Факультет. Курс второй - Владислав Картавцев

Следующим шагом стала «горячая» обработка. Кто-то додумался поместить кусок меди в костер – в результате медь расплавилась и, остыв, приобрела новую форму. Вывод: изготовьте искусственные формы для меди – и, пожалуйста! Можно выплавлять медные изделия по своему усмотрению.

Плавку стали осуществлять в специальных высокотемпературных печах, представлявших собой несколько измененную конструкцию хорошо известных к тому времени гончарных печей. Медь быстро вошла в обиход, и хотя она – очень мягкий металл, сильно уступающий в твердости камню, но зато медные инструменты можно быстро и легко затачивать. Современные ученые даже как-то провели эксперимент, и выяснилось – при замене каменного топора на медный скорость рубки увеличивалась где-то в три раза.

Спрос на медные инструменты стал быстро расти, началась настоящая охота за медной рудой. Оказалось, что она встречается далеко не везде. В местах залегания руд возникали новые поселения, строились шахты, и расцветало кузнечное дело. Как результат, кузнецы принялись экспериментировать с различными примесями – чтобы улучшить свойства медных изделий. И так они открыли секрет бронзы. Считается, что случайно, но я думаю – закономерно.

Все медные руды содержат примеси – мышьяк, олово и другие. Выплавляя такую руду, мастера, должно быть, заметили, что в зависимости от концентрации примесей (в зависимости от конкретного месторождения) медные изделия получались либо тверже, либо мягче. Вероятно, кузнецы не сразу поняли, что «виновницами» определенных свойств меди были именно примеси – но со временем пришли к точному выводу – это так. В итоге они получили первую бронзу – наступил «бронзовый век». Использование бронзы позволило повысить производительность труда многократно.

Принято считать, что период «бронзовой» цивилизации охватывает две тысячи лет – вплоть до начала первого тысячелетия до нашей эры. За это время ареал обитания высокоразвитого людского сообщества (высокоразвитого – по сравнению с предыдущим периодом) распространился на территорию свыше сорока миллионов квадратных километров. Последовавшие далее эпохи железа и средневековья почти не раздвинули его границ.

Главные достижения «бронзовой» цивилизации следующие:

– освоение ирригационного земледелия (т. е. земледелия с искусственным подводом воды),

– освоение полного металлургического цикла производства металлов (включая добычу руды, выжиг древесного угля, подготовку материалов, выплавку и рафинирование чернового металла, литьё, ковку, волочение проволоки, сопутствующую металлообработку и переработку металлолома). Были освоены технологии выплавки и обработки металлов, получивших название «семь металлов древности»: меди, золота, свинца, серебра, железа, ртути и олова.

– изобретение новых технологий добычи и обработки камня. В строительстве началось широкое применение металлических инструментов и орудий труда: кирок, кайл, сверл, молотов, тёсел, резцов.

– бурное развитие транспортных перевозок. Широко использовались естественные водные магистрали и многочисленные водные каналы, строились огромные торговые и военные флотилии, прокладывались дороги для колесных повозок. Все это было бы невозможным в отсутствие соответствующего обрабатывающего инструмента, изготовленного на основе бронзы.

Примерное в середине третьего тысячелетия до нашей эры в Шумерском царстве появились первые легкие колесницы – древнейший вид военной техники. Колесницы составляли главную ударную силу всех армий Древнего мира вплоть до наступления позднего Железного века (т. е. до середины первого тысячелетия до нашей эры). Для них требовались легкие колеса, изготовить которые можно было только с использованием специального металлического инструмента.

Общепризнано, что определяющую роль в техническом прогрессе в бронзовую эпоху сыграло появление литых топоров, мечей и мотыг – основных видов орудий труда и оружия.

– Кстати! – Кирилл вдруг вспомнил об одном интересном факте, недавно вычитанном им в научно-популярном журнале. – Самородная медь, которую первобытные люди вначале считали разновидностью камня, при ударах каменного молота не давала характерных для камня сколов, а изменяла свою форму и размеры, оставаясь цельной. Именно это свойство «нового камня» явилось стимулом для массового поиска самородного металла. Это всё!

– Браво! – ИМА, как и в случае с Варей, громко зааплодировала. Парни и девчонки ее поддержали. – Пожалуй, я поменяю свое решение и поставлю вам с Ариадной по «пятерке». Оценки хоть и формальные, не относящиеся непосредственно к предмету, но пусть будут – пригодятся! И еще. – ИМА вопросительно посмотрела на Кирилла. – Ты так интересно рассказываешь – может, продолжишь?

– О бронзе? – Кирилл улыбнулся.

– Да! И о ней тоже. И вообще – я бы с удовольствием послушала о древних способах обработки металлов. Знаешь что-нибудь?

– Хорошо! – Кирилл кивнул и подумал, что он запросто мог бы стать лектором. Особенно лектором перед такой небольшой аудиторией. Чтобы, если прова́лится, не так много человек смеялось!

– Для производства меди использовались как окисленные, так и сернистые (они же – сульфидные) руды. Месторождения медной руды обычно делятся на две зоны. Верхняя часть, находящаяся над уровнем грунтовых вод, представляет собой зону окисления, содержащую легковосстановимый оксид меди, а нижняя (основная) часть месторождения является зоной цементации, состоящей из сульфидных руд. Не вдаваясь в подробности, скажу: содержание меди в сульфидных рудах намного ниже, чем в окисленных. Но зато самого окисленного слоя намного меньше, чем сульфидного. И после истощения верхних слоев древние рудокопы вынуждено начинали использовать бедные медью сульфиды. А это, в свою очередь, привело к качественному скачку в технологии обустройства шахт – и скачку в целом во всей металлургии.

Древние металлургические печи, наиболее характерные для бронзового века, были обнаружены в Австрии, в Азербайджане, на Сардинии – и в том же самом Аркаиме на Урале. Они имели четырехугольную или цилиндрическую форму, толстые стены, высотой до полуметра, были сложены из камня и изнутри обмазаны глиной (или, как вариант – целиком глинобитные). На полу пе́чи имели небольшое углубление для сбора металла. Передняя стена внизу была снабжена отверстием, через которое мехами вдувался воздух и выпускался из печи́ шлак.

Выплавленные в таких печах медные слитки содержали большое количество шлаковых включений. Слитки расплющивали ударами молотов, снова нагревали, снова остужали и снова били по ним молотами – до полного (или требуемого) удаления примесей. Обработка молотом – это ковка. Ковка – один из двух древних способов обработки металла. Второй – литье.

Расплавленный металл при затвердевании мог принять форму любого предмета. Сначала отливку производили в открытых глиняных или песчаных формах. Их сменили открытые формы, вырезанные из камня, и формы, у которых углубление для отливаемого предмета находилось в одной створке, а другая была просто плоской, прикрывающей.

Следующим шагом стало изобретение разъемных форм и закрытых форм для фигурного литья. В последнем случае сначала лепилась из воска точная модель будущего изделия. Затем ее обмазывали глиной и обжигали в печи. Воск плавился, а глина принимала точный отпечаток модели и использовалась в качестве литейной формы. Этот способ литья называется «литьем по восковой модели». Мастера получили возможность отливать пустотелые предметы очень сложной формы. Для образования полости практиковалась вставка в формы особых глиняных сердечников (литейных стержней).

Древние литейные формы делались из камня, металла и глины. Последние, как правило, изготовлялись путем оттиска в глине специально сделанных моделей (из дерева и других материалов).

Следует отметить, что формы, вырезанные из камня или же литые металлические (вследствие их большей ценности), не всегда служили для получения литых изделий, а могли использоваться для изготовления в них легкоплавких моделей. Например, в некоторых районах Англии было зафиксировано изготовление свинцовых моделей в бронзовых литейных формах.

Литые мечи и кинжалы раньше других бронзовых изделий стали произведениями искусства. Древние мечи, найденные при археологических раскопках, часто снабжены не только замысловатыми рукоятями с литыми узорами, но и богатой инкрустацией из серебра, золота и драгоценных камней. Они изготавливались как цельнолитыми, так и биметаллическими – с использованием технологии налива. Это позволяло клинок меча или кинжала отливать из твердых сортов бронзы и проковывать, а рукояти – из мягкой бронзы, с хорошими литейными свойствами и цветом. Биметаллические мечи, как правило, отливали по восковым моделям.