Метрика