Древняя Русь. Город, замок, село

Крица железа, вынутая из горна после окончания варки, имела рыхлую губчатую структуру и была пропитана жидким шлаком. Ее требовалось обжать, освободить от шлака и окончательно сварить в монолитный кусок железа. Проковку крицы производят сразу же после окончания сыродутного процесса, пока крица еще нагрета. Обжатие крицы производили большими деревянными молотами или молотом с каменным бойком на деревянном чурбане или на плоском камне.

Товарным крицам металлурги придавали округлую лепешкообразную форму. Вес криц колебался от 3 до 6 кг. Наиболее распространенными и массовыми были крицы весом в 3 кг. Их размер был по диаметру 14–16 см и толщиной 5–6 см (табл. 91, 8, 9).

Древнерусских товарных криц среди археологического материала найдено очень мало. Это вполне попятно. Но археологи очень часто в полевых отчетах и публикациях упоминают о находках на тех или иных памятниках железных криц. При проверке в большинстве случаев это оказываются лишь большие бесформенные или округлые куски железного шлака, ошибочно принимаемого за готовую продукцию печей.

Поставляемые металлургами потребителям товарные крицы не представляли еще собой монолитных кусков металла, пригодного к кузнечной обработке. Товарные крицы были сырыми полуфабрикатами, которые нужно было еще доводить, т. е. проковывать до металлического монолита. Это делали кузнецы города и деревни. Металлографический анализ нескольких товарных криц с городища Родень и из Новгорода из слоев XIII и начала XIV в. показал очень неоднородное губчатое строение. Кроме металла (феррита), крицы содержали большое количество пустот и шлаковых включений.

Товарные крицы у городских кузнецов шли в дальнейший передел на полуфабрикаты. Основной задачей таких переделов было окончательное уплотнение и сварка в монолит металла, максимальное освобождение от шлаковых включений. Среди древнерусского археологического материала нам известна лишь одна находка такого полуфабриката железа. На древнерусском городище в Васильковском районе на Киевщине найдено 5 экз. железных дисков (Колчин Б.А., 1953, с. 45). Диаметр диска равнялся 17 см, толщина в середине 1,6 см, вес 1,75 кг (табл. 91, 10). Металлографический анализ на поперечном сечении диска обнаружил однородную ферритную структуру средней зернистости со шлаковыми включениями очень мелких фракций, т. е. обычную структуру сыродутного железа (Колчин Б.А., 1953, с. 45).

Говоря о чистоте кричного железа, не нужно забывать, что оно вследствие своего сыродутного происхождения всегда пронизано тем или иным количеством шлаковых включений. В древнерусском металле на изделиях количество шлаковых включений по весу в среднем не превышает 1 %, лишь иногда достигая 2–3 %. Для характеристики сыродутного железа в отношении шлаковых включений это достаточно чистый металл. По чистоте шлаковых включений древнерусское железо не уступало сварочному железу XIX в. (Колчин Б.А., 1953, с. 48).

Влияние шлаковых включений на механические качества металла выражалось в незначительном уменьшении временного сопротивления на разрыв. Для условий эксплуатации железа в Древней Руси это практически не имело никакого значения.

Наряду с железом в Древней Руси очень широко применялась углеродистая сталь. Рабочие элементы режущих орудий труда, оружия, инструментов изготовлялись из стали, т. е. сплава железа с углеродом. Древнерусские письменные памятники сталь упоминают под термином «оцел». По сравнению с железом сталь обладает повышенными физико-механическими свойствами. Увеличение содержания углерода в стали повышает ее твердость и прочность, но особенно значительно улучшается ее качество путем термической обработки. Закалка и закалка с отпуском повышают твердость и улучшают другие механические свойства стали.

Металлографический анализ стальных изделий Древней Руси обнаружил три вида стали, которую применяли древнерусские кузнецы. Первый вид — это цементованная (томленая) сталь с однородным строением и равномерно распределенным по всей массе металла углеродом. Второй вид — сталь сварочная, неоднородного строения, иногда с ферритными (чисто железными) полями и разными концентрациями углерода. Третий вид — сталь сырцовая слабо и неравномерно науглероженная, которая при определенных условиях могла получаться непосредственно в сыродутной печи.