Що означало у розвиток людства відкриття заліза. Різнокольоровий метал із візерунком

Поява заліза та її роль історії

Технічні досягнення Стародавнього Сходу

Іригаційне землеробство в цивілізаціях Стародавнього Сходу

Донаукові знання первісного суспільства

Неолітична революція

Зародження первісного мистецтва та його технічні прийоми

Еволюція житла у первісну епоху

Техніка та технології кам'яної індустрії

Основні протиріччя та закономірності у розвитку науки і техніки

Періодизація науки та техніки

Роль науки та техніки в історії людства

Висновки

1. Історико-економічна наука оформилася як самостійна гілка системи економічних наук у XIX ст. Історія економіки та економічної думки вивчає розвиток економічних процесів, структур, інститутів, діяльності, подій та теорій. У центрі уваги перебуває еволюція господарства, а чи не суспільства.

Економіка - правильне (ефективне) господарювання, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ являє собою середовище життєдіяльності суспільства. Структуру моделі економіки утворюють три базові елементи: економічна основа розвитку суспільства, економічне управління та оптимізація потенціалу економіки.

2. Основними методами історії економіки та економічної думки є історичний, логічний, причинно-генетичний, структурно-функціональний, хронологічний, порівняльно-історичний, історичне моделювання, математичну статистику, соціальну психологію.

Пріоритетними функціями історії економіки та економічної думки є: прагматичні, ціннісні, культурні, фундаментальні та світоглядні.

3. Виділяють кілька підходів до періодизації історії економіки та економічної думки – формаційний, цивілізаційний та циклічний. Відповідно до періодизації структура курсу умовно ділиться на п'ять розділів. За критерій поділу прийнято історію формування теорії ринкової економіки.

Тема 2. Доцивілізаційне накопичення знань та розвиток техніки

Тема 3. Розвиток науки і техніки у цивілізаціях Стародавнього світу

4. Наукові знання у давньосхідних державах:

· Зародження та розвиток перших систем писемності

· Початок математичних знань та календаря

5. Становлення античної науки:

· «Штани» Піфагора

· Євдокс Книдський та доказ кулястості землі

· Геліоцентрична система Аристарха Самоського

· «Історія» - енциклопедія Геродота

· Клятва Гіппократа

· Анаксагор і теорія нескінченно малих

· Протагор: «Людина - є міра всіх речей»

· Платон і «Ліцей»

· Аристотель і «Академія»

· Ератосфен і радіус земної кулі

· Парова турбіна та театр автоматів Герона

· «Геометрія» Евкліда

· Архімед. Народження механіки

· Олександрійський Мусей

· Вітрувій «10 книг про архітектуру»

· Карта Клавдія Птолемея

· «Географія» Страбона

6. Найважливіші технічні досягнення античної цивілізації:

· Техніка та війна (металева артилерія, фаланга, легіон)

· In vino veritas (агротехнічні нововведення)

· Побудовано на віки (римський цемент, римський бетон, арки та куполи, акведуки, терми, римські дороги)

Тема 4. Наука та техніка в Середні віки

1. Технічні досягнення Арабського Сходу (VII-XII ст.):

· Арабська архітектура та будівельна техніка

· Особливості арабських міст VII-XI ст. (Дамаск, Багдад та інші)

· «Зроблено на Сході»: виробництво паперу, скла, бавовняних та шовкових тканин, дамаська сталь, парфумерія та косметика

2. Наука арабсько-мусульманської цивілізації:

· Збереження та розвиток античних знань

· Алгоритм - аль-Хорезмі та математика

· Вчений-енциклопедист аль-Біруні

· Алхімія та алхіміки Арабського Сходу

· Ібн-Сіна (Авіценна) – вчений, лікар, філософ, музикант

· Астрономія та обсерваторії арабського світу

· Філософія Сходу - ібн-Рушд (Аверроес) та Омар Хайям

· Арабські мандрівники, географи та мореплавці (Масуді, ібн-Баттута)

3. Техніка та винаходи раннього Середньовіччя:

· Технічний регрес та новий підйом

· Грецький вогонь

· Запозичення у кочівників (кінська упряж, сідло, стремена, підкова, верхова їзда, оранка на конях)

· Вікінги – королі моря

· Ремесло середньовічної цивілізації: традиції та новації

· Будівництво та архітектура Візантії, Західної Європи та Русі

· Середньовічне місто

· Хрестові походи та новації Сходу

4. Наука та освіта середньовічної Європи:

· Візантійська наука – граматик Фотій, Лев Математик та початок алгебри, Козьма Індикоплів

· Християнство і наука (Ісидор Севільський. Біда Високоповажний. «Академія» Карла Великого. Сильвестр II)

· Монах-науковець Роджер Бекон

· Перші університети

· Церква проти винахідників

5. Винаходи та відкриття в епоху Відродження (XIV-XVI ст.):

· Розквіт вітряних та водяних млинів

· Поширення цукрової тростини, чаю, кави, бавовни

· Революція у військовій техніці – пороха та вогнепальної зброї.

· Механічний годинник

· Компас, каравелла та Великі географічні відкриття

· Колумб та агротехнічна революція: кукурудза, картопля, тютюн, какао

· Географічні уявлення середньовіччя та подорож Марко Поло

· Йоганн Гуттенберг та перша друкована книга

· Поезія каменю – Собор Паризької Богоматері

6. Наука Ренесансу:

· Винахідник, майстер, художник, архітектор, вчений – єдина професія в епоху Відродження

· Леонардо да Вінчі, який поєднав науку, техніку та мистецтво

· Геліоцентрична модель світу Н. Коперника

· Сім кольорів веселки Франческо Мавролико

· Нескінченність Всесвітньої Джордано Бруно

· Політологія Н. Макіавеллі

· Утопія Т. Мора та Т. Кампанелли

· Полідор Вергілій «Про винахідників речей»

· Реформація: замість віри в Бога – віра в науку

Тема 5. Новий час: наукова революція та народження сучасної (класичної) науки (XVII-XIX ст.)

1. Формування науки як форми пізнання навколишнього світу:

· Перші наукові спільноти: Лондонська королівська спільнота та Французька королівська академія наук

· Три закони небесної механіки І. Кеплера

· Дослідник природи Р. Декарт

· Тієскоп Галілео Галілея

· «Система світу» І. Ньютона

· Винахідник логарифмів Д. Непер

· Священик і логарифмічна лінійка - У. Відред.

· Теорія природного права Б. Спінози, Т. Гоббса та Д. Локка

· Емпіричний (Ф. Бекон) та раціоналістичний (Г. Лейбніц) методи пізнання навколишнього світу

· Громадський договір та правова держава Т. Гоббса та Дж. Локка

2. Технічний прогрес у XVII-XVIII ст.:

· Механізація мануфактурного виробництва (гідроустановки)

· Новації в металургії (доменні печі, чавуноливарне виробництво тощо)

· Новий інструмент інженерів - теоретична механіка

· Виникнення приладобудування

· Механік та винахідник токарних верстатів О.К. Нартів

· Нове слово в транспорті - диліжанс та омнібус

· Паро-атмосферна машина Т. Ньюкомена

· Винахід парового двигуна (Дж. Уатт)

· Епоха морських воєн (XVII ст.) та розвиток військового флоту

· Петровські реформи та створення нової промисловості Росії

· Росія - батьківщина бойових ракет

3. Розвиток науки в епоху європейського Просвітництва:

· «Принцип Даламбера» (Ж. Даламбер)

· Філософи-просвітителі (Вольтер, Ш. Монтеск'є, Д. Дідро, Ж.-Ж. Руссо)

· Класична політекономія (У. Петті, А. Сміт, Д. Рікардо)

· Шкала А. Цельсія

· М.В. Ломоносов - титан російської науки

· Підсумуюча машина Б. Паскаля

· «Лейденська банка» П. Мушенбрука

Тема 6. Епоха промислового перевороту

1. Основні закономірності розвитку науки і техніки у XVIII-XIX ст.:

· Європа на порозі промислової революції

· Англія – «майстерня світу»

· Формування фабрично-заводської системи виробництва

· Переділ світу та створення колоніальних систем

· Соціальні наслідки промислової революції: нові суспільні класи (промисловці та робітники)

· Урбанізація та промислові міста

· Принципова зміна у зв'язках науки з виробництвом

· Виникнення технології як науки про виробництво

2. Промисловий переворот: від мануфактури до машинного виробництва (друга половина XVIII – кінець ХІХ ст.):

· Механізація текстильної промисловості («Літаючий човник» Кея. Прялка «Дженні». «Ватер-машина» Аркрайта. «Мюль-машина» Кромптона. Верстат Жаккара)

· Пароплав - винахід Роберта Фултона

· Паровоз ‑ Р. Тревітік та Дж. Стефенсон

· Початок століття стали: використання кам'яного вугілля, конвертер Бессмера, мартенівська піч

· Нове слово у військовій техніці: казнозарядна гвинтівка, нові вибухові речовини (піроксилін та нітрогліцерин), нарізні артилерійські гармати, гармати Круппа

3. Класична наука (XVIII-XIX ст.):

· Формування класичних технічних наук (прикладна механіка, теплотехніка, електротехніка)

· Паризька політехнічна школа як прообраз наукової освіти інженерів

· Відкриття в галузі електрики та електромагнетизму (Б. Франклін, А. Вольта, М. Фарадей, Дж. Максвелл)

· Ісаак Ньютон і «Початку…»

· Атомістика Дж. Дальтона

· А. Лавуазьє та закон збереження речовини

· Роберт Бойль та його роль для становлення хімії як науки

· Д. І. Менделєєв та періодична система елементів

· Систематизація видів: Лінней та Бюффон

· Чарльз Дарвін та вчення про походження видів

· Пастер та бактеріологія – початок наукової медицини

· Г. Мендель та народження генетики

Тема 7. Наука і техніка в кінці XIX – першій половині XX ст.

1. Рівень розвитку та досягнення в техніки наприкінці XIX - початку ХХ ст.:

· Загальна електрифікація виробництва та побуту

· Динамо-машини, електродвигуни та електростанції

· Двигун внутрішнього згорання

· Нові штучні матеріали (целулоїд, карболіт, штучний шовк, синтетичний каучук, барвники)

· Нові будівельні матеріали: портландцемент, залізобетон, залізні та сталеві конструкції («Кристалпалас», Ейфелева вежа, Бруклінський міст, хмарочоси США)

· Зміна містобудівних стратегій з умовами розвитку транспорту та нових вимог до якості життя (водопровід, каналізація, електричне освітлення)

· Залізниці як запорука розвитку: магістраль Берлін-Багдад, Транссибірська магістраль

· Паровоз, паровоз-компаунд, електровоз

· Метри автомобілебудування та їх дітища: автомобілі Бенца та Даймлера

· Конвеєр Г. Форда

· Сталеві гіганти у боротьбі за море: кораблі з металу, збільшення розмірів суден, трансатлантичні лайнери

· «Титанік» – символ епохи

· Перші теплоходи та поява спеціалізованих кораблів (танкери, криголами)

· Дирижаблі, аероплани, літаки (літак Можайського, брати Райт, Фарман і Блеріо, літаки Сікорського)

· Теоретична космонавтика (Ціолковський)

· Телефон (Юз і Едісон)

· Винахід радіо (Попов та Марконі)

· Розвиток фотографії

· Виникнення кінематографу

· Народження тілобачення

2. Становлення «Некласичної науки» і революція в природознавстві:

· Наука - рушійна сила суспільного прогресу

· Нобелівська премія в галузі фізики, хімії, фізіології та медицини (1895 р.) як індикатор базових напрямів та досягнень науки

· Відкриття радіоактивності ‑ М. Складовська-Кюрі та Е. Розерфорд

· Квантова теорія М. Планка та Н. Бора

· Теорія відносності А. Енштейна

· Ноосфера - вчення В.І. Вернадського

· «Собака Павлова» - фізіологія вищої нервової діяльності (І.П. Павлов)

· Екологія: виникнення, розвиток, світогляд

· Н. Вінер та створення кібернетики

· Обчислювальна техніка: створення ЕОМ та поява персональних комп'ютерів

· Ядерна фізика - розщеплення атомного ядра та використання атомної енергії у військових та мирних цілях

· Вік пластмас

· Наука та техніка для медицини: електрокардіографія, штучне серце та нирка, антибіотики, трансплантація

3. Роль науки і техніки у світових війнах:

· Роль технічних засобів у Першій світовій війні

· «Пекельний косильщик» - кулемет Максима

· Броненосці та дредноути

· Торпеди та міноносці

· Підводна війна: субмарини

· Війна в повітрі: дирижаблі та авіація

· Хімічна зброя на фронті

· Танк – сталевий аргумент на полі бою

· Війна машин – перевага військової техніки як гарантія перемоги у Другій світовій війні

· Нове слово в авіації: стратегічні бомбардування, реактивна авіація

· «Зброя відплати»: розвиток ракетної техніки

· Війна на морі за новими правилами: авіаносець і підводний човен

· Створення ядерної зброї

Поява заліза та її роль історії - поняття і види. Класифікація та особливості категорії "Поява заліза та його роль в історії" 2017, 2018.

Історія виникнення заліза

Залізна ера (I тис. до н.е.) – період ранньої історії людства, що визначається розвитком металургії та використанням залізних виробів (ножі, сокири, посуд, зброя, прикраси тощо).

Залізний вік у системі трьох періодів

Поділ ранньої історії людства на три періоди археологічних культур: кам'яний, бронзовий та залізний вік запропонував датський археолог Християн Юргенсен Томсен для полегшення класифікації археологічних знахідок. Найкраще запропонована Момсеном класифікація артефактів працює для археологічних знахідок Середземномор'я та Близького Сходу. В інших стародавніх культурах, наприклад, культурі Стародавнього Китаю, виділити бронзовий і залізний вік важче.
Термін «залізний вік» зустрічається набагато раніше, в книзі «Праці та дні» Гесіода, де історія людства розділена на 5 епох: золота, срібна, бронзова, епоха героїв і залізна епоха. Однак це давнє поділ міфологічне, а не археологічне.
Усі народи та цивілізації пережили період поширення металургії та залізних виробів. Але до культур залізного віку відносять лише цивілізації ранньої історії, які згодом пройшли рабовласницький період.

Тривалість залізної доби

Період епохи залізної доби - був найменш тривалим серед інших епох. Він почався з Темних часів Греції у 12 столітті до н. в Європі та на Близькому Сході, та в 11 столітті в Індії та Азії. Вважається, що залізна епоха закінчилася з виникненням приблизно в 3 столітті до Різдва Христового писаної історії, дає уявлення про події від безпосередніх її учасників (розвинений еллінізм і Римська держава).
В Америці, Австралії та Океанії залізна ера почалася лише з появою європейців.
Якщо так можна сказати, ми продовжуємо жити в часи розвиненого залізного віку. Залізо та металургія не втратили свого значення досі. Ще недавно СРСР був незрівнянним лідером з виробництва чавуну та сталі.

Відкриття заліза

Рання технологія отримання та обробки заліза була примітивною порівняно із сучасною металообробкою. Найдавніші залізні артефакти, знайдені археологами, були з метеоритного заліза, вірніше сплаву заліза з нікелем. Видобуток залізняку і виплавлення заліза почалося наприкінці бронзового століття. Питання, звідки почався цей процес: чи існував спочатку один центр виплавлення заліза, чи ця технологія виникла в різних частинах світу незалежно – дискутується археологами. Найпоширеніша теорія стверджує, що плавлення заліза зародилося у Східній Анатолії приблизно за 1200 років до нашої ери.
Першою технологією виплавлення заліза була сиродутна. У землі викопувалась яма, куди складали шарами руду та вугілля. Над ямою споруджували купол із димарем. Повітря в піч подавалося за допомогою ковальського хутра. Така конструкція забезпечувала відновлення заліза без розплавлення – температура була надто низькою. Технологія була малоефективною. В результаті, зруйнувавши піч, з неї виймали пористу речовину, яку називали сталлю. Вона складалася із заліза та шлаку. Її потім ущільнювали за допомогою ковальських молотів. Сиродутне залізо було низької якості та крихке. Воно поступалося твердістю перед бронзою.
Перевагою заліза над бронзою була доступність сировини. Залізні вироби із заліза стали кращими за бронзові тільки з початком освоєння процесу варіння сталі, що сталося в ранньому Середньовіччі. З того часу люди почали широко застосовувати залізо. А до того залізні вироби поступалися якістю бронзі, але залізна руда була доступна і могла бути знайдена практично скрізь, тоді як виробництво бронзи вимагає мідних та олов'яних руд, родовища яких були далеко і потребували перевезень та торгівлі.
З винаходом технології плавлення заліза відбулися значні зміни у людському суспільстві – люди отримали у достатній кількості інструменти. Майже всі побутові залізні вироби, крім ножиць і гвинтів, були вперше виготовлені в металеву еру.

Що було в теслярській скриньці? Звичайний залізний інструмент: сокира, пилка, молоток, цвяхи.

Через два століття на інший безлюдний острів потрапили герої іншого відомого роману - п'ятеро американців. Вони зуміли не тільки вижити на острові, але й створити собі більш-менш нормальні умови життя, що безумовно не вдалося б, якби всезнаючий інженер Сайрес Сміт (зауважимо, що англійською «сміт» означає «коваль») не зумів знайти на таємничому острові залізняку і зробити залізні інструменти. Інакше знову довелося б Жюлю Верну рятувати своїх героїв за допомогою знаменитого капітана Немо.

Як бачимо, без заліза не може обійтись навіть пригодницька література. Надзвичайно важливе місце займає цей метал у житті людини.

Цифри, що відбивають річний рівень виплавки сталі, значною мірою визначають економічну міць країни.

Розвитку чорної металургії – металургії заліза – надавав першорядного значення Володимир Ілліч Ленін. Ще до Жовтневої революції, 1913 р., у статті «Залізо у селянському господарстві» він писав: «Щодо заліза - ...одного з фундаментів, можна сказати, цивілізації - відсталість і дикість Росії особливо великі». Дійсно, у той рік, а 1913 рік вважався в царській Росії роком промислового підйому, у великій країні зі 150-мільйонним населенням було виплавлено лише 3,6 млн. т сталі. Нині це середня річна продуктивність середнього металургійного заводу. Сьогодні Росія з виплавки чавуну і сталі впевнено тримає перше місце у світі. У 1975 р. в нашій країні було виплавлено 141 млн. т сталі, а в 1980 р. - 148 млн. т. Світове виробництво сталі підійшло вже до рубежу 700 млн. т. Багато стали (дані за 1980 р.) 111,5 млн. т, США – 100,8 млн. т, країни Спільного ринку – 128,6, у тому числі ФРН – 44,1 млн. т.

Загальна частка країн - 56,8 млн. т, зокрема Бразилії - 15,4, а Індії - 9,4 млн. т (інші - менше).

Початок залізного віку

Був час, коли залізо на землі цінувалося значно дорожче за золото. Радянський історик Г. Арешян вивчав вплив заліза на давню культуру країн Середземномор'я. Він наводить таку пропорцію: 1: 160: 1280: 6400. Це співвідношення вартості міді, срібла, золота та заліза у стародавніх хетів. Як свідчить в «Одіссеї» Гомер, переможця ігор, влаштованих Ахіллесом, нагороджували шматком золота та шматком заліза. Залізо було однаково необхідно і воїну, і орачу, а практична потреба, як відомо, - найкращий двигун виробництва та технічного прогресу.

Термін "залізний вік" введений у науку в середині XIX ст. датським археологом К. Ю. Томсеном. "Офіційні" межі цього періоду людської історії: від IX-VII ст. до н.е. коли в багатьох народів та племен Європи та Азії почала розвиватися металургія заліза, і до часу виникнення у цих племен класового суспільства та держави. Але якщо епохи називати за основним матеріалом знарядь праці, то, очевидно, залізний вік триває і сьогодні.

Як отримували залізо наші далекі пращури? Спочатку так званим сиродутним методом. Сиродутні печі влаштовували просто землі, зазвичай схилах ярів і канав. Вони мали вигляд труби. Цю трубу заповнювали деревним вугіллям та залізною рудою. Вугілля запалювали, і вітер, що дмухав у схил яру, підтримував горіння вугілля.

Залізна руда відновлювалася, і виходила м'яка криця – залізо із включеннями шлаку. Таке залізо називають зварювальним; у ньому містилося трохи вуглецю та домішок, що перейшли з руди. Крику кували, шматки шлаку відвалювалися, і під молотом залишалося залізо, пронизане нитками шлаку. З нього відковували різні гармати.

Вік зварювального заліза був довгим, проте людям давнини та раннього середньовіччя було знайоме й інше залізо. Відому дамаську сталь (або булат) робили на Сході ще за часів Аристотеля (IV ст. до н. е.). Але технологія її виробництва, як і процес виготовлення булатних клинків, багато століть трималася в секреті.

Процес виробництва сталі зводиться по суті випалювання з чавуну домішок, до окислення їх киснем повітря. Те, що роблять металурги, рядовому хіміку може здатися нісенітницею: спочатку відновлюють оксид заліза, одночасно насичуючи метал вуглецем, кремнієм, марганцем (виробництво чавуну), а потім намагаються випалити їх. Найприкріше, що хімік має рацію: металурги застосовують явно безглуздий метод. Але іншого вони не мали.

Головний металургійний переділ – виробництво сталі з чавуну – виник у XIV ст. Сталь тоді отримували у кричних горнах. Чавун поміщали на шар деревного вугілля, розташований вище фурми для подачі повітря. При горінні вугілля чавун плавився і краплями стікав вниз, проходячи через зону, багатшу киснем, - повз фурму. Тут залізо частково звільнялося від вуглецю та майже повністю від кремнію та марганцю. Потім воно опинялося на дні горна, вистеленого шаром залізистого шлаку, що залишився після попередньої плавки. Шлак поступово окислював вуглець, що ще зберігся в металі, через що температура плавлення металу підвищувалася, і він загусав. М'який злиток, що утворився, ломом піднімали вгору. У зоні над фурмою він ще раз переплавлявся, при цьому окислялася ще якась частина вуглецю, що міститься в залозі. Коли після переплавки на дні горна утворювалася 50-100-кілограмова криця, її витягали з горна і відразу відправляли на проковку, мета якої була не тільки ущільнити метал, а й видавити з нього рідкі шлаки.

Найбільш досконалим залізоробним агрегатом минулого була пудлінгова піч, винайдена англійцем Генрі Кортом наприкінці XVIII ст. (До речі, він же винайшов і прокатку профільного заліза на валках з нарізаними в них калібрами. Розпечена смуга металу, проходячи через калібри, набирала їхньої форми.)

Пудлінгова піч Корта завантажувалася чавуном, а подина (дно) та стіни її були футеровані залізною рудою. Після кожної плавки їх поновлювали. Гарячі гази з топки розплавляли чавун, а потім кисень повітря та кисень, що міститься в руді, окислювали домішки. Пудлінговщик, що стоїть біля печі, помішував у ванні залізною ключкою, де осідали кристали, що утворюють залізну крицю.

Після винаходу пудлінгової печі в цій галузі чорної металургії довго не з'являлося нічого нового, якщо не вважати розробленого англійцем Гунстман тигельного способу отримання високоякісної сталі. Але тиглі були малопродуктивні, а розвиток промисловості та транспорту вимагав все більшої та більшої кількості сталі.

Мартен та конвертер

Генрі Бессемер був механіком, до того ж без систематичної освіти. Він винаходив, що доведеться: машинку для гасіння марок, нарізну гармату, різні механічні пристрої. Бував він і на металургійних заводах, спостерігав за роботою пудлінгувальників. У Бессемера з'явилася думка перекласти цю важку «гарячу» роботу на стиснене повітря. Після багатьох проб він у 1856 р. запатентував спосіб виробництва стали продуванням повітря через рідкий чавун, що знаходиться в конвертері - грушоподібній посудині з листового заліза, викладеному зсередини кварцовим вогнетривом.

Для підведення дуття служить вогнетривке днище з багатьма отворами. Конвертер має пристрій для повороту не більше 300°. Перед початком роботи конвертер кладуть «на спину», заливають у нього чавун, пускають дуття і тоді ставлять конвертер вертикально. Кисень повітря окислює залізо у закис FeO. Остання розчиняється в чавуні та окислює вуглець, кремній, марганець... З оксидів заліза, марганцю та кремнію утворюються шлаки. Такий процес ведуть до вигоряння вуглецю.

Потім конвертер знову кладуть «на спину», відключають дуття, вводять у метал розрахункову кількість феромарганцю – для розкислення. Так виходить високоякісна сталь. Спосіб конвертерного переділу чавуну став першим способом масового виробництва литої сталі.

Переділ у безсемерівському конвертері, як з'ясувалося пізніше, мав недоліки. Зокрема, з чавуну не видалялися шкідливі домішки – сірка та фосфор. Тому для переробки в конвертері застосовували головним чином чавун, вільний від сірки та фосфору. Від сірки згодом навчилися позбавлятися (частково, зрозуміло), додаючи до рідкої сталі багатий марганцем «дзеркальний» чавун, а пізніше і феромарганець.

З фосфором, який не видалявся в доменному процесі і не зв'язувався марганцем, було складніше. Деякі руди, такі як лотарингська, що відрізняються високим вмістом фосфору, залишалися непридатними для виробництва сталі. Вихід було знайдено англійським хіміком С. Д. Томасом, який запропонував зв'язувати фосфор вапном. Конвертер Томаса на відміну безсемерівського був футерований обпаленим доломітом, а не кремнеземом. У чавун під час продування подавали вапно. Утворювався вапняно-фосфористий шлак, який легко відокремлювався від сталі. Згодом цей шлак навіть почали використовувати як добрива.

Найбільша революція в сталеплавильному виробництві відбулася в 1865 р., коли батько і син - П'єр та Еміль Мартени - використовували для одержання сталі регенеративну газову піч, побудовану за кресленнями В. Сіменса. У ній, завдяки підігріву газу та повітря, в особливих камерах з вогнетривкою насадкою досягалася така висока температура, що сталь у ванні печі переходила вже не в тістоподібне, як у пудлінговій печі, а в рідкий стан. Її можна було заливати в ковші та форми, виготовляти зливки та прокочувати їх у рейки, балки, будівельні профілі, листи... І все це у величезних масштабах! Крім того, з'явилася можливість використовувати величезні кількості залізного брухту, що накопичився за довгі роки на металургійних та машинобудівних заводах.

Остання обставина відіграла дуже важливу роль у становленні нового процесу. На початку XX ст. мартенівські печі майже повністю витіснили безсемерівські та томасівські конвертери, які хоч і споживали брухт, але в дуже малих кількостях.

Конвертерне виробництво могло б стати історичною рідкістю, такою самою, як і пудлінгове, якби не кисневе дуття. Думка про те, щоб усунути з повітря азот, що не бере участі в процесі, і продувати чавун одним киснем, приходила в голову багатьом видним металургам минулого; зокрема, ще у ХІХ ст. Російський металург Д. К. Чернов та швед Р. Окерман писали про це. Але в той час кисень був занадто дорогий. Лише у 30-40-х роках минулого століття, коли було впроваджено дешеві промислові способи отримання кисню з повітря, металурги змогли використати кисень у сталеплавильному виробництві. Зрозуміло, у мартенівських печах. Спроби продувати киснем чавун у конвертерах не призвели до успіху: розвивалася така висока температура, що прогоряли днища апаратів. У мартенівській печі все було простіше: кисень давали і у смолоскип, щоб підвищити температуру полум'я, і ​​у ванну (у рідкий метал), щоб випалити домішки. Це дозволило набагато збільшити продуктивність мартенівських печінок, але водночас підвищило температуру в них настільки, що починали плавитися вогнетриви. Тому і тут кисень застосовували у помірних кількостях.

У 1952 р. в австрійському місті Лінці на заводі «Фест» вперше почали застосовувати новий спосіб виробництва сталі – киснево-конвертерний. Чавун заливали в конвертер, днище якого не мало отворів для дуття, було глухим. Кисень подавався на поверхню рідкого чавуну. Вигоряння домішок створювало таку високу температуру, що рідкий метал доводилося охолоджувати, додаючи до конвертера залізну руду та брухт. І у досить великих кількостях. Конвертери знову з'явились на металургійних заводах. Новий спосіб виробництва стали швидко поширюватися у всіх промислово розвинених країнах. Зараз він вважається одним із найперспективніших у сталеплавильному виробництві.

Переваги конвертера полягають у тому, що він займає менше місця, ніж мартенівська піч, спорудження його набагато дешевше, а продуктивність вища. Однак у конвертерах спочатку виплавляли лише маловуглецеві м'які сталі. У наступні роки було розроблено процес виплавки в конвертері високовуглецевих та легованих сталей.

Залізо - один із найпоширеніших елементів: земна кора містить близько 5% заліза. Однак лише сорокова частина цих запасів сконцентрована як родовищ, придатних розробки. Основні рудні мінерали заліза – магнетит, гематит, бурий залізняк та сидерит. Саме слово "залізо" походить, як вважають одні вчені, від санскритського "джальжа" - метал, руда. Інші вважають, що в основі російської назви лежить інший санскритський корінь - "жель", що означає "блищати", "палати".

Метеоритне залізо

Перше залізо, яке потрапило до рук людини, було не земного, а космічного походження: залізо входило до складу метеоритів, що падають на Землю. Тому шумери називали його «небесною міддю», а давні копти – «небесним каменем». У період перших династій Ур в Месопотамії залізо називали ан-бар (небесне залізо). Єгиптяни завжди зображували залізні предмети синіми – кольори неба. У папірусі Еберса (раніше 1500 до н. е.) про нього йдеться як про метал небесного виготовлення.

Найбільший залізний метеорит було знайдено у 1920 р. у південно-західній частині Африки. Це метеорит "Гоба", що важить 60 т.

Про те, що давні люди користувалися спочатку саме залізом метеоритного походження, свідчать поширені в деяких народів міфи про богів, які скинули з неба залізні предмети та знаряддя, - плуги, сокири. Метеоритне залізо піддається ковці в холодному стані, тому люди почали виготовляти з нього найпростіші знаряддя. Метеоритне залізо обробляли так само, як і мідь. При холодному куванні воно набуває потрібної форми і одночасно стає міцнішим і твердішим, а відпал у вогні знову робить кований метал м'яким.

«Сиродутне» залізо

Незважаючи на повсюдне використання заліза на землі після бронзового віку, спосіб отримання його безпосередньо з руди не змінювався протягом 3000 років, доки в Європі в XIII ст. не винайшли доменну піч. Спосіб цей називався «сиродутним», так як «сиру» болотяну або лучну руду закладали в обмазану глиною яму разом з деревним вугіллям, а потім через отвір у нижній частині ями дмухали ручними, а пізніше механічними хутром. В результаті цього окис заліза перетворювався на метал, а порожня порода стікала вниз, а на самому дні печі накопичувалися зерна заліза, які, злипаючись, утворювали крицю, тобто пухку губчасту масу, просочену шлаками. Розпечену до білого крицю виймали, швидко проковували, віджимаючи з неї шлак, і зварювали в монолітний шматок заліза коржі.

Саме собою кричне залізо було сплавом з вуглецем, відсотковий вміст якого перевищувало сотих часток. У наш час назва залізовуглецевого сплаву залежить від пропорцій вуглецю до металу: якщо в залізі до 2 % вуглецю, воно називається сталлю. Варто відзначити, що якщо вуглецю менше 0,25%, то сплав має назву м'якої сталі (маловуглецевої), а за старою термінологією саме вона називалася залізом. Коли вуглецю більше 2%, то залізний сплав називають чавуном.

Загадка стародавньої колони

У Делі стоїть знаменита Кутубська колона вагою близько 6,5 т, її висота 7,5 м, діаметр 42 см біля основи та до 30 см біля верху. Виготовлено її майже з чистого заліза (99,72%), чим і пояснюється її довголіття. Досі на ній не виявлено іржі. Колона була споруджена в 415 р. на честь царя Чандрагупт II. За народним повір'ям, у того, хто притулиться до колони спиною і зведе за нею руки, здійсниться заповітне бажання.

Які ж змогли древні металурги виготовити цю чудову колону, перед якою безсилий час? Давня Індія давно славилася мистецтвом своїх металургів. Про виплавку заліза в Індії йдеться в Ригведах - священних книгах, що належать приблизно до XIII-XII ст. до зв. е. Таким чином, на час створення колони металургія Індії мала принаймні півторатисячолітню історію, і залізо вже стало застосовуватися для виготовлення плугів.

Щодо способу виготовлення чудової колони досі немає єдиної думки. Деякі автори вважають, що колона виготовлена ​​методом зварювання окремих криць масою по 36 кг і подальшим куванням. На думку інших фахівців, стародавні металурги для одержання чистого заліза розтирали губку зварювального заліза на порошок і просіювали його. А потім отриманий чистий порошок заліза нагрівали до червоного жару і під ударами молота його частинки злипалися в одне ціле — це називається методом порошкової металургії.

Неперевершений у лиття

При доменному процесі виходять три види чавуну:

• ливарний (сірий),
• передільний (білий),
• спеціальний чавун (феросплави).

Лиття з сірого ливарного чавуну добре працює на стиск, вдвічі слабше на вигин і втричі-вчетверо гірше на розтяг, - ці властивості необхідно враховувати при проектуванні художніх виробів, призначених під виливок. Сірий чавун завдяки своїй високій корозійній стійкості надзвичайно широко застосовується у виготовленні виробів екстер'єрного характеру: паркових декоративних скульптур, ваз і фонтанів, садових огорож, воріт, надгробних плит і грат. А довговічність і міцність на стирання роблять його незамінним матеріалом для сходів та огорож сходів.

Зрештою, виключно високі ливарні властивості дозволяють відливати найтонші ажурні предмети з красивим чорно-коричневим кольором. Чудово виходять з чавуну та дрібні побутові предмети: попільнички, дверні ручки, туалетне приладдя і навіть ланцюжки для годинника.

У кузні

Сталь - найпоширеніший сплав із «родини» залізовуглецевих. З давніх-давен ковалі навчилися отримувати із залізної руди не тільки м'яке залізо, а й високовуглецеву сталь. У Стародавній Русі, наприклад, вона разом із залізом йшла на виготовлення складнозорових зварених клинків мечів, кинджалів та ножів. Технологія виробництва цих видів виробів була неймовірно складною та трудомісткою. Невипадково давньоруські ковалі шанувалися як особливий привілейований стан. А в ранню язичницьку епоху їх вважали наймогутнішими, наймудрішими і незамінними людьми, бо сам бог грому і блискавки Перун був їхнім покровителем і порадником.

У давньоруських писемних джерелах сталь називають спеціальними термінами: «Оціл», «Харолуг» і «Уклад». Говорячи про залізо та сталі, неможливо не згадати про ще раз про Індію. Із записів одного арабського географа XII ст. можна дізнатися, що на той час Індія славилася виробництвом заліза та сталі. Виявляється, ця сталь служила безпосереднім сировиною для отримання з неї тих сортів булату, які згодом використовували ковалі Персії, Сирії, і Єгипту при виготовленні клинків мечів і шабель. І виходить, що батьківщиною дамаської сталі був не Дамаск, а Індія.

Метал дорогоцінний за золото

На Близькому Сході та в Китаї залізо було відоме вже за 2400 років до н. е.., а в Єгипті ще раніше. У Центральній Європі раннє залізне століття припадає приблизно на 1000-450 рр. до н. е. Цю епоху називають гольштаттською за назвою міста в Австрії, на околицях якого археологи знайшли багато залізних предметів.

Одними з перших залізо з руди стали одержувати халібри - легендарний народ, який жив у Закавказзі близько 1500 до н. е. У сиродутних горнах залізну руду відновлювали деревним вугіллям та отримували ковке, так зване кричне залізо. У давнину в деяких народів залізо цінувалося дорожче за золото. Лише представники знаті могли прикрашати себе виробами із заліза, причому нерідко у золотій оправі.

У Стародавньому Римі із заліза виготовляли навіть обручки. Документи, що дійшли до нас, розповідають, що один з єгипетських фараонів звернувся до царя хетів з проханням надіслати йому залізо в обмін на будь-яку кількість золота. У єгипетських гробницях, поряд з іншими цінностями, було знайдено намисто, в якому залізні намисто чергувалися із золотими.

Різнокольоровий метал із візерунком

Немає нічого незвичайного в тому, що будь-який з відомих нам металів, піддаючись будь-якій обробці, може змінювати колір. "Палітра" того чи іншого металу залежить і від ступеня нагріву, і від самої обробки, і від хімічних властивостей. Але неможливо уявити блакитне золото чи червоне срібло. Навпаки, залізо, а відповідно сталь і чавун у всіх своїх «іпостасях», має незрівнянну кольорову розтяжку.

У холодному стані воно може бути сірим, чорним, майже білим, блакитним і синім, золотавим і червонуватим. Більше того, залізо є єдиним металом, який може сам прикрашати себе декоративним орнаментом, що проступає як би зсередини. Варіанти цього фактурного орнаменту нескінченні, і їх не можна зарахувати до жодного із загальновідомих, оскільки цей малюнок народжується самим металом.

Проблема походження чорної металургії почала прояснюватись лише останнім часом. Відомо певна кількість фактів, що свідчать про те, що залізо було знайоме людям майже з кам'яного віку. Це було метеоритне залізо, що містить багато нікелю і обробці, що піддається в холодному стані.

На думку англійського вченого А. Снодграсса, у розвитку технології заліза виділяється три стадії. На першій стадії залізо зустрічається нерегулярно, його не можна вважати "робочим", воно є більшою мірою церемоніальним матеріалом. На другій стадії залізо використовується у виробничій сфері, але у меншому масштабі, ніж бронза. На третій стадії залізо стає домінуючим матеріалом.

Найбільш ранні знахідки залізних предметів із метеоритного заліза відзначені в Ірані (VI–IV тис. до н. е.), Іраку (V тис. до н.е.) та Єгипті (IV тис. до н.е.). У Північній Африці та на Передньому Сході знайомство з новим металом також починалося із самородного заліза приблизно у III-II тис. до н.е. Наприклад, у Месопотамії воно було відоме у ранньодинастичний час (III тис. до н.е.), про що свідчать знахідки в Урі.

Вироби з метеоритного заліза відомі у різних культурах Євразії: у ямній (III тис. до н.е.) на Південному Уралі та в афанасьєвській (III тис. до н.е.) у Південному Сибіру. Його знали ескімоси та індіанці північного заходу Північної Америки, та населення Чжоуського Китаю.

Пропонувалося чимало різних теорій походження заліза у людській практиці. Найбільш переконлива думка про те, що найдавніше рудне залізо могло бути отримано ненавмисно, як вторинний продукт складної бронзолітної технології, в якій флюсом використовувалася залізна руда.

Очевидно, довго не вдавалося отримати залізо в достатній кількості, і коли це сталося, залізо стали вважати задарма богів, небесним металом. Спочатку воно було дуже дорогим, цінувалося дуже високо і використовувалося переважно в престижно-соціальній сфері.

Ранні знахідки заліза, одержаного з руди, пов'язані з пам'ятниками другої половини III тис. до н. Месопотамії, Анатолії та Єгипту. Вони походять з поховань, або з скарбів або храмів. Залізні предмети озброєння зазвичай прикрашені золотом, що свідчить про їх використання в ритуальній практиці. Як показують аналізи, в даний період метеоритне та виплавлене залізо було у вживанні одночасно.

Довгий час вважалося, що в Єгипті залізо з'явилося дуже рано, оскільки воно згадувалося в деяких текстах, зокрема в Амарнському архіві. Залізо було піднесено фараонові Аменхотепу як подарунок від племен хетів із країни Міттані, що знаходилася на сході Малої Азії. Однак найбільш ранні залізні вироби обмежувалися дрібними предметами: намистом, шпильками. Виявилося, що деякі речі потрапили до гробниць пізніше.

Шматки заліза зустрінуті у шарах ІІ тис. до н.е. в Ассирії та Вавилоні. Спочатку там залізо цінувалося так само, як золото, і вивозилося як видобуток із Сирії. У текстах XIX-XVIII ст. до н.е., виявлених у руїнах староассірійської торгової колонії Кюльтепе в Центральній Анатолії, згадується дуже дорогий матеріал (у 8 разів дорожчий за золото), який продається в невеликих кількостях. У палаці, побудованому 1714 р. до н.е. ассирійським царем Саргоном, було знайдено таблички з написами про його заснування. У них, крім іншого, йдеться про різні дари, у тому числі про метали, надіслані на честь цієї події. Але залізо вже не згадується як цінний метал, хоча в одній із кімнат палацу було виявлено цілий склад залізних криць. Є знахідки заліза, датовані початком ІІ тис. до н. на Кіпрі та Криті. У пам'ятниках пізнього бронзового віку Близького Сходу заліза вже набагато більше.

Однак повсюдний розвиток нової технології почався лише тоді, коли люди навчилися добувати залізо із руди. Згідно з загальнопоширеною думкою, раннє залізоробне виробництво зафіксовано в північних районах Анатолії. Традиційно вважається, що першими освоїли цю справу племена хетів, які постачали округу предмети розкоші, але довго зберігали технологію в секреті.

Однак цей висновок постійно викликає суперечки серед фахівців, оскільки він не підтверджується точними текстуальними та повноцінними археологічними свідченнями. На території Анатолії відомо багато залізних виробів, але чи місцевого виробництва, встановити важко. Про виплавку заліза згадується у листі хетського царя Хаттуссілі III (1250 р. до н.е.) ассірійському цареві Салмансару I щодо поставок металу. У ньому йдеться, що для виробництва заліза "зараз невідповідний час і його немає в царських сховищах в даний момент, але воно, звичайно, буде отримано". Як сатисфакцію, хетський цар шле ассірійському колезі залізний кинжал. Очевидно, виробництво заліза справді було відоме хетам, але розміри цього були досить скромним, хоча й дозволяли їм торгувати.

З XIII ст. до н.е. залізо почало поширюватися набагато швидше. Наприклад, вже у XII в. до н.е. воно було відоме в Сирії та Палестині, а до IX ст. воно майже повністю витіснило бронзу із широкого вживання і дуже швидко стало предметом широкої торгівлі. Експорт заліза йшов через Єфратську долину та гори Північно-Сирійського союзу на південь та на північ – через понтійські колонії. Цей шлях називався залізним.

За сучасними даними, технологію навуглерожування і загартовування заліза було винайдено у Західному Середземномор'ї, на Кіпрі чи Палестині близько XII-XII ст. до н.е.

Вірменія також вважається одним із районів ранньої появи заліза, яка там увійшла у постійний побут у IX ст. е., хоча у Закавказзі перші залізні вироби ставляться ще XV-XIV ст. до н.е. Вони знайдені у комплексах поховань могильників Самтавро та Тлі. Населення Урарт широко використовувало залізні предмети. Сліди чорної металургії виявлені в Тайшебаїні.

Як зазначалося вище, шматки кричного заліза зустрінуті на Криті і датовані в XIX ст. до н.е. Але місцеве виробництво заліза на Егейських островах починається приблизно на початку І тис. до н. За свідченням Б. В. Гракова, грецька традиція відзначає східну частину Малої Азії (південний берег Чорного моря), як місцевість, де жили племена халібов або халіфів, що в перекладі означає "сталь". Цей район може вважатися ще одним центром виникнення чорної металургії. Можливо, від них – халібов – греки отримали відомості про залізо. Б. В. Граков вважає, що, незважаючи на те, що в різних країнах знайомство з метеоритним залізом відбулося досить рано, оволодіння процесом отримання заліза відбулося завдяки хетам, мітані та халібам. Проте, як знаємо, це припущення нині вважається настільки обгрунтованими, як раніше.

Поширення заліза у Греції збіглося за часом з епохою Гомерівського епосу (IX-VI ст. до н.е.). "Іліада" містить лише дві згадки про цей метал, тоді як в "Одіссеї" воно згадується набагато частіше, але все ще разом із бронзою.

Допускається, що до Європи залізо потрапило зі сходу різними шляхами: через Грецію – Балкани, чи через Грецію – Італію – північні Балкани, чи через Кавказ – Південну Росію – Карпатський басейн. Ранні знахідки заліза тут концентруються в основному в Західних Балканах і Нижньому Придунав'ї і відносяться до періоду з другої половини II тис. До н. (рідкісні) до VIII ст. до н.е.

У Середній Європі залізо з'явилося у VII ст до н.е. Залізоробне виробництво добре освоєно кельтами до V в. до н.е., вони постачали залізо римлянам і навіть навчали їх ковальському ремеслу, вони вміли з'єднувати м'яке залізо і тверду сталь в одному предметі, отримуючи тим самим ковку пластину, що легко піддається обробці, але має гострий ріжучий край.

У Скандинавії суперництво бронзи із залізом тривало на початок н.е., а Британії – до V в. н.е. За свідченням Тацита, німці рідко вживали залізо.

На території Східної Європи в курганах ямної культури ІІІ тис. до н. зустрінуті вироби з метеоритного заліза, отримані методом холодного кування. Шлаки та руда трапляються іноді у пам'ятниках зрубної та абашівської культур на Дону. Вони відзначені у комплексах катакомбної, білогрудівської культур у Наддніпрянщині.

Населення Східної Європи освоювало технологію видобутку та обробки заліза до рубежу IX-VIII ст. до н.е. У лісовій смузі цей процес проходив, головним чином, у VIII ст. до н.е. Перші предмети досить прості: шила, долота, ножі, але в їхній обробці вже застосовувалися такі операції як зварювання та кування. Вже у VIII ст. до н.е. у Східній Європі відбувся перелом у металургії. Це відзначається поширенням складних біметалевих предметів, зокрема, мечів, у яких навершія відливались із бронзи за індивідуальними моделями. У цей час східноєвропейські племена рано освоїли процес цементації і отримання стали. Передбачається, що біметалічні предмети виготовлялися однією людиною, яка знала обидві технології. Це опосередковано вказує на те, що чорна металургія зародилася в кольорових надрах.

Таким чином, перехід до виробництва заліза в Старому Світі відбувся наприкінці II тис. до н.е., масовим воно стало пізніше – в I тис. до н.е. У Східному Середземномор'ї, де досить рано було відкрито процес навуглерожування, розпочалося виробництво сталі. Тут залізо успішно конкурувало з бронзою відразу після появи.

У Сибіру, ​​багатою мідною рудою та оловом, використання заліза запізнилося, тут порівняно довго зберігалася кольорова металургія. Наприклад, у Західному Сибіру перехід до залізного віку здійснювався у період VIII-V ст. до н.е. Але лише з ІІІ ст. до н.е. вона вступила в справжній залізний вік, коли сировинна перевага перейшла до заліза. Ті ж терміни можна вказати для Алтаю та Мінусинської улоговини. У лісовій смузі Західного Сибіру лише наприкінці I тис. до н. почалося справжнє знайомство із залізом.

У Південно-Східній Азії вироби з кричного заліза з'явилися в середині I тис. до н.е., а в другій половині цього тисячоліття вони широко застосовувалися в господарстві. Спочатку були популярні біметалічні речі, пізніше виготовлені повністю із заліза.

Наприкінці II тис. до н. у Китаї також були відомі біметалічні предмети, залізо в них мало метеоритне походження. Перші звістки про нього відносяться до VIII ст. до н.е. Справжнє виробництво заліза почалося приблизно в середині I тис. до н.е. Але на відміну європейських вогнищ, у Китаї дуже рано навчилися отримувати високі температури і відливати залізо формах, тобто. отримувати чавун.

У Африці первинним продуктом стала сталь. Тут же винайшли високий циліндричний горн і попереднє підігрів повітря, що подається в нього. Ці речі були відомі інших територіях. Деякі дослідники вважають, що в Африці виробництво заліза освоєно самостійно без будь-якого впливу. Інші вважають, що походження чорної металургії тут пов'язане з первісним імпульсом, а далі розвивалася самостійно. У Нубії, Судані, Лівії залізо виникло близько VI в. до н.е. У Південному Заїрі обробка міді та заліза стала відома одночасно. Деякі племена перейшли до заліза одразу з кам'яного віку. Загалом перехід до заліза на африканській території охопив другу половину І тис. до н.е. (VI-I ст. до н.е.). Цікаво, що у Південній Африці, у Великій Саванні басейну нар. Конго, де є найбагатші поклади міді, мідне виробництво освоєно пізніше залізоробного. Причому, якщо залізо йшло виготовлення знарядь праці, то мідь – на прикраси.

Америка характеризується своїми особливостями. Тут виділяється кілька осередків ранньої появи металу. У Андах, відомих своїми багатими запасами металевих руд, першим відомим металом стало золото, причому, зародження металургійного та керамічного виробництв відбувалося там одночасно, але незалежно. З XVIII ст. до н.е. та у другій половині II тис. до н.е. тут вживалися золоті та срібні речі. У Перу першим було отримано метал міді срібла (тумбага), який високо цінувався населенням Американських цивілізацій. Цікаво, що мідь спочатку отримували ковальським способом і потім почали її відливати. У Мезоамериці метал став відомий у І тис. до н.е., коли його почали ввозити. Лише у VII-VIII ст. н.е. племена майя освоїли металургію До цього часу їхня найдавніша державність занепадала.

У Північній Америці першим металом стала мідь. Залізо виникло в 1 тис. до н. - Спочатку в західних районах у населення берінгоморської культури. Спочатку використовувалося метеоритне, потім кричне залізо. У Австралії, як й у Америці, чорна металургія виникла епоху Великих географічних відкриттів.