Значение перехода от меди к бронзе

Бронза

Огромное значение в истории развития человечества имел переход от каменных видов орудий к металлическим. В третьем тысячелетии до н. э. у людей появилась необходимость в более прочных орудиях труда, чем каменные, которые были весьма непрочные при довольно внушительных размерах и весе. В процессе развития хозяйственной деятельности люди все чаще стали использовать металлы и изделия из них. Первым металлом, нашедшим широкое распространение и применение, была медь. Разыскивая камни, необходимые для изготовления орудий труда, нашим предкам попадались камни, имевшие зеленовато-серый или красновато-зеленый цвет. Первоначально их обрабатывали и использовали как и обыкновенные камни. Позже было замечено, что медь становится тверже после обработки каменным молотком, ее стали использовать для изготовления инструментов.

Бронзовые изделия

Наступила эпоха меди. Со временем люди обратили внимание еще на одно свойство меди — от сильного нагрева кусок меди плавился, а, остывая, приобретал необходимую человеку форму. Сначала это свойство использовали для изготовления украшений, позже — для изготовления орудий труда. Инструменты из меди по твердости уступали каменным, однако они легко и быстро затачивались. В конце третьего тысячелетия до н. э. было замечено, что при выплавке меди из руды, содержащей примесь олова, медь становится на порядок тверже обычной. В дальнейшем к меди стали добавлять олово, в результате чего появился искусственный сплав — бронза.

Наблюдение за новым сплавом показало, что он более плавкий и текучий. Улучшилось качество, точность литья, что позволяло изготавливать инструменты более сложных форм. Бронзовые изделия были тверже медных, они отлично шлифовались и затачивались. Теперь на последующую обработку понадобилось намного меньше времени и усилий, возросла производительность труда.

На смену медному уверенно пришел бронзовый век. Совершенствовалась и техника литья. Если вначале использовались одноразовые открытые формы из глины или песка, то со временем стали изготавливать многоразовые открытые формы из камня. Недостатком открытых форм являлось то, что в них можно было отливать лишь плоские изделия. Со временем мастера изобрели закрытые формы, состоящие из двух разъемных половинок. Перед литьем половинки соединялись и крепко фиксировались. Через отверстие между ними заливался расплавленный металл. Когда металл остывал и твердел, форму разъединяли или разбивали. Таким образом начали изготавливать изделия сложной формы.

alt=»Изделия из бронзы» width=»381″ height=»126″ />Изделия из бронзы

В дальнейшем было изобретено литье по выплавляемым моделям или фигурное литье. Сначала из воска лепили точную модель нужного изделия, обмазывали ее глиной и обжигали в печи. Воск при нагревании плавился и выливался, а глина приобретала форму будущего изделия. В глиняную форму заливали бронзу, после того, как металл остывал, форму разбивали. Благодаря такой технологии была достигнута настолько высокая точность литья, что отпала потребность в дальнейшей обработке отлитого изделия. Благодаря такой технологии мастера уже могли отливать и пустотелые изделия довольно сложной формы.

Прогресс не стоит на месте, со временем появились такие технические приемы, как клепка, волочение, пайка и сварка, которые дополнили ковку и литье. Бронзовые изделия постепенно стали вытеснять каменные, хотя и не заменили их до конца. Не везде можно было найти медь, еще реже встречалась руда с содержанием олова. Для дальнейшей переплавки добытую руду приходилось перевозить на большие расстояния. Все это способствовало довольно высокой стоимости изделий из бронзы. С изобретением железа, ставшим знаковым в истории металлов, закончился бронзовый век.

Читайте так же:

Картофелекопалка своими руками размеры чертёж картинки

История меди и бронзы

Медь была для многих народов первым металлом, который они начали использовать вместо камня.

Содержание

Начало металлургии меди

Самой ранней формой металлургии, возникшей еще около 9 тыс. лет назад, то есть в самом начале процесса перехода к оседлости, закономерно стала холодная ковка самородных металлов. В то время металлы, впрочем, еще не могли иметь никакого практического применения уже потому, что самородки были малы, а сковать несколько самородков вместе без разогрева невозможно.

Начало веку меди положило освоение людьми техники горячей ковки и литья, которому много способствовало распространение гончарного производства. Печи и керамические формы для отливки дали возможность взяться за опыты с медью уже всерьез. Произошло это на Ближнем Востоке примерно в IV тысячелетии до н. э, в Европе и Китае во II—III тысячелетии до н. э, а в Перу только в начале I тысячелетия до н. э…

Литье в высшей степени упрощало процесс изготовления орудия, а медный топор только за счет одного своего большего веса ускорял процесс рубки дерева втрое. Но распространению медных орудий на данном этапе еще препятствовали как трудность отыскания самородков, так и крайняя мягкость меди, значительно ограничивающая сферу ее применения при обработке других материалов.

В итоге, металлургия меди мало повлияла на изменение образа жизни людей, так как медные орудия не только никогда не вытесняли полностью каменных, но и уступали им во многих отношениях, имея решительное преимущество лишь в технологичности. Более того, — в Египте в середине III тысячелетия до н. э. отмечается даже временный спад производства медных орудий и частичный возврат к индустрии камня. Запасы самородной меди стремительно истощались.

Бронза

Следующий этап развития технологий наступил уже в конце III тысячелетия до н. э., когда была открыта возможность получения металлов из руды. Одновременно, скорее всего случайно, было установлено, что, если в тигль, где плавится медь, подбросить немного олова, качество полученного материала решительно улучшится.

В начале II тысячелетия до нашей эры медь стала заменяться бронзой. Приблизительно в эту же пору появились и первые железные изделия, но мягкое железо (не пригодное к литью, поскольку требовало чрезмерно высоких температур), как материал для оружия и орудий, было хуже бронзы, — бронзовый век продолжался еще 1000 лет, вплоть до освоения технологий науглероживания, закалки и сварки.

Из бронзы делали даже прямые длинные мечи. Причем, в Китае, где бронза стоила дешево, изготовление оружия из нее продолжалось даже во II веке нашей эры, — то есть уже в эпоху широкого распространения железных орудий. Бронзовый меч тогда, в принципе, получался легче и острее железного, хотя из-за меньшей, чем у стали, твердости рубящей кромки не годился для рубки железных доспехов и фехтования против железного меча.

И позже бронза сохраняла некоторое значение, так как превосходила железо в технологичности, — если форму железному изделию можно было придавать только ковкой (поэтому даже старинные гвозди имели квадратное сечение), то бронзовые орудия можно было отливать.

Изделие сложной формы, например, шлем, проще было именно отлить, чем выковать. Что же касалось прочности, то бронза однозначно была тверже железа и не такой хрупкой как сталь. Бронзовые доспехи, в том числе цельнолитые кирасы, вплоть до начала нашей эры употреблялись в Риме, шлемы же в Европе и в XIX веке преимущественно делали из бронзы .

Читайте так же:

Клапан предохранительный высокого давления

Дополнительным достоинством бронзы было ее удобство при массовом производстве. Так китайцы, например, уже в первом тысячелетии новой эры отливали из бронзы детали к арбалетным замкам, наконечники и ушки для арбалетных болтов и многое другое. Бронзовый наконечник, конечно, не обладал пробивной способностью железного, но каждый из железных надо было выковывать и закаливать отдельно, а бронзовые отливались в специальным станке по 100—200 штук одновременно, причем обладали качеством для железных изделий в ту пору почти недостижимым — стандартностью.

С XV века бронза снова стала стратегическим материалом, так как оказалось, что она незаменима для изготовления пушек.

Конец бронзового века

Существенным недостатком бронзы была, однако, ее дороговизна, вследствие которой, в период бронзового века, она не могла вытеснить из употребления каменных орудий и оружия. Ведь, необходимая для изготовления бронзы медь встречается несравненно реже железа, а олово было остродефицитным материалом еще в глубокой древности, — финикийцы плавали за ним в Англию.

Техника получения металла из руды дала людям доступ к новым ресурсам, но запасы руды тоже истощались. Сначала эксплуатировались только выходы рудных пластов на поверхность, — главным образом на склонах гор. Но жила уходила вглубь и, чтобы добраться до нее, скоро возникала необходимость строить глубокие колодцы. Рудокопам приходилось решать задачи по укреплению сводов деревом, освещению, подъему добытой руды на поверхность. В горном деле стали использоваться первые механизмы — журавли и вороты.

Ранние рудники колодезного типа возникли кое-где еще в эпоху варварства. Создавались и обслуживались они небольшими артелями земледельцев, работавших в них в свободное время. С возникновением государств появились и огромные (по тем временам, естественно) карьеры, разработки в которых осуществлялись силами тысяч рабов.

Но даже тысячи работников ничего не могли сделать, когда жила уходила в землю на десятки метров. В I тысячелетии до н. э. в наиболее развитых государствах появились уже настоящие шахты, — со стволами, уровнями, вагонетками и водоподъемными механизмами.

Впрочем, строительство шахт не снимало проблему дефицита бронзы. Ведь, у народов, располагающих такими возможностями, соответственно, были и очень высокие потребности в металле. Удовлетворить их могло только в 15 раз более распространенное, чем медь, железо. Быстрое истощение доступных запасов меди и олова ускоряло переход к новому этапу металлургии.

Дефицит меди и олова в итоге приводил к тому, что бронзовая индустрия оказывалась характерна почти только для цивилизованных народов. Сырье, необходимое для получения бронзы в количестве достаточном для изготовления орудий труда и массового вооружения армии, можно было добыть только в рудниках, либо получить в результате обмена.

Да и, в любом случае, производство бронзы на душу населения не превышало 300 граммов в год [источник не указан 909 дней] , — но это рекордный показатель, характерный, например, для Вавилонии (притом, что в самом Междуречье ни олова, ни меди не водилось). В Египте же оно было всего порядка 50 граммов в год. В России при Петре за счет освоения уральских месторождений производство бронзы достигло всего 100 граммов в год на душу населения.

Читайте так же:

Жало паяльника из латуни

Варвары редко могли располагать бронзой в заметном количестве, — разве что, если земля их, что называется, была сказочно богата необходимыми для производства бронзы ресурсами, — как это имело место в случае жителей Скандинавии. Либо, как в случае скифов, варварам были необходимы постоянные экономические контакты с цивилизацией. Обычно же, под пребыванием какого-то народа в эпохе бронзы подразумевается наличие среди находок бронзовых изделий культового назначения.

В чём значение изобретения бронзы?

В истории человечества было несколько скачкообразных рывков технического прогресса. Первым из них стал переход от использования камня к меди. Стало проще охотиться и обрабатывать землю. Но со временем её свойства перестали полностью удовлетворять потребности человека.

На смену меди пришла бронза — её сплав с оловом. Новые технологии дали мощный импульс развитию сразу нескольких областей науки и производства, коренным образом изменив мир. Рассмотрим значение этого события подробнее.

Как и когда появилась бронза?

Металл прочно вошёл в жизнь человека несколько тысяч лет назад. Его свойства открывались постепенно и в чём-то даже случайно, но он быстро доказал свою эффективность в качестве материала для орудий труда.

Первым металлом, получившим массовое распространение благодаря своим качествам и удобству обработки, была медь. Изделия из неё довольно долго позволяли выполнять сельскохозяйственные работы, служили в качестве оружия. Но в природе она редко встречалась в чистом виде. Как правило, руда содержала примеси других веществ, которые, так или иначе, влияли на качество металла.

Справка! Самые первые предметы из бронзы археологами датируются пятым тысячелетием до н. э. Местом их обнаружения стало северное Причерноморье.

Материал того времени представлял собой сочетание меди и мышьяка. У него было множество недостатков, среди которых присутствовали токсичность, невозможность повторной переплавки и дороговизна изготовления. Поэтому со временем люди обратили внимание на другие компоненты.

Так в составе бронзы появилось олово. Оно было доступнее и во многих случаях стало дешевле покупать и перевозить металл из других мест, чем выплавлять его самостоятельно из дефицитного сырья. С небольшими по историческим меркам интервалами новый сплав появился практически по всему миру — он был известен в Древнем Египте и Междуречье, Китае и Индии, у индейцев Центральной и Южной Америки.

Справка! Бронзовый век пришёл на смену медному и длился около 4 тыс. лет.

Чем бронзовые вещи оказались лучше других?

Изделия из нового сплава обладали большим количеством достоинств по сравнению с чистой медью. Бронза обладала высокой твёрдостью и прочностью, легче обрабатывалась и выплавлялась. Любой инструмент из неё служил дольше, а по мере износа просто переплавлялся во что-то новое. Новый металл обладал и привлекательным внешним видом, а его пластичность обусловила применение бронзы в искусстве. Оружие и инструменты из неё практически не подвергались коррозии.

Преимущества и недостатки появления и использования бронзы

Изобретение и появление этого металла в обиходе дало новый импульс технологиям обработки, в первую очередь литья. Бронза плохо поддаётся ковке и подавляющее большинство изделий из неё отливалось в каменных или земляных формах.

Учёные прошлого начали проявлять интерес к металлургии, экспериментировать с различными добавками, изучать свойства. Можно сказать, что с появлением бронзы начала зарождаться наука о материаловедении. Применение более совершенных орудий труда сделало возможным ведение сельского хозяйства в местностях, где почвы с трудом поддавались обработке.

Кстати! С появлением доступного и качественного оружия стало возможным формирование постоянных армий.

Участившиеся войны привели к краху сразу нескольких влиятельных государств Средиземноморья. Сначала это был Древний Египет эпохи наибольшего могущества, а затем и Греция. Самым серьёзным последствием стало разрушение веками складывавшихся торговых путей, последующий упадок науки и технологии. Так называемая Катастрофа бронзового века привела к наступлению Тёмных веков, когда были утрачены многие знания, предметы и памятники культурного наследия.

Читайте так же:

Катет сварного шва что это такое

История бронзы

В 3 тыс. до Р.Х. люди начали широко применять в своей хозяйственнойдеятельности металлы. Переход от каменных орудий к металлическим имелколоссальное значение в истории человечества. Пожалуй, никакое другоеоткрытие не привело к таким значительным общественным сдвигам. Первым металлом, получившим широкое распространение, была медь.Постоянно разыскивая необходимые им камни, наши предки, надо думать,уже в древности обратили внимание на красновато-зеленые или зеленоватосерые куски самородной меди. В обрывах берегов и скал им попадались медный колчедан, медный блеск и красная медная руда (куприт). Поначалу людииспользовали их как обыкновенные камни и обрабатывали соответствующимспособом. Вскоре они открыли, что при обработке меди ударами каменногомолотка ее твердость значительно возрастает и она делается пригодной дляизготовления инструментов. Таким образом вошли в употребление приемыхолодной обработки металла или примитивной ковки. Затем было сделанодругое важное открытие — кусок самородной меди или поверхностной породы, содержавшей металл, попадая в огонь костра, обнаруживал новые, несвойственные камню особенности: от сильного нагрева металл расплавлялсяи, остывая, приобретал новую форму. Если форму делали искусственно, тополучалось необходимое человеку изделие. Это свойство меди древние мастера использовали сначала для отливки украшений, а потом и для производства медных орудий труда. Так зародилась металлургия. Плавку стали осуществлять в специальных высокотемпературных печах, представлявших собой несколько измененную конструкцию хорошо известных людям гончарных печей. Вообще говоря, медь — мягкий металл, сильно уступающий втвердости камню. Но медные инструменты можно было быстро и легко затачивать. (По наблюдениям С.А. Семенова, при замене каменного топора намедный скорость рубки увеличивалась примерно в три раза.) Спрос на металлические инструменты стал быстро расти. Люди начали настоящую «охоту»за медной рудой. Оказалось, что она встречается далеко не везде. В техместах, где обнаруживались богатые залежи меди, возникала их интенсивнаяразработка, появлялось рудное и шахтное дело. Как показывают открытияархеологов, уже в древности процесс добычи руды был поставлен с большимразмахом. Например, вблизи Зальцбурга, где добыча меди началась около1600 году до Р.Х., шахты достигали глубины 100 м, а общая длинаотходящих от каждой шахты штреков составляла несколько километров.Древним рудокопам приходилось решать все те задачи, которые стоят иперед современными шахтерами: укрепление сводов, вентиляция, освещение,подъем на гора добытой руды. Штольни укрепляли деревяннымиподпорками. Добытую руду плавили неподалеку в невысоких глиняныхпечах с толстыми стенками. Подобные центры металлургии существовали и вдругих местах. Бронзовый котел с приклепанными ручкамии приваренными отлитыми ножками В конце 3 тыс. до Р.Х. древние мастера начали ис пользовать свойства сплавов, первым из которых стала бронза. На открытие бронзы людей должна была натолк нуть случайность, неизбежная при массовом производстве меди. Некоторые сорта медных руд содержат незначи тельную (до 2%) примесь олова. Выплавляя такую руду, мастера заметили, что медь, полученная из нее, намного тверже обычной. Оловянная руда могла попасть в медепла вильные печи и по другой причине. Как бы то ни было, наблюдения за свойствами руд привели к освоению значения олова, котороеи стали добавлять к меди, образуя искусственный сплав — бронзу. При нагревании с оловом медь плавилась лучше и легче подвергалась отливке, таккак становилась более текучей. Бронзовые инструменты были тверже медных, хорошо и легко затачивались. Металлургия бронзы позволила в несколько раз повысить производительность труда во всех отраслях человеческой деятельности. Само производство инструментов намного упростилось:вместо того, чтобы долгим и упорным трудом оббивать и шлифовать камень,люди наполняли готовые формы жидким металлом и получали результаты,которые и во сне не снились их предшественникам. Техника литья постепенно совершенствовалась. Сначала отливку производили в открытых глиняныхили песчаных формах, представлявших собой просто углубление. Их сменили открытые формы, вырезанные из камня, которые можно было использовать многократно. Однако большим недостатком открытых форм было то,что в них получались только плоские изделия. Для отливки изделий сложнойформы они не годились. Выход был найден, когда изобрели закрытые разъемные формы. Перед литьем две половинки формы крепко соединялись между собой. Затем через отверстие заливалась расплавленная бронза. Когда металл остывал и затвердевал, форму разбирали и получали готовое изделие.Такой способ позволял отливать изделия сложной формы, но он не годилсядля фигурного литья. Но и это затруднение было преодолено, когда изобрелизакрытую форму. При этом способе литья сначала лепилась из воска точнаямодель будущего изделия. Затем ее обмазывали глиной и обжигали в печи.Воск плавился и испарялся, а глина принимала точный слепок модели. В образовавшуюся таким образом пустоту заливали бронзу. Когда она остывала,форму разбивали. Благодаря всем этим операциям мастера получили воз- можность отливать даже пустотелые предметы очень сложной формы. Постепенно были открыты новые технические приемы работы с металлами, такие как волочение, клепка, пайка и сварка, дополнявшие уже известные ковкуи литье. С развитием металлургии бронзовые изделия, повсюду стала вытеснятькаменные. Но не нужно думать, что это произошло очень быстро. Руды цветных металлов имелись далеко не везде. Причем олово встречалось гораздореже, чем медь. Металлы приходилось транспортировать на далекие расстояния. Стоимость металлических инструментов оставалась высокой. Все этомешало их широкому распространению. Бронза не могла до конца заменитькаменные инструменты. Это оказалось под силу только железу. Источник: Рыжков К.В. 100 великих изобретений. — М.: Вече, 1999. —528с. — (100 великих).