Доступно, "для научных сотрудников младшего школьного возраста". ZMEY
Медный самородок
Олово
Метеоритное железо
Железная руда
Сталь. Листовой прокат
Дюралюминий
Давным-давно когда еще «не кому было воскресать и умирать, не о ком было евангелие писать», народ пользовался каменными и костяными орудиями труда и «не грустил». Трудно конечно приходилось, камень точить плохо и какую хочешь форму из него не сделаешь, зато крепкий, но хрупкий. Костяные ножи и пр. тоже крепкие, но хрупкие и еще и влаги бояться. Короче, сплошное неудобство в использовании. Никакой эргономики. Поэтому появление самого первого металла – меди, люди встретили как дар небесный. На полном серьезе!
Медь стали добывать на острове Кипр, да-да, это потом уже туда стали загорать ездить. Научное название меди - «купрум» происходит именно от названия острова. Таким образом, продвинулось и мореплавание, медь захотелось иметь всем. Ведь лучше иметь медь, чем не иметь. А почему? Потому что медь, в отличие от камня и кости, пластична, а следовательно можно изготовить инструменты с тонким лезвием. Медь металл мягкий закалке не поддается, но при холодной ковке она уплотняется и становиться достаточно твердой. Нет не тверже камня. Но какая легкая в заточке и работе. Был проведен эксперимент в котором сосну диаметром 25см рубили каменным топором за 75 мин., а медным точно такую же сосну свалили за 25 мин! Также выяснилось, что медный нож строгает древесину в 10 раз быстрей каменного. Все из-за формы. Так что на одной твердости далеко не уедешь. Не уедешь далеко и на одной меди.
С течением времени медь изменялась. Появлялись сплавы меди. Самый распространенный, до сих пор сплав меди это бронза. Получается бронза при добавлении в расплавленную медь олово. Олово делает медь реально тверже. Но при этом и реально хрупче. В металлах всегда так если твердый то обязательно хрупкий, ни чего не поделаешь природа любит равновесие. Поэтому при плавлении и последующей обработки кузнецы прикидывали количество олова на глазок, главное не переборщить, а то нечего ковать будет. Олово в чистом виде не было открыто сразу, да даже потом не было открыто. Его плавили из оловянистого камня – касситерита, получившего название от группы островов в Северной Атлантике.
С умением ловко упрочнять медь с помощью олова наступил бронзовый век. Правда не на долго, относительно не надолго. Железо сменило медь, стало выгодней иметь железо, чем медь. Правда, не сразу.
Считается что первое железо, попавшее в руки человека, было метеоритное. В прямом смысле падало с неба. Интересно по голове попадало, хотя нет, наверное, а то закон всемирного тяготения быстрей бы открыли, ну да ладно. Метеоритное железо было большой редкостью, кто бы сомневался, и стоило очень дорого. Так они и мучились, пока не была открыта железная руда. Вот тогда то и начался железный век. Да будет вам известно, что температура плавления железа 1538С. Это очень много. Для сравнения температура в обычном мангале, когда вы жарите шашлык 300 – 400С, если постараться можно и 700С выжать, но это врятли.
Достигнуть высокой температуры древним кузницам помогал древесный уголь. Руду засыпали в яму или горн слоями, чередуя с древесным углем. Подожженные угли постепенно раскалялись докрасна; чтобы повысить температуру их горения, в первых примитивных горнах снизу вставляли трубку из стебля бамбука или лотоса, в которую, кто по здоровей, дул что несть мочи. Затем вместо трубок стали использовать ручные меха, а много позже – меха, приводимые в движение водяным колесом. Когда весь этот процесс заканчивался на дне горна образовывался комок металла, смешанный со шлаком. Эту массу называли крицей. Крицу проковывали в горячем состоянии. Ковкой из крицы выбивался шлак и получалось ковкое железо. Достаточно чистое железо по своему составу. Кричное железо долго уступало качественным сплавам бронзы, потому что было достаточно мягкое, так как не содержало углерода. Это было проблемой.
А как же сталь? Сталь это сплав железа и углерода. В те веселые времена нельзя было сплавить железо с углеродом, так как это делается сейчас, был только один выход – цементация. Цементация это науглероживание поверхностного слоя железа и как следствие значительное его(слоя) упрочнения. Для ножей, топоров и мечей цементированная сталь подходила, но это было не совсем то что нужно, а нужна была закалка. Закалка это изменение кристаллической структуры материала, стали то есть. Сталь упрочняется при закалке по всей структуре материала, а не только на поверхности. Собственно в этом и заключается самый «косяк» цементации, хорошо затупленный клинок пришлось бы цементировать заново при основательной заточке: цементированный слой банально стачивался. Для того чтобы сталь закаливалась нужен сплав с содержанием углерода не менее 0.4%. Нужно было строить печи которые выдерживали бы высокую температуру и насыщать железную руду углеродом при выплавке. Это не так-то просто. К нормальному плавлению стали человечество шло несколько тысячелетий и только в VIII-IX веке удалось получать сталь хорошего качества. Не будем забывать, что все это делалось на глазок опытными кузнецами.
И напоследок разберемся с самым распространенным металлом на планете земля – алюминием. Нет, человечество не смогло его открыть много веков назад. Оно не с могло его открыть даже в начале IXX. В 1825 году датский ученый Г. Эстрейд получил небольшое количество алюминия из глинозема. Следуя его методу немецкий ученый Ф. Веллер разработал вначале способ получения алюминия в виде небольших зерен, а затем и монолитную массу. И только в 1855 был открыт первый завод по производству алюминия во французком городе Руане. Но все равно это были слабые потуги по выплавке алюминия. Индустрия начала производит алюминий тоннами только тогда, когда был изобретен электролитный способ (1886). Так что все разговоры об алюминии до 19в. это бабушкины сказки.
Ну вот, мы проехались поверхностно по основным металлом древности. Настоящему мерчендайзеру хватит и этого, а всех заинтересовавшихся прошу мучить поиск по теме материаловедения.
Сводная таблица приведенных в статье металлов и сплавов:
Согласен со Zmei металлов семь. Что интересно, если в одном месте люди сначало плющили а затем выливали медь, в другом олово, отдельно золото. Пожалуй это три металла самых ранних, потому что они мягкие и просты в обработке. Немного о медном веке и далее, если интересно основные периоды развития человека.
А Алюминий здесь для справки. А то некоторые "до 16" никак в толк не возьмут что алюминий не намного старше двигателя внутреннего сгорания. Они его все время в средние века норовят впихнуть.
С античности до позднего Средневековья известно было семь металлов : золото, серебро, железо, медь, олово, ртуть и свинец. Куды ещё четыре подевал? И каким боком тут алюминий?
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ]
