Факультет. Курс второй

– Для производства меди использовались как окисленные, так и сернистые (они же – сульфидные) руды. Месторождения медной руды обычно делятся на две зоны. Верхняя часть, находящаяся над уровнем грунтовых вод, представляет собой зону окисления, содержащую легковосстановимый оксид меди, а нижняя (основная) часть месторождения является зоной цементации, состоящей из сульфидных руд. Не вдаваясь в подробности, скажу: содержание меди в сульфидных рудах намного ниже, чем в окисленных. Но зато самого окисленного слоя намного меньше, чем сульфидного. И после истощения верхних слоев древние рудокопы вынуждено начинали использовать бедные медью сульфиды. А это, в свою очередь, привело к качественному скачку в технологии обустройства шахт – и скачку в целом во всей металлургии.

Древние металлургические печи, наиболее характерные для бронзового века, были обнаружены в Австрии, в Азербайджане, на Сардинии – и в том же самом Аркаиме на Урале. Они имели четырехугольную или цилиндрическую форму, толстые стены, высотой до полуметра, были сложены из камня и изнутри обмазаны глиной (или, как вариант – целиком глинобитные). На полу пе́чи имели небольшое углубление для сбора металла. Передняя стена внизу была снабжена отверстием, через которое мехами вдувался воздух и выпускался из печи́ шлак.

Выплавленные в таких печах медные слитки содержали большое количество шлаковых включений. Слитки расплющивали ударами молотов, снова нагревали, снова остужали и снова били по ним молотами – до полного (или требуемого) удаления примесей. Обработка молотом – это ковка. Ковка – один из двух древних способов обработки металла. Второй – литье.

Расплавленный металл при затвердевании мог принять форму любого предмета. Сначала отливку производили в открытых глиняных или песчаных формах. Их сменили открытые формы, вырезанные из камня, и формы, у которых углубление для отливаемого предмета находилось в одной створке, а другая была просто плоской, прикрывающей.

Следующим шагом стало изобретение разъемных форм и закрытых форм для фигурного литья. В последнем случае сначала лепилась из воска точная модель будущего изделия. Затем ее обмазывали глиной и обжигали в печи. Воск плавился, а глина принимала точный отпечаток модели и использовалась в качестве литейной формы. Этот способ литья называется «литьем по восковой модели». Мастера получили возможность отливать пустотелые предметы очень сложной формы. Для образования полости практиковалась вставка в формы особых глиняных сердечников (литейных стержней).

Древние литейные формы делались из камня, металла и глины. Последние, как правило, изготовлялись путем оттиска в глине специально сделанных моделей (из дерева и других материалов).

Следует отметить, что формы, вырезанные из камня или же литые металлические (вследствие их большей ценности), не всегда служили для получения литых изделий, а могли использоваться для изготовления в них легкоплавких моделей. Например, в некоторых районах Англии было зафиксировано изготовление свинцовых моделей в бронзовых литейных формах.

Литые мечи и кинжалы раньше других бронзовых изделий стали произведениями искусства. Древние мечи, найденные при археологических раскопках, часто снабжены не только замысловатыми рукоятями с литыми узорами, но и богатой инкрустацией из серебра, золота и драгоценных камней. Они изготавливались как цельнолитыми, так и биметаллическими – с использованием технологии налива. Это позволяло клинок меча или кинжала отливать из твердых сортов бронзы и проковывать, а рукояти – из мягкой бронзы, с хорошими литейными свойствами и цветом. Биметаллические мечи, как правило, отливали по восковым моделям.

Согласно современным представлениям, ранний бронзовый век – это эпоха безраздельного господства мышьяковой бронзы. Олово пришло на смену мышьяку только во втором тысячелетии до нашей эры. Качество изделий из оловянной и мышьяковой бронз примерно одинаково – но при этом технология обработки оловянной бронзы заметно сложнее, так как требует горячей ковки (хотя и при низких температурах). И минералы олова на поверхности земли встречаются довольно редко. Тем не менее, оловянная бронза практически повсеместно вытеснила мышьяко́вую.

Главная причина – в следующем. В древности люди относились к металлическим предметам чрезвычайно бережно, ввиду их высокой стоимости. Поврежденные предметы отправлялись в ремонт или на переплавку. Отличительной особенностью мышьяка является возгонка при температурах около шестисот градусов по Цельсию. Возгонка (или сублимация) – переход вещества из твердого состояния сразу в газообразное, минуя жидкое.

Именно при шестистах градусах по Цельсию проводился смягчающий отжиг бронзовых изделий. Теряя часть мышьяка, металл изменял свои механические свойства в худшую сторону. Объяснить это явление древние металлурги не могли. Однако достоверно известно, что вплоть до первого тысячелетия до нашей эры изделия из медного и бронзового лома стоили дешевле, чем изделия из «первородного» металла.