«Бронзовый век»    
Долгое время историки считали, что древняя бронза - это только сплав меди и олова. Однако тщательный анализ бронзовых изделий показал, что вопрос этот гораздо сложнее, чем казалось ранее. Были выделены бронзы, полученные добавлением к меди мышьяка, никеля, свинца, сурьмы...
Открытие бронзы таит в себе загадку. Этот металл в природе в свободном виде не встречается, а является продуктом человеческой изобретательности. Что же подтолкнуло человека, научившегося плавить медь, добавлять в этот расплав другие металлы? Ответить на этот вопрос позволяют этнографические исследования, предпринимавшиеся в начале XX века. Было отмечено, что среди племен находящихся на низшем уровне развития процесс получения и обработки металла тесно связан с магией. Посвященные в тайну этих технологий люди совершают целые колдовские обряды. Возможно, в процессе таких обрядов в шихту добавлялись какие-то растения, минералы и руда, свойства которых были пока неизвестны, но им приписывалось благотворное влияние на конечный результат операции.

 

Оружие

 

И действительно, в определенных случаях расплавленная медь становилась более текучей, а температура плавления понижалась, что упрощало производственный процесс. Кроме этого, полученный металл обладал лучшими свойствами, чем медь в чистом виде. Заметив это, древние металлурги стали в дальнейшем целенаправленно воспроизводить столь выгодные действия, опытным путем отыскивая наиболее подходящие для сплава присадки и их количественные пропорции относительно меди. Накопленный при этом опыт позволил получать сплавы более высокого качества. Если учитывать, что во время плавки каких либо контрольных приборов не существовало и древние металлурги могли опираться только на свое умение, опыт и интуицию, становится понятно, почему каждая плавка была индивидуальной, в конечном итоге дающей металл чем-то отличный от полученного ранее. Например, повышение температуры плавки одной и той же руды уменьшает количественный состав в меди одних примесей и увеличивает — других. Поэтому искусство древнего металлурга заключалось в способности интуитивно контролировать происходящий процесс и умении многократно повторять его с возможно более близкими результатами.


Древние бронзы: составы
    
Археологические находки в местах, где некогда существовали древние цивилизации, датированные IV - началом II тысячелетия до н. э., обогатили науку предметами из древней бронзы. Спектральный анализ показал, что все они мышьяковые, полученные сплавом меди с мышьяком. В старом русском «Сборнике указов и прописей ремесленных приемов» можно прочесть: «... возьми зеленую медь, прибавь желтый мышьяк (аурипигмент), получишь белую медь...». Мышьяковые минералы — реальгар и аурипигмент, имеющие ярко-красный и золотистый цвета и при ударе издающие чесночный запах, привлекли внимание древних металлургов искавших колдовские снадобья для своих действ. К тому же эти минералы легко соединяются с расплавленной медью, и этот способ, оче видно, стал первым, с помощью которого древние металлурги получали бронзу.
Даже 0,5% мышьяка улучшает ковкость меди в холодном состоянии и дает возможность получать качественные отливки. Получаемый при холодной ковке мышьяковистых бронз наклеп резко увеличивает твердость изделия. Но если в бронзе более 8% мышьяка, сплав становится хрупким.
Кроме указанной выше бронзы изредка встречаются сплавы меди с сурьмой или свинцом, но и в них чаще всего присутствует мышьяк. Например, спектральный анализ шила, датированного III тысячелетием до н. э., показал, что в металле содержится 14% свинца и 5% мышьяка. Механические свойства таких изделий были не высоки, и чаще всего эта бронза использовалась при изготовлении ритуальных предметов и украшений.
Достаточно редко встречается и еще один вид бронзы, содержащей мышьяк и никель. Из нее изготавливались топоры, кинжалы, мотыги. Содержание никеля доходит до 4,5%, мышьяка до 7%. Никель как легирующий элемент широко применяется в современной металлургии. Очевидно, улучшение качества металла, получаемое при добавлении в расплав никеля и в древности побуждало металлургов использовать во время плавок никелевую руду.
Во II тысячелетии до н. э. бронза, содержащая мышьяк, исчезает, и ей на смену приходят классические медно-оловянные сплавы. Ученые объясняют это тем, что при все более возрастающем количестве выплавляемого металла (в результате усовершенствования и увеличения объема плавильных печей) увеличилось выделение ядовитых паров мышьяка, вызывающих отравление
людей, занятых в металлургическом производстве. Осознание вредного воздействия мышьяка (древнерусское название «мыше-ядь» свидетельствует о применении его в качестве яда против грызунов) заставило искать ему замену, не ухудшающую свойства сплавов.


Оловянистая бронза
Металлом, способным заменить ядовитый мышьяк, стало олово. Мелкие предметы из олова, найденные археологами, датируются примерно 2500-2200 гг. до н. э. К этому же времени относятся единичные находки предметов из бронзы, в состав которой среди других металлов входит также и олово. В основном это украшения, и присадка олова к бронзе в этом случае объясняется тем, что древние металлурги изменяли цвет металла, делая его более привлекательным для потребителя.
При содержании олова до 10% и выше бронза получается золотистого цвета. При 16% сплав приобретает красновато-золотистый оттенок. В промежутке между 16%-25% олова бронза желтовато-белого оттенка. При дальнейшем повышении содержания олова ее цвет изменяется на светло-се- рый, а при 33% становится белым.
Олово получали из его природной окиси — касситерита (касситерит — «оловянный камень» черного, коричневого и красно-коричневого цвета), добавляя его в шихту плавильной печи. Почему люди обратили внимание на касситерит? Одно из предположений - часто касситерит встречается вместе с золотом в речных песках. И так же, как крупинки золота, он остается в лотке при промывании породы водой. Случайно попав как побочный продукт при добыче золота касситерит, скорее всего, был использован в магических обрядах, сопровождающих плавку. В дальнейшем, когда олова для производства бронзы понадобилось очень много, такая его добыча уже не могла отвечать все возрастающим потребностям металлургии. По настоящему богатых месторождений олова немного и, очевидно, что оловянная руда служила предметом международной торговли в древнем мире.
Бронза, пригодная для изготовления оружия при помощи ковки, содержит 4-6% олова, при дальнейшем его увеличении она становиться тверже, но теряет пластичность и может лопнуть. Твердость 6%-ной бронзы сравнима с твердостью прокованной, низкоуглеродистой стали. При этом кованое изделие из такой бронзы, нагретое до красного цвета, а затем медленно охлажденное, становится еще более твердым. А вот ее расплав, залитый в металлическую форму, имеющую повышенную теплоотдачу, необходимо резко охладить, чтобы изделие приобрело такую же повышенную твердость. Эти свойства присущи только оловянистым бронзам. При изготовлении из них оружия и орудий труда свойства эти учитывались древними металлургами, положив начало опытам по закалке металлов в различных средах.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить