鉄。発明と生産の歴史

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鉄。発明と生産の歴史

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銅とは異なり、地殻中の遊離天然鉄はほとんど発見されません。しかし、それは多くの鉱物の一部であり、非鉄金属よりもはるかに広まっています. 古代には、湖、湿地、牧草地、その他の鉱石など、文字通りどこでも採掘できました。ただし、銅の冶金と比較して、鉄の冶金はかなり複雑なプロセスです。

鉄は1539度で溶けます。そのような高温は、古代のマスターには完全にアクセスできませんでした。したがって、鉄は銅よりもはるかに遅れて人間の日常生活に入りました。武器や道具の製造材料として広く使用されるようになったのは、未加工の鉄の回収方法が知られるようになった紀元前 1 年代になってからです (ただし、鉄の冶金学をもっと早く学んだ人々もいます。現代のアルメニアは、紀元前3千年紀の初めにすでに鉱石から鉄を得る方法を知っていました)。

最も一般的な鉄鉱石（磁性鉄鉱、赤鉄鉱、褐色鉄鉱）は、鉄と酸素の化合物（酸化鉄）または酸化鉄水和物のいずれかです。これらの化合物から金属鉄を分離するには、それを還元する、つまり酸素を取り除く必要があります。

古代兵器の鉄元素

もちろん、古代の巨匠たちは、鉄の還元中に起こる複雑な化学プロセスについてまったく知りませんでした。しかし、鉱石の「製錬」を観察することで、彼らは最終的にいくつかの重要なパターンを確立し、それが最も単純な製鉄方法の基礎を形成しました。まず第一に、私たちの祖先は、鉄を得るためにそれを融点にする必要はまったくないことに気づきました.

金属鉄ははるかに低い温度でも得られますが、銅の製錬よりも多くの燃料が必要であり、この燃料はより良い品質でなければなりません. また、火はできるだけ「熱く」する必要があります。これにはすべて、炉と溶融条件の特別な配置が必要でした。

古代の製鉄炉の装置

原則として、鉄を「溶かし」始めると、職人は最初に丸い穴を掘り、その壁は内側から厚い粘土の層で覆われていました。外側から、このピットに空気注入用の開口部がもたらされました。そして、丸みを帯びた下部の上に、上部を円錐形に作りました。燃料には木炭を使用しました。それは炉の一番下、つまりピットに注がれました。その上に、砕いた鉱石と石炭の層が積み上げられました。最上部に厚い石炭の層が注がれました。燃料が下で点火された後、鉱石の強い加熱が始まりました。この場合、炭素（石炭）の酸化と鉄の還元の化学反応がありました。小さな花びらの形で、スラグのXNUMX倍の重さの生地の鉄が落ちて炉の下部に落ち着きました。

製鉄炉

その結果、ピットの底に、1〜8kgの重さの柔らかい溶接鉄の塊が集められました。それは、硬いスラグで満たされたボイドを備えた柔らかい金属で構成されていました。「溶け」が終わると、かまどが壊れてクリツァが取り出されました。鍛造でさらなる処理が行われ、そこでクリツァは再び鍛造で加熱され、ハンマーブローでスラグが除去されました。

鉄の冶金では、何世紀にもわたって鍛造が金属加工の主要なタイプとなり、鍛冶が生産の最も重要な分野になりました。鍛造して初めて、鉄は満足のいく品質を獲得しました。ただし、純鉄はやわらかいので使えません。鉄と炭素の合金だけが経済的に重要でした。得られた金属に0〜3％の炭素が含まれている場合、鋼、つまり硬化する能力という新しい特性を獲得した鉄が得られました。これを行うには、ツールを真っ赤に加熱してから水で冷却しました。硬化後は非常に硬くなり、優れた切削性が得られます。

自然な空気の流れで、炉内の温度は1000度を超えませんでした。すでに古代には、ふいごの助けを借りて人工的に炉に空気を送り込むと、同じ鉱石からより多くの鉄とより良い品質が得られることがわかっていました。毛皮は皮膚から作られ、銃口が装備され、手で動かされました。ノズルとベローズの助けを借りて、未加熱の加熱されていない空気が炉に注入され、そこからプロセス全体の名前が付けられました。しかし、この方法でも温度は1200度までしか上がらず、含まれる鉄の半分以下しか鉱石から抽出されませんでした。

広く入手可能で安価な素材である鉄は、すぐに生産、日常生活、軍事のすべての分野に浸透し、生活のあらゆる分野で革命を起こしました. 鉄の斧と鉄の鍬を備えた鋤は、以前は完全にアクセスできなかった人々に農業を習得することを可能にしました。鉄が普及して初めて、農業がほとんどの人々の間で最も重要な生産部門になりました。

鉄は、石も青銅も抵抗できないほどの硬度と鋭さを職人の道具に与えました。それらは、他の工芸品が急速に発展し始める基礎となりました。これらの大きな変化は、原始社会に終止符を打ちました。それは、より発展した階級社会に取って代わられました。

著者：Ryzhov K.V.

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