Ранний железный век. Освоение железоделательной металлургии

Эпоха железа, или железный век - третья из технологических макроэпох в истории человечества (вслед за каменным веком и эпохой энеолита и бронзы). Термином ' ранний железный век принято обозначать первую стадию эпохи железа, приблизительно датируемую в пределах рубежа II-I тыс до н э - середины I тыс. (с определёнными хронологическими вариациями для разных регионов)

Сначала железо использовалось как редкое сырьё для украшений (иногда в сочетании с золотом), затем - все чаще для «производства орудий труда и оружия, постепенно вытесняя медь и бронзу на второй план. В современной науке показателем наступления железного века в истории каждого конкретного региона является использование железа рудной природы для изготовления основных форм орудий труда и оружия и широкое распространение железной металлургии и кузнечного дела Наступлению железного века предшествует длительный подготовительный период, относящийся к предшествующим технологическим эпохам. Еще в энеолите и бронзовом веке люди иногда использовали железо для производства некоторых украшений и простейших оружий труда. Однако первоначально это было метеоритное железо, постоянно поступающее из космоса. К выработке железа из руд человечество пришло значительно позднее. В связи с высоким содержанием никеля, метеоритное сырьё обрабатывалось преимущественно холодной ковкой - по аналогии с камнем. Вместе с тем некоторые изделия из метеоритного железа были получены в результате применения горячей ковки. Наиболее ранние железные изделия датируются еще VI тыс.Значительно большее количество изделий метеоритной природы относится к период) бронзового века.

Очевидно, предшествующий опыт использования метеоритного железа никак не повлиял на открытие эффекта получения железа из руд. Между тем именно последнее открытие.т е действительно зарождение чёрной металлургии, имевшее место еще в бронзовом веке, предопределило смену технологических эпох, хотя и не означало немедленного окончания бронзового века и перехода к эпохе железа. Можно выделить две важнейших стадии основания рудного железа - 1) открытие и совершенствование способа восстановления железа из руд - так называемого сыродутного процесса 2) открытие способов преднамеренного получение стали (технология цементации), а впоследствии способов её термообработки с целью увеличения твёрдости и прочности изделий.

Сыродутный процесс осуществлялся в специальных печах, куда загружались железная руда и древесный у голь, разжигавшийся при подаче ненагретого, "сырого" воздуха. Сначало а разжигали уголь, насыпанный на дно горна или печи, затем сверху загружали попеременно слои руды и того же угля. В результате горения угля выделялся газ - окись углерода. которая, проходя через толщу руды, восстанавливала окислы железа. Сыродутный процесс, как правило, не обеспечивал достижения температуры плавления железа, а доходил максимально до 1200 градусов, что было вполне достаточно для восстановления железа из руд. Эго была своего рода "варка" железа. Восстановленное железо концентрировалось в тестообразном виде на самом дне печи, образуя так называемую горновую крицу - железную губчатую массу с включениями несгоревшего древесного угля и с примесью шлака Из горновой крицы, которую в раскалённом виде извлекали из печи, можно было изготавливать изделия только после предварительного удалении этой шлаковой при мест т и устранения пористости. Поэтому непосредственным преодоленияем сыродутного процесса была горячая ковка горновой крицы, состоявшая в сё периодическом нагревании до "ярко-белого" каления и в проковывании ударным инструментом. В результате получалась более плотная масса металла собственно крица, из которой посредством дальнейшего проковывания детали полуфабрикаты и заготовки соответствующих кузнечных изделий

Сыродутный процесс постоянно развивался: увеличивались объёмы печей, совершенствовалось дутье и.т.д Однако предметы из кричного железа были недостаточно твёрдыми до те:; пор. пока не был открыт способ получения стали (сплава железа с углеродом) и пока не добились увеличения твёрдости и прочности стальных изделий путём специальной термической обработки. Первоначально была освоена цементация - намеренюе науглероживание железа. На первых порах производилась посредством многочасового нагревание железного изделия или заготовки до "красного каления". В древесной или костной среде: затем стали использовать другие орнаменические вещества, содержащие углерод. С увеличением содержания углерода возрастала твердость предмета. На увеличение твёрдости был также направлен приём закаливания, состоявший в резком охлаждении предварительно нагрето до "красного каления" стальной вещи в воде, в снегу. в оливковом масле или в какой-либо другой жидкости Скорее всего процесс закалки, как и науглероживание, был открыт случайно и его физическая сущность естественно оставалась загадкой для кузнецов, отчего мы часто сталкиваемся в письме иных источниках с весьма фантастическими объяснениями причин усиления твёрдости железа изделий при закаливании.