铁。发明和生产的历史

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铁。发明和生产的历史

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与铜不同，地壳中的游离天然铁几乎从未被发现。但它是许多矿物的一部分，比有色金属分布广泛得多。在古代，它几乎可以在任何地方开采——从湖泊、沼泽、草地和其他矿石。然而，与铜冶金相比，铁冶金是一个相当复杂的过程。

铁在 1539 度时熔化。如此高的温度，对于古代的高手来说，是完全无法企及的。因此，铁进入人类日常生活的时间要晚于铜。它作为制造武器和工具的材料的广泛使用始于公元前 1 世纪，当时人们知道了原铁回收方法（然而，一些人更早地学习了铁冶金；例如，居住在现代亚美尼亚，早在公元前 3 世纪初就知道如何从矿石中获取铁）。

最常见的铁矿石（磁性铁矿石、红铁矿石和褐铁矿石）是铁和氧的化合物（氧化铁）或氧化铁水合物。为了从这些化合物中分离出金属铁，有必要将其还原 - 即从其中带走氧气。

古代兵器的铁元素

当然，古代大师们对铁还原过程中发生的复杂化学过程一无所知。然而，通过观察矿石的“冶炼”，他们最终建立了几个重要的模式，这些模式形成了最简单的炼铁方法的基础。首先，我们的祖先注意到，为了获得铁，根本没有必要将它带到熔点。

金属铁也可以在低得多的温度下获得，但必须比冶炼铜需要更多的燃料，而且这种燃料的质量必须更好。火尽可能“热”也是必要的。所有这些都需要对熔炉和熔化条件进行特殊安排。

古代炼铁炉的装置

通常，开始“熔化”铁时，工匠首先挖了一个圆孔，其墙壁从内部覆盖着一层厚厚的粘土。从外面看，这个坑有一个供空气注入的开口。然后，在圆形的下部，上部以锥形的形式建造。木炭被用作燃料。它被倒入熔炉的最底部 - 进入坑中。在它上面，一层层放置了一个装料——碎矿石和煤。一层厚厚的煤被倒在了最上面。在下方点燃燃料后，矿石开始强烈加热。在这种情况下，发生了碳（煤）氧化和铁还原的化学反应。比炉渣重三倍的面团状的铁以小花瓣的形式落下，沉在炉子的下部。

炼铁炉

结果，在坑的底部，收集了一块软焊铁 - kritz，重 1 到 8 公斤。它由软金属和充满硬渣的空隙组成。当“熔化”结束时，熔炉被打破，kritsa 被从中取出。进一步的加工在锻造中进行，kritsa 再次在锻造中加热，并用锤击去除熔渣。

在钢铁冶金中，锻造成为金属加工的主要类型几个世纪以来，锻造成为最重要的生产分支。只有经过锻造，铁才能获得令人满意的品质。然而，纯铁因其柔软而不能使用。只有铁和碳的合金具有经济意义。如果得到的金属含有 0% 到 3% 的碳，就得到了钢，即铁，它获得了一种新的特性——硬化的能力。为此，该工具被加热至红热，然后在水中冷却。硬化后，它变得非常坚硬，并获得了出色的切削质量。

在空气自然流动的情况下，炉内的温度不会超过 1000 度。早在古代，人们就注意到，如果在波纹管的帮助下人为地将空气泵入熔炉，可以从同一种矿石中获得更多的铁和更好的质量。毛皮是用毛皮制成的，配有枪口并用手启动。在喷嘴和波纹管的帮助下，未加热的原始空气被注入熔炉，整个过程的名称由此而来。然而，即使采用这种方法，温度也只能上升到1200度，其中所含的铁不超过一半是从矿石中提取出来的。

作为一种随处可得且价格低廉的材料，铁很快渗透到生产、日常生活和军事的所有部门，并在生活的各个领域发生了革命。铁斧和带铁犁头的犁使以前完全无法接触到农业的民族能够掌握农业。只有在铁的普及之后，农业才成为大多数民族最重要的生产部门。

铁赋予工匠工具以石头和青铜都无法抗拒的硬度和锋利度。它们是其他工艺开始迅速发展的基础。这些重大转变结束了原始社会。它被一个更发达的阶级社会所取代。

作者：Ryzhov K.V.

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