Археология. В начале

Основные данные для изучения доисторических сплавов дают фазовыедиаграммы, которые соотносят температуру и состав сплава, показывая сравнительную растворимость металлов при соединении с другими металлами. Фазовые диаграммы разрабатываются при контролируемых условиях в лабораториях и скорее отражают идеальные условия. При изучении предмета под оптическим микроскопом исследователи часто отмечают различия в химическом составе, такие как сердцевинная древоподобная структура, характерная для литых медно-оловянных сплавов. В металлах есть нерастворимые частицы, которые могут дать ключи к пониманию процедур плавления и информацию об используемых рудах. Энергодисперсионный рентгеновский спектрометр и сканирующий электронный микроскоп используются для идентификации таких частиц. Этот впечатляющий набор аналитических средств дал археологам возможность изучить, как в течение 6000 лет экспериментирования привели человечество от простых манипуляций с породами к производству стали приблизительно в 1000 году до н. э. Объективы микроскопов зафиксировали достижений этих тысячелетий и открыли нам триумфы и разочарования древних кузнецов.

Медь

Древнейшие металлические орудия изготавливались методом холодной ковки меди. Такие предметы были достаточно обычными в азиатских селениях еще до 6000 года до н. э. Постепенно люди начали плавить медь. Возможно, они смогли достичь достаточных температур с помощью существовавших методов обжига глины в печах. Медь обычно расплавляли и помещали в формы или чушки внутри самой печи. Медная металлургия широко распространилась около 4000 года до н. э. Европейские кузнецы работали с медью на Балканах еще в 3500 году до н. э. В отличие от высококачественного камня и железа медные руды встречались редко и концентрировались в определенных районах. Обычно, но не непременно, в медь добавлялось олово, которое встречалось еще реже. В Новом мире обработка меди была хорошо развита среди ацтеков и инков. Архаичные племена, обитавшие в районе озера Верхнее (США и Канада), разрабатывали залежи медной руды на южных берегах озера; от архаичного периода до Вудленда этим металлом оживленно торговали и ковали из него артефакты холодным способом (рис. 11.12).

^{Рис. 11.12. Барельеф головы человека, выполненный на медной пластине, возможно, портрет. Культура Миссисипи. Приблизительно 1100 год н. э.}

Бронза

Настоящий прорыв произошел в медной металлургии в середине 4-го тысячелетия до н. э., когда кузнецы Юго-Западной Азии обнаружили, что они могут улучшать свойства меди посредством добавления в нее другого металла — мышьяка, свинца или олова. Возможно, первые сплавы появились в то время, как они пытались получить иной цвет или текстуру меди при изготовлении украшений. Но вскоре осознали преимущества сплавов, позволившие получать более твердые и прочные артефакты, к тому же легче подвергавшиеся обработке. Есть основания считать, что в течение какого-то времени они экспериментировали с пропорцией олова, но первые бронзы содержали от 5 до 10 % олова (10 % — оптимальный вариант для твердости). Необычайное развитие металлургических технологий произошло в 3-м тысячелетии до н. э., возможно, частично благодаря развитию письменности и расширению торговли сырьевыми материалами. К 2500 году до н. э. были известны и регулярно использовались практически все типы металлургических явлений, за исключением закаливания стали. Возможно, что использование сплавления олова стимулировало торговлю, поскольку этот металл достаточно редок, особенно в Юго-Западной Азии. После 2000 года до н. э. выработка бронзы достигла своего пика в Северном Китае (Чанг — Chang, 1984).

Золото