Problema originii metalurgiei feroase a început să fie clarificată abia recent. Se cunosc un anumit număr de fapte care indică faptul că fierul este familiar oamenilor aproape încă din epoca de piatră. Era fier meteoric, care conținea mult nichel și lucrabil la rece.
Potrivit savantului englez A. Snodgrass, există trei etape în dezvoltarea tehnologiei fierului. În prima etapă, fierul se găsește neregulat, nu poate fi considerat încă „lucrător”, este mai mult un material ceremonial. În a doua etapă, fierul este folosit în sectorul de producție, dar la scară mai mică decât bronzul. În a treia etapă, fierul devine materialul dominant.
Cele mai timpurii descoperiri de obiecte de fier din fierul meteoric au fost observate în Iran (mileniul VI-IV î.Hr.), Irak (mileniul V î.Hr.) și Egipt (mileniul IV î.Hr.). În Africa de Nord și Orientul Apropiat, cunoașterea noului metal a început și cu fierul nativ în jurul mileniului III-II î.Hr. De exemplu, în Mesopotamia era cunoscută la începutul timpului dinastic (mileniul III î.Hr.), după cum o dovedesc descoperirile din Ur.
Produsele din fier meteoric sunt cunoscute în diferite culturi ale Eurasiei: în Yamnaya (mileniul III î.Hr.) în Uralii de Sud și în Afanasievskaya (mileniul III î.Hr.) în Siberia de Sud. El era cunoscut de eschimoși și indieni din nord-vestul Americii de Nord și de populația din Zhou China.
Au fost propuse multe teorii diferite pentru originea fierului în practica umană. Cea mai convingătoare părere este că cel mai vechi minereu de fier ar fi putut fi obținut neintenționat, ca produs secundar al tehnologiei complexe de turnare a bronzului, în care minereul de fier a fost folosit ca flux.
Aparent, multă vreme nu a fost posibil să se obțină fier în cantități suficiente, iar când s-a întâmplat acest lucru, fierul a început să fie considerat un dar de la zei, un metal ceresc. La început, era foarte scump, foarte apreciat și folosit mai ales în sfera socială de prestigiu.
Descoperirile timpurii ale fierului obținut din minereu sunt asociate cu siturile din a doua jumătate a mileniului III î.Hr. Mesopotamia, Anatolia și Egipt. Ele provin fie din înmormântări, fie din tezaure sau temple. Armele de fier sunt de obicei decorate cu aur, ceea ce indică utilizarea lor în practica rituală. După cum arată analizele, în această perioadă au fost folosite simultan fier meteoric și topit.
Multă vreme s-a crezut că fierul a apărut foarte devreme în Egipt, deoarece a fost menționat în unele texte, în special în arhiva Amarna. Fierul a fost prezentat faraonului Amenhotep ca un cadou de la triburile hitite din tara Mittani, care era situata in estul Asiei Mici. Cu toate acestea, cele mai vechi produse din fier au fost limitate la obiecte mici: margele, ace. S-a dovedit că unele lucruri au intrat în morminte mai târziu.
Bucăți de fier au fost găsite în straturi ale mileniului II î.Hr. în Asiria şi Babilon. La început, fierul era prețuit acolo, precum și aurul și era exportat ca pradă din Siria. În textele secolelor XIX-XVIII. î.Hr., descoperit în ruinele vechii colonii comerciale asiriene Kültepe din Anatolia Centrală, este menționat un material foarte scump (de 8 ori mai scump decât aurul), care se vinde în cantități mici. În palat, construit în 1714 î.Hr. De regele asirian Sargon, au fost găsite tăblițe cu inscripții despre fundația sa. Ei, printre altele, vorbesc despre diverse cadouri, inclusiv despre metale trimise în cinstea acestui eveniment. Dar fierul nu mai este menționat ca metal valoros, deși într-una dintre încăperile palatului a fost găsit un întreg depozit de așchii de fier. Există descoperiri de fier care datează de la începutul mileniului II î.Hr. în Cipru şi Creta. În monumentele epocii târzii ale bronzului din Orientul Apropiat, există deja mult mai mult fier.
Cu toate acestea, dezvoltarea pe scară largă a noii tehnologii a început abia atunci când oamenii au învățat cum să extragă fier din minereu. Conform credinței populare, cea mai timpurie producție de fier este înregistrată în regiunile de nord ale Anatoliei. În mod tradițional, se crede că triburile hitite au fost primele care au stăpânit această afacere, care au furnizat raionului bunuri de lux, dar au păstrat tehnologia secretă mult timp.
Cu toate acestea, această concluzie este în mod constant controversată în rândul specialiștilor, deoarece nu este susținută de dovezi textuale precise și arheologice cu drepturi depline. Pe teritoriul Anatoliei sunt cunoscute multe produse din fier, dar este greu de stabilit dacă sunt produse pe plan local. Topirea fierului este menționată într-o scrisoare a regelui hitit Hattussili al III-lea (1250 î.Hr.) către regele asirian Shalmansar I cu privire la aprovizionarea cu metal. Se spune că pentru producția de fier „acum nu este momentul potrivit și nu este în depozitele regale momentan, dar cu siguranță va fi primit”. Ca satisfacție, regele hitit trimite un pumnal de fier colegului său asirian. Aparent, producția de fier era într-adevăr cunoscută hitiților, dar dimensiunea acestei producții era destul de modestă, deși le permitea comerțul.
Din secolul al XIII-lea î.Hr. fierul a început să se răspândească mult mai repede. De exemplu, deja în secolul al XII-lea. î.Hr. era cunoscut în Siria și Palestina, iar în secolul al IX-lea. a înlocuit aproape complet bronzul de uz pe scară largă și a devenit foarte repede subiectul unui larg comerț. Exportul de fier a trecut prin Valea Eufratului și munții din Uniunea Nord-Siriană la sud și la nord - prin coloniile pontice. Această cale a fost numită fier.
Conform datelor moderne, tehnologia de cementare și întărire a fierului a fost inventată în vestul Mediteranei, în Cipru sau în Palestina, în jurul secolelor XII-XII. î.Hr.
Armenia este, de asemenea, considerată una dintre zonele în care a apărut pentru prima dată fierul, care a intrat în uz permanent acolo în secolul al IX-lea. î.Hr., deși primele produse din fier din Transcaucazia datează din secolele XV-XIV. î.Hr. Au fost găsite în complexele funerare ale cimitirului Samtavro și Tli. Populația din Urartu folosea pe scară largă obiectele de fier. Urme de metalurgie feroasă se găsesc în Taishebaini.
După cum sa menționat mai sus, bucăți de fier înflorit au fost găsite în Creta și datate din secolul al XIX-lea. î.Hr. Dar producția locală de fier în Insulele Egee începe pe la începutul mileniului I î.Hr. Potrivit lui B. V. Grakov, tradiția greacă marchează partea de est a Asiei Mici (coasta de sud a Mării Negre) drept zona în care au trăit triburile Khalibs sau Califi, ceea ce înseamnă „oțel” în traducere. Această zonă poate fi considerată un alt centru pentru apariția metalurgiei feroase.Poate că de la ei - Khalibs - grecii au primit informații despre fier. B. V. Grakov consideră că, în ciuda faptului că în diferite țări cunoașterea fierului meteoric a avut loc destul de devreme, procesul de obținere a fierului a fost stăpânit datorită hitiților, Mitanilor și Khalibs. Cu toate acestea, după cum știm, această presupunere nu este considerată în prezent la fel de justificată ca înainte.
Răspândirea fierului în Grecia a coincis cu epoca epopeei homerice (secolele IX-VI î.Hr.). Iliada conține doar două mențiuni despre acest metal, în timp ce în Odisee este menționat mult mai des, dar tot împreună cu bronzul.
Se presupune că fierul a venit în Europa dinspre est în diferite moduri: prin Grecia - Balcani, sau prin Grecia - Italia - nordul Balcanilor, sau prin Caucaz - sudul Rusiei - bazinul Carpaților. Descoperirile timpurii de fier aici sunt concentrate în principal în Balcanii de Vest și în Dunărea de Jos și datează din perioada din a doua jumătate a mileniului II î.Hr. (rar) până în secolul al VIII-lea. î.Hr.
Fierul a apărut în Europa Centrală în secolul al VII-lea î.Hr. Producția de fier a fost bine stăpânită de celți până în secolul al V-lea î.Hr. î.Hr., ei au furnizat romani cu fier și chiar i-au învățat să fie fierărie, au putut să combine fierul moale și oțelul dur într-un singur obiect, obținând astfel o placă maleabilă care era ușor de prelucrat, dar avea o margine ascuțită.
În Scandinavia, rivalitatea dintre bronz și fier a continuat până la începutul erei noastre, iar în Marea Britanie până în secolul al V-lea. ANUNȚ Potrivit lui Tacitus, germanii foloseau rar fierul.
Pe teritoriul Europei de Est în movilele funerare ale culturii Yamnaya din mileniul III î.Hr. S-au găsit produse meteoritice din fier obținute prin forjare la rece. Zgură și minereu se găsesc uneori în monumentele culturilor Srubnaya și Abashevskaya de pe Don. Ele sunt remarcate în complexele culturilor Catacombe, Belogrudovo din regiunea Nipru.
Populația Europei de Est a stăpânit tehnologia de extracție și prelucrare a fierului până la începutul secolelor IX-VIII. î.Hr. În centura forestieră, acest proces a avut loc mai ales în secolul al VIII-lea. î.Hr. Primele elemente sunt destul de simple: pungi, dalte, cuțite, dar operațiuni precum sudarea și forjarea au fost deja folosite în prelucrarea lor. Deja în secolul al VIII-lea. î.Hr. în Europa de Est a existat un punct de cotitură în metalurgie. Acest lucru este marcat de răspândirea obiectelor bimetalice complexe, în special, săbii, în care pomul a fost turnat din bronz conform modelelor individuale. În același timp, triburile est-europene au stăpânit devreme procesul de cimentare și producție de oțel. Se presupune că obiectele bimetalice au fost realizate de o persoană care cunoștea ambele tehnologii. Acest lucru indică indirect că metalurgia feroasă își are originea în intestinele metalurgiei neferoase.
Astfel, trecerea la producția de fier în Lumea Veche a avut loc la sfârșitul mileniului II î.Hr., dar a devenit masivă mai târziu - în mileniul I î.Hr. În Marea Mediterană de Est, unde procesul de carburare a fost descoperit destul de devreme, a început producția de oțel. Aici, fierul a concurat cu succes cu bronzul imediat după apariția sa.
În Siberia, bogată în minereu de cupru și staniu, introducerea fierului a fost târzie; metalurgia neferoasă s-a păstrat aici pentru o perioadă relativ lungă de timp. De exemplu, în Siberia de Vest, trecerea la epoca fierului s-a realizat în perioada secolelor VIII-V. î.Hr. Dar numai din secolul III. î.Hr. ea a intrat în adevărata epocă a fierului, când predominanța materiilor prime a trecut la fier. Aceleași date pot fi indicate pentru Altai și Bazinul Minusinsk. În centura forestieră a Siberiei de Vest, abia la sfârșitul mileniului I î.Hr. a început o adevărată cunoștință cu fierul.
În Asia de Sud-Est, produsele din fier înflorit au apărut la mijlocul mileniului I î.Hr., iar în a doua jumătate a acestui mileniu erau deja utilizate pe scară largă în economie. La început, lucrurile bimetalice au fost populare, mai târziu - făcute în întregime din fier.
La sfârşitul mileniului II î.Hr. obiectele bimetalice erau cunoscute și în China, fierul din ele era de origine meteorică. Primele știri despre el datează din secolul al VIII-lea. î.Hr. Adevărata producție de fier a început pe la mijlocul mileniului I î.Hr. Dar spre deosebire de vetrele europene, în China au învățat foarte devreme să obțină temperaturi ridicate și fontă în matrițe, adică. ia fontă.
În Africa, oțelul a devenit produsul principal. De asemenea, au inventat un focar cilindric înalt și preîncălzirea aerului furnizat acesteia. Aceste lucruri nu erau cunoscute în alte teritorii. Unii cercetători cred că în Africa producția de fier a fost stăpânită independent, fără nicio influență. Alții cred că originea metalurgiei feroase aici este asociată cu impulsul inițial, iar apoi s-a dezvoltat independent. În Nubia, Sudan, Libia, fierul a apărut în jurul secolului al VI-lea. î.Hr. În Zairul de Sud, prelucrarea cuprului și a fierului a devenit cunoscută în același timp. Unele triburi au trecut la fier imediat din epoca de piatră. În general, trecerea la fier pe teritoriul african a acoperit a doua jumătate a mileniului I î.Hr. (secolele VI-I î.Hr.). Interesant este că în Africa de Sud, în Marea Savană a bazinului fluvial. Congo, unde există cele mai bogate zăcăminte de cupru, producția de cupru a fost stăpânită mai târziu decât fabricarea fierului. Mai mult decât atât, dacă fierul era folosit pentru a face unelte, atunci cuprul era folosit pentru bijuterii.
America se caracterizează prin propriile sale caracteristici. Aici se disting mai multe centre ale apariției timpurii a metalului. În Anzi, cunoscuți pentru cele mai bogate rezerve de minereuri metalice, primul metal cunoscut a fost aurul, iar acolo a avut loc apariția industriilor metalurgice și ceramice simultan, dar independent. Din secolul al XVIII-lea î.Hr. iar în a doua jumătate a mileniului II î.Hr. Aici erau folosite lucruri de aur și argint. În Peru s-a obținut pentru prima dată un aliaj de argint cupru (tumbaga), care a fost foarte apreciat de populația civilizațiilor americane. Interesant este că cuprul a fost obținut mai întâi prin fierărie și abia mai târziu a început să fie turnat. În Mezoamerica, metalul a devenit cunoscut în mileniul I î.Hr., când a început să fie importat. Abia în secolele VII-VIII. ANUNȚ Triburile mayașe stăpâneau metalurgia. În acest moment, statul lor antic era în declin.
Cuprul a fost primul metal din America de Nord. Fierul a apărut în anul 1000 î.Hr. - la început în regiunile vestice în rândul populaţiei culturii Mării Bering. La început s-a folosit fier meteorit, apoi fier flash. În Australia, ca și în America, metalurgia feroasă a apărut în Epoca Descoperirilor.
Fierul este un element chimic cu număr atomic 26 în sistemul periodic, notat prin simbolul Fe (lat. Ferrum), unul dintre cele mai comune metale din scoarța terestră. Substanța simplă fierul este un metal alb-argintiu, maleabil, cu reactivitate chimică ridicată: fierul se corodează rapid la temperaturi ridicate sau umiditate ridicată în aer. Fierul se găsește rar în natură în forma sa pură. Deseori folosit de om pentru a crea aliaje cu alte metale și cu carbon, este componenta principală a oțelului. Prevalența fierului în scoarța terestră (4,65%, locul 4 după O, Si, Al) și combinația de proprietăți specifice îl fac „metalul nr. 1” în importanță pentru oameni. De asemenea, se crede că fierul constituie cea mai mare parte a miezului pământului.
Există mai multe versiuni ale originii cuvântului slav „fier” (zhalez belarus, zhelyazo bulgar, zalizo ucrainean, Żelazo polonez, Železo sloveno). Una dintre versiuni leagă acest cuvânt cu sanscritul „milă”, care înseamnă „metal, minereu”. O altă versiune vede în cuvânt rădăcina slavă „lez”, la fel ca și în cuvântul „lamă” (deoarece fierul era folosit în principal la fabricarea armelor). Există și o legătură între cuvântul „jeleu” și consistența gelatinoasă a „minereului de mlaștină”, din care metalul a fost extras de ceva timp. Denumirea de carbonat natural de fier (siderit) provine de la lat. sidereus - stelar; într-adevăr, primul fier care a căzut în mâinile oamenilor a fost de origine meteorică. Poate că această coincidență nu este întâmplătoare. În special, cuvântul antic grecesc sideros pentru fier și latinescul sidus care înseamnă „stea” sunt probabil să aibă o origine comună.
În ceea ce privește prevalența în litosferă, fierul se află pe locul 4 între toate elementele și pe locul 2 după aluminiu în rândul metalelor. Procentul său în masă în scoarța terestră este de 4,65%. Fierul face parte din peste 300 de minerale, dar numai minereurile cu un conținut de cel puțin 16% fier sunt de importanță industrială: magnetita (minereu de fier magnetic) - Fe3O4 (72,4% Fe), hematita (strălucire de fier sau minereu de fier roșu) - Fe2O3 ( 70% Fe), minereu de fier brun (goethit, limonit etc.) cu un conținut de fier de până la 66,1% Fe, dar mai des 30-55%.
Fierul a fost mult timp utilizat pe scară largă în tehnologie și nu atât din cauza distribuției sale largi în natură, cât din cauza proprietăților sale: este plastic, ușor de adaptat la forjare la cald și la rece, ștanțare și tragere. Cu toate acestea, fierul pur are rezistență scăzută și rezistență chimică (se oxidează în aer în prezența umezelii, devenind acoperit cu rugina liberă maro insolubilă). Din această cauză, în forma sa pură, fierul practic nu este folosit. Ceea ce obișnuiam să numim produse „fier” și „fier” în viața de zi cu zi este de fapt realizat din fontă și oțel – aliaje fier-carbon, uneori cu adăugarea altor așa-numite elemente de aliere care conferă acestor aliaje proprietăți deosebite.
A fost o vreme când fierul pe pământ era prețuit cu mult mai mult decât aurul. 1: 160: 1280: 6400. Acesta este raportul dintre valorile cuprului, argintului, aurului și fierului dintre vechii hitiți. După cum mărturisește Homer în Odiseea, câștigătorul jocurilor aranjate de Ahile a fost răsplătit cu o bucată de aur și o bucată de fier.
Fierul era la fel de necesar atât pentru războinic, cât și pentru plugar, iar nevoia practică, după cum știți, este cel mai bun motor al producției și al progresului tehnic. Termenul „Epoca fierului” a fost introdus în știință la mijlocul secolului al XIX-lea. Arheologul danez K.Yu. Thomsen. Granițele „oficiale” ale acestei perioade a istoriei omenirii: din secolele IX...VII. î.Hr. când metalurgia fierului a început să se dezvolte în rândul multor popoare și triburi din Europa și Asia și până în momentul în care a apărut o societate de clasă și un stat printre aceste triburi. Dar dacă erele sunt denumite în funcție de materialul principal al uneltelor, atunci, evident, epoca fierului continuă și astăzi.
Cum au obținut fier strămoșii noștri îndepărtați? În primul rând, așa-numita metodă de fabricare a brânzei. Cuptoarele pentru brânză erau dispuse chiar pe pământ, de obicei pe versanții râpelor și șanțurilor. Arătau ca niște țevi. Această țeavă era umplută cu cărbune și minereu de fier. Cărbunele era aprins, iar vântul care sufla în panta râpei ținea cărbunele aprins. Minereul de fier a fost redus și s-a obținut un strigăt moale - fier cu incluziuni de zgură. Un astfel de fier se numea sudare; conținea ceva carbon și impurități transferate din minereu. Critsu a fost falsificat. Bucăți de zgură au căzut, iar sub ciocan a rămas fier, străpuns de fire de zgură. Din el au fost falsificate diverse unelte. Epoca fierului forjat a fost lungă, dar oamenii din antichitate și din Evul Mediu timpuriu erau familiarizați și cu alte fieruri. Celebrul oțel de Damasc (sau oțel de damasc) a fost fabricat în Orient pe vremea lui Aristotel (secolul al IV-lea î.Hr.). Dar tehnologia producției sale, precum și procesul de fabricare a lamelor de damasc, au fost ținute secrete.
Atât oțelul damasc, cât și oțelul Damasc nu diferă ca compoziție chimică de oțelul nealiat obișnuit. Acestea sunt aliaje de fier și carbon. Dar, spre deosebire de oțelul carbon obișnuit, oțelul damasc are o duritate și o elasticitate foarte ridicate, precum și capacitatea de a da o lamă de o ascuțire excepțională.
Secretul oțelului damasc bântuia metalurgiștii din multe secole și țări. Ce numai metode și rețete nu s-au oferit! La fier au fost adăugate aur, argint, pietre prețioase, fildeș. Au fost inventate cele mai ingenioase (și uneori cele mai groaznice) „tehnologii”. Unul dintre cele mai vechi sfaturi: pentru întărire, scufundați lama nu în apă, ci în corpul unui sclav musculos, astfel încât puterea lui să se transforme în oțel.
În prima jumătate a secolului trecut, remarcabilul metalurgist rus P.P. a reușit să dezvăluie secretul oțelului damasc. Anosov. A luat cel mai pur fier de călcat și l-a pus într-un creuzet deschis într-un cuptor cu cărbune. Fierul, topindu-se, a fost saturat cu carbon, acoperit cu zgură din dolomit cristalin, uneori cu adaos de sol de fier pur. Sub această zgură, a fost eliberat foarte intens de oxigen, sulf, fosfor și siliciu. Dar asta a fost doar jumătate din bătălie. De asemenea, era necesar să se răcească oțelul cât mai calm și lent posibil, astfel încât în timpul procesului de cristalizare să se poată forma mai întâi cristale mari cu o structură ramificată, așa-numitele dendrite. Răcirea a mers chiar în vatră, umplută cu cărbune încins. Aceasta a fost urmată de forjare pricepută, care nu trebuia să spargă structura rezultată.
Un alt metalurgist rus - D.K. Chernov a explicat ulterior originea proprietăților unice ale bulatului, legându-le de structură. Dendritele constau din oțel refractar, dar relativ moale, iar spațiul dintre „ramurile” lor este umplut în procesul de solidificare a metalului cu oțel mai saturat de carbon și, prin urmare, mai dur. Prin urmare, duritatea mai mare și vâscozitatea mai mare în același timp. În timpul forjarii, acest „hibrid” de oțel nu este distrus, structura sa de arbore este păstrată, dar numai dintr-o linie dreaptă se transformă într-una în zig-zag. Caracteristicile desenului depind în mare măsură de puterea și direcția loviturilor, de priceperea fierarului.
Oțelul Damasc din antichitate este același oțel damasc, dar mai târziu așa-numitul oțel obținut prin sudarea forjată din numeroase fire sau benzi de oțel. Sârmele au fost realizate din oțeluri cu conținut diferit de carbon, de unde aceleași proprietăți ca și oțelul damasc. În Evul Mediu, arta de a face un astfel de oțel a atins cea mai mare dezvoltare. Este cunoscută o lamă japoneză, în structura căreia s-au găsit aproximativ 4 milioane de fire de oțel subțiri microscopic. Desigur, procesul de fabricare a armelor din oțel de Damasc este chiar mai laborios decât procesul de fabricare a săbiilor de damasc.
Procesul de fabricare a brânzei depindea în mare măsură de vreme: era necesar ca vântul să sufle în „țeavă”. Dorința de a scăpa de capriciile vremii a dus la crearea burdufurilor, care au avântat focul într-un cuptor brut. Odată cu apariția burdufurilor, nu a mai fost nevoie să se construiască cuptoare brute pe versanți. A apărut un nou tip de furnal - așa-numitele gropi pentru lup, care au fost săpate în pământ, și furnalele, care se ridicau deasupra solului. Erau făcute din pietre ținute împreună cu lut. Un tub de burduf a fost introdus în orificiul de la baza domniței și cuptorul a început să fie umflat. Cărbunele a ars, iar în vatra cuptorului se auzea deja un strigăt cunoscut nouă. De obicei, pentru a-l scoate, spargeau mai multe pietre la fundul cuptorului. Apoi au fost așezați la loc, cuptorul a fost umplut cu cărbune și minereu și totul a început din nou.
La scoaterea crackerului din cuptor, a fost turnată și fontă topită - fier care conține mai mult de 2% carbon, topindu-se la temperaturi mai scăzute. În formă solidă, fonta nu poate fi forjată; se sparge în bucăți dintr-o lovitură cu un ciocan. Prin urmare, fonta, ca și zgura, a fost considerată inițial un deșeu. Britanicii l-au numit chiar „fontă” – fontă. Abia mai târziu metalurgii și-au dat seama că fierul lichid poate fi turnat în matrițe și din el se puteau obține diverse produse, precum ghiulele. Prin secolele XIV ... XV. furnalele, care produceau fontă, au intrat ferm în industrie. Înălțimea lor a ajuns cu 3 m mai mult, au topit fier de turnătorie, din care se turnau nu numai miezurile, ci și tunurile în sine. Adevărata schimbare de la furnal la furnal a avut loc abia în anii 80 ai secolului al XVIII-lea, când unuia dintre funcționarii lui Demidov a venit cu ideea de a sufla în furnal nu printr-o duză, ci prin două, plasând ei de ambele părți ale vetrei. Numărul duzelor sau lăncilor (cum se numesc acum), a crescut, suflarea a devenit din ce în ce mai uniformă, diametrul vetrei a crescut și productivitatea cuptoarelor a crescut.
Alte două descoperiri au influențat foarte mult dezvoltarea producției de furnal. Timp de mulți ani furnalele au fost alimentate cu cărbune. Exista o întreagă industrie dedicată arderii cărbunelui din lemn. Drept urmare, pădurile din Anglia au fost tăiate într-o asemenea măsură încât a fost emis un decret special de către Regina care interzicea distrugerea pădurii pentru nevoile industriei siderurgice. După aceea, metalurgia engleză a început să scadă rapid. Marea Britanie a fost nevoită să importe fontă din străinătate, în principal din Rusia. Acest lucru a continuat până la mijlocul secolului al XVIII-lea, când Abraham Derby a găsit o modalitate de a obține cocs din cărbune, ale cărui rezerve în Anglia sunt foarte mari. Cocs a devenit principalul combustibil pentru furnalele înalte. În 1829, J. Nilson de la uzina Kleid (Scoția) a aplicat pentru prima dată aer încălzit suflat în furnalele înalte. Această inovație a crescut productivitatea cuptoarelor și a redus dramatic consumul de combustibil. Ultima îmbunătățire semnificativă a procesului de furnal a avut deja loc astăzi. Esența sa este înlocuirea unei părți din cocs cu gaz natural ieftin.
Procesul de producere a oțelului se reduce în esență la arderea impurităților din fontă, la oxidarea lor cu oxigenul atmosferic. Ceea ce fac metalurgiștii poate părea o prostie pentru un chimist obișnuit: mai întâi reduc oxidul de fier, saturând simultan metalul cu carbon, siliciu, mangan (producția de fier), apoi încearcă să-i ard. Cel mai enervant este că chimistul are perfectă dreptate: metalurgiștii folosesc o metodă evident ridicolă. Dar ei nu aveau altceva. Principala redistribuire metalurgică - producția de oțel din fontă - a apărut în secolul al XIV-lea. Oțelul a fost apoi obținut în forje înflorite. Fonta a fost pusă pe un pat de cărbune deasupra lancei de aer. În timpul arderii cărbunelui, fonta s-a topit și a picurat în picături, trecând printr-o zonă mai bogată în oxigen - dincolo de tuyeră. Aici, fierul a fost parțial eliberat de carbon și aproape complet de siliciu și mangan. Apoi a ajuns la fundul focarului, acoperit cu un strat de zgură feruginoasă rămasă de la topirea anterioară. Zgura a oxidat treptat carbonul care se afla încă în metal, determinând creșterea punctului de topire al metalului și îngroșarea acestuia. Lingoul moale rezultat a fost ridicat cu o rangă. În zona de deasupra tuierei, acesta a fost din nou topit, în timp ce o parte din carbonul conținut în fier a fost oxidat. Când, după retopire, la fundul vetrei s-a format un strigăt de 50 ... 100 de kilograme, acesta a fost scos din vatră și trimis imediat la forjare, al cărui scop era nu numai compactarea metalului, ci și eliberează zgură lichidă din ea.
Cea mai avansată unitate de fabricare a fierului din trecut a fost cuptorul pentru bălți, inventat de englezul Henry Cort la sfârșitul secolului al XVIII-lea. (Apropo, el a inventat și rularea fierului modelat pe role cu calibre tăiate în ele. O bandă de metal încinsă, care trecea prin calibre, le-a luat forma.). Cuptorul de bălțire al lui Kort era încărcat cu fontă, iar fundul (partea de jos) și pereții lui erau căptușiți cu minereu de fier. Au fost reînnoite după fiecare topire. Gazele fierbinți din cuptor au topit fierul, iar apoi oxigenul din aer și oxigenul conținut în minereu au oxidat impuritățile. Băltoaica care stătea lângă sobă agita baia cu un băţ de fier, pe care se depuneau cristale, formând un scuipat de fier. După inventarea cuptorului de bălți, nimic nou nu a apărut mult timp în acest domeniu al metalurgiei feroase, cu excepția metodei creuzetului pentru producerea oțelului de înaltă calitate dezvoltată de englezul Gunstman. Dar creuzetele erau ineficiente, iar dezvoltarea industriei și transporturilor necesita din ce în ce mai mult oțel.
Henry Bessemer a brevetat în 1856 o metodă de producere a oțelului prin suflarea de aer prin fier lichid într-un convertor - un vas în formă de pară din tablă, căptușit din interior cu refractar de cuarț. Un fund refractar cu multe orificii servește la alimentarea suflului. Convertorul are un dispozitiv de rotire cu 300°. Înainte de a începe lucrul, convertorul este așezat „pe spate”, se toarnă fontă în el, se sufla cu explozie și abia apoi convertizorul este plasat vertical. Oxigenul aerului oxidează fierul la FeO. Acesta din urmă se dizolvă în fontă și oxidează carbonul, siliciul, manganul... Zgura se formează din oxizi de fier, mangan și siliciu. Procesul de taximetrie se efectuează până când carbonul este complet ars. Apoi convertizorul este plasat din nou „pe spate”, suflarea este oprită, cantitatea calculată de feromangan este introdusă în metal - pentru dezoxidare. Rezultă oțel de înaltă calitate.
Metoda de transformare a fontei a devenit prima metodă de producție în masă a oțelului turnat.
Redistribuirea în convertorul Bessemer, după cum sa dovedit mai târziu, a avut și dezavantaje. În special, impuritățile dăunătoare - sulful și fosforul - au fost îndepărtate din fontă. Prin urmare, pentru prelucrarea în convertor s-a folosit în principal fontă fără sulf și fosfor. Mai târziu au învățat să scape de sulf (parțial, desigur), adăugând fontă „oglindă” bogată în mangan la oțelul lichid, iar mai târziu feromangan. Cu fosforul, care nu era îndepărtat în procesul de furnal și nu era legat de mangan, situația era mai complicată. Unele minereuri, cum ar fi Lorena, care sunt bogate în fosfor, au rămas nepotrivite pentru producția de oțel. Soluția a fost găsită de chimistul englez S.D. Thomas, care a propus să lege fosforul cu var. Convertorul Thomas, spre deosebire de cel Bessemer, era căptușit cu dolomit ars, nu cu silice. Varul a fost adăugat în fontă în timpul suflarii. S-a format o zgură de var-fosfor, care a fost ușor separată de oțel. Ulterior, această zgură a fost folosită chiar și ca îngrășământ.
Cea mai mare revoluție în fabricarea oțelului a avut loc în 1865, când tatăl și fiul Pierre și Emile Martin au folosit un cuptor cu gaz regenerativ construit după desenele lui W. Siemens pentru a produce oțel. În ea, datorită încălzirii gazului și aerului, în camere speciale cu duză refractară, s-a atins o temperatură atât de ridicată încât oțelul din baia cuptorului nu a mai trecut într-o pastă, ca într-un cuptor de bălți, ci într-un lichid. stat. Ar putea fi turnat în oală și matriță, transformat în lingouri și rulat în șine, grinzi, profile de clădiri, foi... Și toate acestea la scară uriașă! În plus, a devenit posibilă utilizarea cantităților uriașe de fier vechi acumulate de-a lungul multor ani în fabricile metalurgice și de construcții de mașini. Această din urmă împrejurare a jucat un rol foarte important în dezvoltarea noului proces. La începutul secolului XX. Cuptoarele cu vatră deschisă au înlocuit aproape în totalitate convertoarele Bessemer și Thomas, care, deși consumau deșeuri, erau în cantități foarte mici.
Producția de convertizor ar putea deveni o raritate istorică, la fel ca bălțirea, dacă nu pentru explozia cu oxigen. Ideea de a elimina azotul din aer, care nu este implicat în proces, și de a sufla fonta pură doar cu oxigen, le-a venit multor metalurgiști proeminenți din trecut; mai ales în secolul al XIX-lea. Metalurgistul rus D.K. Cernov și suedezul R. Åkerman au scris despre asta. Dar la vremea aceea oxigenul era prea scump. Abia în anii 30-40 ai secolului al XX-lea, când au fost introduse metode industriale ieftine pentru obținerea oxigenului din aer, metalurgiștii au putut folosi oxigenul în fabricarea oțelului. Desigur, în cuptoarele cu vatră deschisă. Încercările de a sufla oxigen prin fonta din convertoare nu au avut succes; s-a dezvoltat o temperatură atât de ridicată încât fundul aparatului a ars. În cuptorul cu vatră deschisă, totul era mai simplu: se dădea oxigen atât torței pentru a crește temperatura flăcării, cât și băii (în metal lichid) pentru a arde impuritățile. Acest lucru a făcut posibilă creșterea semnificativă a productivității cuptoarelor cu vatră deschisă, dar, în același timp, a ridicat temperatura în ele atât de mult încât refractarele au început să se topească. Prin urmare, și aici, oxigenul a fost folosit în cantități moderate.
În 1952, în orașul austriac Linz, fabrica Fest a început pentru prima dată să folosească o nouă metodă de producție a oțelului - un convertor de oxigen. Fonta a fost turnată în convertor, al cărui fund nu avea găuri pentru suflare, era surd. Oxigenul a fost furnizat pe suprafața fierului lichid. Arderea impurităților a creat o temperatură atât de ridicată încât metalul lichid a trebuit să fie răcit prin adăugarea de minereu de fier și deșeuri la convertor. Și în cantități destul de mari. Convertizoarele au reapărut în uzinele metalurgice. Noua metodă de producție a oțelului a început să se răspândească rapid în toate țările industrializate. Acum este considerat unul dintre cele mai promițătoare în producția de oțel. Avantajele convertorului sunt că ocupă mai puțin spațiu decât un cuptor cu focar deschis, construcția sa este mult mai ieftină, iar productivitatea sa este mai mare. Cu toate acestea, la început, în convertoare au fost topite numai oțelurile blânde cu conținut scăzut de carbon. În anii următori, a fost dezvoltat un proces pentru topirea oțelurilor cu conținut ridicat de carbon și aliate într-un convertor.
Proprietățile oțelurilor sunt variate. Există oțeluri concepute pentru o ședere îndelungată în apa mării, oțeluri care pot rezista la temperaturi ridicate și acțiunii agresive a gazelor fierbinți, oțeluri din care sunt realizate fire de legătură moi și oțeluri pentru realizarea arcurilor elastice și dure. O astfel de varietate de proprietăți rezultă din varietatea compozițiilor de oțel. Deci, rulmenții cu bile de înaltă rezistență sunt fabricați din oțel care conține 1% carbon și 1,5% crom; oțelul care conține 18% crom și 8 ... 9% nichel este binecunoscutul „oțel inoxidabil”, iar sculele de strunjire sunt fabricate din oțel care conține 18% tungsten, 4% crom și 1% vanadiu. Această varietate de compoziții de oțel le face foarte greu de topit. Într-adevăr, într-un cuptor cu focar deschis și într-un convertor, atmosfera se oxidează, iar elemente precum cromul se oxidează ușor și se transformă în zgură, de exemplu. sunt pierdute. Aceasta înseamnă că, pentru a obține oțel cu un conținut de crom de 18%, trebuie introdus în cuptor mult mai mult crom decât 180 kg per tonă de oțel. Cromul este un metal scump. Cum să găsești o cale de ieșire din această situație?
O cale de ieșire a fost găsită la începutul secolului al XX-lea. Pentru topirea metalelor s-a propus utilizarea căldurii unui arc electric. Fierul vechi a fost încărcat într-un cuptor circular, a fost turnată fontă și au fost coborâți electrozii de carbon sau grafit. Între ele și metalul din cuptor („baie”) a avut loc un arc electric cu o temperatură de aproximativ 4000 ° C. Metalul s-a topit ușor și rapid. Și într-un astfel de cuptor electric închis, puteți crea orice atmosferă - oxidantă, reducătoare sau complet neutră. Cu alte cuvinte, obiectele valoroase pot fi prevenite să se epuizeze. Așa a fost creată metalurgia oțelurilor de înaltă calitate. Ulterior, a fost propusă o altă metodă de topire electrică - inducția. Din fizică se știe că, dacă un conductor metalic este plasat într-o bobină prin care trece un curent de înaltă frecvență, atunci este indus un curent în el și conductorul se încălzește. Această căldură este suficientă pentru a topi metalul într-un anumit timp. Cuptorul cu inducție este format dintr-un creuzet cu o spirală încorporată în căptușeală. Un curent de înaltă frecvență trece prin spirală, iar metalul din creuzet este topit. Într-un astfel de cuptor, puteți crea și orice atmosferă.
În cuptoarele cu arc electric, procesul de topire are loc de obicei în mai multe etape. În primul rând, impuritățile inutile sunt arse din metal, oxidându-le (perioada de oxidare). Apoi, zgura care conține oxizi ai acestor elemente este îndepărtată (descărcată) din cuptor și feroaliaje sunt încărcate - aliaje de fier cu elemente care trebuie introduse în metal. Cuptorul este închis și topirea se continuă fără acces la aer (perioada de recuperare). Ca rezultat, oțelul este saturat cu elementele necesare într-o anumită cantitate. Metalul finit este eliberat într-un oală și turnat.
Oțelurile, în special cele de înaltă calitate, s-au dovedit a fi foarte sensibile la conținutul de impurități. Chiar și cantități mici de oxigen, azot, hidrogen, sulf, fosfor le afectează foarte mult proprietățile - rezistență, tenacitate, rezistență la coroziune. Aceste impurități formează compuși nemetalici cu fier și alte elemente conținute în oțel, care s-au blocat între boabele metalului, afectează uniformitatea acestuia și reduc calitatea. Deci, cu un conținut crescut de oxigen și azot în oțeluri, rezistența lor scade, hidrogenul provoacă apariția de fulgi - microfisuri în metal, care duc la distrugerea neașteptată a pieselor de oțel sub sarcină, fosforul crește fragilitatea oțelului la rece, sulful provoacă fragilitate roșie - distrugerea oțelului sub sarcină la temperaturi ridicate. Metalurgiștii caută de mult timp modalități de a elimina aceste impurități. După topirea în cuptoare cu focar deschis, convertoare și cuptoare electrice, metalul este dezoxidat - i se adaugă aluminiu, ferosiliciu (un aliaj de fier și siliciu) sau feromangan. Aceste elemente se combină activ cu oxigenul, plutesc în zgură și reduc conținutul de oxigen din oțel. Dar oxigenul rămâne încă în oțel, iar pentru oțelurile de înaltă calitate, cantitățile rămase sunt prea mari. A fost necesar să se găsească alte căi mai eficiente.
În anii 1950, metalurgiștii au început să evacueze oțelul la scară industrială. O oală cu metal lichid este plasată într-o cameră din care este pompat aer. Metalul începe să fiarbă violent și din el se eliberează gaze. Cu toate acestea, imaginați-vă un cănal cu 300 de tone de oțel - cât timp va dura până când va fierbe complet și cât de mult se va răci metalul în acest timp. Îți va deveni imediat clar că această metodă este potrivită numai pentru cantități mici de oțel. Prin urmare, au fost dezvoltate alte metode de aspirare, mai rapide și mai eficiente. Acum sunt folosite în toate țările dezvoltate, iar acest lucru a îmbunătățit calitatea oțelului. La începutul anilor '60, a fost dezvoltată o metodă de topire a oțelului cu electrozgură, care foarte curând a început să fie folosită în multe țări. Această metodă este foarte simplă. Un lingou de metal de purificat se pune într-un vas metalic răcit cu apă - o matriță - și se acoperă cu zgură cu o compoziție specială. Apoi lingoul este conectat la o sursă de curent. La capătul lingoului are loc un arc electric, iar metalul începe să se topească. Oțelul lichid reacționează cu zgura și este purificat nu numai de oxizi, ci și de nitruri, fosfuri și sulfuri. Un lingou nou, purificat de impuritățile dăunătoare, se solidifică în matriță. S-a folosit și o metodă alternativă: zgura cu o compoziție specială pentru curățarea metalului este topită și turnată într-o oală, iar apoi metalul este eliberat din cuptor în această zgură lichidă. Zgura se amestecă cu metalul și absoarbe impuritățile. Această metodă este rapidă, eficientă și nu necesită cantități mari de energie electrică.
Obținerea fierului direct din minereu, ocolind procesul de furnal, a fost angajată în ultimul secol. Atunci acest proces a fost numit reducere directă. Cu toate acestea, până de curând, nu a găsit o răspândire largă. În primul rând, toate metodele propuse de reducere directă au fost ineficiente, iar în al doilea rând, produsul rezultat - fierul burete - a fost de proastă calitate și contaminat cu impurități. Și totuși pasionații au continuat să lucreze în această direcție. Situația s-a schimbat radical de la utilizarea pe scară largă a gazelor naturale în industrie. S-a dovedit a fi un mijloc ideal de recuperare a minereului de fier. Componenta principală a gazului natural, metanul CH4, se descompune prin oxidare în prezența unui catalizator în dispozitive speciale - reformatoare conform reacției 2CH4 + O2 → 2CO + 2H2.
Se dovedește un amestec de gaze reducătoare - monoxid de carbon și hidrogen. Acest amestec intră în reactor, care este alimentat cu minereu de fier.
Formele și modelele reactoarelor sunt foarte diverse. Uneori, reactorul este un cuptor cu tub rotativ, cum ar fi un cuptor de ciment, uneori un cuptor cu ax, alteori o retortă închisă. Astfel se explică varietatea de denumiri pentru metodele de reducere directă: Midrex, Purofer, Ohalata-i-Lamina, SL-RN etc. Numărul de căi a depășit deja două duzini. Dar esența lor este de obicei aceeași. Minereu bogat de fier este redus printr-un amestec de monoxid de carbon și hidrogen. Din fierul burete, nu numai un topor bun - un cui bun nu poate fi falsificat. Oricât de bogat este minereul inițial, fierul pur tot nu va ieși din el. Conform legilor termodinamicii chimice, nici măcar nu se va putea reface tot fierul conținut în minereu; o parte din ea va rămâne în continuare în produs sub formă de oxizi. Fierul burete se dovedește a fi o materie primă aproape ideală pentru electrometalurgie. Conține puține impurități nocive și se topește bine. Beneficiul schemei de reducere directă - cuptorul electric este costul său scăzut. Instalațiile de reducere directă sunt mult mai ieftine și folosesc mai puțină energie decât furnalele. Retopirea directă nu este singura modalitate de a folosi fierul burete în metalurgia feroasă. Poate fi folosit și ca înlocuitor pentru fier vechi în cuptoare cu vatră deschisă, convertoare și cuptoare cu arc electric.
Epoca fierului continuă. Aproximativ 9/10 din toate metalele și aliajele folosite de omenire sunt aliaje pe bază de fier. Fierul este topit în lume de aproximativ 50 de ori mai mult decât aluminiul, ca să nu mai vorbim de alte metale. Materiale plastice? Dar în timpul nostru, ei joacă cel mai adesea un rol independent în diferite modele și, dacă, în conformitate cu tradiția, încearcă să le introducă în rangul de „înlocuitori de neînlocuit”, atunci mai des înlocuiesc metalele neferoase, nu cele feroase. Doar câteva procente din materialele plastice pe care le consumăm înlocuiesc oțelul. Aliajele pe bază de fier sunt universale, avansate din punct de vedere tehnologic, disponibile și ieftine în vrac. De asemenea, materia primă de bază a acestui metal nu provoacă îngrijorare: rezervele deja explorate de minereu de fier ar fi suficiente pentru cel puțin două secole viitoare. Fierul trebuie să fie de mult fundamentul civilizației.
Deci, din momentul în care fierul începe să fie folosit activ, se instalează un nou punct de cotitură, calitativ, în dezvoltare, în acest caz ne interesează dezvoltarea Greciei Antice. Am spus deja că fierul are indicatori importanți.
Cel mai important avantaj al fierului față de bronz este că este un metal ieftin. Acest metal este foarte comun. V-am spus că bronzul este un aliaj de cupru și staniu. Cuprul este un metal destul de rar. Staniul este un metal și mai rar. Dar minereurile de fier sub diferite forme, sunt destul de comune pe pământ. Nu este necesar să aveți în vedere un depozit precum anomalia magnetică Kursk sau altceva de genul ăsta. Au existat zăcăminte foarte mici care s-au dezvoltat foarte repede, dar au furnizat metalul necesar în perioada istorică. Deci acest metal este mai democratic în esența sa. Bronzul este de foarte mult timp (și vom vorbi despre el astăzi), este un metal pentru nobilime. Fierul este un metal pentru oameni, pentru populația civilă în curs de dezvoltare.
Al doilea punct este că fierul are o calitate mai mare decât bronzul și, prin urmare, a accelerat progresul în diferite domenii de producție. Mai mult, treptat, deși nu imediat, descoperiri în domeniul fierului (inventarea oțelului, invenția lipirii etc., aceasta se va aplica doar secolelor VII-VI, repet, nu toate deodată), dar aceasta a oferit deja o posibilă oportunitate pentru dezvoltarea societății.
Și în multe privințe, răspândirea fierului a fost cea care a dus la un astfel de rezultat în Grecia, încât atunci când vom avea această perioadă de haos, perioada de regresie se încheie, vom avea din nou o nouă structură socială, o nouă societate pe teritoriul Grecia. Nu va mai semăna nici cu Grecia minoică cretană, nici cu Grecia balcanică micenică. Această societate va fi fundamental nouă. Dacă am spune că pentru societățile mileniilor III - II palatul a fost principalul element structural (am spus că palatul este un fel de fenomen polifuncțional și că tipul palat de organizare a statului și a societății este o istorie normală, generală). organism, care a fost caracteristic pentru țările antice ale Orientului, iar în acest sens Europa cu Creta și Grecia sa balcanică, practic a mers în linie cu dezvoltarea civilizației mondiale), acum, în primul mileniu, va trebui forma, prinde contur treptat, nu va apărea imediat, dar va dura secole, societăți complet noi.
Societăți în care centrul va fi un cu totul alt fenomen, nu un palat, ci o polis. Politica va fi acum principalul element de formare a structurii. Și de aceea, pentru a înțelege ce este acest nou fenomen, este necesar, în primul rând, să se stabilească ce este o politică. Prin urmare, voi vorbi mai întâi despre politică, iar apoi vom vorbi despre următoarea perioadă istorică, despre perioada în care această politică s-a format pe teritoriul Greciei.
Aceasta este doar următoarea perioadă, despre care se va discuta - aceasta este perioada arhaismului (secolele VIII - VI î.Hr.), aceasta este epoca formării politicii grecești.
Istoria fierului
Epoca fierului (mileniul I î.Hr.) este o perioadă din istoria timpurie a omenirii, care este determinată de dezvoltarea metalurgiei și de utilizarea produselor din fier (cuțite, topoare, vase, arme, bijuterii etc.).
Epoca fierului în sistemul de trei perioade
Împărțirea istoriei timpurii a omenirii în trei perioade ale culturilor arheologice: Epoca de Piatră, Bronz și Fier a fost propusă de arheologul danez Christian Jurgensen Thomsen pentru a facilita clasificarea descoperirilor arheologice. O mai bună clasificare a artefactelor propusă de lucrările Momsen pentru descoperirile arheologice din Marea Mediterană și Orientul Mijlociu. În alte culturi antice, cum ar fi cultura Chinei Antice, este mai dificil să se facă distincția între Epoca Bronzului și Epoca Fierului.
Termenul „Epoca fierului” se regăsește mult mai devreme, în cartea „Lucrări și zile” a lui Hesiod, unde istoria omenirii este împărțită în 5 epoci: aur, argint, bronz, epoca eroilor și epoca fierului. Cu toate acestea, această diviziune antică este mitologică, nu arheologică.
Toate popoarele și civilizațiile au trecut printr-o perioadă de răspândire a metalurgiei și a produselor din fier. Dar culturile epocii fierului includ doar civilizații din istoria timpurie, care au trecut ulterior de perioada sclaviei.
Lungimea epocii fierului
Perioada epocii fierului a fost cea mai scurtă dintre celelalte epoci. A început cu Evul Întunecat al Greciei, în secolul al XII-lea î.Hr. în Europa și Orientul Mijlociu, iar în secolul al XI-lea în India și Asia. Se crede că epoca fierului s-a încheiat cu apariția istoriei scrise în jurul secolului al III-lea î.Hr., ceea ce ne oferă o idee despre evenimentele de la participanții săi direcți (elenismul dezvoltat și statul roman).
În America, Australia și Oceania, epoca fierului a început abia odată cu apariția europenilor.
Ca să spunem așa, continuăm să trăim în zilele epocii avansate a fierului. Fierul și metalurgia nu și-au pierdut importanța până astăzi. Până de curând, URSS a fost un lider incomparabil în producția de fier și oțel.
Descoperirea fierului
Tehnologia timpurie pentru obținerea și prelucrarea fierului a fost primitivă în comparație cu prelucrarea metalelor moderne. Cele mai vechi artefacte de fier găsite de arheologi au fost fierul meteoric, sau mai degrabă un aliaj de fier și nichel. Extracția minereului de fier și topirea fierului au început la sfârșitul epocii bronzului. Întrebarea unde a început acest proces: dacă a existat la început un centru pentru topirea fierului sau dacă această tehnologie a apărut independent în diferite părți ale lumii, este dezbătută de arheologi. Cea mai comună teorie este că topirea fierului își are originea în estul Anatoliei în jurul anului 1200 î.Hr.
Prima tehnologie de topire a fierului a fost suflarea brânzei. S-a săpat o groapă în pământ, unde minereu și cărbune erau îngrămădite în straturi. Peste groapă a fost construită o cupolă cu horn. Aerul era furnizat cuptorului prin intermediul unor burdufuri. Acest design a asigurat reînnoirea fierului fără a se topi - temperatura era prea scăzută. Tehnologia a fost ineficientă. Ca urmare, după ce a distrus cuptorul, a fost scoasă din el o substanță poroasă, care a fost numită oțel. Era format din fier și zgură. A fost apoi compactat cu ajutorul ciocanelor de fierar. Fierul brut era de proastă calitate și fragil. Era inferioară ca duritate decât bronzul.
Avantajul fierului față de bronz era disponibilitatea materiilor prime. Feroneria din fier a devenit mai bună decât bronzul abia odată cu începutul dezvoltării procesului de gătire a oțelului, care a avut loc în Evul Mediu timpuriu. De atunci, oamenii au început să folosească fierul pe scară largă. Și înainte de asta, feroneria era de calitate inferioară bronzului, dar minereul de fier era disponibil și putea fi găsit aproape peste tot, în timp ce producția de bronz necesită minereuri de cupru și staniu, ale căror zăcăminte erau departe și aveau nevoie de transport și comerț.
Odată cu inventarea tehnologiei de topire a fierului, în societatea umană au avut loc schimbări semnificative - oamenii au primit un număr suficient de unelte. Practic, toată feroneria de uz casnic, cu excepția foarfecelor și șuruburilor, a fost fabricată pentru prima dată în epoca fierului.
Producția și utilizarea fierului aparțin, de drept, realizărilor remarcabile ale omenirii. Potrivit lui F. Engels, la cumpăna mileniului II-I î.Hr. e. „Toate popoarele civilizate trăiesc epoca lor eroică, epoca sabiei de fier și, în același timp, a plugului și toporului de fier. Omul a început să servească fierul, ultimul și cel mai important dintre toate tipurile de materii prime care au jucat un rol revoluționar în istorie...”
Fierul ca metal a devenit cunoscut omenirii aproape simultan cu cuprul și a fost prelucrat, ca și cuprul, prin forjare. Descoperirile sporadice ale arheologilor de obiecte de fier (în principal bijuterii, de dimensiuni foarte mici) datează din mileniul IV î.Hr. e. Analiza chimică a obiectelor individuale din acea vreme arată un conținut ridicat de nichel (până la 7,5%), ceea ce indică originea meteoritului fierului. Deci, de exemplu, în Egipt, în El-Hertz, în timpul săpăturilor mormintelor din perioada predinastică, s-au găsit mărgele mici făcute dintr-o placă de fier forjată, rulată într-un tub.
În prezent, majoritatea cercetătorilor sunt de acord că la începutul mileniului III î.Hr. e. triburile care locuiau în munții Armeniei din Caucaz (hitiți, urartieni, mitani) au descoperit pentru prima dată secretul obținerii fierului din minereuri. Fierul liber, așa-numitul nativ din scoarța terestră, spre deosebire de cuprul, este extrem de rar. Fierul este un constituent al multor minerale, dintre care cele mai răspândite sunt magnetita, pirita-sulf sau pirita de fier, hematitul (minereu de fier roșu), luciul de fier etc. Fierul se topește la o temperatură de 1539 ° C. Această temperatură, în ciuda îmbunătățirea suflantelor, în ele încă nu se puteau obține mici forje. La începutul mileniului III î.Hr. e. a fost descoperit un procedeu de fabricare a brânzei pentru producerea fierului, care în timpul mileniului II și I î.Hr. e. răspândit în întreaga lume până în secolul al XIV-lea. AD este singura metodă (cu excepția metodei creuzetului, care nu avea o mare valoare industrială) de producere a fierului.
În timpul procesului de fabricare a brânzei, fierul a fost extras din zăcăminte larg răspândite și ușor accesibile de minereu de fier brun, minereuri lacustre și de mlaștină: metalul a fost recuperat din minereul de fier la o temperatură de 800-900°C. Procesul se desfășura în cuptoare încărcate cu straturi alternative de minereu de fier și cărbune, în prealabil zdrobite și ars la foc deschis. Cu ajutorul suflantelor (duze și burduf, care au fost mai întâi din piele, apoi din lemn și metal), aerul brut, neîncălzit, era forțat în forjă, de unde venea denumirea întregului proces. Ca urmare a reducerii, s-a format un bulgăre de fier sudat moale în partea de jos a vetrei - o înflorire cântărind de la 1 la 8 kg. Kritsa a constat din metal moale (ușor carbonizat) cu goluri umplute cu zgură întărită formată din steril și cenușă de combustibil. Zgura a fost îndepărtată din floare prin lovituri repetate de ciocan. După forjare, fierul a devenit de o calitate destul de înaltă, dar productivitatea primelor cuptoare a fost foarte scăzută, iar gradul de extracție a fierului din minereuri nu a depășit 50%. De-a lungul timpului, productivitatea cuptoarelor a crescut datorita cresterii spatiului vatra si imbunatatirii suflantelor. Foarte devreme au fost descoperite și metode de obținere a unui metal mai dur - călirea și cementarea produselor din fier. Toate realizările și invențiile ulterioare în metalurgia feroasă aparțin unei epoci ulterioare.
Pentru prima dată, obiectele de fier (ca un tribut adus orașului Purshkhand) sunt menționate la începutul mileniului II î.Hr. e. La mijlocul mileniului II î.Hr. e. Regele hitit Hattushil îi scrie faraonului egiptean Ramses al II-lea despre trimiterea fierului în Egipt. În același timp, hitiții pătrund în nordul Siriei, Palestina și Cilicia, ajung în Babilonul din Mesopotamia și ocupă regiunile de nord ale Egiptului. Arheologul V. Petri, în timpul săpăturilor din Gerar, în Palestina, a descoperit deschizători de fier, seceri, sape, pe care le-a datat în secolul al XI-lea. î.Hr e. Cu toate acestea, fierul a început să fie utilizat pe scară largă în Orientul Antic din secolele IX-VIII. î.Hr e. În această perioadă aparține perioada de glorie a puterii asiriene, situată la nord de Mesopotamia. Chiar și în secolul al XIII-lea. î.Hr e. obiectele de fier erau așezate sub formă de daruri votive la așezarea templelor. Începând din secolul IX. Documentele asiriene menționează sape și pumnale de fier, dar nici la acea vreme, fierul nu înlocuise încă complet bronzul și piatra în fabricarea uneltelor. În timpul săpăturilor din Khorsabad modern, în palatul regelui asirian Sargon al II-lea, care a domnit în secolul al VIII-lea. î.Hr e., a fost găsit un depozit de lingouri de fier și unelte (lopeți, pluguri, sape). Abia din secolul al VIII-lea î.Hr e. fierul este utilizat pe scară largă. Războinicii asirieni încep să facă armuri și arme din el (obuze, scuturi, căști, săbii, sulițe).
Fierul de călcat în GreciaMai întâi aflăm despre utilizarea fierului în Grecia antică din poeziile lui Homer Iliada și Odiseea. În textul Iliadei sunt 23, iar în Odiseea 25 referiri la fier. În poezii apar fierari, aurari, tăbăcari, olari și dulgheri. Cu toate acestea, procesul de separare a meșteșugurilor de agricultură în Grecia antică era încă la începutul dezvoltării sale. Agricultura și creșterea vitelor au rămas principalele ramuri ale economiei. Comerțul nu era încă de mare importanță; pământul era proprietatea comunităţilor. Cu toate acestea, procesul de stratificare a proprietății se accelera tot timpul. Războaie constante aduse sclavi. Sclavia era patriarhală și limitată. Spre deosebire de țările din Orientul Antic, unde sclavii erau folosiți pe scară largă în gospodăriile templului și palatului, în construcția și exploatarea sistemelor de irigare și în lucrările de construcții, sclavii din Grecia Antică nu erau angajați nici în agricultură, nici în meșteșuguri. Erau folosite doar pentru munca casnica.
În secolele VII-V. î.Hr e. în Grecia, ca urmare a distribuirii pe scară largă a fierului, pătrunderii lui în toate domeniile economiei, începe o perioadă de dezvoltare rapidă a forțelor productive. Extracția regulată a minereurilor de fier și metale neferoase câștigă teren. Principalele centre ale metalurgiei grecești sunt Samos, Knossos, Corint, Chalkis, Lakonika, Aegina, Lesbos.
Treptat, în Grecia s-a format un sistem de sclavi. Au apărut orașele-stat (polis) deținute de sclavi. Prin secolul al IV-lea î.Hr e. sclavia în Grecia atinge cotele maxime. Acoperă toate ramurile principale de producție și devine forma dominantă de exploatare.
Munca liberă este aproape complet înlocuită cu munca sclavă, în special în producția artizanală. În prima jumătate a secolului al VII-lea. î.Hr e. începe să bate monede. În legătură cu dezvoltarea comerțului maritim (în secolele V-IV î.Hr., portul atenian Pireu a devenit centrul comerțului maritim), monedele bătute s-au răspândit rapid în întreaga Mediterană. Creșterea relațiilor marfă-bani a dus la a treia diviziune socială majoră a muncii – există o „clasă care nu se mai angajează în producție, ci doar în schimbul de produse, și anume comercianții”.
Sub influența dezvoltării forțelor productive în Grecia, cauzată de utilizarea pe scară largă a fierului în viața economică, precum și ca urmare a cuceririlor lui Alexandru cel Mare în țările din estul Mediteranei, Asia de Vest în perioada elenistică (Elenismul este o perioadă din istoria Mediteranei de Est, a Asiei de Vest și a Mării Negre de la cuceririle lui Alexandru cel Mare (sec. IV î.Hr.) înainte de subjugarea Egiptului de către Roma (sec. I î.Hr.)) sistemul de sclavie statele care au existat acolo capătă noi caracteristici. Peste tot există o creștere extraordinară a sclaviei și a comerțului cu sclavi; sclavii erau stabiliți pe pământ în grupuri mici, marea majoritate a produselor lor mergeau către proprietarul sclavilor. Orașele încep să joace un rol important ca centre de comerț și meșteșuguri; au început să inculce forma antică a sclaviei și sistemul polis, dar în același timp au păstrat multe trăsături ale statelor despotice și, mai ales, proprietatea supremă a regelui asupra pământului. În perioada elenistică, grecii au întemeiat o serie de colonii în regiunea Mării Negre, unde au apărut și politici.
Rolul fierului în producția artizanală
Numai ca urmare a utilizării pe scară largă a fierului în producție s-a separat în cele din urmă meșteșugurile de agricultură. Odată cu separarea meșteșugurilor de agricultură, condițiile prealabile pentru producție sunt create direct pentru schimb.
Baza producției artizanale în Grecia au fost atelierele - ergasteria. De regulă, în astfel de ateliere lucrau de la 3 la 12 sclavi. În fruntea atelierului era fie un proprietar de sclavi, fie un supraveghetor de sclavi. Abia în mileniul IV î.Hr. e. existau ergasteria, unind câteva zeci de sclavi. Nu exista diviziunea muncii în cadrul atelierului: de regulă, fabricarea produsului finit de la început până la sfârșit era munca unui singur muncitor. Cu toate acestea, în atelierele de olărit în secolul VI. î.Hr e. exista o diviziune a muncii: turnarea, prăjirea vaselor se făcea de diferiți meșteri.
Consecința revoluției tehnice provocată de folosirea pe scară largă a fierului a fost, în primul rând, diferențierea producției artizanale și nivelul ridicat de fabricare a uneltelor artizanale. Alături de sclavi, artizanii liberi lucrau în producția de artizanat în Grecia Antică și Roma.
Fieraria a atins un nivel inalt. În forje era o forjă cu burduf manual cu dublă suflare. Locul central era ocupat de o nicovală din fier sau bronz. Fierarii foloseau ciocane, clești, topoare, clești articulați, dalți, menghine și burghie. În secolul al VIII-lea î.Hr e. fierarul Glaucus din Chios a inventat o metodă pentru fierul de lipit; până atunci se folosea nituirea.
La prelucrarea cuprului și a bronzului se foloseau următoarele operații: turnare, forjare, ștanțare, goană, gravare, încrustație, lipire, desenare, argintare și aurire. În primele secole ale erei noastre, șmirgul a început să fie folosit în atelierele romane pentru prelucrarea suprafețelor metalice. Împreună cu metalele și aliajele neferoase cunoscute anterior - cupru, aur și argint - au intrat în uz alamă și antimoniu.
În turnarea bronzului a fost obținută o înaltă măiestrie. O imagine a unui atelier de turnătorie este cunoscută pe o vază cu figuri negre din secolul al VI-lea î.Hr. î.Hr e. Atelierul conținea un cuptor de topire cu o cameră specială separată de focar; în această cameră de topire a fost plasat un vas mare de lut umplut cu metal. Obiectele de artă au fost turnate după modelul din ceară. La sfârşitul secolului VI. î.Hr e. pentru prima dată, turnarea în gol este folosită la turnarea statuilor mari de bronz. Un exemplu de nivel înalt de tehnologie artizanală este o construcție din secolul al III-lea î.Hr. î.Hr e. statuie uriașă a zeului soare pe insula Rodos. Cadrul de fier al statuii a fost montat pe un piedestal masiv; apoi, pe acest cadru, s-a montat pe părți capacul de bronz al statuii. Această statuie, înaltă de 35 m, a fost numită „Colosul din Rodos” și a fost ulterior clasată printre „cele șapte minuni ale lumii”.
Rolul fierului în construcții
Odată cu utilizarea pe scară largă a uneltelor de fier, arhitectura și construcțiile grecești au început să înflorească. Arhitecții greci dețin una dintre cele mai importante realizări ale arhitecturii - crearea unui ordin (un sistem obișnuit de forme arhitecturale): doric, ionic corintic.
În perioada clasică a Greciei Antice (secolele V-IV î.Hr.), în timpul ascensiunii Atenei, s-au dezvoltat tehnici pentru proporția armonică a părților individuale ale clădirilor. Aceasta este perioada de glorie a artei grecești. Sunt create capodopere ale artei mondiale, cum ar fi Partenonul acropolei ateniene, templul Victoriei fără aripi etc.. Partenonul a fost ridicat în 447-438. î.Hr e. arhitecții Iktin și Kallikrates sub conducerea sculptorului grec Fidias. În secolul al IV-lea. î.Hr e. în Epidaur a fost construit un teatru - unul dintre cele mai bune monumente ale tehnologiei construcțiilor. Sub influența culturii grecești, romanii au adoptat sistemul de ordine. În secolele VI-I. î.Hr e. în tehnologia construcțiilor, structurile arcuite și boltite sunt utilizate pe scară largă, se ridică clădiri publice mari. A fost construit un amfiteatru uriaș, Colosseumul, cu lungimea de 187,5 metri, lățime de 156,7 metri și înălțime de până la 46,6 metri, care adăpostește până la 90 de mii de oameni. Dintre structurile în care romanii au realizat marea artă se cunosc imensul stadion de pe Câmpul lui Marte, Palatul Flavian, arcul lui Titus cu două reliefuri triumfale. Dintre monumente, nu se poate să nu amintim de faimosul far (cunoscut drept una dintre „cele șapte minuni ale lumii”), construit din marmură albă în anul 283 î.Hr. e. pe insula Pharos la intrarea în portul Alexandriei. Farul Pharos era un turn cu trei etaje, înalt de 120 m. A servit nu numai ca far, ci a protejat și intrarea în port de invadarea navelor inamice; în interiorul turnului găzduia o garnizoană mare. Partea inferioară a turnului, construită din calcar, avea o secțiune pătrată cu lungimea laterală de 30,5 m; al doilea etaj era un octaedru; la etajul superior de formă cilindrică ardea un foc de far. Pe o rampă elicoidală, combustibilul pentru far era ridicat pe măgari. În partea de jos a turnului se afla un rezervor imens cu o sursă de apă potabilă.
În construcții, fierul era folosit doar sub formă de capse, diferite feluri de agrafe, știfturi, puf, dar a fost utilizat pe scară largă și pentru fabricarea uneltelor de tâmplărie și dulgherie: topoare, burghie, ciocane, ferăstraie longitudinale și transversale, dălți. , freze, dalti, avioane.
În ferestre s-a introdus sticlă (în timpul săpăturilor de la Pompei s-au găsit mici geamuri de 4X5 cm) și mica (pe care o menționează Pliniu). Sticla a fost folosita si la realizarea mozaicurilor colorate.
Pentru a verifica potrivirea pietrelor și nivelul lor, constructorii au folosit o busolă, o nivelă cu burlă, un plumb, o riglă și un pătrat. Din secolul al V-lea î.Hr e. erau cunoscute mecanisme de ridicare a greutăților (blocuri, porți, palanuri cu lanț).
Calitatea și domeniul de aplicare al fieruluiFierul, deși nu imediat, a arătat calități mai perfecte în comparație cu bronzul. Este general acceptat că perfecţionarea instrumentelor muncii a presupus progres social.
Potrivit majorității experților, trecerea de la bronz la fier, cel mai probabil, a fost realizată din cauza unor nevoi practice. De fapt, uneltele din bronz sunt mai durabile, iar producția lor nu necesită o temperatură la fel de ridicată ca fierul. Cu toate acestea, bronzul a fost întotdeauna un metal scump, iar turnătoria de bronz este mai laborioasă, în primul rând din cauza dependenței rigide de sursele de materii prime, în primul rând staniul, care este mult mai puțin comun în natură decât cuprul. Se estimează că nici în Egiptul antic, exploatarea cuprului nu depășea 7 tone pe an. Egiptenii importau cupru. Europa Centrală a produs aproximativ 16,5 tone pe an. În epoca miceniană, 400 de turnatoare de pe Pylos produceau 1 tonă de bronz pe an.
La sfârșitul epocii bronzului a început producția de masă a uneltelor din bronz, ceea ce a dus foarte repede la epuizarea rezervelor de staniu. Și asta a provocat o criză în producție, care, cel mai probabil, a devenit un stimulent pentru cercetarea în domeniul metalurgiei feroase.
Se știe că în societățile stratificate, metalurgia era sub controlul nobilimii. Aceasta se referă, în primul rând, la producția de turnare a bronzului. Minereurile de fier erau mai ușor disponibile. Minereurile din mlaștină se găsesc aproape peste tot. Această împrejurare s-a dovedit a fi decisivă pentru vastele întinderi ale zonei forestiere, care în epoca bronzului a rămas în urma regiunilor sudice în dezvoltarea socio-economică. Mașinile agricole au început să se perfecționeze, a apărut un plug de fier, potrivit pentru arătura solurilor grele de pădure. Suprafața agriculturii s-a extins semnificativ datorită zonei forestiere. Ca urmare, multe păduri din Europa de Vest au dispărut în timpul epocii fierului. Dar chiar și în zonele tradițional agricole, introducerea fierului a contribuit la îmbunătățirea sistemelor de irigare și la creșterea productivității câmpului.
Agricultura antică s-a conturat sub forma agriculturii cu pluguri neirigate, care avea un caracter comercial. Nevoia de pământ și resurse umane a stimulat implicarea triburilor vecine în activitatea economică și a dat naștere marii colonizări grecești.
În zona temperată, agricultura avea un alt caracter. Multă vreme s-a crezut că agricultura prin tăiere și ardere își are originea aici în epoca fierului. Acest lucru s-a întâmplat mai devreme, dar epoca fierului a fost momentul răspândirii sale. Agricultura prin tăiere și ardere a avut un mare dezavantaj - solurile s-au epuizat rapid și aveau nevoie de mult mai mult decât cu irigarea. Prin urmare, împreună cu undercut, au început să folosească două câmpuri și trei câmpuri. În silvostepă s-a dezvoltat agricultura arabilă neirigată și diverse forme de creștere a vitelor. În zona forestieră, alături de agricultura arabilă, se practica și creșterea animalelor, în zonele îndepărtate ale centurii forestiere, mai ales dincolo de Urali, vânătoarea și pescuitul erau încă baza vieții.
Un nou tip economic și cultural de păstori nomazi s-a dezvoltat în zona de stepă. Nu a fost doar un tip special de economie, ci și un mod de viață deosebit, despre care vom vorbi mai târziu.
În agricultură au apărut multe unelte noi sau mai avansate, de exemplu, seceri, coase, cuțite de grădină, pluguri și pluguri din fier, topoare pentru defrișare. Picături și lopeți de fier în secolul al V-lea. î.Hr. a fost săpat un tunel pe insula Samos.
Potrivit lui G.Child, până la începutul erei noastre. erau deja cunoscute tot felul de obiecte de artizanat și unelte agricole, cu excepția șurubului și a foarfecelor cu balamale. În epoca fierului, fierăria a devenit primul meșteșug profesionist. Au apărut multe unelte și unelte de fierărie pentru fabricarea butoaielor din lemn, pantofilor și prelucrarea pielii. În secolul al IV-lea. î.Hr. S-a inventat moara rotativă pentru măcinarea pietrei. În Attica, au început să folosească o osie de fier în roți, dar în Anglia și Europa de Nord a început să fie folosit abia la începutul erei noastre. Deja în secolul al VIII-lea. î.Hr. diverse piese mici pentru transport au început să fie fabricate din fier.
Armurieria a devenit mai specializată. În armament au apărut săbii de oțel, căști, producția de masă de vârfuri de săgeți a fost stabilită. Înapoi în mileniul II î.Hr. a fost inventată o trăsură ușoară trasă de cai, dar în epoca fierului avantajul s-a mutat către călăria. În secolele IX-VIII. î.Hr. asirienii au introdus unități de cavalerie permanente și au început să folosească jante de oțel pentru roți. Tactica asiriană avea dezavantajele lor: moartea unui călăreț a provocat dezordinea cavaleriei. Călărețul, a cărui armă principală era săgeata, era foarte vulnerabil. Deoarece nu existau etrieri la acel moment, călărețul a fost nevoit să țină frâiele cu o mână. Dacă un infanterist putea să tragă 6-7 focuri pe minut, atunci un călăreț ar putea face mult mai puțin. Prin urmare, în Asiria, călăreții călăreau în doi. Mai târziu, după introducerea arcului scitic ușor și a tacticii scitice, asirienii au reformat armata.
Se știe că, stând pe un cal, sciții au tras în lateral și în spate. A apărut o armată masivă de cavalerie. Din secolele VII-VI î.Hr. Săgețile scitice au fost introduse în toate armatele Orientului Apropiat și Mijlociu. Echipamentele de asediu au devenit mai avansate: poduri de pontoane, tuneluri, terasamente de asediu, berbeci, dispozitive de aruncare cu pietre și de ardere a câlării. A apărut o flotă (vasoare cu vâsle). Alte inovații includ shaduf (o macara pentru ridicarea apei), gerd (o frânghie conectată într-un inel cu găleți din piele atârnate, conduse de boi), sakiya (o roată de ridicare a apei cu o axă de oțel).
Tehnicile de construire a caselor s-au îmbunătățit, arhitectura a devenit mai perfectă, tipurile de fortificații s-au complicat, zona de distribuție a acestora s-a extins semnificativ spre nord. Uneori, epoca fierului a Europei de Est este numită epoca așezărilor. Construcție de drum mai ușoară. Schimbul s-a extins, au început să fie bătute monede.
Precondițiile economice au accelerat formarea unor societăți ierarhice complexe. Au apărut noi formațiuni statale. Factorul de influență al civilizațiilor avansate la periferia primitivă a intrat în vigoare. Potrivit lui Gordon Child, hardware-ul ieftin și alfabetul au făcut societatea mai democratică.
Potrivit lui Jaspers, mileniul I î.Hr. este timpul axial. În Persia a apărut iudaismul și zoroastrismul clasic, în China - confucianismul, în India a avut loc trecerea de la vedism la budism, ianism și alte curente, în Grecia - ciclul mitologic prehomeric a fost înlocuit cu filosofia clasică.
