Страница 27 из 39
Хотя очевидно, что в Египте примерно до 2000 года до н. э. продолжался медный век, в течение которого утилизировали всю чистую медь, история этого металла с древности неразрывно связана с оловом. Медь относительно мягкий металл, поэтому некоторые из его сплавов ценятся гораздо выше. Самый знаменитый среди них бронза – сплав меди и олова, ее точные свойства зависят от относительных пропорций этих двух металлов. Как впервые появилась бронза, доподлинно неизвестно; вероятно, она по-разному создавалась в различных регионах. Однако разумно предположить, что впервые ее получили случайной переплавкой смешанных руд, содержащих медь и олово; различные виды руд четко различили намного позже. Но вскоре медную и оловянную руды стали намеренно смешивать в заданных пропорциях европейские плавильщики.
Альтернативный способ получения бронзы – расплавить вместе определенное количество металлической меди и олова; похоже, такой способ применялся на Ближнем Востоке. Легко извлечь довольно чистое олово из его основной руды – касситерита; к 1500 году до н. э. производством олова занимались в Европе, откуда его вывозили на Ближний Восток.
Для получения бронзы медь сплавляли с сурьмой, полученной из кавказских руд; египтяне иногда добавляли мышьяк. Цинксодержащие бронзы хорошо известны, но этот металл стали четко различать только в XVI веке, поэтому его присутствие в древних бронзовых сплавах случайно. Анализ таких бронз доказал присутствие многих других металлов, бывших в исходной руде как примеси и проходивших процесс плавки: их присутствие часто определяло свойства сплава.
В сравнении с кремневыми орудия из меди или бронзы не обязательно были острее, но дольше сохранялись, были менее хрупкими и делались любой желаемой формы. Самые маленькие и простые медные орудия ковались прямо из куска металла, но чаще всего расплавленная медь разливалась в каменную или глиняную форму, где изделие принимало грубые очертания: для таких целей бронза подходила лучше всего из-за более низкой температуры плавления. Затем изделие дорабатывалось молотом и при необходимости раскалялось в процессе обработки. При помощи молота заострялся край топора, кинжала и других орудий. Отливка в формы из двух частей (рис. 41), позволяющая воздействовать на металл со всех сторон, с чистой медью была затруднительна. Медь поглощала газы, создававшие пустоты при охлаждении, и портила отливку; с бронзой такой метод литья действовал безотказно. Сама форма изготавливалась из бронзы (для точности), а также из камня, глины или керамики; для отливки орудия труда или оружия делался разъем для рукоятки – в форму добавлялось глиняное ядро.
Самые искусные бронзовые отливки делались благодаря литейному воску. Восковой литник по форме будущего металлического изделия обмазывался глиной – создавалась форма для отливки. Форму прокаливали на огне – воск плавился и вытекал. Форма обжигалась, затем в нее разливалась расплавленная бронза; после того как металл остывал, форму разбивали.
В бронзовый век произвели много ремесленных инструментов сегодняшнего дня: например, тяжелую кувалду, колун, слесарное зубило и рашпиль. Что касается оружия, в начале бронзового века на основе кинжала выковали меч; появились втульчатые наконечники копий; украшенные боевые топоры, найденные в Венгрии и Персии, не только оружие, но и произведение искусства.
Рис. 41. Сирийская двойная форма и сделанное в ней золотое литье. Угарит, 1300 г. до н. э.
Раскопки захоронений на королевском кладбище в Уре, датированных первой половиной 3-го тысячелетия до н. э., показывают, что полдюжины сегодняшних методов металлообработки применялись уже тогда. Обычно использовали литейные глиняные формы из трех-четырех частей. При отливке большого изделия внутрь формы помещалась основа из дешевого материала – изделие получалось полым. Для очень больших отливок, вроде огромного бронзового бассейна, который Хирам Тирский сделал для храма Соломона, форма выкапывалась в залежи глины: «Царь выливал их в глинистой земле, в окрестностях Иордана, между Сокхофом и Цартаном» (3 Цар., 7: 46). Тысяча и более лет опыта работы с бронзой предопределили египетский ренессанс в VII веке до н. э. и создание бронзовых изделий в античной Греции. Чаши изготавливались из листового металла методом холодной ковки, часто отжигались для уменьшения упрочнения; статуи кропотливо создавались из медных листов, прибиваемых гвоздями к деревянной основе или раме. Самые ранние образцы – фигурки быков примерно 2 фута в высоту и длину вместе с рельефной панелью, полностью из меди, сделанные в Месопотамии в 4-м тысячелетии до н. э.; из того же материала сохранилась (в настоящее время фрагментарно) статуя египетского фараона в натуральную величину, который правил примерно в 2300 году до н. э.
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.
Ранний железный век в Греции и Риме
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.