Краткая история технологий. Идеи, процессы и устройства, при помощи которых человек изменяет окружающую среду с древности до наших дней

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.

Поначалу железо служило украшением, а затем медленно стало сырьем для изготовления мечей и кинжалов. Железные наконечники копий создать не удавалось, ибо необходимый раструб получался только за счет литья; железные боевые топоры были редки, хотя в Сирии найден топор, датируемый примерно 1300 годом до н. э., с раструбом топорища из золота и меди. Меч – главный дар раннего железного века, ибо бронзовый был относительно хрупким. Теперь сила удара определялась только силой человека; известно о великой мощи «опоясанных железом» ассирийцев, которые обрушивались на врага, как «волк на стадо овец».

В железном веке появились шарнирные кузнечные клещи, наковальня для гвоздей, волока для проволоки и рамочная пила, почти идентичная современной ножовке. Железный напильник применялся в каждом виде металлообработки, а бронзовый напильник был немного больше плотницкого рашпиля. Как только научились закалять железо, орудия труда начали совершенствоваться, пока качество большинства малых ручных инструментов не стало таким, как сегодня.

Однако преувеличивать не следует. Изначально новый металл использовался для оружия, потом для производства мотыг и топоров для ферм и шахт и наконец для усовершенствования описанных ручных инструментов. Слова обманчивы: железо в ранние годы античной Греции, считавшееся неподходящим металлом для плужного лемеха, очевидно, было намного хуже закаленного металла римских легионеров начала христианской эры. Греческая цивилизация VI века до н. э. основывалась на железе; римское влияние, приведшее римскую цивилизацию в самые дальние регионы Запада, ассоциировалось с железом на протяжении всей своей долгой истории. Железные рудники, открытые этрусками в Тоскане и Эльбе около 900 года до н. э., быстро привлекли алчных римлян; были захвачены несколько имперских провинций от Испании до альпийского Норика и Далмации, где добыча железа велась не очень активно.

Следует уделить особое внимание Лаврийским серебряным рудникам, на которых афиняне работали с 600 года до н. э., после того как их гораздо раньше открыли микенцы. На больших шахтах почти всегда работали заключенные, в том числе военнопленные, чья жизнь и здоровье ничего не стоили. Интересен резкий контраст между вызывающей восхищение демократией Афин и рабовладельческими порядками этих аттических шахт, откуда данная демократия получала значительную долю богатства и праздности. Самой распространенной рудой был галенит, содержащий около 60 унций серебра на тонну. Экстракция проходила в два этапа. Сначала свинцово-серебряный сплав после выплавки неоднократно плавился и оставлялся кристаллизоваться – первым отделялся почти чистый свинец. Когда содержание серебра достигало 1–2 процентов, его начинали купелировать. Однако процесс был не очень эффективен, и кучи шлака впоследствии повторно перерабатывались, как во многих других старых районах добычи, включая свинцовые шахты, которые вырабатывали 300 лет в Мендипе во время римской оккупации Британии.