A kohászat eredete
Még az ősi időkben, munka és fegyverek előállítása során az ember megkezdte az első fémek feldolgozását: natív arany, ezüst, réz és meteorit vas. De néhány lelet nem tudta kielégíteni a folyamatosan fejlődő emberi társadalom igényeit. Tehát a fémfeldolgozás módszereinek tökéletessége a civilizáció történetében a legfontosabb.
A rézkor (eneolitikus) az emberi forradalom és az öntés technikájával kezdődött. Sok szempontból ezt a kerámia fejlődése megkönnyítette. Az ember tudta, hogy kemencéket és kerámia öntvényeket hoz létre rézöntésre, amely a kohászat születésének alapját képezte. Számos régészeti lelet arra utal, hogy a kohászat és az európai fémekből származó fegyvergyártás az ie 6. és 5. évezredből származik. e. Tehát a Balkán-félsziget területén talált egy rézmetszetet, amely a Kr. E. 5500-as Vinca kultúrájához kapcsolódik. e.
Az öntéstechnika, és ezáltal a legtöbb rézfegyver elterjedését azonban megakadályozta a kisebb és kisebb méretű rágcsálók megtalálásának nehézsége. Ezért a kohászat történetének következő fontos szakasza a réz és más fémek kivonása a sziklából. Meggyőző bizonyíték van már a V millennium BC-ben. e. Réz betéteket fejlesztettek ki Közép-Jugoszláviában (Rudna Hlavn bánya) és Közép-Bulgáriában (Aibunar bánya stb.).
A réz korrózióálló, olvadási hőmérséklete viszonylag alacsony (1080 ° C), ami nagymértékben leegyszerűsítette a kezelést. De a réztermékek elég puhaak voltak és könnyen meghajlottak.
Bronz - réz ötvözet, elsősorban ón (ón - műanyag, kovácsolható és alacsony olvadáspontú, ezüst - fehér színű, fényes fém). Valószínűleg bronzot véletlenül fedeztek fel, amikor egy ón bejutott a tégelybe, ahol a natív réz olvadt. Az új anyag lényegesen jobb volt a réz tulajdonságaiban.
Az első, egészen a 4. évezredig. e. A bronzkezelés titkait a közel-keleti lakosság tanulta meg. Európában és Kínában ez a művészet már csak egy ezer évvel később, Dél-Amerikában és csak a I. évezredben elsajátította magát. e.
A háborúk történetében a bronz különleges helyet foglal el. A bronzkori hideg acélok nagy része, köztük a hosszú kardok, készültek rajta. Termékek komplex alakja könnyebb öntött bronz kovácsolt vas (a tiszta vas olvadáspontja 1535 ° C, és a bronz - a 930-1140 ° C, illetve bronz mester egyszerűen leadott, míg a vas volt kovácsműhely). Ráadásul a bronz keményebb volt, mint a vas, és nem olyan törékeny, mint az acél. Az évszázadok során egészen a XIX. Századig. A bronzból készült sisakokat és páncélt elsősorban értékelték. De azért, mert a fémek nagy költsége miatt ilyen luxus csak nagyon gazdag emberek.
A puskapor megjelenésével csökkent a bronz fegyverek előállításának szükségessége, de nem veszítette el népszerűségét, mivel ötvözetei a legmagasabb minőségű fegyvereket gyártották.
Minden korosztály számára az egyetlen hátránya a bronznak, ahogy azt mondtuk, az volt a magas költségek. Végül is a rézből, amelynek ötvözetéből ón bronzból készült, a természetben sokkal ritkábban találhatók meg, mint a vas. De még ha a réz találtak, a kimenetek az érc ágy a felszínre gyorsan kimerül, és emelje érc a felszínre kilépő mélyebbre és mélyebbre vénák csak technológiailag fejlett országokban.
Ezek a tényezők arra késztették az emberiséget, hogy aktívan elsajátítsa egy másik, könnyebben hozzáférhető fémvas feldolgozását. A vas fém, amely magas kémiai reaktivitással rendelkezik. Az olvadáspont 1539 ° C. Természetben ritkán tiszta formában találhatók.
A vas az emberiség óta ismert. A meteoritikus vas volt az egyik első fém, amely fegyvereket termelt. Például nagyra értékelik az egyiptomi „ég tőrt” az egyiptomiak beszélt a „születés vagy a mennyekben” vas körül III évezredben. Ie. e. Abban az időben a meteorikus vasat sokkal magasabbra értékelték, mint a puha arany. A görög történész és földrajztudós Strabo leírása szerint az afrikai törzsek tíz kiló aranyat kaptak egy font vasért. Azonban a fémfeldolgozás új technológiáinak kifejlesztése előtt (carburizálás, kipárolgás, hegesztés) a termékeinek minősége jelentősen rosszabb volt a bronzéhoz képest. Azonban a leírások a legendás ókori görög költő, Homérosz, már abban az időben a trójai háború (1250 BC. E.) A vas jól ismert és nagyra értékelt, de a nagy részét a fegyverek készült réz és bronz.
A korinthoszi sisak. Bronz. Brit Múzeum, London
A "Vas-forradalom" a Kr.e. 1. évezred fordulóján kezdődött. e. A hettiták államának bukása után a vas feldolgozásának nagy mesterei, a görög kereskedők terjesztették titkaikat. Ettől a pillanattól kezdve a vas termékek elkezdtek eltávolítani a réz és a bronz. A régészeti ásatások azt mutatják, hogy Kr.e. 1100-ig maguk a görögök. e. elegendő számú kardot, lándzsát és tengelyt láttak ebből a fémből.
A kohászat ősei az ókori görögök a Halibusok titokzatos népét tekintették, amelyet Herodotus említ a kisebb ázsiai törzsek között. A Khalibok halászattal és bányászattal foglalkoztak, a keleti Ponte-ban éltek a hegyekről a tengerbe (Örményország és Mezopotámia határai is). Ez a nép neve (görög HoLiras;) szerint az "acél" szó (görög.
Egyik műveiben az ókori görög filozófus, Arisztotelész leírja a technikai folyamatot, melynek során a fémeket a Khalib-k megkapják. Nyilvánvalóan többször mosott folyami homokot, így elválasztva a szikla nehéz vas-tartalmú töredékét. Ezután valamilyen tűzálló anyagot adtak hozzá, és mindezt különleges kialakítású kemencékben olvasztották fel. Az így kapott fém ezüstszínű volt és rozsdamentes volt.
Khalübszök titkos rozsdamentes acél kiváló minőségű, a szárny nem adott gyártási folyamat, és a nyersanyagok, hogy az általuk használt. Így acélgyártás elsötétült homok, amelyek gyakran megtalálhatóak a part mentén a Fekete-tenger. Ezek a homokok keverékéből finom szemcsék magnetit, ilmenite vagy titanomagnetite és fragmentumok más fajok, így smelted khalübszök acél ötvözött (eltekintve a szokásos szennyeződésektől elemeket tartalmaz, amelyek hozzá a konkrét mennyiségben a kívánt fizikai vagy mechanikai tulajdonságok), és ez az, amiért ilyen nagy tulajdonságokkal .
Homéro a verseiben "Iliad" és "Odüsszeia" a vasat "nehéz fémnek" nevezi, mert az ősi időkben a nyers folyamat legfontosabb módja. A nyersvas-kemencében az emberiség történelmében először az ércből nyert vasat nyerték el. Kezdetben ez a kemence egy egyszerű cső volt, amelyet vízszintesen horpadtak a szakadék lejtőjén. Itt az ércet szénnel keverték. Miután a kemence égett a kemencében, még egy vörösbegyű maradt - egy csomó anyag, amelynek keverékében a vasaló csökkent. Az ilyen csomót ismét felmelegítették, és kovácsolták őket, amikor a vasat kopogtatták a salakból.
Az első sajtmentes kályhák viszonylag alacsony hőmérsékleten voltak, így a vas alacsony szén-dioxid-kibocsátású volt. De néha a kályhák alján, ahol a fém leginkább a szénnel volt érintkezve, kiváló minőségű vasdarabokat találtak. A férfi intuitív módon megnövelte a szénnel való érintkezés területét, mert még nem volt teljesen tisztában a jelenség okaival. Így az emberek acélt kaptak.
A szirupos kemence egy agyaggal vagy teljesen agyaggal bevont kövek üreges szerkezete volt.
A falakon furatokkal ellátott furatokat biztosítottak
Az első shtukofen Indiában egészen az első évezredig jelent meg. e. Innen a korunk elején, a 7. században lépett Kínába. - az arab világba. A XIII. Században. A Tukofen Spanyolországban, Németországban és a Cseh Köztársaságban kezdett megjelenni. Köszönetüknek köszönhetően napi 250 kg vasat lehetett kapni.
Könnyű volt megérteni, hogy minél magasabb a hőmérséklet a kemencében, annál több vasat lehet kivonni az ércből. Szóval, a XV. Században a gouges után. Európában új típusú kemencék jelentek meg - a blauofenek. Az új kemencék nagyobbak és nagyobbak voltak, és a cső nagyobb volt. De a legfontosabb dolog, ami különbözött a shtukofen-blauofenektől - az, hogy a levegőt már melegítették, ami lehetővé tette az olvadáspont növelését.
Valójában a blauofen jelentősen megnövelte az ércből származó vasat, de ezek a kemencék kissé megelőzték az idejüket. Az a tény, hogy a hőmérséklet emelkedésével együtt több vasat préseltünk az öntöttvas állapotába, amely még mindig összekeveredik a salakkal, és nem adódott a tisztításhoz. Azokban az idõkben az öntöttvas csak átok volt, és a mennyisége növekedése nem volt kevesebb, mint az ördög gépei. Ha a shtukofénában a kapott nyersvas mennyisége nem haladja meg a 10% -ot, akkor a blauofenákban elérte a 30% -ot. Az öntöttvas a világ minden tájáról messze esett a hízelgő nevektől. Angliában "sertés" nevet kapta, egyáltalán nem érdemes vasat. Ez a név túlélte a mai napig. Közép-Európában az öntöttvasot "vad kőnek" hívták, mert a kapott anyagban nem volt semmiféle nemes, hasznos tulajdonság. És a nyersvas "chushka" orosz neve nem a legjobb hozzáállást jellemzi: ezeken a földeken az úgynevezett malacokat hívták.
A tuyenofen zárt tengelye jól koncentrálta a hőt
A fémkohászat igazi áttörésének a XVI. Század elejére kellett várnia. amikor az úgynevezett újraelosztási folyamat Európában elterjedt, vagy az acélból készült ércbevonat két lépcsőben történő megszerzésének folyamata. Sajnos a történelem nem tartotta meg a mester nevét, aki először kitalálta, hogy az ércből nyert öntöttvas, a kiváló minőségű acél kemencében történő ismételt lágyításával. Az újrafeldolgozási folyamat lehetővé tette, hogy minőségi új lépést tegyen a kohászat fejlesztésében és a hidegfegyverek előállításában. Így már lehetõség van görbe kardok és más komplex hidegfegyverek készítésére acélból.
A kiváló minőségű acél megszerzésének lehetősége mellett ez a felfedezés számos más jelentős változáshoz vezetett. Mivel az öntöttvas iránti igény meredeken emelkedett, az új típusú kemencék gyorsan fejlődtek és elsajátítottak - nagyolvasztó kemencék.
A nagyolvasztó kemence egy nagyméretű kohászati, függőlegesen elhelyezkedő olvasztókemence, amely előmelegíti a levegőt és a mechanikus fúvást. Ez lehetővé tette, hogy az ércből származó összes vas öntöttvas legyen, amely megolvadt, és időnként szabadon engedték. A kemencében állandó légáramlást szőrme szolgáltatott, amelyet víz kerekek hajtottak. Így az öntöttvas előállítása folytatódott. A nagyolvasztó kemence soha nem hűlt le, ezért egy nagyolvasztó kemence naponta akár három tonna vasat is képes termelni.
Az öntöttvas vasban lévő nagyolvasztó kemencében való túlnyomása sokkal könnyebb volt a kemencében. Ezzel összefüggésben megjelent az első, a kohászat területén a munkamegosztás, amely kedvezően hatott az előállított acél minőségére. Így volt egy kétlépcsős módszer a vasérc acélszerkezetének beszerezésére: egyes szakemberek most vasból érkeztek vasból, és mások - acélból készült öntöttvasból.
De a technológiai fejlődés általában egy másik, negatív oldalon van. Folytatva munkájukat, az angol kemencék óriási mennyiségű szénnel rendelkeztek. Ennek eredményeképpen a legtöbb brit erdő megsemmisült. Az ilyen nehéz helyzetből csak a XVIII. Század elején találták meg az utat. amikor 1735-ben az angol ipari fémmegmunkáló Abraham Derby kezdtem használni a szénből nyert kokszot, a szén helyett. Ezt megelőzően a fémhulladék szén-dioxidot nem használták a fém, különösen a kén káros anyagainak viszonylag magas tartalma miatt. Ezenkívül a szén a fűtési folyamatban őrölt, ami megnehezítette a levegő bejutását. A magas hőmérsékleten (950-1050 ° C) felmelegítve, levegőhöz való hozzáférés nélkül a faszenet számos káros szennyeződéstől megfosztották, és zsugorodott, sűrűbb szerkezetet szerzett. Ezenkívül Abraham Derby szabadalmaztatott egy eljárást a nyersvas öntésére homokformákká, ami jelentősen csökkentette a termelési költségeket.
Az ilyen lenyűgöző fejlődés ellenére az indiai és a közel-keleti lakosok lassan fogadták el az európaiak nagyolvasztásos vasöngyártásának technológiáját. És ez nem az e régiók technológiai elmaradottságának, hanem a szőrzet vezetésének hiánya miatt következett be. Hiányozta a lehetőséget, hogy üldözi a számot, a keleti országok képviselői kísérletet tettek arra, hogy minőséget cseréljenek.