Главная > Мастерская > Звонкая песнь металла. Часть 4. Главный металл (Железо)

Звонкая песнь металла. Часть 4. Главный металл (Железо)


22-11-2023, 10:14. Разместил: space

В центре: Марс (греческий Арей) - бог, которому посвящено железо. Рисунок со скульптуры Скопаса.

«Железо не только основа всего мира, самый главный металл окружающей нас природы, оно основа культуры и промышленности, оно орудие войны и мирного труда. И трудно во всей таблице Менделеева найти другой такой элемент, который был бы так связан с прошлыми, настоящими и будущими судьбами человечества», - писал академик А. Е. Ферсман.

Вероятно, первое железо, которое попало в человеческие руки, было метеоритное. Поэтому четкую границу перехода от бронзового века к железному найти невозможно. Отдельные железные предметы были известны уже в бронзовом веке. События, которые описывает Гомер в «Илиаде» и «Одиссее», происходят в бронзовом веке. Естественно, что медные предметы встречаются в них довольно часто, но упоминается и железо, правда, как «небесный металл» и «металл богов». Так, из железа была сделана ось колесницы Геры - царицы богов и людей. В Древнем Египте железо называли словом «ваасперс», что означает «родившийся на небе». У многих народов встречались отдельные предметы, выполненные из «небесного камня». В Древнем Египте в XVII веке до н. э. из железа делали зеркала, которые отполировывали так тщательно, что они мало в чем уступали современным стеклянным. Метеоритное железо было большой редкостью и стоило очень дорого. Известно, например, что у хеттов - народности, населявшей во втором и первом тысячелетии до новой эры Малую Азию и Северную Сирию, железо стоило в 5 раз дороже золота, в 20 раз - серебра и в 6400 раз дороже меди!

Надо полагать, что изделия из железа стоили еще дороже: ведь обрабатывать метеоритное железо очень трудно, так как оно содержит никель, кобальт и другие элементы. Оно куется только в холодном состоянии, а раскалившись, становится хрупким. Такое странное поведение металла озадачило бы современного кузнеца, привыкшего работать с обычным железом.

Из железа изготовляли небольшие украшения - кольца и перстни, а также изделия, имеющие ритуальную значимость, например священные очаги и троны. Такой священный трон из железа был подарен хеттскому царю Анитте.

Среди находок близ осетинского аула Кобан на Северном Кавказе были обнаружены поясные бляшки, относящиеся к I тысячелетию до н. э., инкрустированные железом.

У некоторых народов упавшее с неба метеоритное железо считалось священным. К нему нельзя было прикасаться, а тем более использовать для изготовления различных предметов. Подобный запрет был у римских монахов. Им запрещено было притрагиваться
к железу и разрешалось пользоваться только бронзовыми ножницами и бритвами. Правда, известно, что для выполнения надписей на камнях римские мастера использовали гравировальные инструменты, выкованные из железа. Чтобы боги не разгневались при виде такого осквернения священного металла, мастера приносили в жертву им ягненка или поросенка.

Как установили ученые, на землю ежегодно падают тысячи тонн метеоритного железа. Отдельные метеориты весят по нескольку десятков тонн, но точки их падения так рассеяны по земному шару, что вероятность падения железного метеорита рядом с мастерской древнего металлиста была слишком мала.

Металлообрабатывающее ремесло не могло долго зависеть от счастливого случая. Человек постоянно искал более надежный способ получения металла. Открытие железной руды и последующую за этим плавку можно считать началом железного века. Кто и когда это сделал впервые, для нас навсегда останется тайной. Поэтому принято считать, что железный век, который продолжается и в наше время, начался в XII - XI веках до н. э., когда произошел массовый переход к производству железа в Восточном Средиземноморье, Закавказье и на Переднем Востоке. Были открыты железные рудники, в расположенных неподалеку лесах выжигали древесный уголь.

Руду добывали не только в рудниках, но и на болотах, мелководных озерцах. Основой болотной или озерной руды была ржавчина - гидроксид железа. Постепенно на дне водоемов из нее и 50 других соединений железа образовываются округлые «камешки» самой разнообразной формы, величиной примерно с птичье яйцо. Это есть та самая болотная руда, о которой идет речь в карело-финском эпосе «Калевала»:

...Из болот железо взяли,
Там на дне его отрыли,
Принесли его к горнилу.

Научное название болотной руды – лимонит - переводится как «луг, мокрая земля». То есть имеется в виду болото, в котором образуется эта руда.

Другой широко распространенный минерал - гематит, или красный железняк (окись железа). Слово «гематит» в переводе с греческого означает «кровь». У ювелиров он известен под названием «кровавик» и используется как поделочный камень для изготовления брошек, кулонов, запонок, гемм (камей и интальо). Обрабатывается огранкой, хорошо шлифуется и полируется. Красный цвет гематита вызывал у древних людей представление о крови, это отразилось не только в его названии (кровавик), но и в суевериях. Считалось, что камень и порошок из него могут останавливать кровь. Издревле измельченный гематит используется как абразивный материал для полировки изделий из золота, серебра и других металлов, в также стекла, поделочных и драгоценных камней. Порошок известен у мастеров под названием «крокус».

Еще до того как он стал сырьем для извлечения железа, порошковый гематит использовался для приготовления красок - от красно-вишневой до светло-желтой. Красными и коричневыми гидроксидами железа, а также мергелем и сажей были написаны в каменном веке на стенах пещер фрески с изображением животных. На весь мир известны замечательные образцы первобытной живописи из Алтамирской пещеры в Испании, пещер фон-де-Гом, Лас-ко и Нио во Франции, Каповой пещеры на Нижнем Урале.

Железноокисные краски имеют широкое применение в живописи, а также в малярном деле. К ним относятся марс желтый (темно-желтый цвет), марс оранжевый (красно-оранжевый), английская красная (красно-коричневая), охра светлая и золотистая (желтая), охра темная (коричневая), охра красная (красно-кирпичная), сиена натуральная (желто-коричневая), умбра натуральная (табачно-коричневая) и др.

Окислам железа своей причудливой окраской обязаны многие минералы, например яшма, мрамор, гранит, туф.

Кроме гематита и лимонита, сырьем для производства железа служат также другие минералы: магнетит, лепидокрокит, сидерит и пирит. По содержанию в земной коре железо занимает после алюминия второе место.

Температура плавления железа - 9 °С. Достигнуть высокой температуры древним металлургам помогал древесный уголь. Руду засыпали в яму или горн слоями, чередуя с древесным углем. Подожженные угли постепенно раскалялись докрасна; чтобы повысить температуру их горения, в первых примитивных горнах снизу 31 вставляли трубку из стебля бамбука или лотоса, в которую древний металлург дул что есть мочи. Затем вместо трубок стали использовать ручные меха, а позже - а, приводимые в движение водяным колесом.

Но вернемся вновь к «Калевале» и проследим, как работает кузнец Илмаринен:

Положил кузнец железо,
Поместил в огонь горнило
И мехи привел в движенье.
Трижды дуть их заставляет.

Расплавляется железо.
Размякает под мехами,
Точно тесто из пшеницы
Иль для черных хлебов тесто,
Там в огне кузнечном сильном,
В ярком пламени горнила.

Руда плавилась, и железо опускалось на дно ямы или горна. По окончании плавки на дне образовывался комок металла, смешанный со шлаком, который называли крицей. Крицу проковывали в горячем состоянии. Как только она остывала, ее раскаляли вновь и продолжали ковку. Таким способом из нее выдавливали шлак, получая сварочное ковкое железо или же мягкую сталь с примесью углерода 0,12 - 0,26%. Абсолютно чистого железа не бывает, в нем всегда есть какая-то, пусть даже самая ничтожная доля примеси.

Есть она и в знаменитой железной колонне, стоящей в индийской столице Дели. Колонна сооружена в 415 году и первоначально украшала величественный храм Будды. Весит она 6,5 т, высота 7 м, диаметр у основания 42 см, а на вершине 30 см. Два вопроса не давали ученым покоя: почему колонна не ржавеет и как смогли древние металлурги отлить такой гигантский монолит, если высокую температуру, при которой плавится железо, удалось получить лишь в прошлом веке? Почему колонна не заржавела в условиях влажного тропического климата, тем более в наш индустриальный век, когда воздух насыщен выбросами вреднейших соединений?

В 1826 году русский инженер П. Г. Соболевский впервые в истории мировой техники разработал метод гидравлического прессования, который положил начало современной так называемой порошковой металлургии. Когда в первой половине прошлого века в России были открыты богатейшие месторождения платины, правительство поручило Монетному двору изготавливать из нее монеты. Существовавшие в то время печи не могли нагреть металл до точки его плавления, то есть до 1772 °С. Тогда П. Г. Соболевский поступил следующим образом. Он заложил получаемую химическим путем из руды пористую губку в форму для монет, спрессовал и нагрел. Уже при температуре 1000°С, которая ниже точки плавления не только платины, но железа и меди, металл превратился в монолитную массу.

При анализе структуры делийской колонны за основу были взя-12 ты работы П. Г Соболевского. Оказалось, что древние индийские кузнецы ковали куски раскаленной железной губки вместе с древесным углем. В соприкосновении с углем окислы железа восстанавливались в металл, примеси же удалялись, превратившись в летучие соединения. Таким образом удавалось получать металл высокой чистоты, содержащий 99,72% железа. Железо, содержащее минимальное количество примесей, имеет такую же высокую коррозийную стойкость, как и благородные металлы. Правда, ядовитые промышленные газы современного индустриального города начинают давать о себе знать. Кое-где на колонне уже появились ржавые пятна.

У многих народов железо являлось символом твердости, упорства, силы, терпения, постоянства, решимости и справедливости. В Юго-Восточной Азии до сих пор из железа делают амулеты и талисманы, якобы охраняющие человека от дурного глаза, злых духов и врагов. Чудотворная сила приписывалась также и делийской железной колонне. К ней и сейчас отовсюду стекаются паломники, которые уверены, что чудесная колонна с каждым поделится своей волшебной силой: достаточно прислониться к ней спиной и обхватить руками.

В то же время у некоторых народов железо символизировало грубость, жестокость, несчастье и рабство. Средневековые алхимики связывали железо с именем кровавого бога войны Марса и одноименной планетой. Возможно, это объясняется тем, что самое лучшее оружие изготавливалось из железа.

А может быть, каким-то образом удалось узнать, что красноватая окраска планеты Марс зависит от находящихся на его поверхности солей железа?

В XIX веке благодаря открытию французского ученого Мери стало известно, что железо прежде всего источник жизни. Оно было обнаружено в крови человека и животных. Оказалось, что именно ему кровь обязана своим красным цветом.

Открытие железа в крови произвело на современников огромное впечатление. Широко известна курьезная и трагическая история одного студента-химика. Влюбленный студент решил оригинально воспользоваться открытием: из железа, содержащегося в своей крови, сделать кольцо для дамы сердца. Небольшими порциями он выпускал кровь, из которой химическим путем выделял железо. Как и следовало ожидать, романтический способ добычи металла привел к трагическому концу: студент погиб от малокровия. Этого бы не случилось, если бы он знал, что железа в крови содержится не более 3 - 4 г. А из такого количества металла можно изготовить разве что маленькую тоненькую булавку.

В медицине известна болезнь, которая возникает от недостатка железа в организме - железодефицитная анемия, или железо недостаточное малокровие. Сейчас существуют специальные препараты, позволяющие восполнять недостаток железа в организме. Первым таким препаратом был экстракт яблочнокислого железа. Наряду с лабораторным способом получения яблочнокислого железа существовал и более простой: в кислое яблоко втыкались чистые железные гвозди. Проходило какое-то время, и в результате реакции с яблочной кислотой гвозди покрывались ржавчиной, содержащей гидроксид железа и яблочнокислое железо. Удалив гвозди, яблоки, не потерявшие своего приятного вкуса, но ставшие очень полезными, съедали. Как видим, железо вводилось в яблоко искусственным путем. В самих же яблоках его довольно мало. Много железа в грибах, черносливе, печени, гречневой крупе, шпинате и других продуктах. Принимая их в пищу, человек пополняет кровь железом.

Железо долгое время было единственным надежным источником огня, без которого нельзя обогреть жилище и приготовить пищу.

«Черненька коровка, рожки железны, тем и полезна: зимний день по дважды, летний однажды, на камешек доит; межмолок не ходит» (огниво). Эта загадка из сборника В. И. Даля «Пословицы русского народа». Речь в ней идет об огниве, или кресале, с помощью которого в старину добывали огонь. Ударяя железным кресалом (массивной кованой пластинкой) по кремню, высекали искры, от которых начинал тлеть трут (вата, полученная из гриба-трутовика). Обычно кресало представляло собой массивную кованую железную пластинку. Концы ее отковывали таким образом, чтобы они, сужаясь, постепенно сходили на нет. Заостренные концы сгибали дугами, формируя небольшие завитки. В середине кресала пробивали отверстие, чтобы его можно было при необходимости повесить на гвоздь или же привязать к ремню.

Тому, кто ежедневно пользовался этим приспособлением, легко было расшифровать первые слова загадки. Действительно, закрученные концы кресала и в самом деле напоминают рога. «Межмолок» - это период, когда корова не дает молока. Так вот, «черненька коровка», то есть кресало, такого периода не имеет. В хозяйстве оно нужно каждый день и в течение всего года. Летом к его услугам прибегали один раз, чтобы сварить пищу, а зимой - два раза, чтобы утром растопить печь, а вечером с наступлением сумерек зажечь свечу или лучину.

До тех пор пока не были изобретены спички, кресало, или огниво, было единственным приспособлением, с помощью которого человек добывал огонь.

Изготовление кресала было дело рук кузнеца. И от того, как умело он подберет металл, зависело его качество. Искры - это мельчайшие частицы раскаленного железа: чем их больше и чем они крупнее, тем скорее займется трут. Мастера подметили, что чем тверже металл, тем обильнее сноп искр, образующихся при ударе железа о камень. Раз разное железо по-разному искрит, то, значит, по искрам можно определять его марку. И кузнецы, в том числе и современные, продолжают пользоваться этим на практике. Попался под руки металлический пруток или полоса - маркировки на нем нет: как определить, с каким металлом имеешь дело? Что можно изготовить из нее? Скажем, к примеру, подсвечник или стамеску для резьбы по дереву? В первом случае подойдет любая даже самая мягкая сталь, как говорят, рядовая. Для стамески потребуется качественная углеродистая инструментальная сталь. Мастер пробует металл на наждаке и по характеру выходящего из-под него снопика искр делает вывод о качестве стали.

«Иду в воду - красен, выйду - черен». Эта старинная русская загадка кратко передает технологический процесс закалки железа. Такую загадку, несомненно, придумал кузнец: ведь в ней в доступной занимательной форме переданы конкретные практические знания. Даже если мальчишке и не удавалось дать правильный ответ, он его узнавал от других и вместе с загадкой запоминал на всю жизнь.

После закалки выкованные из стали инструменты приобретали высокую прочность. На протяжении многих столетий кузнецы изобрели множество способов закалки стали. Конкуренция же заставляла держать в секрете некоторые тонкости закалки. Если кто-то пытался узнать, как закалял кузнец нож или топор, он часто отшучивался: «в жабьем молоке». Одни понимали шутку, другие принимали сказанное за чистую монету. Вокруг работы кузнеца возникали легенды, ее окутывали мистической тайной.

В «Калевале» наряду с подробным изложением реального процесса закалки стали рассказывается и о магических действиях:

Ведь не закалить железо,
Коль не намочить водою.
И кузнец тот Илмаринен
Сам об этом поразмыслил.
Положил золы немного,
Щелоку чуть-чуть прибавил
В жидкость для закалки стали,
В сок для крепости железа.

В прошлом кузнецы прибавляли «для крепости железа» мед, позже вместо меда стали добавлять сахар. Эти добавки повышают закаливающую способность воды, современные кузнецы с этой же целью добавляют в воду поваренную соль.

Дальше уже идет мистика. Кузнец Илмаринен добавляет в жидкость для закалки «черный яд гадюки злобной», «муравьиный яд» и «сокрытый яд лягушки», чтобы

Вышла сталь оттуда злою,
Злобным сделалось железо.

Но и здесь можно найти рациональное зерно. Если считать, что «муравьиный яд» - это муравьиная кислота, то добавление его в воду для закалки вполне обосновано. Добавление кислоты в воду практикуется современными кузнецами, но вместо муравьиной они используют серную кислоту.

Опытный кузнец знал многие тонкости поведения железа. Следя за раскаленным в горне металлом, он улавливал тончайшие цветовые оттенки, которые давали ему знать, когда снимать с углей стальную заготовку и опускать ее в воду для закалки. Чтобы «злобное железо» не было слишком хрупким, его отпускали, нагревая до определенной температуры, которую определяли по цветам побежалости, возникающим на поверхности металла.

Порой искусство обработки стали достигало такого высокого уровня, что в руках искусного мастера небольшой кусочек металла загорался подобно драгоценному камню. Искусством изготовления стальных «бриллиантов» славились в XVII веке тульские мастера. Ими украшались металлические шкатулки и ларцы, ножи, сабли, подсвечники. Для украшения одного изделия нужно было изготовить сотни и тысячи искусственных «бриллиантов». Заготовка каждого «бриллианта» имела грибообразную форму. Верхняя утолщенная часть гранилась на несколько частей. Число граней зависело от размеров и формы заготовки. Каждая грань полировалась до зеркального блеска. Ножку «бриллианта» закрепляли на металлическом изделии в предназначенном для него месте. Особенно эффектно украшенные «бриллиантом» вещи смотрелись при колеблющемся пламени свечей, когда они начинали мерцать подобно настоящим граненым алмазам. Трудно было поверить современникам тульских мастеров, что перед ними не настоящие бриллианты. Впрочем, то же испытывают и наши современники, встречая в музеях подобные изделия. Это сходство металлических «бриллиантов» с настоящими оказалось роковым для хранящегося долгие годы в отделе оружия Государственного Исторического музея эфеса (рукоятки) шпаги тульской работы. Эфес вместе со шпагой был изготовлен в конце XVIII века и подарен императрице Екатерине II. Во время ремонта музея эфес похитили грабители, так как были убеждены, что он усыпан настоящими бриллиантами. Только разломав эфес, грабители убедились, что ошиблись, и закопали бесценную реликвию в землю. Когда эфес нашли, никто из специалистов не осмелился взяться за его реставрацию: более восьми тысяч «бриллиантов» были покрыты ржавчиной, а некоторые разрушились совсем. Хотя секреты искусства гранения не дошли до наших дней, за труднейшую работу все же взялся московский художник-реставратор Е. В. Бутуров. Долгие десять лет ушли на изучение, освоение технологии гранения и на реставрацию эфеса. Теперь как бы родившийся заново эфес, празднично сверкающий «алмазной» гранью, по-прежнему можно увидеть среди экспонатов Государственного Исторического музея в Москве.

В середине XVIII века на Урале в Нижнем Тагиле было налажено производство различных бытовых вещей из листового железа: блюд, подносов, тарелок, ведер, табакерок и всевозможных коробочек. Но подобные железные изделия перестали пользоваться спросом, так как довольно быстро начинали ржаветь, приобретая неприглядный вид. Тогда изделия стали расписывать масляными красками, а затем покрывать лаком. Масляная орнаментальная живопись неузнаваемо преобразила железо и одновременно защитила его от воздействия влажного воздуха, вызывающего появление ржавчины.

Мастерские по производству железных расписных подносов появились также в Петербурге.

Процесс изготовления железного подноса начинался с того, что коваль (кузнец) вырезал из металлического листа заготовку, соответствующую форме подноса, в виде овала, круга, прямоугольника или другой более сложной фигуры. Затем заготовку выколачивали на так называемой желобильне (наковальне с углублением, соответствующим форме подноса). Выколоченный железный поднос выравнивали молотком, шпаклевали, грунтовали и расписывали масляными красками. Как только роспись окончательно высыхала, ее покрывали несколькими слоями масляного лака. Такая же технология изготовления железных подносов сохранилась и в наши дни - только подносы теперь не выколачивают вручную, а выдавливают, штампуют механическим прессом.

Подносы из центров их производства расходились по всей России. Попадали они на продажу и на всевозможные выставки в Москве. Знакомство с росписью по железу натолкнуло подмосковных мастеров, работавших до этого с папье-маше, попробовать свои силы в работе с металлом. Первое упоминание о росписи по железу в Московской губернии относится к 1839 году, когда на Всероссийской промышленной выставке были представлены отдельные изделия из деревни Жостово. Но то были только первые попытки освоить новый материал. Только во второй половине XIX века был совершен массовый переход от росписи по бумажной массе к росписи по железу. Для подмосковных народных живописцев железо стало благодатным материалом, позволившим создавать на нем, как на полотне, красочные композиции из цветов.

Ныне искусство Жостова известно любителям народного творчества во всем мире. Железные подносы, одетые в надежные и нарядные рубашки, не только используются по своему прямому назначению, но и экспонируются на художественных выставках.


Книга «Звонкая песнь металла»
Федотов Г.Я.
«Просвещение»
г. Москва, 1990 г.



Звонкая песнь металла. Часть 1. Во кузнице кузнецы…

Звонкая песнь металла. Часть 2. Этюды о металлах

Звонкая песнь металла. Часть 3. Металл из глины (Алюминий)

Звонкая песнь металла. Часть 5. На смену камню (Медь)
Вернуться назад