Так вот с того момента, когда начинает активно использоваться железо, наступает новый, качественный перелом в развитии, в данном случае нас интересует развитие Древней Греции. Я уже говорил, что железо обладает важными показателями.
Самое главное преимущество железа перед бронзой – это то, что это дешёвый металл. Это металл очень распространённый. Мы с вами говорили, что бронза – это сплав меди и олова. Медь – достаточно редкий металл. Олово – ещё более редкий металл. А вот руды железа в различных видах, они достаточно часто встречаются на земле. Не обязательно нужно иметь в виду месторождение типа Курской магнитной аномалии или ещё что-нибудь такое. Были очень маленькие месторождения, которые очень быстро вырабатывались, но они давали в исторический период необходимый металл. Так что это металл более демократичный по сути своей. Бронза очень долгое время была (и будем сегодня об этом говорить), это металл для знати. Железо – это металл для людей, для формирующегося гражданского населения.
Второй момент – то, что железо обладает более высокими качественными показателями по сравнению с бронзой, и поэтому это ускоряло прогресс в различных сферах производства. Тем более что постепенно, правда, не сразу, открытия в области железа (изобретение стали, изобретение пайки и т.д., это будет относиться только ещё к VII — VI векам, повторяю, не всё сразу), но уже это давало потенциальную возможность для развития общества.
И во многом именно распространение железа и привело в Греции к такому результату, что когда у нас вот этот период хаоса, период регресса заканчивается, у нас будет восстановлена опять новая социальная структура, новое общество на территории Греции. Оно уже не будет напоминать ни минойскую Критскую Грецию, ни микенскую Балканскую Грецию. Это общество будет принципиально новым. Если мы говорили, что для обществ III — II тысячелетий основным структурообразующим элементом был дворец (мы говорили о том, что дворец – есть некое полифункциональное явление и о том, что дворцовый тип организации государства и общества – это нормальный, общеисторический организм, который характерен был для древних стран Востока, и в этом отношении Европа своим Критом и своей Балканской Грецией, она в принципе шла в русле развития цивилизации мировой), то теперь, в I тысячелетии, будет складываться, постепенно складываться, не возникнет сразу, а на это уйдут века, совершенно новые общества.
Общества, где центром будет совершенно другое явление, не дворец, а полис. Полис теперь будет основным структурообразующим элементом. И вот поэтому с тем, чтобы понять, что же такое вот это новое явление, нужно, прежде всего, и определить, что такое полис. Поэтому я сначала расскажу о полисе, а потом мы уже поговорим о следующем историческом периоде, о том периоде, когда этот полис формировался на территории Греции.
Вот как раз следующий период, о котором пойдёт речь – это период архаики (VIII — VI века до н.э.), это эпоха формирования греческого полиса.
Появление железа и его роль в истории
Технические достижения Древнего Востока
Ирригационное земледелие в цивилизациях Древнего Востока
Донаучные знания первобытного общества
Неолитическая революция
Зарождение первобытного искусства и его технические приемы
Эволюция жилища в первобытную эпоху
Техника и технологии каменной индустрии
Основные противоречия и закономерности в развитии науки и техники
Периодизация науки и техники
Роль науки и техники в истории человечества
Выводы
1. Историко-экономическая наука оформилась как самостоятельная ветвь системы экономических наук в XIX в. История экономики и экономической мысли изучает развитие экономических процессов, структур, институтов, деятельности, событий и теорий. В центре ее внимания находится эволюция хозяйства, а не общества.
Экономика – правильное (эффективное) ведение хозяйства, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ представляет собой среду жизнедеятельности общества. Структуру модели экономики образуют три базовых элемента: экономическая основа развития общества, экономическое управление и оптимизация потенциала экономики.
2. Основными методами истории экономики и экономической мысли являются исторический, логический, причинно-генетический, структурно-функциональный, хронологический, сравнительно-исторический, исторического моделирования, математической статистики, социальной психологии.
Приоритетными функциями истории экономики и экономической мысли являются: прагматические, ценностные, культурные, фундаментальные и мировоззренческие.
3. Выделяют несколько подходов к периодизации истории экономики и экономической мысли – формационный, цивилизационный и циклический.В соответствии с периодизацией структура курса условно делится на пять разделов. За критерий деления принята история формирования теории рыночной экономики.
Тема 2. Доцивилизационное накопление знаний и развитие техники
Тема 3. Развитие науки и техники в цивилизациях Древнего мира
4. Научные знания в древневосточных государствах:
· Зарождение и развитие первых систем письменности
· Начало математических знаний и календаря
5. Становление античной науки:
· ʼʼШтаныʼʼ Пифагора
· Евдокс Книдский и доказательство шарообразности земли
· Гелиоцентрическая система Аристарха Самосского
· ʼʼИсторияʼʼ - энциклопедия Геродота
· Клятва Гиппократа
· Анаксагор и теория бесконечно малых
· Протагор: ʼʼЧеловек - есть мера всех вещейʼʼ
· Платон и ʼʼЛицейʼʼ
· Аристотель и ʼʼАкадемияʼʼ
· Эратосфен и радиус земного шара
· Паровая турбина и театр автоматов Герона
· ʼʼГеометрияʼʼ Евклида
· Архимед. Рождение механики
· Александрийский Мусей
· Витрувий ʼʼ10 книг об архитектуреʼʼ
· Карта Клавдия Птолемея
· ʼʼГеографияʼʼ Страбона
6. Важнейшие технические достижения античной цивилизации:
· Техника и война (метательная артиллерия, фаланга, легион)
· In vino veritas (агротехнические новшества)
· Построено на века (римский цемент, римский бетон, арки и купола, акведуки, термы, римские дороги)
Тема 4. Наука и техника в Средние века
1. Технические достижения Арабского Востока (VII-XII вв.):
· Арабская архитектура и строительная техника
· Особенности арабских городов VII-XI вв. (Дамаск, Багдад и другие)
· ʼʼСделано на Востокеʼʼ: производство бумаги, стекла, хлопчатых и шелковых тканей, дамасская сталь, парфюмерия и косметика
2. Наука арабско-мусульманской цивилизации:
· Сохранение и развитие античных знаний
· Алгоритм ‑ аль-Хорезми и математика
· Ученый-энциклопедист аль-Бируни
· Алхимия и алхимики Арабского Востока
· Ибн-Сина (Авиценна) – ученый, врач, философ, музыкант
· Астрономия и обсерватории арабского мира
· Философия Востока ‑ ибн-Рушд (Аверроэс) и Омар Хайям
· Арабские путешественники, географы и мореплаватели (Масуди, ибн-Баттута)
3. Техника и изобретения раннего Средневековья:
· Технический регресс и новый подъем
· Греческий огонь
· Заимствования у кочевников (конская упряжь, седло, стремена, подкова, верховая езда, пахота на лошадях)
· Викинги – короли моря
· Ремесло средневековой цивилизации: традиции и новации
· Строительство и архитектура Византии, Западной Европы и Руси
· Средневековый город
· Крестовые походы и новации Востока
4. Наука и образование средневековой Европы:
· Византийская наука ‑ грамматик Фотий, Лев Математик и начало алгебры, Козьма Индикоплов
· Христианство и наука (Исидор Севильский. Беда Достопочтенный. ʼʼАкадемияʼʼ Карла Великого. Сильвестр II)
· Монах-ученый Роджер Бэкон
· Первые университеты
· Церковь против изобретателей
5. Изобретения и открытия в эпоху Возрождения (XIV-XVI вв.):
· Расцвет ветряных и водяных мельниц
· Распространение сахарного тростника, чая, кофе, хлопка
· Революция в военной технике – появление пороха и огнестрельного оружия
· Механические часы
· Компас, каравелла и Великие географические открытия
· Колумб и агротехническая революция: кукуруза, картофель, табак, какао
· Географические представления средневековья и путешествие Марко Поло
· Иоганн Гуттенберг и первая печатная книга
· Поэзия камня – Собор Парижской Богоматери
6. Наука Ренессанса:
· Изобретатель, мастер, художник, архитектор, ученый – единая профессия в эпоху Возрождения
· Леонардо да Винчи, соединивший науку, технику и искусство
· Гелиоцентрическая модель мира Н. Коперника
· Семь цветов радуги Франческо Мавролико
· Бесконечность Вселенной Джордано Бруно
· Политология Н. Макиавелли
· Утопия Т. Мора и Т. Кампанеллы
· Полидор Вергилий ʼʼОб изобретателях вещейʼʼ
· Реформация: вместо веры в Бога ‑ вера в науку
Тема 5. Новое время: научная революция и рождение современной (классической) науки (XVII-XIX вв.)
1. Формирование науки как формы познания окружающего мира:
· Первые научные сообщества: Лондонское королевское сообщество и Французская королевская академия наук
· Три закона небесной механики И. Кеплера
· Исследователь природы Р. Декарт
· Телескоп Галилео Галилея
· ʼʼСистема мираʼʼ И. Ньютона
· Изобретатель логарифмов Д. Непер
· Священник и логарифмическая линейка ‑ У. Отред
· Теория естественного права Б. Спинозы, Т. Гоббса и Д. Локка
· Эмпирический (Ф. Бэкон) и рационалистический (Г. Лейбниц) методы познания окружающего мира
· Общественный договор и правовое государство Т. Гоббса и Дж. Локка
2. Технический прогресс в XVII-XVIII вв.:
· Механизация мануфактурного производства (гидроустановки)
· Новации в металлургии (доменные печи, чугунолитейное производство и т.д.)
· Новый инструмент инженеров ‑ теоретическая механика
· Возникновение приборостроения
· Механик и изобретатель токарных станков А.К. Нартов
· Новое слово в транспорте ‑ дилижанс и омнибус
· Паро-атмосферная машина Т. Ньюкомена
· Изобретение парового двигателя (Дж. Уатт)
· Эпоха морских войн (XVII в.) и развитие военного флота
· Петровские реформы и создание новой промышленности России
· Россия ‑ родина боевых ракет
3. Развитие науки в эпоху европейского Просвещения:
· ʼʼПринцип Даламбераʼʼ (Ж. Даламбер)
· Философы-просветители (Вольтер, Ш. Монтескье, Д. Дидро, Ж.-Ж. Руссо)
· Классическая политэкономия (У. Петти, А. Смит, Д. Рикардо)
· Шкала А. Цельсия
· М.В. Ломоносов – титан русской науки
· Суммирующая машина Б. Паскаля
· ʼʼЛейденская банкаʼʼ П. Мушенбрука
Тема 6. Эпоха промышленного переворота
1. Основные закономерности развития науки и техники в XVIII-XIX вв.:
· Европа на пороге промышленной революции
· Англия – ʼʼмастерская мираʼʼ
· Формирование фабрично-заводской системы производства
· Передел мира и создание колониальных систем
· Социальные последствия промышленной революции: новые общественные классы (промышленники и рабочие)
· Урбанизация и промышленные города
· Принципиальное изменение в связях науки с производством
· Возникновение технологии как науки о производстве
2. Промышленный переворот: от мануфактуры к машинному производству (вторая половина XVIII – конец XIX вв.):
· Механизация текстильной промышленности (ʼʼЛетающий челнокʼʼ Кея. Прялка ʼʼДженниʼʼ. ʼʼВатер-машинаʼʼ Аркрайта. ʼʼМюль-машинаʼʼ Кромптона. Станок Жаккара)
· Пароход ‑ изобретение Роберта Фултона
· Паровоз ‑ Р. Тревитик и Дж. Стефенсон
· Начало века стали: использование каменного угля, конвертер Бессмера, мартеновская печь
· Новое слово в военной технике: казнозарядная винтовка, новые взрывчатые вещества (пироксилин и нитроглицерин), нарезные артиллерийские орудия, пушки Круппа
3. Классическая наука (XVIII-XIX вв.):
· Формирование классических технических наук (прикладная механика, теплотехника, электротехника)
· Парижская политехническая школа как прообраз научного образования инженеров
· Открытия в области электричества и электромагнетизма (Б. Франклин, А. Вольта͵ М. Фарадей, Дж. Максвелл)
· Исаак Ньютон и ʼʼНачала…ʼʼ
· Атомистика Дж. Дальтона
· А. Лавуазье и закон сохранения вещества
· Роберт Бойль и его роль для становления химии как науки
· Д. И. Менделеев и периодическая система элементов
· Систематизация видов: Линней и Бюффон
· Чарльз Дарвин и учение о происхождении видов
· Пастер и бактериология – начало научной медицины
· Г. Мендель и рождение генетики
Тема 7. Наука и техника в конце XIX – первой половине XX вв.
1. Уровень развития и достижения в техники в конце XIX ‑ начале ХХ вв.:
· Всеобщая электрификация производства и быта
· Динамо-машины, электродвигатели и электростанции
· Двигатели внутреннего сгорания
· Новые искусственные материалы (целлулоид, карболит, искусственный шелк, синтетический каучук, красители)
· Новые строительные материалы: портландцемент, железобетон, железные и стальные конструкции (ʼʼКристаллпаласʼʼ, Эйфелева башня, Бруклинский мост, небоскребы США)
· Изменение градостроительных стратегий с условием развития транспорта и новых требований к качеству жизни (водопровод, канализация, электрическое освещение)
· Железные дороги как залог развития: магистраль Берлин-Багдад, Транссибирская магистраль
· Паровоз, паровоз-компаунд, электровоз
· Метры автомобилестроения и их детища: автомобили Бенца и Даймлера
· Конвейер Г. Форда
· Стальные гиганты в борьбе за море: корабли из металла, увеличение размеров судов, трансатлантические лайнеры
· ʼʼТитаникʼʼ ‑ символ эпохи
· Первые теплоходы и появление специализированных кораблей (танкеры, ледоколы)
· Дирижабли, аэропланы, самолеты (самолет Можайского, братья Райт, Фарман и Блерио, самолеты Сикорского)
· Теоретическая космонавтика (Циолковский)
· Телефон (Юз и Эдисон)
· Изобретение радио (Попов и Маркони)
· Развитие фотографии
· Возникновение кинематографа
· Рождение телевидения
2. Становление ʼʼНеклассической наукиʼʼ и революция в естествознании:
· Наука ‑ движущая сила общественного прогресса
· Нобелевская премия в области физики, химии, физиологии и медицины (1895 ᴦ.) как индикатор базовых направлений и достижений науки
· Открытие радиоактивности ‑ М. Складовская-Кюри и Э. Розерфорд
· Квантовая теория М. Планка и Н. Бора
· Теория относительности А. Энштейна
· Ноосфера ‑ учение В.И. Вернадского
· ʼʼСобака Павловаʼʼ ‑ физиология высшей нервной деятельности (И.П. Павлов)
· Экология: возникновение, развитие, мировоззрение
· Н. Винер и создание кибернетики
· Вычислительная техника: создание ЭВМ и появление персональных компьютеров
· Ядерная физика ‑ расщепление атомного ядра и использование атомной энергии в военных и мирных целях
· Век пластмасс
· Наука и техника для медицины: электрокардиография, искусственное сердце и почка, антибиотики, трансплантация
3. Роль науки и техники в мировых войнах:
· Роль технических средств в Первой мировой войне
· ʼʼАдский косильщикʼʼ ‑ пулемет Максима
· Броненосцы и дредноуты
· Торпеды и миноносцы
· Подводная война: субмарины
· Война в воздухе: дирижабли и авиация
· Химическое оружие на фронте
· Танк – стальной аргумент на поле боя
· Война машин ‑ превосходство военной техники как гарантия победы во Второй мировой войне
· Новое слово в авиации: стратегические бомбардировки, реактивная авиация
· ʼʼОружие возмездияʼʼ: развитие ракетной техники
· Война на море по новым правилам: авианосец и подводная лодка
· Создание ядерного оружия
Появление железа и его роль в истории - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Появление железа и его роль в истории" 2017, 2018.
Что было в плотницком ящике? Обыкновенный железный инструмент: топор, пила, молоток, гвозди.
Через два столетия на другой необитаемый остров попали герои другого известного романа - пятеро американцев. Они сумели не только выжить на острове, но и создать себе более или менее нормальные условия жизни, что определенно не удалось бы, если бы всеведущий инженер Сайрес Смит (заметим, что по-английски «смит» означает «кузнец») не сумел найти на таинственном острове железную руду и сделать железные инструменты. Иначе опять пришлось бы Жюлю Верну выручать своих героев с помощью знаменитого капитана Немо.
Как видим, без железа не может обойтись даже приключенческая литература. Чрезвычайно важное место занимает этот металл в жизни человека.
Цифры, отражающие годовой уровень выплавки стали, в значительной степени определяют экономическую мощь страны.
Развитию черной металлургии - металлургии железа - придавал первостепенное значение Владимир Ильич Ленин. Еще до Октябрьской революции, в 1913 г., в статье «Железо в крестьянском хозяйстве» он писал: «Относительно железа - ...одного из фундаментов, можно сказать, цивилизации - отсталость и дикость России особенно велики». Действительно, в тот год, а 1913 год считался в царской России годом промышленного подъема, в огромной стране со 150-миллионным населением было выплавлено лишь 3,6 млн. т стали. Сейчас это средняя годовая производительность среднего металлургического завода. Сегодня Россия по выплавке чугуна и стали уверенно держит первое место в мире. В 1975 г. в нашей стране было выплавлено 141 млн. т стали, а в 1980 г. - 148 млн. т. Мировое производство стали подошло уже к рубежу 700 млн. т. Много стали (данные за 1980 г.) выплавляют Япония - 111,5 млн. т, США - 100,8 млн. т, страны Общего рынка - 128,6, в том числе ФРГ - 44,1 млн. т.
Общая доля развивающихся стран - 56,8 млн. т, в том числе Бразилии - 15,4, а Индии - 9,4 млн. т (остальные - меньше).
Начало железного века
Использование железа первобытными людьми Было время, когда железо на земле ценилось значительно дороже золота. Советский историк Г. Арешян изучал влияние железа на древнюю культуру стран Средиземноморья. Он приводит такую пропорцию: 1: 160: 1280: 6400. Это соотношение стоимостей меди , серебра , золота и железа у древних хеттов. Как свидетельствует в «Одиссее» Гомер, победителя игр, устроенных Ахиллесом, награждали куском золота и куском железа. Железо было в равной степени необходимо и воину, и пахарю, а практическая потребность, как известно, - лучший двигатель производства и технического прогресса.
Термин «железный век» введен в науку в середине XIX в. датским археологом К. Ю. Томсеном. «Официальные» границы этого периода человеческой истории: от IX-VII вв. до н.э. когда у многих народов и племен Европы и Азии начала развиваться металлургия железа, и до времени возникновения у этих племен классового общества и государства. Но если эпохи называть по главному материалу орудий труда, то, очевидно, железный век продолжается и сегодня.
Как получали железо наши далекие предки? Сначала так называемым сыродутным методом. 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 включениями шлака. Такое железо называют сварочным; в нем содержалось немного углерода и примесей, перешедших из руды. Крицу ковали, куски шлака отваливались, и под молотом оставалось железо, пронизанное шлаковыми нитями. Из него отковывали различные орудия.
Век сварочного железа был долгим, однако людям древности и раннего средневековья было знакомо и другое железо. Знаменитую дамасскую сталь (или булат) делали на Востоке еще во времена Аристотеля (IV в. до и. э.). Но технология ее производства, так же как процесс изготовления булатных клинков, много веков держалась в секрете.
Процесс производства стали сводится в сущности к выжиганию из чугуна примесей, к окислению их кислородом воздуха. То, что делают металлурги, рядовому химику может показаться бессмыслицей: сначала восстанавливают окисел железа, одновременно насыщая металл углеродом, кремнием , марганцем (производство чугуна), а потом стараются выжечь их. Обиднее всего, что химик совершенно прав: металлурги применяют явно нелепый метод. Но другого у них не было.
Главный металлургический передел - производство стали из чугуна - возник в XIV в. Сталь тогда получали в кричных горнах. Чугун помещали на слой древесного угля, расположенный выше фурмы для подачи воздуха. При горении угля чугун плавился и каплями стекал вниз, проходя через зону, более богатую кислородом, - мимо фурмы. Здесь железо частично освобождалось от углерода и почти полностью от кремния и марганца. Затем оно оказывалось на дне горна, устланном слоем железистого шлака, оставшегося после предыдущей плавки. Шлак постепенно окислял углерод, еще сохранившийся в металле, отчего температура плавления металла повышалась, и он загустевал. Образовавшийся мягкий слиток ломом поднимали вверх. В зоне над фурмой он еще раз переплавлялся, при этом окислялась еще какая-то часть содержащегося в железе углерода. Когда после переплавки на дне горна образовывалась 50-100-килограммовая крица, ее извлекали из горна и тут же отправляли на проковку, цель которой была не только уплотнить металл, но и выдавить из него жидкие шлаки.
Наиболее совершенным железоделательным агрегатом прошлого была пудлинговая печь, изобретенная англичанином Генри Кортом в конце XVIII в. (Кстати, он же изобрел и прокатку профильного железа на валках с нарезанными в них калибрами. Раскаленная полоса металла, проходя через калибры, принимала их форму.)
Пудлинговая печь Корта загружалась чугуном, а подина (дно) и стены ее были футерованы железной рудой. После каждой плавки их подновляли. Горячие газы из топки расплавляли чугун, а потом кислород воздуха и кислород, содержащийся в руде, окисляли примеси. Пудлинговщик, стоящий у печи, помешивал в ванне железной клюшкой, на которой осаждались кристаллы, образующие железную крицу.
После изобретения пудлинговой печи в этой области черной металлургии долго не появлялось ничего нового, если не считать разработанного англичанином Гунстманом тигельного способа получения высококачественной стали. Но тигли были малопроизводительны, а развитие промышленности и транспорта требовало все большего и большего количества стали.
Мартен и конвертер
Генри Бессемер был механиком, вдобавок без систематического образования. Он изобретал, что придется: машинку для гашения марок, нарезную пушку, различные механические приспособления. Бывал он и на металлургических заводах, наблюдал за работой пудлинговщиков. У Бессемера появилась мысль переложить эту тяжелую «горячую» работу на сжатый воздух. После многих проб он в 1856 г. запатентовал способ производства стали продуванием воздуха через жидкий чугун, находящийся в конвертере - грушевидном сосуде из листового железа, выложенном изнутри кварцевым огнеупором.
Для подвода дутья служит огнеупорное днище со многими отверстиями. Конвертер имеет устройство для поворота в пределах 300°. Перед началом работы конвертер кладут «на спину», заливают в него чугун, пускают дутье и только тогда ставят конвертер вертикально. Кислород воздуха окисляет железо в закись FeO. Последняя растворяется в чугуне и окисляет углерод, кремний, марганец... Из окислов железа, марганца и кремния образуются шлаки. Такой процесс ведут до полного выгорания углерода.
Затем конвертер снова кладут «на спину», отключают дутье, вводят в металл расчетное количество ферромарганца - для раскисления. Так получается высококачественная сталь. Способ конвертерного передела чугуна стал первым способом массового производства литой стали.
Передел в бессемеровском конвертере, как выяснилось позже, имел и недостатки. В частности, из чугуна не удалялись вредные примеси - сера и фосфор . Поэтому для переработки в конвертере применяли главным образом чугун, свободный от серы и фосфора. От серы впоследствии научились избавляться (частично, разумеется), добавляя в жидкую сталь богатый марганцем «зеркальный» чугун, а позже и ферромарганец.
С фосфором, который не удалялся в доменном процессе и не связывался марганцем, дело обстояло сложнее. Некоторые руды, такие, как лотарингская, отличающиеся высоким содержанием фосфора, оставались непригодными для производства стали. Выход был найден английским химиком С. Д. Томасом, который предложил связывать фосфор известью. Конвертер Томаса в отличие от бессемеровского был футерован обожженным доломитом , а не кремнеземом. В чугун во время продувки подавали известь. Образовывался известково-фосфористый шлак, который легко отделялся от стали. Впоследствии этот шлак даже стали использовать как удобрение.
Самая большая революция в сталеплавильном производстве произошла в 1865 г., когда отец и сын - Пьер и Эмиль Мартены - использовали для получения стали регенеративную газовую печь, построенную по чертежам В. Сименса. В ней, благодаря подогреву газа и воздуха, в особых камерах с огнеупорной насадкой достигалась такая высокая температура, что сталь в ванне печи переходила уже не в тестообразное, как в пудлинговой печи, а в жидкое состояние. Ее можно было заливать в ковши и формы, изготовлять слитки и прокатывать их в рельсы, балки, строительные профили, листы... И все это в огромных масштабах! Кроме того, появилась возможность использовать громадные количества железного лома, скопившегося за долгие годы на металлургических и машиностроительных заводах.
Последнее обстоятельство сыграло очень важную роль в становлении нового процесса. В начале XX в. мартеновские печи почти полностью вытеснили бессемеровские и томасовские конвертеры, которые хотя и потребляли лом, но в очень малых количествах.
Конвертерное производство могло бы стать исторической редкостью, такой же, как и пудлинговое, если бы не кислородное дутье. Мысль о том, чтобы убрать из воздуха азот, не участвующий в процессе, и продувать чугун одним кислородом, приходила в голову многим видным металлургам прошлого; в частности, еще в XIX в. русский металлург Д. К. Чернов и швед Р. Окерман писали об этом. Но в то время кислород был слишком дорог. Только в 30-40-х годах прошлого столетия, когда были внедрены дешевые промышленные способы получения кислорода из воздуха, металлурги смогли использовать кислород в сталеплавильном производстве. Разумеется, в мартеновских печах. Попытки продувать кислородом чугун в конвертерах не привели к успеху: развивалась такая высокая температура, что прогорали днища аппаратов. В мартеновской печи все было проще: кислород давали и в факел, чтобы повысить температуру пламени, и в ванну (в жидкий металл), чтобы выжечь примеси. Это позволило намного увеличить производительность мартеновских печен, но в то же время повысило температуру в них настолько, что начинали плавиться огнеупоры. Поэтому и здесь кислород применяли в умеренных количествах.
В 1952 г. в австрийском городе Линце на заводе «Фест» впервые начали применять новый способ производства стали - кислородноконвертерный. Чугун заливали в конвертер, днище которого не имело отверстий для дутья, было глухим. Кислород подавался на поверхность жидкого чугуна. Выгорание примесей создавало такую высокую температуру, что жидкий металл приходилось охлаждать, добавляя в конвертер железную руду и лом. И в довольно больших количествах. Конвертеры снова появились на металлургических заводах. Новый способ производства стали начал быстро распространяться во всех промышленно развитых странах. Сейчас он считается одним из самых перспективных в сталеплавильном производстве.
Достоинства конвертера состоят в том, что он занимает меньше места, чем мартеновская печь, сооружение его гораздо дешевле, а производительность выше. Однако в конвертерах сначала выплавляли только малоуглеродистые мягкие стали. В последующие годы был разработан процесс выплавки в конвертере высокоуглеродистых и легированных сталей.
Железо англ. Iron, франц. Fer, нем. Eisen) - один из семи металлов древности. Весьма вероятно, что человек познакомился с железом метеоритного происхождения раньше, чем с другими металлами. Метеоритное железо обычно легко отличить от земного, так как в нем почти всегда содержится от 5 до 30% никеля, чаще всего - 7-8%. С древнейших времен железо получали из руд, залегающих почти повсеместно. Наиболее распространенны руды гематита (Fe 2 O 3 ,), бурого железняка (2Fe 2 O 3 , ЗН 2 О) и его разновидностей (болотная руда, сидерит, или шпатовое железо FeCO,), магнетита (Fe 3 0 4) и некоторые другие. Все эти руды при нагревании с углем легко восстанавливаются при сравнительно низкой температуре начиная с 500 o С. Получаемый металл имел вид вязкой губчатой массы, которую затем обрабатывали при 700-800 o С повторной проковкой.
Этимология названий железа на древних языках довольно отчетливо отражает историю знакомства наших предков с этим металлом. Многие древние народы, несомненно, познакомились с ним, как с металлом, упавшим с неба, т. е. как с метеоритным железом. Так, в древнем Египте железо имело название би-ни-пет (бенипет, коптское - бенипе), что в буквальном переводе означает небесная руда, или небесный металл. В эпоху первых династий Ур в Месопотамии железо именовали ан-бар (небесное железо). В папирусе Эберса (ранее 1500 г. до н.э.) имеются два упоминания о железе; в одном случае о нем говорится как о металле из города Кэзи (Верхний Египет), в другом - как о металле небесного изготовления (артпет). Древнегреческое название железа, так же как и северокавказское - зидо, связано с древнейшим словом, уцелевшим в латинском языке,-- sidereus (звездный от Sidus - звезда, светило). На древнем и современном армянском языке железо называется еркат, что означает капнувшее (упавшее) с неба. O том, что древние люди пользовались вначале именно железом метеоритного происхождения, свидетельствуют и распространенные у некоторых народов мифы о богах или демонах, сбросивших с неба железные предметы и орудия, - плуги, топоры и пр. Интересен также факт, что к моменту открытия Америки индейцы и эскимосы Северной Америки не были знакомы со способами получения железа из руд, но умели обрабатывать метеоритное железо.
В древности и в средние века семь известных тогда металлов сопоставляли с семью планетами, что символизировало связь между металлами и небесными телами и небесное происхождение металлов. Такое сопоставление стало обычным более 2000 лет назад и постоянно встречается в литературе вплоть до XIX в. Во II в. н. э. железо сопоставлялось с Меркурием и называлось меркурием, но позднее его стали сопоставлять с Марсом и называть марс (Mars), что, в частности, подчеркивало внешнее сходство красноватой окраски Марса с красными железными рудами.
Впрочем, некоторые народы не связывали название железа с небесным происхождением металла. Так, у славянских народов железо называется по "функциональному" признаку. Русское железо (южнославянское зализо, польское zelaso, литовское gelesis и т. д.) имеет корень "лез" или "рез" (от слова лезо - лезвие). Такое словообразование прямо указывает на функцию предметов, изготовлявшихся из железа, -- режущих инструментов и оружия. Приставка "же", по-видимому, смягчение более древнего "зе" или "за"; она сохранилась в начальном виде у многих славянских народов (у чехов - zelezo). Старые немецкие филологи - представители теории индоевропейского, или, как они его называли, индогерманского праязыка - стремились произвести славянские названия от немецких и санскритских корней. Например, Фик сопоставляет слово железо с санскритским ghalgha (расплавленный металл, от ghal - пылать). Но вряд ли это соответствует действительности: ведь древним людям была недоступна плавка железа. С санскритским ghalgha скорее можно сопоставить греческое название меди, но не славянское слово железо. Функциональный признак в названиях железа нашел отражение и в других языках. Так, на латинском языке наряду с обычным названием стали (chalybs), происходящим от наименования племени халибов, жившего на южном побережье Черного моря, употреблялось название acies, буквально обозначающее лезвие или острие. Это, слово в точности соответствует древнегреческому, применявшемуся в том же самом смысле. Упомянем в нескольких словах о происхождении немецкого и английского названий железа. Филологи обычно принимают, что немецкое слово Eisen имеет кельтское происхождение, так же как и английское Iron. В обоих терминах отражены кельтские названия рек (Isarno, Isarkos, Eisack), которые затем трансформировались) isarn, eisarn) и превратились в Eisen. Существуют, впрочем, и другие точки зрения. Некоторые филологи производят немецкое Eisen от кельтского isara, означающего "крепкий, сильный". Существуют также теории, утверждающие, что Eisen происходит от ayas или aes (медь), а также от Eis (лед) и т.д. Староанглийское название железа (до 1150 г.) - iren; оно употреблялось наряду с isern и isen и перешло в средние века. Современное Iron вошло в употребление после 1630 г. Заметим, что в "Алхимическом лексиконе" Руланда (1612) в качестве одного из старых названий железа приведено слово Iris, означающее "радуга" и созвучное Iron.
Ставшее международным, латинское название Ferrum принято у романских народов. Оно, вероятно, связано с греколатинским fars (быть твердым), которое происходит от санскритского bhars (твердеть). Возможно сопоставление и с ferreus, означающим у древних писателей "нечувствительный, непреклонный, крепкий, твердый, тяжкий", а также с ferre (носить). Алхимики наряду с Ferrum ynoтребляли и многие другие названия, например Iris, Sarsar, Phaulec,Mineraи др.
Железные изделия из метеоритного железа найдены в захоронениях, относящихся к очень давним временам (IV - V тысячелетиях до н.э.), в Египте и Месопотамии. Однако железный век в Египте начался лишь с ХIIв. до н. э., а в других странах еще позднее. В древнерусской литературе слово железо фигурирует в древнейших памятниках (с XI в.) под названиями желъзо, железо, жельзо.
Железные сплавы
Более-менее общеизвестно, что материал, в обиходе называемый железом, даже в простейшем случае представляет собой сплав собственно железа, как химического элемента, с углеродом . При концентрации углерода менее 0.3% получается мягкий пластичный тугоплавкий металл, за которым и закрепляется название его основного ингредиента - железа. Представление о том железе, с которым имели дело наши предки, сейчас можно получить, исследовав механические свойства гвоздя.
При концентрации углерода более 0,3%, но менее 2,14% сплав называется сталью . В первозданном виде сталь походит по своим свойствам на железо, но, в отличие от него, поддается закалке - при резком охлаждении сталь приобретает большую твёрдость - замечательное достоинство, однако, почти совершенно сводимое на нет благоприобретенной в процессе той же закалки хрупкостью.
Наконец, при концентрации углерода свыше 2,14% мы получаем чугун . Хрупкий, легкоплавкий, хорошо пригодный для литья, но не поддающийся обработке ковкой, металл.
Первым шагом в зарождающейся чёрной металлургии было получение железа путём восстановления его из окиси. Руда перемешивалась с древесным углем и закладывалась в печь. При высокой температуре создаваемой горением угля, углерод начинал соединяться не только с атмосферным кислородом, но и с тем, который был связан с атомами железа.
После выгорания угля в печи оставалась так называемая крица - комок вещества с примесью восстановленного железа. Крицу потом снова разогревали и подвергали обработке ковкой, выколачивая железо из шлака. Долгое время в металлургии железа именно ковка была основным элементом технологического процесса, причём, с приданием изделию формы она было связана в последнюю очередь. Ковкой получался сам материал.
Сталь производилась уже из готового железа путём науглероживания последнего. При высокой температуре и недостатке кислорода углерод, не успевая окисляться, пропитывал железо. Чем больше было углерода, тем тверже оказывалась сталь после закалки.
Как можно было заметить, ни один из перечисленных выше сплавов не обладает таким свойством, как упругость. Железный сплав может приобрести это качество, только если в нем возникает чёткая кристаллическая структура, что происходит, например, в процессе застывания из расплава. Проблема же древних металлургов заключалась в том, что расплавить железо они не могли. Для этого требуется разогреть его до 1540 градусов, в то время как технологии древности позволяли достичь температур в 1000−1300 градусов. Вплоть до середины XIX века возможным считалось расплавить до жидкого состояния только чугун, так как плавкость железных сплавов возрастает по мере увеличения концентрации углерода.
Таким образом, ни железо, ни сталь сами по себе для изготовления оружия не годились. Орудия и инструменты из чистого железа выходили слишком мягкими, а из чистой стали - слишком хрупкими. Потому, чтобы изготовить, например, меч, приходилось делать бутерброд из двух пластин железа, между которыми закладывалась стальная пластина. При заточке мягкое железо стачивалось и появлялась стальная режущая кромка.
Такое оружие, сваренное из нескольких слоев с разными механическими свойствами, называлось сварным. Общими недостатками этой технологии являлись излишняя массивность и недостаточная прочность изделий. Сварной меч не мог пружинить, вследствие чего неизбежно ломался или гнулся при ударе о непреодолимую преграду.
Отсутствием упругости недостатки сварного оружия не исчерпывались. В дополнение к упомянутым недостаткам, его, например, невозможно было толком заточить. Железу можно было придать какую угодно остроту (хотя и стачивалось оно со страшной скоростью), но и тупилась мягкая режущая кромка из железа почти мгновенно. Сталь же точиться не желала - режущая кромка крошилась. Здесь налицо полная аналогия с карандашами - мягкий грифель легко сделать очень острым, но он сразу затупится, а твёрдый до особой остроты не доведешь - десять раз сломается. Так что, бритвы приходилось делать из железа и затачивать заново ежедневно.
В целом же, сварное оружие не превосходило остротой столовый нож. Уже одно это обстоятельство требовало делать его достаточно массивным для придания удовлетворительных рубящих свойств.
Единственной мерой позволяющей достичь сочетания остроты и твёрдости в рамках технологии сварки была закалка изделия уже после его заточки. Применим же этот метод становился в случае, если стальная режущая кромка приваривалась просто к железному обуху, а не заключалась в «бутерброд» из железа. Либо, закалены после заточки могли быть клинки, у которых железный сердечник оковывался снаружи сталью.
Недостатком такого метода было то, что заточка оказывалась возможна лишь однажды. Когда стальное лезвие иззубривалось и тупилось, весь клинок приходилось перековывать.
Тем не менее, именно освоение техники сварки - несмотря на все её недостатки - произвело настоящий переворот во всех сферах человеческой деятельности и привело к огромному возрастанию производительных сил. Сварные орудия были вполне функциональны и, при том, общедоступны. Только с их распространением каменные орудия оказались окончательно вытеснены, и наступил век металла.
Железные орудия решительно расширили практические возможности человека. Стало возможным, например, строить рубленные из брёвен дома - ведь, железный топор валил дерево уже не в три, как медный, а в 10 раз быстрее, чем каменный. Широкое распространение получило и строительство из тесаного камня. Он, естественно, употреблялся и в эпоху бронзы, но большой расход сравнительно мягкого и дорогого металла решительно ограничивал такие эксперименты. Значительно расширились также и возможности земледельцев.
Впервые железо научились обрабатывать народы Анатолии. Древнегреческая традиция считала открывателем железа народ халибов , для которых в литературе использовалось устойчивое выражение "отец железа", и само название народа происходит именно от греческого слова Χάλυβας ("железо").
«Железная революция» началась на рубеже I тысячелетия до н. э. в Ассирии . С VIII века до н. э сварное железо быстро стало распространяться в Европе, в III веке до н. э. вытеснило бронзу в Китае и Галлии , во II веке новой эры появилось в Германии , а в VI веке нашей эры уже широко употреблялось в Скандинавии и в племенах, проживающих на территории будущей Руси . В Японии железный век наступил только в VIII веке нашей эры.
Увидеть железо жидким металлурги смогли только в XIX веке , однако, ещё на заре железной металлургии - в начале I тысячелетия до новой эры - индийские мастера сумели решить проблему получения упругой стали без расплавления железа. Такую сталь называли булатом , но из-за сложности изготовления и отсутствия необходимых материалов в большей части мира, эта сталь так и осталась индийским секретом на долгое время.
Более технологичный путь получения упругой стали, при котором не требовались ни особо чистая руда, ни графит, ни специальные печи, был найден в Китае во II веке нашей эры. Сталь перековывали очень много раз, при каждой ковке складывая заготовку вдвое, в результате чего получался отличный оружейный материал, называемый дамаском , из которого, в частности, делались знаменитые японские катаны .
Прежде всего, надо сказать, что до XVIII века включительно каменный уголь в металлургии практически не использовался - из-за высокого содержания вредных для качества продукта примесей, в первую очередь - серы. С XI века в Китае и с XVII века в Англии каменный уголь, правда, начали применять в пудлинговочных печах для отжига чугуна, но это позволяло достичь лишь небольшой экономии древесного угля - большая часть топлива расходовалась на плавку, где исключить контакт угля с рудой было невозможно.
Потребление же топлива в металлургии уже тогда было огромно - домна пожирала воз угля в час. Древесный уголь превратился в стратегический ресурс. Именно изобилие дерева в самой Швеции и принадлежащей ей Финляндии позволило шведам развернуть производство таких масштабов. Англичане, имевшие меньше лесов (да и те были зарезервированы для нужд флота), вынуждены были покупать железо в Швеции до тех пор, пока не научились использовать каменный уголь.
Обработка металла
Самой первой формой организации производства железных изделий были кузнецы -любители. Обычные крестьяне , которые в свободное от обработки земли время промышляли таким ремеслом. Кузнец этого сорта сам находил «руду» (ржавое болото или красный песок), сам выжигал уголь, сам выплавлял железо, сам ковал, сам обрабатывал.
Умение мастера на данном этапе закономерно было ограничено выковыванием изделий самой простой формы. Инструментарий же его состоял из мехов, каменных молота и наковальни и точильного камня. Железные орудия производились с помощью каменных.
Если удобные для разработки залежи руды имелись поблизости, то и целая деревня могла заниматься производством железа, но такое было возможным только при наличии устойчивой возможности выгодного сбыта продукции, чего практически не могло быть в условиях варварства.
Если же, допустим, на племя из 1000 человек имелся десяток производителей железа, каждый из которых за год соорудил бы пару-тройку сыродутных печей , то их трудами обеспечивалась концентрация железных изделий всего порядка 200 граммов на душу населения. И не в год, а вообще.
Цифра эта, конечно, очень приблизительная, но факт тот, что, производя железо таким способом, никогда не удавалось за его счёт полностью покрыть все потребности в самом простом оружии и самых необходимых орудиях труда. Из камня продолжали изготавливаться топоры , из дерева - гвозди и плуги . Металлические доспехи оставались недоступными даже для вождей .
Такого уровня возможностями обладали наиболее примитивные племена бриттов , германцев и славян в начале нашей эры. Каменным и костяным оружием отбивались прибалты и финны от крестоносцев - а это уже оказывались XII -XIII века. Все эти народы, конечно, умели уже делать и железо, но ещё не могли получить его в необходимом количестве.
Следующим этапом развития чёрной металлургии были профессиональные кузнецы, которые все ещё сами выплавляли металл, но на добычу железоносного песка и выжигания угля чаще уже отправляли других мужиков - в порядке натурального обмена. На этом этапе кузнец, обычно, уже имел помощника-молотобойца и как-то оборудованную кузницу.
С появлением кузнецов концентрация железных изделий возрастала в четыре-пять раз. Теперь уже каждый крестьянский двор мог быть обеспечен персональным ножом и топором. Возрастало и качество изделий. Кузнецы профессионалы, как правило, владели техникой сварки и могли вытягивать проволоку. В принципе, такой умелец мог получить и дамаск , если знал как, но производство дамаскового оружия требовало такого количества железа, что не могло ещё быть сколько-то массовым.
