Первые два вида структуры стали — это два специальных способа производства, две разных технологии ее получении. Первый способ производства цементованной стали заключался в следующем. В огнеупорный сосуд (муфель-горшок), сделанный из глины, после предварительной подготовки насыпали карбюризатор — обычно мелко истолченный древесный уголь с какими-либо добавками (поташ, соль); затем в сосуд клали железо в виде небольших брусков, полос или иных полуфабрикатов и засыпали доверху тем же карбюризатором. Сосуд закрывали и ставили в кузнечный горн и довольно длительное время поддерживали огонь. При температуре немного выше 910°, когда муфель, уголь и железо накаливались, углерод из угля диффундировал в железо, превращая его в железо-углеродистый сплав — сталь. При втором способе производства сварочной стали в обычный кузнечный горн клали железную крицу, засыпали ее древесным углем и производили нагрев. При температуре немногим выше 900° углерод диффундировал в железо. По прошествии определенного времени мастер вынимал из горна крицу и охлаждал ее в воде. Сталистая поверхность крицы при быстром охлаждении получала закалку и хрупкость. После этого ударами молота от крицы отделяли хрупкую стальную корку. Подобную операцию проделывали до тех пор, пока вся крица не превращалась в стальные пластины, затем эти пластины укладывали в бруски и обычным способом сваривали (Колчин Б.А., 1953, с. 51).
В общей массе черного металла сталь применялась в относительно небольшом количестве. Она шла только на качественные изделия и в них составляла в большинстве случаев только наваренные или вваренные лезвия или другие рабочие части. Исходя из весовых пропорций стали в весе качественных изделий и доли последних в общей продукции металлообрабатывающего ремесла можно приблизительно определить количество потребляемой стали в отношении к железу, как 1/8 — 1/10 часть, т. е. стали в Древней Руси потребляли в 8-10 раз меньше, чем железа.
В подавляющей массе сталь по углероду была доэвтектоидного состава, т. е. до 0,9 %. Заэвтектоидная сталь применялась очень редко. Наиболее распространенной была среднеуглеродистая сталь с содержанием углерода в 0,5–0,7 %. Нередко встречалась сталь с содержанием углерода в 0,2–0,3 %, но применялась она преимущественно на цельностальных изделиях. На наварные лезвия шла среднеуглеродистая и высокоуглеродистая сталь.
Основным источником для изучения древнерусского кузнечного ремесла являются археологические памятники. Тут мы находим, во-первых, остатки самого производства в виде оборудования, инструментария, отходов производства и, во-вторых, продукцию этого ремесла. Почти на каждом поселении Древней Руси, достаточно раскопанном археологами, кроме обильной продукции металлообрабатывающего ремесла, мы находим остатки самого производства, в первую очередь в виде инструментария.
В настоящее время от эпохи Древней Руси собрана огромная коллекция инвентаря, сделанного из черного металла. Всего насчитывается более 160 отдельных видов-категорий изделий из железа и стали. В музеях России хранятся десятки тысяч древнерусских ножей и стрел, гвоздей и скоб, тысячи топоров и ножниц, кресал и долот, замков и ключей, сотни мечей и копий, серпов и кос, удил и стремян и многое, многое другое.
Огромную массу черного металла перековывали в изделия в основном городские специализированные кузнецы. На долю деревенских кузнецов, которых в селах и деревнях Руси было довольно много, приходилось «всякое черное кузнечное дело» (терминология XVI в.) — изготовление, ремонт и переделка всевозможного сельскохозяйственного и бытового инвентаря.
В кузнечном ремесле в силу технических и технологических причин требовалось специально оборудованное помещение, отделенное от жилища кузнеца. Уже в середине I тысячелетия н. э. дьяковские кузнецы работали в специальном помещении — кузнице (Третьяков П.Н., 1941, с. 57).
Древнерусских кузниц в полном наборе производственных комплексов до нас дошло очень мало, гораздо меньше, чем металлургических. Лучше других сохранилась кузница на Райковецком городище. Кузница находилась в помещении, расположенном в городищенском валу рядом с жилой клетью, где жил, очевидно, кузнец. Размер помещения 3,4x3,1 м.