Краткая история технологий. Идеи, процессы и устройства, при помощи которых человек изменяет окружающую среду с древности до наших дней - страница 56

В ранний период широко применяли метод репуссе – чеканку рельефов на листовом металле изнутри. На кладбище в Уре найдены статуэтки животных из листового золота толщиной в несколько тысячных дюйма, испещренные рельефом, сделанным чеканкой и выглаживанием с вкраплениями участков отжига. Гвоздями листовое железо прибивали к дереву, гвоздями или заклепками скрепляли листы металла, однако самым распространенным методом соединения была пайка.

Филигрань, зернение и инкрустация тоже появились в этот период. Проволоку для филиграни получали нарезанием непрерывной узкой полоски круглого листа металла: протягивать проволоку через металлические пластины умели еще в 2500 году до н. э. Зернение выполнялось реже, но встречается в гробнице Тутанхамона: капли металла припаяны к основанию – задача невероятной сложности. Инкрустацию – формование ячеек на полосе металла для вставки драгоценных камней – впервые выполнили шумеры и довели до совершенства в Египте (воротник Тутанхамона). Это расточительное искусство распространилось и в Европу. В могилах в Микенах найдены бронзовые кинжалы XVI века до н. э. с металлическими вставками, а на них – изображения охоты на льва из золота, электрума (сплава золота с серебром) и серебра. А вот Гомер, чьи герои давних лет спят вечным сном, принадлежал к новой эпохе, в которой человек увлекся железом.

В бронзовом веке было две основных, сложных технологии: работа шахтера в темных недрах земли и совместная переплавка двух металлов (одного из которых, олова, всегда не хватало) для формирования сплава. Так как железной руды, в виде болотной руды, было предостаточно на поверхности и металл имелся в различных видах без примеси, то на первый взгляд непонятно, отчего так поздно наступил железный век. Ведь на самом деле он начался примерно в 1200 году до н. э., когда после падения империи хеттов кузнецы рассеялись по свету, хотя металл немного обрабатывали еще до 2500 года до н. э., а железные орнаменты и церемониальное оружие появились вскоре после 2000 года до н. э. Задержка объясняется двумя причинами. Ранние находки метеоритного железа не побудили человека искать железную руду под землей. Кроме того, экспериментальная выплавка железной руды ради выяснения, ведет ли она себя так же, как медная руда или другие известные металлы, обескуражила бы людей, ибо чистое железо плавится при 1535 °С (медь плавится при 1083 °С). То есть эксперименты по выплавке закончились бы кучей шлака и золы поверх нерасплавленных сгустков железа. До появления средневековой доменной печи получить расплавленное железо для литья не удавалось, хотя с дохристианских времен температуру в печи повышали либо лучшей естественной тягой, либо кузнечными мехами. При повторной ковке при температуре красного каления отбивалась большая часть шлака с необработанного железа до того, как он станет годен к употреблению.

Хотя кованое железо, полученное таким способом, было прочнее других доступных металлов, не получалось сделать острый край: такое удалось только со сталью – сплавом железа с примерно 0,15–1,5 процента углерода и без остаточного шлака. Проблема отчасти решилась с изобретением науглероживания (цементации) халибами Малой Азии – подневольным племенем империи хеттов примерно в 1400 году до н. э. Процесс науглероживания – повторяющаяся ковка и нагревание в непосредственном контакте с древесным углем, который диффузионно насыщает углеродом поверхность металла. Некоторые специфические железные руды дают сталь напрямую, если правильно организовать процесс плавки; такую сталь получили примерно в 500 году до н. э. в центральном европейском регионе Штирии и Каринтии – римском Норике. Между тем еще предстояло узнать, что сталь необходимо закалять дальше, погружая горячий металл в холодную воду. Если погружали в холодную воду раскаленную медь или бронзу, которые использовались более тысячи лет, они размягчались. Процесс закалки, скорее всего, появился через два столетия после науглероживания. Таким образом, древняя железная металлургия достигла расцвета только в последнем тысячелетии до н. э., и даже тогда все ограничивалось работой кузнеца с молотом и мехами, а чугун было практически невозможно получить в небольших печах с низкими температурами.