5 От крицы к слитку
Железо — тугоплавкий металл, температура его плавления 1539°С. Такой высокой температуры долгое время достигнуть не могли. Предпосылкой широкого распространения железной металлургии было открытие сыродутного процесса, осуществляющего восстановление железа из руды при температуре порядка 900°С. Для перехода от меди и бронзы к железу это имело большое значение. Выплавка меди из руды представляла более сложный, чем выплавка железа: она требовала более высоких температур и необходимости выпуска жидкого шлака из печи. Кроме того, медные рудники были уже истощены и не могли обеспечивать металлом потребности общества. Железные руды к этому были хорошо известны, они находились на поверхности земли. Это были бурые железняки, озерные и другие легко восстанавливающиеся руды.
Для приготовления железа руда дробилась и обжигалась на открытом огне. После этого руду и древесный уголь слоями складывали в яму или каменный горн, в который продували воздух. В связи с тем, что «сырой» (не подогретый) воздух продувался через порцию руды и угля, процесс уже в наше время назвали сыродутным. Продувку в древние времена осуществляли так. Брали длинные полые стебли лотоса или бамбука, вставляли их в отверстие внизу горна и, напрягая легкие, дули изо всех сил. Но человеческие легкие оказались слишком, чтобы обеспечить нужный поток воздуха, поэтому со временем вместо дутьевой трубки начинают применять мехи, сшитые из шкур животных.
Сгорая в потоке воздуха, уголь нагревал руду и частично восстанавливал ее до железа. Оставшаяся часть окислов железа вместе с окислами других примесей плавилась и образовывала жидкий шлак. В результате этого на дне горна получали комок пористого, тестообразного, пропитанного жидким шлаком металла. Этот комок называли крицей. Первое время масса получаемой крицы была от одного до нескольких килограммов. Многократной проковкой крицы в горячем состоянии «выжимали» шлак и получали железную поковку.
Она представляющую собой так называемое сварочное, ковкое железо или мягкую сталь. Содержание углерода в такой стали составляло 0,12—0,26% углерода; серы, фосфора и других примесей, как правило, было очень мало.
В настоящее время известно, что железо никогда не бывает чистым, оно всегда содержит примеси. Фосфор и сера относятся к вредным примесям, так как вызывают хрупкость металла. Техническим железом называют сплав железа и углерода, который содержит 99,8—99,9%, 0,1—0,2%, примесей и до 0,02% углерода. Сплавы железа с большим количеством углерода называют сталью или чугуном. Чугун – сплав, содержащий более 2% углерода, сталь – менее 2%. Если в стали 0,6–1,2% углерода, ее называют высокоуглеродистой, при содержании 0,25–0,6% углерода – среднеуглеродистый, а если углерода меньше 0,25% - низкоуглеродистой.
Продолжение
6 В индию с железом
То, что не сумели сделать западноевропейские металлурги, делал русский инженер П.П. Аносов: он раскрыл в конце концов тайну, «окруженную непроницаемым покровом», и разработал технологию получения булата, по качеству не уступающего древнему вутцу.
Как мы уже выяснили, русские мастера производства булата не знали, но им были известны способы изготовления оружия и инструмента из сварочного булата. Кроме того, в Астрахани и Тифлисе умели ковать клинки из индийского вутца, в то время как в Западной этого делать не могли. В XVIII веке, по свидетельству Баязета, парижские оружейники не сумели изготовить оружие из доставленных им образцов булатной стали.
Славилась Русь и качеством сварочного железа. Сохранились так называемые «Торговые книги», из которых следует, что еще в XVI и XVII веках обычным делом была продажа русского уклада (стали) «в Немцех» (так на Руси в то время называли все западноевропейские страны). Западноевропейский деятель Яков Рейтенфельс, побывавший в Московии в 1670году, писал, что страна московитов «живой источник хлеба и металла».
Интересно, что в те времена были широко распространены железоделательные промыслы, созданные по инициативе крестьян. Так, например, неподалеку от Новгорода в районе Устюжны было такое множество «горнов для делания железа», что приехавшему сюда новгородскому губернатору показалось, будто он «заехал в предместье Вулкана». При раскопках в Старой Рязани 16 из 19 жилищ горожан обнаружены следы «домашней» варки железа, которая проводилась в горшках обыкновенной печи.
«Индивидуальное» производство железа было возможным потому, что для его варки применялись болотные руды, встречающиеся на Руси повсеместно на дне болот, озер и на берегах рек.
Это были бурые железняки органического происхождения, которые начинали восстанавливаться при 400°С, а при 700—800°С можно было получить железо.
Наряду с индивидуальным существовало и специализированное крупное производство. Известна домница XIII века, найденная близ города Бердичева. Она современнее новгородских домниц XVIII века: шлак у нее непрерывно стекал по каналам в специальные ямы. Недалеко от Нурека в Гочевском городище был обнаружен металлургический «завод», относящийся к XV веку «Пространство площадью 10 000м2 было завалено остатками домниц, шлаком и крицами. Таких центров производства железа на Руси было много.