Что означало для развития человечества открытие железа. Разноцветный металл с узором

Появление железа и его роль в истории

Технические достижения Древнего Востока

Ирригационное земледелие в цивилизациях Древнего Востока

Донаучные знания первобытного общества

Неолитическая революция

Зарождение первобытного искусства и его технические приемы

Эволюция жилища в первобытную эпоху

Техника и технологии каменной индустрии

Основные противоречия и закономерности в развитии науки и техники

Периодизация науки и техники

Роль науки и техники в истории человечества

Выводы

1. Историко-экономическая наука оформилась как самостоятельная ветвь системы экономических наук в XIX в. История экономики и экономической мысли изучает развитие экономических процессов, структур, институтов, деятельности, событий и теорий. В центре ее внимания находится эволюция хозяйства, а не общества.

Экономика – правильное (эффективное) ведение хозяйства, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ представляет собой среду жизнедеятельности общества. Структуру модели экономики образуют три базовых элемента: экономическая основа развития общества, экономическое управление и оптимизация потенциала экономики.

2. Основными методами истории экономики и экономической мысли являются исторический, логический, причинно-генетический, структурно-функциональный, хронологический, сравнительно-исторический, исторического моделирования, математической статистики, социальной психологии.

Приоритетными функциями истории экономики и экономической мысли являются: прагматические, ценностные, культурные, фундаментальные и мировоззренческие.

3. Выделяют несколько подходов к периодизации истории экономики и экономической мысли – формационный, цивилизационный и циклический.В соответствии с периодизацией структура курса условно делится на пять разделов. За критерий делœения принята история формирования теории рыночной экономики.

Тема 2. Доцивилизационное накопление знаний и развитие техники

Тема 3. Развитие науки и техники в цивилизациях Древнего мира

4. Научные знания в древневосточных государствах:

· Зарождение и развитие первых систем письменности

· Начало математических знаний и календаря

5. Становление античной науки:

· ʼʼШтаныʼʼ Пифагора

· Евдокс Книдский и доказательство шарообразности земли

· Гелиоцентрическая система Аристарха Самосского

· ʼʼИсторияʼʼ - энциклопедия Геродота

· Клятва Гиппократа

· Анаксагор и теория бесконечно малых

· Протагор: ʼʼЧеловек - есть мера всœех вещейʼʼ

· Платон и ʼʼЛицейʼʼ

· Аристотель и ʼʼАкадемияʼʼ

· Эратосфен и радиус земного шара

· Паровая турбина и театр автоматов Герона

· ʼʼГеометрияʼʼ Евклида

· Архимед. Рождение механики

· Александрийский Мусей

· Витрувий ʼʼ10 книг об архитектуреʼʼ

· Карта Клавдия Птолемея

· ʼʼГеографияʼʼ Страбона

6. Важнейшие технические достижения античной цивилизации:

· Техника и война (метательная артиллерия, фаланга, легион)

· In vino veritas (агротехнические новшества)

· Построено на века (римский цемент, римский бетон, арки и купола, акведуки, термы, римские дороги)

Тема 4. Наука и техника в Средние века

1. Технические достижения Арабского Востока (VII-XII вв.):

· Арабская архитектура и строительная техника

· Особенности арабских городов VII-XI вв. (Дамаск, Багдад и другие)

· ʼʼСделано на Востокеʼʼ: производство бумаги, стекла, хлопчатых и шелковых тканей, дамасская сталь, парфюмерия и косметика

2. Наука арабско-мусульманской цивилизации:

· Сохранение и развитие античных знаний

· Алгоритм ‑ аль-Хорезми и математика

· Ученый-энциклопедист аль-Бируни

· Алхимия и алхимики Арабского Востока

· Ибн-Сина (Авиценна) – ученый, врач, философ, музыкант

· Астрономия и обсерватории арабского мира

· Философия Востока ‑ ибн-Рушд (Аверроэс) и Омар Хайям

· Арабские путешественники, географы и мореплаватели (Масуди, ибн-Баттута)

3. Техника и изобретения раннего Средневековья:

· Технический регресс и новый подъем

· Греческий огонь

· Заимствования у кочевников (конская упряжь, седло, стремена, подкова, верховая езда, пахота на лошадях)

· Викинги – короли моря

· Ремесло средневековой цивилизации: традиции и новации

· Строительство и архитектура Византии, Западной Европы и Руси

· Средневековый город

· Крестовые походы и новации Востока

4. Наука и образование средневековой Европы:

· Византийская наука ‑ грамматик Фотий, Лев Математик и начало алгебры, Козьма Индикоплов

· Христианство и наука (Исидор Севильский. Беда Достопочтенный. ʼʼАкадемияʼʼ Карла Великого. Сильвестр II)

· Монах-ученый Роджер Бэкон

· Первые университеты

· Церковь против изобретателœей

5. Изобретения и открытия в эпоху Возрождения (XIV-XVI вв.):

· Расцвет ветряных и водяных мельниц

· Распространение сахарного тростника, чая, кофе, хлопка

· Революция в военной технике – появление пороха и огнестрельного оружия

· Механические часы

· Компас, каравелла и Великие географические открытия

· Колумб и агротехническая революция: кукуруза, картофель, табак, какао

· Географические представления средневековья и путешествие Марко Поло

· Иоганн Гуттенберг и первая печатная книга

· Поэзия камня – Собор Парижской Богоматери

6. Наука Ренессанса:

· Изобретатель, мастер, художник, архитектор, ученый – единая профессия в эпоху Возрождения

· Леонардо да Винчи, соединивший науку, технику и искусство

· Гелиоцентрическая модель мира Н. Коперника

· Семь цветов радуги Франческо Мавролико

· Бесконечность Вселœенной Джордано Бруно

· Политология Н. Макиавелли

· Утопия Т. Мора и Т. Кампанеллы

· Полидор Вергилий ʼʼОб изобретателях вещейʼʼ

· Реформация: вместо веры в Бога ‑ вера в науку

Тема 5. Новое время: научная революция и рождение современной (классической) науки (XVII-XIX вв.)

1. Формирование науки как формы познания окружающего мира:

· Первые научные сообщества: Лондонское королевское сообщество и Французская королевская академия наук

· Три закона небесной механики И. Кеплера

· Исследователь природы Р. Декарт

· Телœескоп Галилео Галилея

· ʼʼСистема мираʼʼ И. Ньютона

· Изобретатель логарифмов Д. Непер

· Священник и логарифмическая линœейка ‑ У. Отред

· Теория естественного права Б. Спинозы, Т. Гоббса и Д. Локка

· Эмпирический (Ф. Бэкон) и рационалистический (Г. Лейбниц) методы познания окружающего мира

· Общественный договор и правовое государство Т. Гоббса и Дж. Локка

2. Технический прогресс в XVII-XVIII вв.:

· Механизация мануфактурного производства (гидроустановки)

· Новации в металлургии (доменные печи, чугунолитейное производство и т.д.)

· Новый инструмент инженеров ‑ теоретическая механика

· Возникновение приборостроения

· Механик и изобретатель токарных станков А.К. Нартов

· Новое слово в транспорте ‑ дилижанс и омнибус

· Паро-атмосферная машина Т. Ньюкомена

· Изобретение парового двигателя (Дж. Уатт)

· Эпоха морских войн (XVII в.) и развитие военного флота

· Петровские реформы и создание новой промышленности России

· Россия ‑ родина боевых ракет

3. Развитие науки в эпоху европейского Просвещения:

· ʼʼПринцип Даламбераʼʼ (Ж. Даламбер)

· Философы-просветители (Вольтер, Ш. Монтескье, Д. Дидро, Ж.-Ж. Руссо)

· Классическая политэкономия (У. Петти, А. Смит, Д. Рикардо)

· Шкала А. Цельсия

· М.В. Ломоносов – титан русской науки

· Суммирующая машина Б. Паскаля

· ʼʼЛейденская банкаʼʼ П. Мушенбрука

Тема 6. Эпоха промышленного переворота

1. Основные закономерности развития науки и техники в XVIII-XIX вв.:

· Европа на пороге промышленной революции

· Англия – ʼʼмастерская мираʼʼ

· Формирование фабрично-заводской системы производства

· Передел мира и создание колониальных систем

· Социальные последствия промышленной революции: новые общественные классы (промышленники и рабочие)

· Урбанизация и промышленные города

· Принципиальное изменение в связях науки с производством

· Возникновение технологии как науки о производстве

2. Промышленный переворот: от мануфактуры к машинному производству (вторая половина XVIII – конец XIX вв.):

· Механизация текстильной промышленности (ʼʼЛетающий челнокʼʼ Кея. Прялка ʼʼДженниʼʼ. ʼʼВатер-машинаʼʼ Аркрайта. ʼʼМюль-машинаʼʼ Кромптона. Станок Жаккара)

· Пароход ‑ изобретение Роберта Фултона

· Паровоз ‑ Р. Тревитик и Дж. Стефенсон

· Начало века стали: использование каменного угля, конвертер Бессмера, мартеновская печь

· Новое слово в военной технике: казнозарядная винтовка, новые взрывчатые вещества (пироксилин и нитроглицерин), нарезные артиллерийские орудия, пушки Круппа

3. Классическая наука (XVIII-XIX вв.):

· Формирование классических технических наук (прикладная механика, теплотехника, электротехника)

· Парижская политехническая школа как прообраз научного образования инженеров

· Открытия в области электричества и электромагнетизма (Б. Франклин, А. Вольта͵ М. Фарадей, Дж. Максвелл)

· Исаак Ньютон и ʼʼНачала…ʼʼ

· Атомистика Дж. Дальтона

· А. Лавуазье и закон сохранения вещества

· Роберт Бойль и его роль для становления химии как науки

· Д. И. Менделœеев и периодическая система элементов

· Систематизация видов: Линней и Бюффон

· Чарльз Дарвин и учение о происхождении видов

· Пастер и бактериология – начало научной медицины

· Г. Мендель и рождение генетики

Тема 7. Наука и техника в конце XIX – первой половинœе XX вв.

1. Уровень развития и достижения в техники в конце XIX ‑ начале ХХ вв.:

· Всеобщая электрификация производства и быта

· Динамо-машины, электродвигатели и электростанции

· Двигатели внутреннего сгорания

· Новые искусственные материалы (целлулоид, карболит, искусственный шелк, синтетический каучук, красители)

· Новые строительные материалы: портландцемент, желœезобетон, желœезные и стальные конструкции (ʼʼКристаллпаласʼʼ, Эйфелœева башня, Бруклинский мост, небоскребы США)

· Изменение градостроительных стратегий с условием развития транспорта и новых требований к качеству жизни (водопровод, канализация, электрическое освещение)

· Желœезные дороги как залог развития: магистраль Берлин-Багдад, Транссибирская магистраль

· Паровоз, паровоз-компаунд, электровоз

· Метры автомобилестроения и их детища: автомобили Бенца и Даймлера

· Конвейер Г. Форда

· Стальные гиганты в борьбе за море: корабли из металла, увеличение размеров судов, трансатлантические лайнеры

· ʼʼТитаникʼʼ ‑ символ эпохи

· Первые теплоходы и появление специализированных кораблей (танкеры, ледоколы)

· Дирижабли, аэропланы, самолеты (самолет Можайского, братья Райт, Фарман и Блерио, самолеты Сикорского)

· Теоретическая космонавтика (Циолковский)

· Телœефон (Юз и Эдисон)

· Изобретение радио (Попов и Маркони)

· Развитие фотографии

· Возникновение кинœематографа

· Рождение телœевидения

2. Становление ʼʼНеклассической наукиʼʼ и революция в естествознании:

· Наука ‑ движущая сила общественного прогресса

· Нобелœевская премия в области физики, химии, физиологии и медицины (1895 ᴦ.) как индикатор базовых направлений и достижений науки

· Открытие радиоактивности ‑ М. Складовская-Кюри и Э. Розерфорд

· Квантовая теория М. Планка и Н. Бора

· Теория относительности А. Энштейна

· Ноосфера ‑ учение В.И. Вернадского

· ʼʼСобака Павловаʼʼ ‑ физиология высшей нервной деятельности (И.П. Павлов)

· Экология: возникновение, развитие, мировоззрение

· Н. Винœер и создание кибернетики

· Вычислительная техника: создание ЭВМ и появление персональных компьютеров

· Ядерная физика ‑ расщепление атомного ядра и использование атомной энергии в военных и мирных целях

· Век пластмасс

· Наука и техника для медицины: электрокардиография, искусственное сердце и почка, антибиотики, трансплантация

3. Роль науки и техники в мировых войнах:

· Роль технических средств в Первой мировой войне

· ʼʼАдский косильщикʼʼ ‑ пулемет Максима

· Броненосцы и дредноуты

· Торпеды и миноносцы

· Подводная война: субмарины

· Война в воздухе: дирижабли и авиация

· Химическое оружие на фронте

· Танк – стальной аргумент на поле боя

· Война машин ‑ превосходство военной техники как гарантия победы во Второй мировой войне

· Новое слово в авиации: стратегические бомбардировки, реактивная авиация

· ʼʼОружие возмездияʼʼ: развитие ракетной техники

· Война на море по новым правилам: авианосœец и подводная лодка

· Создание ядерного оружия

Появление железа и его роль в истории - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Появление железа и его роль в истории" 2017, 2018.

История возникновения железа

Железная эра (I тыс. до н.э.) - период ранней истории человечества, который определяется развитием металлургии и использованием железных изделий (ножи, топоры, посуду, оружие, украшения и т.п.).

Железный век в системе трех периодов

Разделение ранней истории человечества на три периода археологических культур: каменный, бронзовый и железный век предложил датский археолог Христиан Юргенсен Томсен для облегчения классификации археологических находок. Лучше предложена Момсеном классификация артефактов работает для археологических находок Средиземноморья и Ближнего Востока. В других древних культурах, например, культуре Древнего Китая, выделить бронзовый и железный века труднее.
Термин «железный век», встречается гораздо раньше, в книге «Труды и дни» Гесиода, где история человечества разделена на 5 эпох: золотая, серебряная, бронзовая, эпоха героев и железная эпоха. Однако это древнее разделение мифологическое, а не археологическое.
Все народы и цивилизации пережили период распространения металлургии и железных изделий. Но к культурам железного века относят только цивилизации ранней истории, которые впоследствии прошли рабовладельческий период.

Продолжительность железной эпохи

Период эпохи железного века - был наименее длительным среди других эпох. Он начался с Темных времен Греции в 12 веке до н.е. в Европе и на Ближнем Востоке, и в 11 веке в Индии и Азии. Считается, что железная эпоха закончилась с возникновением примерно в 3 веке до Рождества Христова писаной истории, дает нам представление о событиях от непосредственных ее участников (развитый эллинизм и Римское государство).
В Америке, Австралии и Океании железная эра началась лишь с появлением европейцев.
Если так можно выразиться, мы продолжаем жить во времена развитого железного века. Железо и металлургия не утратили своего значения до сих пор. Еще недавно СССР был несравненным лидером по производству чугуна и стали.

Открытие железа

Ранняя технология получения и обработки железа была примитивной по сравнению с современной металлообработкой. Древнейшие железные артефакты, найденные археологами, были из метеоритного железа, вернее сплава железа с никелем. Добыча железной руды и выплавление железа началось в конце бронзового века. Вопрос о том, откуда начался этот процесс: существовал ли сначала один центр выплавления железа или эта технология возникла в разных частях мира независимо – дискутируется археологами. Самая распространенная теория утверждает, что плавление железа зародилось в Восточной Анатолии примерно за 1200 лет до нашей эры.
Первой технологией виплавления железа была сыродутная. В земле выкапывалась яма, куда складывали слоями руду и уголь. Над ямой сооружали купол с дымоходом. Воздух в печь подавалось с помощью кузнечных мехов. Такая конструкция обеспечивала возобновление железа без расплавления - температура была слишком низкой. Технология была малоэффективной. В результате, разрушив печь, из нее вынимали пористое вещество, которое называли сталью. Она состояла из железа и шлака. Ее потом уплотняли с помощью кузнечных молотов. Сыродутное железо было низкого качества и хрупкое. Оно уступало по твердости перед бронзой.
Преимуществом железа над бронзой была доступность сырья. Скобяные изделия из железа стали лучше за бронзовых только с началом освоения процесса варки стали, что произошло в раннем Средневековье. С тех пор люди начали широко применять железо. А до того скобяные изделия уступали качеством бронзе, но железная руда была доступна и могла быть найдена практически везде, тогда как производство бронзы требует медных и оловянных руд, месторождения которых были далеко и нуждались перевозок и торговли.
С изобретением технологии плавления железа произошли значительные изменения в человеческом обществе - люди получили в достаточном количестве инструменты. Практически все бытовые скобяные изделия, кроме ножниц и винтов, были впервые изготовлены в железную эру.

Что было в плотницком ящике? Обыкновенный железный инструмент: топор, пила, молоток, гвозди.

Через два столетия на другой необитаемый остров попали герои другого известного романа - пятеро американцев. Они сумели не только выжить на острове, но и создать себе более или менее нормальные условия жизни, что определенно не удалось бы, если бы всеведущий инженер Сайрес Смит (заметим, что по-английски «смит» означает «кузнец») не сумел найти на таинственном острове железную руду и сделать железные инструменты. Иначе опять пришлось бы Жюлю Верну выручать своих героев с помощью знаменитого капитана Немо.

Как видим, без железа не может обойтись даже приключенческая литература. Чрезвычайно важное место занимает этот металл в жизни человека.

Цифры, отражающие годовой уровень выплавки стали, в значительной степени определяют экономическую мощь страны.

Развитию черной металлургии - металлургии железа - придавал первостепенное значение Владимир Ильич Ленин. Еще до Октябрьской революции, в 1913 г., в статье «Железо в крестьянском хозяйстве» он писал: «Относительно железа - ...одного из фундаментов, можно сказать, цивилизации - отсталость и дикость России особенно велики». Действительно, в тот год, а 1913 год считался в царской России годом промышленного подъема, в огромной стране со 150-миллионным населением было выплавлено лишь 3,6 млн. т стали. Сейчас это средняя годовая производительность среднего металлургического завода. Сегодня Россия по выплавке чугуна и стали уверенно держит первое место в мире. В 1975 г. в нашей стране было выплавлено 141 млн. т стали, а в 1980 г. - 148 млн. т. Мировое производство стали подошло уже к рубежу 700 млн. т. Много стали (данные за 1980 г.) выплавляют Япония - 111,5 млн. т, США - 100,8 млн. т, страны Общего рынка - 128,6, в том числе ФРГ - 44,1 млн. т.

Общая доля развивающихся стран - 56,8 млн. т, в том числе Бразилии - 15,4, а Индии - 9,4 млн. т (остальные - меньше).

Начало железного века

Было время, когда железо на земле ценилось значительно дороже золота. Советский историк Г. Арешян изучал влияние железа на древнюю культуру стран Средиземноморья. Он приводит такую пропорцию: 1: 160: 1280: 6400. Это соотношение стоимостей меди , серебра , золота и железа у древних хеттов. Как свидетельствует в «Одиссее» Гомер, победителя игр, устроенных Ахиллесом, награждали куском золота и куском железа. Железо было в равной степени необходимо и воину, и пахарю, а практическая потребность, как известно, - лучший двигатель производства и технического прогресса.

Термин «железный век» введен в науку в середине XIX в. датским археологом К. Ю. Томсеном. «Официальные» границы этого периода человеческой истории: от IX-VII вв. до н.э. когда у многих народов и племен Европы и Азии начала развиваться металлургия железа, и до времени возникновения у этих племен классового общества и государства. Но если эпохи называть по главному материалу орудий труда, то, очевидно, железный век продолжается и сегодня.

Как получали железо наши далекие предки? Сначала так называемым сыродутным методом. Сыродутные печи устраивали прямо на земле, обычно на склонах оврагов и канав. Они имели вид трубы. Эту трубу заполняли древесным углем и железной рудой. Уголь зажигали, и ветер, дувший в склон оврага, поддерживал горение угля.

Железная руда восстанавливалась, и получалась мягкая крица - железо с включениями шлака. Такое железо называют сварочным; в нем содержалось немного углерода и примесей, перешедших из руды. Крицу ковали, куски шлака отваливались, и под молотом оставалось железо, пронизанное шлаковыми нитями. Из него отковывали различные орудия.

Век сварочного железа был долгим, однако людям древности и раннего средневековья было знакомо и другое железо. Знаменитую дамасскую сталь (или булат) делали на Востоке еще во времена Аристотеля (IV в. до и. э.). Но технология ее производства, так же как процесс изготовления булатных клинков, много веков держалась в секрете.

Процесс производства стали сводится в сущности к выжиганию из чугуна примесей, к окислению их кислородом воздуха. То, что делают металлурги, рядовому химику может показаться бессмыслицей: сначала восстанавливают окисел железа, одновременно насыщая металл углеродом, кремнием , марганцем (производство чугуна), а потом стараются выжечь их. Обиднее всего, что химик совершенно прав: металлурги применяют явно нелепый метод. Но другого у них не было.

Главный металлургический передел - производство стали из чугуна - возник в XIV в. Сталь тогда получали в кричных горнах. Чугун помещали на слой древесного угля, расположенный выше фурмы для подачи воздуха. При горении угля чугун плавился и каплями стекал вниз, проходя через зону, более богатую кислородом, - мимо фурмы. Здесь железо частично освобождалось от углерода и почти полностью от кремния и марганца. Затем оно оказывалось на дне горна, устланном слоем железистого шлака, оставшегося после предыдущей плавки. Шлак постепенно окислял углерод, еще сохранившийся в металле, отчего температура плавления металла повышалась, и он загустевал. Образовавшийся мягкий слиток ломом поднимали вверх. В зоне над фурмой он еще раз переплавлялся, при этом окислялась еще какая-то часть содержащегося в железе углерода. Когда после переплавки на дне горна образовывалась 50-100-килограммовая крица, ее извлекали из горна и тут же отправляли на проковку, цель которой была не только уплотнить металл, но и выдавить из него жидкие шлаки.

Наиболее совершенным железоделательным агрегатом прошлого была пудлинговая печь, изобретенная англичанином Генри Кортом в конце XVIII в. (Кстати, он же изобрел и прокатку профильного железа на валках с нарезанными в них калибрами. Раскаленная полоса металла, проходя через калибры, принимала их форму.)

Пудлинговая печь Корта загружалась чугуном, а подина (дно) и стены ее были футерованы железной рудой. После каждой плавки их подновляли. Горячие газы из топки расплавляли чугун, а потом кислород воздуха и кислород, содержащийся в руде, окисляли примеси. Пудлинговщик, стоящий у печи, помешивал в ванне железной клюшкой, на которой осаждались кристаллы, образующие железную крицу.

После изобретения пудлинговой печи в этой области черной металлургии долго не появлялось ничего нового, если не считать разработанного англичанином Гунстманом тигельного способа получения высококачественной стали. Но тигли были малопроизводительны, а развитие промышленности и транспорта требовало все большего и большего количества стали.

Мартен и конвертер

Генри Бессемер был механиком, вдобавок без систематического образования. Он изобретал, что придется: машинку для гашения марок, нарезную пушку, различные механические приспособления. Бывал он и на металлургических заводах, наблюдал за работой пудлинговщиков. У Бессемера появилась мысль переложить эту тяжелую «горячую» работу на сжатый воздух. После многих проб он в 1856 г. запатентовал способ производства стали продуванием воздуха через жидкий чугун, находящийся в конвертере - грушевидном сосуде из листового железа, выложенном изнутри кварцевым огнеупором.

Для подвода дутья служит огнеупорное днище со многими отверстиями. Конвертер имеет устройство для поворота в пределах 300°. Перед началом работы конвертер кладут «на спину», заливают в него чугун, пускают дутье и только тогда ставят конвертер вертикально. Кислород воздуха окисляет железо в закись FeO. Последняя растворяется в чугуне и окисляет углерод, кремний, марганец... Из окислов железа, марганца и кремния образуются шлаки. Такой процесс ведут до полного выгорания углерода.

Затем конвертер снова кладут «на спину», отключают дутье, вводят в металл расчетное количество ферромарганца - для раскисления. Так получается высококачественная сталь. Способ конвертерного передела чугуна стал первым способом массового производства литой стали.

Передел в бессемеровском конвертере, как выяснилось позже, имел и недостатки. В частности, из чугуна не удалялись вредные примеси - сера и фосфор . Поэтому для переработки в конвертере применяли главным образом чугун, свободный от серы и фосфора. От серы впоследствии научились избавляться (частично, разумеется), добавляя в жидкую сталь богатый марганцем «зеркальный» чугун, а позже и ферромарганец.

С фосфором, который не удалялся в доменном процессе и не связывался марганцем, дело обстояло сложнее. Некоторые руды, такие, как лотарингская, отличающиеся высоким содержанием фосфора, оставались непригодными для производства стали. Выход был найден английским химиком С. Д. Томасом, который предложил связывать фосфор известью. Конвертер Томаса в отличие от бессемеровского был футерован обожженным доломитом , а не кремнеземом. В чугун во время продувки подавали известь. Образовывался известково-фосфористый шлак, который легко отделялся от стали. Впоследствии этот шлак даже стали использовать как удобрение.

Самая большая революция в сталеплавильном производстве произошла в 1865 г., когда отец и сын - Пьер и Эмиль Мартены - использовали для получения стали регенеративную газовую печь, построенную по чертежам В. Сименса. В ней, благодаря подогреву газа и воздуха, в особых камерах с огнеупорной насадкой достигалась такая высокая температура, что сталь в ванне печи переходила уже не в тестообразное, как в пудлинговой печи, а в жидкое состояние. Ее можно было заливать в ковши и формы, изготовлять слитки и прокатывать их в рельсы, балки, строительные профили, листы... И все это в огромных масштабах! Кроме того, появилась возможность использовать громадные количества железного лома, скопившегося за долгие годы на металлургических и машиностроительных заводах.

Последнее обстоятельство сыграло очень важную роль в становлении нового процесса. В начале XX в. мартеновские печи почти полностью вытеснили бессемеровские и томасовские конвертеры, которые хотя и потребляли лом, но в очень малых количествах.

Конвертерное производство могло бы стать исторической редкостью, такой же, как и пудлинговое, если бы не кислородное дутье. Мысль о том, чтобы убрать из воздуха азот, не участвующий в процессе, и продувать чугун одним кислородом, приходила в голову многим видным металлургам прошлого; в частности, еще в XIX в. русский металлург Д. К. Чернов и швед Р. Окерман писали об этом. Но в то время кислород был слишком дорог. Только в 30-40-х годах прошлого столетия, когда были внедрены дешевые промышленные способы получения кислорода из воздуха, металлурги смогли использовать кислород в сталеплавильном производстве. Разумеется, в мартеновских печах. Попытки продувать кислородом чугун в конвертерах не привели к успеху: развивалась такая высокая температура, что прогорали днища аппаратов. В мартеновской печи все было проще: кислород давали и в факел, чтобы повысить температуру пламени, и в ванну (в жидкий металл), чтобы выжечь примеси. Это позволило намного увеличить производительность мартеновских печен, но в то же время повысило температуру в них настолько, что начинали плавиться огнеупоры. Поэтому и здесь кислород применяли в умеренных количествах.

В 1952 г. в австрийском городе Линце на заводе «Фест» впервые начали применять новый способ производства стали - кислородноконвертерный. Чугун заливали в конвертер, днище которого не имело отверстий для дутья, было глухим. Кислород подавался на поверхность жидкого чугуна. Выгорание примесей создавало такую высокую температуру, что жидкий металл приходилось охлаждать, добавляя в конвертер железную руду и лом. И в довольно больших количествах. Конвертеры снова появились на металлургических заводах. Новый способ производства стали начал быстро распространяться во всех промышленно развитых странах. Сейчас он считается одним из самых перспективных в сталеплавильном производстве.

Достоинства конвертера состоят в том, что он занимает меньше места, чем мартеновская печь, сооружение его гораздо дешевле, а производительность выше. Однако в конвертерах сначала выплавляли только малоуглеродистые мягкие стали. В последующие годы был разработан процесс выплавки в конвертере высокоуглеродистых и легированных сталей.

Железо - один из наиболее распространенных элементов: земная кора содержит около 5% железа. Однако лишь сороковая часть этих запасов сконцентрирована в виде месторождений, пригодных для разработки. Основные рудные минералы железа - магнетит, гематит, бурый железняк и сидерит. Само слово «железо» произошло, как полагают одни ученые, от санскритского «джальжа» - металл, руда. Другие считают, что в основе русского названия лежит другой санскритский корень — «жель», означающий «блестеть», «пылать».

Метеоритное железо

Первое железо, попавшее в руки человека, было не земного, а космического происхождения: железо входило в состав метеоритов, падающих на Землю. Поэтому шумеры называли его «небесной медью», а древние копты - «небесным камнем». В эпоху первых династий Ур в Месопотамии железо именовали ан-бар (небесное железо). Египтяне всегда изображали железные предметы синими - цвета неба. В папирусе Эберса (ранее 1500 г. до н. э.) о нем говорится как о металле небесного изготовления.

Самый крупный железный метеорит был найден в 1920 г. в юго-западной части Африки. Это метеорит «Гоба», весящий 60 т.

О том, что древние люди пользовались вначале именно железом метеоритного происхождения, свидетельствуют распространенные у некоторых народов мифы о богах, сбросивших с неба железные предметы и орудия, - плуги, топоры. Метеоритное железо подвергается ковке в холодном состоянии, поэтому люди начали изготавливать из него простейшие орудия. Метеоритное железо обрабатывали так же, как и медь. При холодной ковке оно приобретает нужную форму и одновременно становится прочнее и тверже, а отжиг в огне снова делает кованый металл мягким.

«Сыродутное» железо

Несмотря на повсеместное использование железа на земле после бронзового века, способ получения его непосредственно из руды не менялся на протяжении 3000 лет, до тех пор, пока в Европе в XIII в. не изобрели доменную печь. Способ этот назывался «сыродутным», так как «сырую» болотную или луговую руду закладывали в обмазанную глиной яму вместе с древесным углем, а затем через отверстие в нижней части ямы дули ручными, а позднее механическими мехами. В результате этого, окись железа превращалась в металл, а пустая порода стекала вниз, а на самом дне печи скапливались зерна железа, которые, слипаясь, образовывали «крицу», то есть рыхлую губчатую массу, пропитанную шлаками. Раскаленную добела крицу вынимали, быстро проковывали, отжимая из нее шлак, и сваривали в монолитный кусок железа лепешкообразной формы.

Само по себе кричное железо являлось сплавом с углеродом, процентное содержание которого не превышало сотых долей. В наше время название железоуглеродистого сплава зависит от пропорций углерода к металлу: если в железе до 2 % углерода, то оно называется сталью. Стоит отметить, что если углерода меньше 0,25 %, то сплав носит название мягкой стали (малоуглеродистой), а по старой терминологии именно она называлась железом. Когда углерода более 2 %, то железный сплав называют чугуном.

Загадка древней колонны

В Дели стоит знаменитая Кутубская колонна весом около 6,5 т, ее высота 7,5 м, диаметр 42 см у основания и до 30 см у верха. Изготовлена она почти из чистого железа (99,72%), чем и объясняется ее долголетие. До сих пор на ней не обнаружено ржавчины. Колонна была воздвигнута в 415 г. в честь царя Чандрагупты II. По народному поверью, у того, кто прислонится к колонне спиной и сведет за ней руки, исполнится заветное желание.

Как же смогли древние металлурги изготовить эту чудную колонну, перед которой бессильно время? Древняя Индия издавна славилась искусством своих металлургов. О выплавке железа в Индии говорится в Ригведах - священных книгах, относящихся примерно к XIII-XII вв. до н. э. Таким образом, ко времени создания колонны металлургия Индии имела, по крайней мере, полуторатысячелетнюю историю, и железо уже стало применяться для изготовления плугов.

По вопросу о способе изготовления замечательной колонны до сих пор нет единого мнения. Некоторые авторы считают, что колонна изготовлена методом сварки отдельных криц массой по 36 кг и последующей их ковкой. По мнению других специалистов, древние металлурги для получения чистого железа растирали губку сварочного железа в порошок и просеивали его. А потом полученный чистый порошок железа нагревали до красного каления и под ударами молота его частицы слипались в одно целое — сейчас это называется методом порошковой металлургии.

Непревзойденный в литье

При доменном процессе получаются три вида чугуна:

• литейный (серый),
• передельный (белый),
• специальный чугун (ферросплавы).

Литье из серого литейного чугуна хорошо работает на сжатие, в два раза слабее на изгиб и в три-четыре раза хуже на растяжение, - эти свойства необходимо учитывать при проектировании художественных изделий, предназначенных под отливку. Серый чугун, благодаря своей высокой коррозийной стойкости, чрезвычайно широко применяется в изготовлении изделий экстерьерного характера: парковых декоративных скульптур, ваз и фонтанов, садовых оград, ворот, надгробных плит и решеток. А долговечность и прочность на истирание делают его незаменимым материалом для ступеней и ограждений лестниц.

Наконец, исключительно высокие литейные свойства позволяют отливать тончайшие ажурные предметы с красивым черно-коричневым цветом. Превосходно получаются из чугуна и мелкие бытовые предметы: пепельницы, дверные ручки, туалетные принадлежности и даже цепочки для часов.

Во кузнице

Сталь - самый распространенный сплав из «семейства» железоуглеродистых. С глубокой древности кузнецы научились получать из железной руды не только мягкое железо, но и высокоуглеродистую сталь. В Древней Руси, например, она вместе с железом шла на изготовление сложноузорчатых сварных клинков мечей, кинжалов и ножей. Технология производства данных видов изделий была невероятно сложной и трудоемкой. Не случайно древнерусские кузнецы почитались как особое привилегированное сословие. А в раннюю языческую эпоху их считали самыми могучими, мудрыми и незаменимыми людьми, ибо сам бог грома и молнии Перун был их покровителем и советчиком.

В древнерусских письменных источниках сталь именуют специальными терминами: «Оцел», «Харолуг» и «Уклад». Говоря о железе и стали, невозможно не упомянуть об еще раз об Индии. Из записей одного арабского географа XII в. можно узнать, что в то время Индия славилась производством железа и стали. Оказывается, сталь эта служила непосредственным сырьем для получения из нее тех сортов булата, которые впоследствии использовали кузнецы Персии, Сирии, и Египта при изготовлении клинков мечей и сабель. И получается, что родиной дамасской стали являлся отнюдь не Дамаск, а Индия.

Металл драгоценнее золота

На Ближнем Востоке и в Китае железо было известно уже за 2400 лет до н. э., а в Египте еще раньше. В Центральной Европе ранний железный век приходится примерно на 1000-450 гг до н. э. Эту эпоху называют гольштаттской по названию города в Австрии, в окрестностях которого археологи нашли много железных предметов.

Одними из первых железо из руды стали получать халибры - легендарный народ, живший в Закавказье около 1500 г. до н. э. В сыродутных горнах железную руду восстанавливали древесным углем и получали ковкое, так называемое кричное железо. В древности у некоторых народов железо ценилось дороже золота. Лишь представители знати могли украшать себя изделиями из железа, причем нередко в золотой оправе.

В Древнем Риме из железа изготавливали даже обручальные кольца. Дошедшие до нас документы рассказывают, что один из египетских фараонов обратился к царю хеттов с просьбой прислать ему железо в обмен на любое количество золота. В египетских гробницах, наряду с другими ценностями, было найдено ожерелье, в котором железные бусы чередовались с золотыми.

Разноцветный металл с узором

Нет ничего необычного в том, что любой из известных нам металлов, подвергаясь какой-либо обработке, может менять цвет. «Палитра» того или иного металла зависит и от степени нагрева, и от самой обработки, и от химических свойств. Но невозможно представить голубое золото или красное серебро. Напротив, железо, а соответственно сталь и чугун во всех своих «ипостасях», имеет несравнимую ни с каким другим металлом цветовую растяжку.

В холодном состоянии оно может быть серым, черным, почти белым, голубым, и синим, золотистым и красноватым. Более того, железо является единственным металлом, который может сам себя украшать декоративным орнаментом, проступающим как бы изнутри. Варианты этого фактурного орнамента бесконечны, и их нельзя причислить ни к одному из общеизвестных, так как этот рисунок рождается самим металлом.

Проблема происхождения черной металлургии начала проясняться лишь в последнее время. Известно определённое число фактов, свидетельствующих о том, что железо было знакомо людям почти с каменного века. Это было метеоритное железо, содержащее много никеля и поддающееся обработке в холодном состоянии.

По мнению английского ученого А. Снодграсса, в развитии технологии железа, выделяется три стадии. На первой стадии железо встречается нерегулярно, его нельзя еще считать "рабочим", оно является в большей мере церемониальным материалом. На второй стадии железо употребляется в производственной сфере, но в меньшем масштабе, чем бронза. На третьей стадии железо становится доминирующим материалом.

Наиболее ранние находки железных предметов из метеоритного железа отмечены в Иране (VI–IV тыс. до н. э), Ираке (V тыс. до н.э.) и Египте (IV тыс. до н.э). В Северной Африке и на Переднем Востоке знакомство с новым металлом также начиналось с самородного железа примерно в III-II тыс. до н.э. Например, в Месопотамии оно было известно в раннединастическое время (III тыс. до н.э), о чем свидетельствуют находки в Уре.

Изделия из метеоритного железа известны в различных культурах Евразии: в ямной (III тыс. до н.э) на Южном Урале и в афанасьевской (III тыс. до н.э.) в Южной Сибири. Его знали эскимосы и индейцы северо-запада Северной Америки, и население Чжоусского Китая.

Предлагалось немало различных теорий происхождения железа в человеческой практике. Наиболее убедительно мнение о том, что древнейшее рудное железо могло быть получено ненамеренно, как вторичный продукт сложной бронзолитейной технологии, в которой как флюс использовалась железная руда.

По-видимому, долго не удавалось получить железо в достаточных количествах, и когда это произошло, железо стали считать даром богов, небесным металлом. На первых порах оно было очень дорогим, ценилось весьма высоко и использовалось преимущественно в престижно-социальной сфере.

Ранние находки железа, полученного из руды, связаны с памятниками второй половины III тыс. до н.э. Месопотамии, Анатолии и Египта. Они происходят либо из погребений, либо из кладов или храмов. Железные предметы вооружения, как правило, украшены золотом, что свидетельствует об их использовании в ритуальной практике. Как показывают анализы, в данный период метеоритное и выплавленное железо было в употреблении одновременно.

Долгое время считалось, что в Египте железо появилось очень рано, так как оно упоминалось в некоторых текстах, в частности, в Амарнском архиве. Железо было преподнесено фараону Аменхотепу в качестве подарка от племен хеттов из страны Миттани, которая находилась на востоке Малой Азии. Однако наиболее ранние железные изделия ограничивались мелкими предметами: бусами, булавками. Оказалось, что некоторые вещи попали в гробницы позже.

Куски железа встречены в слоях II тыс. до н.э. в Ассирии и Вавилоне. Сначала и там железо ценилось так же, как золото, и вывозилось как добыча из Сирии. В текстах XIX-XVIII вв. до н.э., обнаруженных в руинах староассирийской торговой колонии Кюльтепе в Центральной Анатолии, упоминается очень дорогой материал (в 8 раз дороже золота), который продается в небольших количествах. Во дворце, построенном в 1714 г. до н.э. ассирийским царем Саргоном, были найдены таблички с надписями о его основании. В них, помимо прочего, говорится о различных дарах, в том числе, о металлах, присланных в честь этого события. Но железо уже не упоминается как ценный металл, хотя в одной их комнат дворца был обнаружен целый склад железных криц. Есть находки железа, датированные началом II тыс. до н.э. на Кипре и Крите. В памятниках позднего бронзового века Ближнего Востока железа уже гораздо больше.

Однако повсеместное развитие новой технологии началось лишь тогда, когда люди научились добывать железо из руды. Согласно общераспространенному мнению, самое раннее железоделательное производство зафиксировано в северных районах Анатолии. Традиционно считается, что первыми освоили это дело племена хеттов, которые снабжали округу предметами роскоши, но долго хранили технологию в секрете.

Однако этот вывод постоянно вызывает споры среди специалистов, так как он не подтверждается точными текстуальными и полноценными археологическими свидетельствами. На территории Анатолии известно много железных изделий, но местного ли они производства, установить трудно. О выплавке железа упоминается в письме хеттского царя Хаттуссили III (1250 г. до н.э.) ассирийскому царю Салмансару I относительно поставок металла. В нем говорится, что для производства железа "сейчас неподходящее время и его нет в царских хранилищах в данный момент, но оно, конечно, будет получено". В качестве сатисфакции, хеттский царь шлет ассирийскому коллеге железный кинжал. По-видимому, производство железа действительно было известно хеттам, но размеры этого производства были достаточно скромным, хотя и позволяли им торговать.

С XIII в. до н.э. железо стало распространяться гораздо быстрее. К примеру, уже в XII в. до н.э. оно было известно в Сирии и Палестине, а к IX в. оно почти полностью вытеснило бронзу из широкого употребления и очень быстро стало предметом широкой торговли. Экспорт железа шел через Ефратскую долину и горы Северо-Сирийского союза на юг и на север – через понтийские колонии. Этот путь назывался железным.

По современным данным, технология науглероживания и закаливания железа была изобретена в Западном Средиземноморье, на Кипре или в Палестине около XII-XII вв. до н.э.

Армения также считается одним из районов раннего появления железа, которое там вошло в постоянный обиход в IX в. до н.э., хотя в Закавказье первые железные изделия относятся еще к XV-XIV вв. до н.э. Они найдены в комплексах погребений могильников Самтавро и Тли. Население Урарту широко использовало железные предметы. Следы черной металлургии обнаружены в Тайшебаини.

Как уже отмечалось выше, куски кричного железа встречены на Крите и датированы XIX в. до н.э. Но местное производство железа на Эгейских островах начинается примерно в начале I тыс. до н.э. По свидетельству Б. В. Гракова, греческая традиция отмечает восточную часть Малой Азии (южный берег Черного моря), как местность, где жили племена халибов или халифов, что в переводе означает "сталь". Этот район может считаться еще одним центром возникновения черной металлургии, Возможно, от них – халибов – греки получили сведения о железе. Б. В. Граков полагает, что, несмотря на то, что в разных странах знакомство с метеоритным железом произошло довольно рано, овладение процессом получения железа произошло благодаря хеттам, митани и халибам. Однако, как мы знаем, это предположение в настоящее время не считается столь обоснованными, как ранее.

Распространение железа в Греции совпало по времени с эпохой Гомеровского эпоса (IX-VI вв.до н.э). "Илиада" содержит всего два упоминания об этом металле, тогда как в "Одиссее" оно упоминается много чаще, но все еще вместе с бронзой.

Допускается, что в Европу железо попало с востока различными путями: через Грецию – Балканы, или через Грецию – Италию – северные Балканы, или через Кавказ – Южную Россию – Карпатский бассейн. Ранние находки железа здесь концентрируются в основном в Западных Балканах и в Нижнем Придунавье и относятся к периоду со второй половины II тыс. до н.э. (редкие) до VIII в. до н.э.

В Средней Европе железо появилось в VII в до н.э. Железоделательное производство было хорошо освоено кельтами к V в. до н.э., они поставляли железо римлянам и даже обучали их кузнечному ремеслу, они умели соединять мягкое железо и твердую сталь в одном предмете, получая тем самым ковкую пластину, легко поддающуюся обработке, но имеющую острый режущий край.

В Скандинавии соперничество бронзы с железом продолжалось до начала н.э., а в Британии – до V в. н.э. По свидетельству Тацита, германцы редко употребляли железо.

На территории Восточной Европы в курганах ямной культуры III тыс. до н.э. встречены изделия из метеоритного железа, полученные методом холодной ковки. Шлаки и руда попадаются иногда в памятниках срубной и абашевской культур на Дону. Они отмечены в комплексах катакомбной, белогрудовской культур в Приднепровье.

Население Восточной Европы осваивало технологию добычи и обработки железа до рубежа IX-VIII вв. до н.э. В лесной полосе этот процесс проходил, главным образом, в VIII в. до н.э. Первые предметы довольно просты: шилья, долота, ножи, но в их обработке уже применялись такие операции как сварка и ковка. Уже в VIII в. до н.э. в Восточной Европе произошел перелом в металлургии. Это отмечается распространением сложных биметаллических предметов, в частности, мечей, у которых навершия отливались из бронзы по индивидуальным моделям. В это же время восточноевропейские племена рано освоили процесс цементации и получение стали. Предполагается, что биметаллические предметы изготовлялись одним человеком, знавшим обе технологии. Это косвенно указывает на то, что черная металлургия зародилась в недрах цветной.

Таким образом, переход к производству железа в Старом Свете произошел в конце II тыс. до н.э., массовым же оно стало позже – в I тыс. до н.э. В Восточном Средиземноморье, где довольно рано был открыт процесс науглероживания, началось производство стали. Здесь железо успешно конкурировало с бронзой сразу после своего появления.

В Сибири, богатой медной рудой и оловом, внедрение железа запоздало, здесь сравнительно долго сохранялась цветная металлургия. Например, в Западной Сибири переход к железному веку осуществлялся в период VIII-V вв. до н.э. Но лишь с III в. до н.э. она вступила в истинный железный век, когда сырьевое преобладание перешло к железу. Те же сроки можно указать для Алтая и Минусинской котловины. В лесной полосе Западной Сибири только в конце I тыс. до н.э. началось настоящее знакомство с железом.

В Юго-Восточной Азии изделия из кричного железа появились в середине I тыс. до н.э., а во второй половине этого тысячелетия они уже широко применялись в хозяйстве. Вначале были популярны биметаллические вещи, позже – изготовленные полностью из железа.

В конце II тыс. до н.э. в Китае также были известны биметаллические предметы, железо в них имело метеоритное происхождение. Первые известия о нем относятся к VIII в. до н.э. Настоящее же производство железа началось примерно в середине I тыс. до н.э. Но в отличие от европейских очагов, в Китае очень рано научились получать высокие температуры и отливать железо в формах, т.е. получать чугун.

В Африке первичным продуктом стала сталь. Здесь же изобрели высокий цилиндрический горн и предварительное подогревание подаваемого в него воздуха. Эти вещи не были известны на других территориях. Некоторые исследователи полагают, что в Африке производство железа было освоено самостоятельно без какого-либо влияния. Другие считают, что происхождение черной металлургии здесь связано с первоначальным импульсом, а далее она развивалась самостоятельно. В Нубии, Судане, Ливии железо появилось около VI в. до н.э. В Южном Заире обработка меди и железа стала известна одновременно. Некоторые племена перешли к железу сразу из каменного века. В целом, переход к железу на африканской территории охватил вторую половину I тыс. до н.э. (VI–I вв. до н.э.). Интересно, что в Южной Африке, в Великой Саванне бассейна р. Конго, где есть богатейшие залежи меди, медное производство было освоено позже железоделательного. Причем, если железо шло на изготовление орудий труда, то медь – на украшения.

Америка характеризуется своими особенностями. Здесь выделяется несколько очагов раннего появления металла. В Андах, известных своими богатейшими запасами металлических руд, первым известным металлом стало золото, причем, зарождение металлургического и керамического производств происходило там одновременно, но независимо. С XVIII в. до н.э. и во второй половине II тыс. до н.э. здесь употреблялись золотые и серебряные вещи. В Перу первым был получен сплав меди серебра (тумбага), который высоко ценился населением Американских цивилизаций. Интересно, что медь вначале получали кузнечным способом и лишь позже стали ее отливать. В Мезоамерике металл стал известен в I тыс. до н.э., когда его начали ввозить. Лишь в VII-VIII вв. н.э. племена майя освоили металлургию. К этому времени их древнейшая государственность приходила в упадок.

В Северной Америке первым металлом стала медь. Железо появилось в 1 тыс. до н.э. – вначале в западных районах у населения берингоморской культуры. На первых порах употреблялось метеоритное, затем кричное железо. В Австралии, как и в Америке, черная металлургия появилась в эпоху Великих географических открытий.