เอกสารเพิ่มเติมสำหรับนักเรียนหมายเลข 2

ในหัวข้อ “แร่และโลหะผสมในการออกแบบ

สถานี “จัตุรัสปฏิวัติ”

รถไฟใต้ดินมอสโก"

ทองแดงเป็นโลหะชนิดแรกที่มนุษย์เชี่ยวชาญ

บทบาทของทองแดงในการพัฒนาวัฒนธรรมของมนุษย์นั้นพิเศษ การใช้ทองแดงและทองแดงเป็นวัสดุจำเป็นกินเวลานานนับพันปี ทองแดงก็เหมือนกับโลหะมีตระกูล บางครั้งก่อตัวเป็นก้อน นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเครื่องมือโลหะชิ้นแรกถูกสร้างขึ้นเมื่อ 10,000 ปีก่อนมาจากพวกเขา เนื่องจากความนุ่มนวลและการเกิดขึ้นของทองแดงในธรรมชาติค่อนข้างแพร่หลาย ผู้คนจึงเริ่มใช้ทองแดงมานานก่อนเหล็ก

นักประวัติศาสตร์ได้พิสูจน์แล้วว่าในอียิปต์โบราณ เมื่อสร้างปิรามิด ช่างฝีมือใช้เครื่องมือหิน (ที่ทำจากหินแกรนิตและโดเลอไรต์) และอุปกรณ์ทองแดง โลหะนั้นแข็งอย่างน่าอัศจรรย์ สิ่งนี้ทำให้นักอียิปต์วิทยาสามารถสันนิษฐานได้ว่าในสหัสวรรษที่ 3 ก่อนคริสต์ศักราช จ. ชาวอียิปต์มีสูตรพิเศษสำหรับการแปรรูปทองแดงด้วยเครื่องจักรซึ่งทำให้โลหะมีความแข็งแรงสูง

การเติมดีบุกลงในทองแดงจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งของวัสดุได้อย่างมาก สิ่งนี้เป็นที่รู้จักเมื่อ 5,000 ปีก่อนและอาจจะเร็วกว่านั้นด้วยซ้ำ การผลิตโลหะผสมทองแดงนั้น ความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ที่สุดโลหะวิทยาโบราณและตั้งชื่อให้คนทั้งยุค - ยุคสำริด

การเปลี่ยนแปลงของยุคสมัยระหว่างชนชาติต่าง ๆ และในส่วนต่าง ๆ ของโลกเกิดขึ้นอย่างไม่สม่ำเสมอ และกรอบลำดับเวลาของยุคสมัยสามารถระบุได้โดยประมาณเท่านั้น:

หิน → ยุคทองแดง → บรอนซ์ → เหล็ก
ศตวรรษ (หินปูน) ศตวรรษ ศตวรรษ

IV-III สหัสวรรษ IV-I สหัสวรรษที่ 1 ต้นสหัสวรรษที่ 1

พ.ศ จ. พ.ศ จ. พ.ศ จ.

การแพร่หลายของทองสัมฤทธิ์ในศูนย์วัฒนธรรมขั้นสูงของโลหะวิทยาเริ่มขึ้นในช่วงปลายสหัสวรรษที่ 4 ก่อนคริสต์ศักราช จ. วัตถุทองสัมฤทธิ์ที่เก่าแก่ที่สุดพบในเมโสโปเตเมีย (สุเมเรียน) ตุรกี และอิหร่าน ในตอนท้ายของสหัสวรรษที่สามก่อนคริสต์ศักราช จ. ทองสัมฤทธิ์ปรากฏในอียิปต์ อินเดีย และในช่วงกลางสหัสวรรษที่ 2 ก่อนคริสต์ศักราช จ. - ในประเทศจีนและยุโรป ในอเมริกา ยุคสำริดครอบคลุมช่วงเวลาตั้งแต่ศตวรรษที่ 4 ถึงศตวรรษที่ 10 n. จ. ศูนย์โลหะวิทยาชั้นนำของที่นี่ตั้งอยู่ในอาณาเขตของเปรูและโบลิเวียสมัยใหม่

นอกจากทองสัมฤทธิ์ - โลหะผสมของทองแดงและดีบุกแล้ว คนโบราณยังใช้โลหะผสมของทองแดงและสังกะสี - ทองเหลืองซึ่งมีความทนทานและอ่อนตัวได้ดีกว่าทองแดง เป็นที่น่าสังเกตว่าคนสมัยโบราณไม่คุ้นเคยกับสังกะสีในฐานะสาร โลหะนี้ถูกแยกออกมาในรูปแบบบริสุทธิ์ในช่วงกลางศตวรรษที่ 18 โดยอิเล็กโทรไลซิสเท่านั้น ดังนั้น ในระหว่างการขุดค้นในธีบส์ จึงพบปาปิรีที่อธิบายความลับในการทำ "ทองคำ" จากทองแดง ในความเป็นจริง พวกเขากำลังพูดถึงการได้รับทองเหลืองโดยการเติมสารประกอบสังกะสีตามธรรมชาติลงในทองแดง ด้วยสีและความแวววาว ทองเหลืองจึงมีลักษณะคล้ายทอง

วิธีการรับทองแดง

กิจกรรมทางเคมีที่ต่ำของทองแดงทำให้สามารถดำรงอยู่ในธรรมชาติในสภาพดั้งเดิมได้

แร่ธาตุมากกว่า 200 ชนิดที่รู้จักประกอบด้วยทองแดง ได้แก่ chalcopyrite (copper pyrite) CuFeS2, Malachite (CuOH)2CO3, chalcocite (copper luster) Cu2S, cuprite Cu2O

ได้ทองแดงบริสุทธิ์ วิธีการต่างๆ- วิธีการไฮโดรเมทัลโลหการคือการสกัดโลหะจากแร่โดยใช้รีเอเจนต์ (H2SO4, KCN ฯลฯ) ในรูปของสารประกอบที่ละลายน้ำได้ ตามด้วยการประมวลผลสารละลายเหล่านี้เพื่อแยกโลหะในรูปแบบอิสระ

เมื่อแร่ที่มี CuO ได้รับการบำบัดด้วยกรดซัลฟิวริกเจือจาง ทองแดงจะเข้าสู่สารละลายในรูปของซัลเฟต:

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

จากนั้นจึงนำออกจากสารละลายด้วยอิเล็กโทรไลซิสหรือแทนที่ซัลเฟตด้วยเหล็ก:

CuSO4 + เฟ = Cu + FeSO4

วิธีการทั้งหมดในการรับทองแดงจากสารประกอบนั้นขึ้นอยู่กับกระบวนการรีดอกซ์

คุณสมบัติทางเคมีของทองแดง

ในรูปแบบแห้งและที่อุณหภูมิปกติ ทองแดงยังคงแทบไม่เปลี่ยนแปลง ที่อุณหภูมิสูง ทองแดงสามารถทำปฏิกิริยากับสารที่เรียบง่ายและซับซ้อนได้

ปฏิกิริยากับสารธรรมดา:

Cu + Cl2 = CuCl2

2CuO + O2 = 2CuO

ปฏิกิริยากับสารที่ซับซ้อน:

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O

Cu + 4HNO3 = Cu(NO)3 + 2NO2 + 2H2O

ทองแดงและโลหะผสมของมัน

ทองแดงมีจุดหลอมเหลว 1,083oC

โลหะผสมทองแดงมีสองกลุ่ม: ทองเหลือง– โลหะผสมของทองแดงและสังกะสี สีบรอนซ์- โลหะเจือของทองแดงกับธาตุอื่น (ยกเว้นสังกะสี)

อลูมิเนียม" href="/text/category/alyuminij/" rel="bookmark">อะลูมิเนียม, Mn - แมงกานีส, C - ตะกั่ว, B - เบริลเลียม, Mg - แมกนีเซียม, พุธ - เงิน, F - เหล็ก, Msh - สารหนู, Su – พลวง, K – ซิลิคอน, ยังไม่มีข้อความ – นิกเกิล, T – ไทเทเนียม, Kd – แคดเมียม, O – ดีบุก, F – ฟอสฟอรัส, X – โครเมียม, C – สังกะสี

บรอนซ์ทั้งหมดจะมีเครื่องหมายย่อว่า "Br" ซึ่งบ่งบอกถึงโลหะผสมทองแดงประเภทนี้ หลังจากการกำหนดประเภทโลหะผสมทองแดง "Br" จะมีตัวอักษรที่ช่วยระบุองค์ประกอบที่เพิ่มเข้ามา

ตัวอย่างเช่น BrO5Ts6 หมายความว่าโลหะผสมทองแดงนี้ประกอบด้วยดีบุก 5% และสังกะสี 6% และการกำหนด BrO5Ts2N5 บ่งชี้ว่าโลหะผสมประกอบด้วยดีบุก 5% สังกะสี 2% และนิกเกิล 5% เครื่องหมาย BrO10Ts2 ระบุโลหะผสมทองแดงที่ประกอบด้วยดีบุก 10% และสังกะสี 2%

ที่โรงงานแปรรูปทองแดงของรัฐเลนินกราด "Krasny Vyborzhets" (1924) สำหรับการหล่อบรอนซ์แดงที่เรียกว่าศิลปะที่มีสารเติมแต่งสังกะสีไม่เกิน 6% ไม่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

แต่มีการหล่อรูปปั้น 80 ชิ้นที่โรงงานสำหรับสถานี Revolution Square ของรถไฟใต้ดินมอสโก

หินอ่อนหลากหลายในการออกแบบสถานีรถไฟใต้ดิน

สถานีรถไฟใต้ดินแต่ละแห่งก็เหมือนกับพิพิธภัณฑ์แร่วิทยา แต่ละแห่งมีนิทรรศการของตัวเอง

ชั้นใต้ดินของสถานีรถไฟใต้ดิน Ploshchad Revolyutsii เรียงรายไปด้วยหินปูน dalu ที่มีลักษณะคล้ายหินอ่อนอาร์เมเนียสีดำพร้อมเส้นเลือด "สีทอง" และกลายเป็นฐานขนาดใหญ่ และส่วนโค้งทำจากหินปูน shrosha ที่มีลักษณะคล้ายหินอ่อนสีแดงเข้ม ส่วนโค้งทำจากหินแข็งที่ตัดจากบล็อกหินอ่อน ผนังเสาเรียงรายไปด้วยโชโรชาสีแดง ยูเฟลสีเทาฟ้า และหินปูนบิยุกยันกาที่มีลักษณะคล้ายหินอ่อนสีเหลืองชมพู ผนังรางของสถานีตกแต่งด้วยหินอ่อน Ufaley สีเทา โดยมีบัวทำจากโชรชาสีแดง และกระเบื้องโมเสคพรมฐานทำจากหินปูนคล้ายหินอ่อนมะกอกดำจาก Sadakhlo และ Dalu พื้นห้องโถงสถานีเป็นลายหมากรุกหินแกรนิต Zhezhelev สีเทาเข้มและแก๊บโบรสีดำ และชานชาลาเสร็จสิ้นด้วยหินแกรนิตและลาบราไนต์แบบเดียวกัน

ลูกศรสีบรอนซ์ที่มีคำจารึกว่า "ทางออกสู่เมือง" ได้รับการแก้ไขบนผนังของชานชาลาซึ่งเป็นสัญญาณที่เก่าแก่ที่สุดที่ยังมีชีวิตรอดของรถไฟใต้ดินมอสโก

หินอ่อนประเภทที่พบบ่อยที่สุดในการฝึกปฏิบัติการก่อสร้างคือ:

อูฟาลีย์สกี้(อูฟาเล่ย์) สีเทา-ฟ้า.

หินอ่อนแห่งจอร์เจีย Shroshinsky (Shrosha) สีแดงเข้มมีเส้นเลือดสีขาว

ซาดาคลินสกี้(สดาโคล่) สีดำเข้ม มีเส้นสีขาวและสีเหลืองทอง

หินอ่อนแห่งอาร์เมเนียดาวาลินสกี้ (ดาวาลู) สีดำมีเส้นเลือดสีทอง หินอ่อนนี้มักจะใช้ร่วมกับหินอ่อนโทนสีอื่นสำหรับฐานและส่วนฐานของหินอ่อน

17

ไปยังรายการโปรดไปยังรายการโปรดจากรายการโปรด 7

เป็นเวลาหลายพันปีมาแล้วที่ผลิตภัณฑ์จากหินเป็นเครื่องมือหลักที่มนุษย์ใช้ ช่างฝีมือที่แปรรูปหินเหมือนประติมากรมองเห็นคุณภาพใหม่ในหินและตัดส่วนที่เกินออกจึงผลิตสิ่งของที่จำเป็น อย่างไรก็ตาม โดยพื้นฐานแล้วมนุษย์โบราณเพียงสร้างกระบวนการทางธรรมชาติขึ้นมาใหม่โดยทำลายหิน

การออกแบบผลิตภัณฑ์ซึ่งเชี่ยวชาญมาเป็นเวลาหลายพันปี จำเป็นต้องมีการพัฒนาการคิดเชิงพื้นที่และการพัฒนาทักษะพื้นฐานใหม่ในการผลิตเครื่องมือคอมโพสิตที่ทำจากหลายชิ้นส่วนและองค์ประกอบที่เชื่อมต่อกัน แต่ถึงแม้ในกรณีนี้ อาจารย์ก็มีแหล่งที่มาของแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติต่อหน้าต่อตาเขา แม้ในกระบวนการเชี่ยวชาญการผลิตเซรามิก แต่กระบวนการทางธรรมชาติของการเผาดินเหนียวในเปลวไฟก็ถูกเลียนแบบ การทำผลิตภัณฑ์จากแร่โลหะเป็นเทคโนโลยีปฏิวัติซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ไม่สามารถ "มองเห็น" ในธรรมชาติได้! นี่เป็นเทคโนโลยีประดิษฐ์โดยสมบูรณ์ครั้งแรกในประวัติศาสตร์ของอารยธรรม มนุษย์เรียนรู้ที่จะรับและแปรรูปโลหะได้อย่างไร เรามาดูกระบวนการที่น่าทึ่งนี้เวอร์ชันทันสมัยกันดีกว่า

เปลือกกุ้งก้ามกรามและ “ซุปเปอร์สตีล” แห่งอนาคตอันใกล้นี้มีอะไรเหมือนกัน? นักวิทยาศาสตร์พบว่าฐานไคตินของเปลือกซึ่งประกอบด้วยคาร์บอน ไฮโดรเจน และไนโตรเจน เป็นโครงสร้างรังผึ้งที่ทำจากผลึกโพลีเมอร์ซึ่งมีขนาดประมาณนาโนเมตร ซึ่งเป็นพื้นที่ว่างที่เต็มไปด้วยโปรตีน ช่วยให้วัสดุลอยน้ำได้พร้อมๆ กัน และมีความแข็งแรงสูงกว่าเกรดเหล็กพิเศษหลายเกรด ยังคงต้องศึกษาและประยุกต์ใช้เทคโนโลยีธรรมชาติในทางปฏิบัติ ดังนั้นการวิเคราะห์กระบวนการและโครงสร้างทางธรรมชาติจึงเป็นกุญแจสู่ความสำเร็จ เทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมศตวรรษที่ 21 อย่างไรก็ตาม มนุษย์เรียนรู้ที่จะใช้กุญแจนี้ในสมัยโบราณ และการพัฒนาเทคโนโลยีโลหะวิทยาก็เป็นตัวอย่างที่ชัดเจนในเรื่องนี้

โลหะพื้นเมือง

อารยธรรมยุคหินใหม่นำหน้าด้วยการก่อตัวที่ยาวนานและการพัฒนาเครื่องมือและเครื่องมือที่มนุษย์ใช้อย่างช้าๆ ประวัติความเป็นมาดั้งเดิม สังคมมนุษย์เชื่อมโยงกับหินอย่างแยกไม่ออก ผลิตภัณฑ์หินดึกดำบรรพ์ที่สุดคือกรวดแม่น้ำธรรมดาๆ ซึ่งบิ่นที่ขอบด้านหนึ่ง อายุของเครื่องมือหินที่เก่าแก่ที่สุดมีอายุประมาณ 2.5 ล้านปี เหตุการณ์ที่สำคัญที่สุดเริ่มพัฒนาเครื่องมือหินเหล็กไฟ

รูปแบบของผลิตภัณฑ์พื้นฐานสำหรับความก้าวหน้าทางเทคนิค เช่น ขวาน เคียว มีด และค้อน ถูกค้นพบครั้งแรกและประกอบขึ้นด้วยหินเหล็กไฟ การใช้โลหะพื้นเมืองส่วนใหญ่เริ่มในยุคหิน (ยุคหินกลาง) เช่น เมื่อหลายหมื่นปีก่อน มาถึงตอนนี้ ทักษะในการค้นหา สกัดหิน และประดิษฐ์จากหินเหล่านั้น ไม่เพียงแต่เครื่องมือเท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงเครื่องประดับของมนุษย์ดึกดำบรรพ์กลายเป็นเรื่องธรรมดาและกลายเป็นอุตสาหกรรมประเภทหนึ่ง

อยู่ในกระบวนการค้นหาหินที่เหมาะสมสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ใหม่ที่มนุษย์ให้ความสนใจกับนักเก็ตโลหะกลุ่มแรกซึ่งเห็นได้ชัดว่าเป็นทองแดงซึ่งมีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติมากกว่านักเก็ตโลหะมีตระกูลเช่นทองคำเงินแพลตตินัม ทองแดงพื้นเมือง (เทลลูริกจากคำภาษาละติน "เทลลัส" - ดิน) ยังคงพบทองแดงในปัจจุบันในหลายภูมิภาคของโลก: ในเอเชียไมเนอร์ อินโดจีน อัลไต และอเมริกา ยังคงพบนักเก็ตทองแดงที่มีน้ำหนักหลายกิโลกรัม การเกิดทองแดงพื้นเมืองที่ใหญ่ที่สุดถือเป็นหลอดเลือดดำทองแดงแข็งที่ค้นพบบนคาบสมุทรคิวซินอว์ (ทะเลสาบสุพีเรีย สหรัฐอเมริกา) มวลของมันอยู่ที่ประมาณประมาณ 500 ตัน

ไม่เพียงแต่โลหะมีตระกูลเท่านั้นที่สามารถปรากฏอยู่ในรูปแบบดั้งเดิมภายใต้สภาวะของโลกได้ เป็นที่ทราบกันดีว่านักเก็ตที่ทำจากเหล็ก ปรอท และตะกั่วนั้นพบได้ในธรรมชาติ และพบได้น้อยมาก - นักเก็ตของโลหะและโลหะผสม เช่น สังกะสี อลูมิเนียม ทองเหลือง และเหล็กหล่อ พบในรูปแบบของใบไม้เล็กๆ และเกล็ดที่ฝังอยู่ในหิน ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นหินบะซอลต์ ในศตวรรษที่ 20 พบเหล็กพื้นเมืองบนเกาะดิสโกใกล้ชายฝั่งกรีนแลนด์ในเยอรมนี (ใกล้เมืองคาสเซิล) ในฝรั่งเศส (แผนกโอแวร์ญ) ในสหรัฐอเมริกา (คอนเนตทิคัต) มันมีอยู่เสมอ จำนวนที่มีนัยสำคัญนิกเกิล ส่วนผสมของโคบอลต์ ทองแดง และแพลตตินัม (ตั้งแต่ 0.1 ถึง 0.5% โดยน้ำหนักของแต่ละองค์ประกอบ) และตามกฎแล้วจะมีคาร์บอนต่ำมาก การค้นพบเหล็กหล่อพื้นเมืองเป็นที่รู้จักเช่นบนเกาะ Russky (ในตะวันออกไกล) และเกาะบอร์เนียวรวมถึงในอ่าว Avaria ( นิวซีแลนด์) โดยที่โลหะผสมพื้นเมืองแสดงด้วยโคเฮนไนต์ - เหล็ก - นิกเกิล - โคบอลต์คาร์ไบด์ (Fe, Ni, Co)3C

การสังเกตการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของนักเก็ตภายใต้แรงกระแทกจากหินแข็ง ทำให้ผู้คนมีความคิดที่จะใช้มันทำเครื่องประดับขนาดเล็กโดยการตีขึ้นรูปเย็น การตีเป็นวิธีการขึ้นรูปโลหะที่เก่าแก่ที่สุด การเรียนรู้วิธีการแปรรูปโลหะพื้นเมืองโดยการปลอมนั้นขึ้นอยู่กับทักษะและประสบการณ์ในการทำเครื่องมือหินโดยการ "หุ้ม" หินด้วยค้อนหิน ทองแดงพื้นเมือง ซึ่งคนดึกดำบรรพ์ในตอนแรกยังถือว่าเป็นหินชนิดหนึ่ง เมื่อถูกทุบด้วยค้อนหินไม่ได้ทำให้เกิดเศษหินที่มีลักษณะเฉพาะ แต่เปลี่ยนขนาดและรูปร่างโดยไม่รบกวนความต่อเนื่องของวัสดุ คุณสมบัติทางเทคโนโลยีอันน่าทึ่งของ "หินใหม่" นี้กลายเป็นแรงจูงใจอันทรงพลังในการค้นหาและสกัดโลหะพื้นเมืองและการใช้งานโดยมนุษย์ นอกจากนี้ยังพบว่าการตีขึ้นรูปจะเพิ่มความแข็งและความแข็งแรงของโลหะ

ในตอนแรกมีการใช้หินแข็งธรรมดาเป็นค้อน ช่างฝีมือดึกดำบรรพ์ถือหินไว้ในมือทุบหินพื้นเมืองและต่อมาโลหะก็ถลุงแร่ วิวัฒนาการของวิธีการตีขึ้นรูปที่ง่ายที่สุดนี้นำไปสู่การสร้างต้นแบบของค้อนทุบตีที่มีด้ามจับ อย่างไรก็ตาม การแปรรูปโลหะโดยการตีขึ้นรูปเย็นก็มี โอกาสที่จำกัด- ด้วยวิธีนี้จึงเป็นไปได้ที่จะสร้างรูปร่างให้กับวัตถุขนาดเล็กเท่านั้น - หมุด, ตะขอ, หัวลูกศร, สว่าน ต่อมาได้มีการฝึกฝนเทคโนโลยีการตีนักเก็ตทองแดงด้วยการอุ่น - อบอ่อน

โอกาสอันดีในการพัฒนาเทคโนโลยีงานโลหะยุคแรกนั้นมาจากนักเก็ตทองคำ ซึ่งเป็นโลหะที่มีความเหนียวมากกว่าทองแดงมาก ทองคำมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาเหมืองแร่และการผลิตทางโลหะวิทยาของอารยธรรม แหล่งสะสมทองคำประเภทแรกที่มนุษย์พัฒนาขึ้นคือแหล่งสะสมของลุ่มน้ำ นักเก็ตทองคำถูกพบในมวลทรายและกรวดลุ่มน้ำซึ่งเป็นผลมาจากการทำลายหินที่มีทองคำซึ่งสัมผัสกับกระแสน้ำมาเป็นเวลานาน เห็นได้ชัดว่าเครื่องประดับทองคำที่เก่าแก่ที่สุดนั้นถูกนำไปแปรรูปเป็นลูกปัดโดยการตีขึ้นรูปเย็น ลูกปัดขัดเงาเหล่านี้ดูเหมือนหินสีที่ร้อยเรียงกันเป็นชุดต่างๆ

เมื่อทำการสกัดทองคำออกจากหลอดเลือดดำ เทคโนโลยีได้ถูกสร้างขึ้นเพื่อนำไปใช้ในการพัฒนาแหล่งสะสมของโลหะโบราณอื่นๆ ทองคำเป็นโลหะชนิดแรกที่พวกเขาเรียนรู้ที่จะหล่อผลิตภัณฑ์ ผลิตลวดและฟอยล์ ทองคำถูกนำไปกลั่นเป็นครั้งแรก โดยพื้นฐานแล้วเทคโนโลยีทางโลหะวิทยาทั้งหมดที่ใช้ในยุคนั้น โลกโบราณจนถึงเงิน ทองแดง ตะกั่ว ดีบุก เดิมทีทำด้วยทองคำ

อย่างไรก็ตามรากฐานของอารยธรรมจนถึงสหัสวรรษที่ 3 ก่อนคริสต์ศักราช จ. มีหินเหลืออยู่ คุณลักษณะเฉพาะเทคโนโลยียุคหินใหม่ในยุคต้นคือการเปลี่ยนไปใช้เครื่องมือหินขนาดใหญ่ ลักษณะที่ปรากฏเกี่ยวข้องกับการพัฒนาวิธีการทางเทคโนโลยีใหม่ของการแปรรูปหิน - การขุดเจาะเลื่อยบด มีการประดิษฐ์เครื่องมือคอมโพสิต (“ไลเนอร์”) โดยใช้วัสดุหินสำหรับชิ้นงานเท่านั้น และด้ามจับทำจากไม้ เขาสัตว์ หรือกระดูก การซ่อมปืนเริ่มค่อยๆ พัฒนาขึ้น - การแก้ไขเมื่อชิ้นส่วนที่ใช้งานหมดลง การทำเหมืองแร่เกิดขึ้นโดยใช้ไฟเพื่อทำลายหิน ความสำเร็จทางเทคนิคที่น่าทึ่งของคนยุคหินใหม่คือการสกัดหินเหล็กไฟในเหมืองที่มีเพลาแนวตั้งสูงถึง 10 เมตรลึกและสั้น ดังนั้นในช่วงเริ่มต้นของการปฏิวัติยุคหินใหม่ ผู้คนจึงมีความรู้ที่หลากหลาย สารธรรมชาติและวัสดุวิธีการประมวลผล

เทคโนโลยีระบายความร้อนของยุคหินใหม่

ลักษณะเด่นที่สำคัญที่สุดของเศรษฐกิจยุคหินใหม่ที่มีประสิทธิผลคือการสร้างแหล่งอาหาร เมื่อแก้ไขปัญหาในการทำอาหารเพื่อจัดเก็บผลิตภัณฑ์เซรามิกจะถูกประดิษฐ์ขึ้นและค่อยๆพัฒนาเทคโนโลยีด้านความร้อน ผลิตภัณฑ์เซรามิกประเภทแรกคือตะกร้าที่ทำจากกิ่งไม้ เคลือบด้วยดินเหนียวแล้วเผาบนไฟ จากนั้นจึงมีการสร้างเตาเผาแบบพิเศษ - โรงหลอม

เตาเผายุคหินใหม่ดัดแปลงสำหรับการระเบิดตามธรรมชาติ

การสร้างใหม่สมัยใหม่ทำซ้ำวิธีการเผาเซรามิกยุคหินใหม่ดังนี้ โรงตีเหล็กแห่งนี้สร้างขึ้นบนริมฝั่งแม่น้ำที่สูงชัน ภายในกำแพงหุบเขาหรือเนินเขา และประกอบด้วยกิ่งก้านสองกิ่ง ปลอกแนวนอนทำหน้าที่เป็นเรือนไฟ และปลอกแนวตั้งเต็มไปด้วยหม้อ เมื่อโรงตีเหล็กเต็มไปด้วยหม้อที่แห้งไว้แล้ว ด้านบนก็เต็มไปด้วยเศษกระถางและก่อด้วยไฟต่ำโดยใช้ไม้ชื้น ไฟดังกล่าวได้รับการดูแลจนกระทั่งไอระเหยหยุดลงหลังจากนั้นไฟก็ทวีความรุนแรงขึ้นเป็นความร้อนสีแดง หม้อถูกเก็บไว้ในกองไฟนี้เป็นเวลาอย่างน้อย 6 ชั่วโมง จากนั้นส่วนบนของเตาก็ถูกปกคลุมด้วยทราย ตัวเตาถูกปกคลุมไปด้วยดินเหนียว และหน่วยก็อยู่ในสถานะนี้เป็นเวลาหลายวัน หลังจากนั้นก็มีการเจาะรูในกล่องไฟและค่อยๆ ขยายใหญ่ขึ้น ในที่สุด พวกเขาก็เปิดส่วนบนของโรงตีเหล็กและนำหม้อที่เสร็จแล้วออกมา เตาเผาเซรามิกโบราณดังกล่าวถูกค้นพบในเมโสโปเตเมีย แอฟริกาเหนือ, ยุโรปตะวันออก- อุณหภูมิความร้อนของผลิตภัณฑ์ในนั้นสูงถึง 1100 °C

หากต้องการเชี่ยวชาญเทคโนโลยีโลหะวิทยาในการสกัดโลหะจากแร่ซึ่งต้องใช้อุณหภูมิสูงที่เชื่อถือได้ จำเป็นต้องมีเตาเผาที่มีระเบิดเทียม นับเป็นครั้งแรกที่มีการสร้างเตาเผาดังกล่าวเพื่อการผลิตเครื่องปั้นดินเผา ด้วยเหตุนี้ ผู้คนจึงคุ้นเคยกับแร่โลหะในระหว่างการเผาหม้อดินเผา มีกระบวนการนำโลหะกลับมาใช้ใหม่จากสารที่ใช้กับผนังเครื่องปั้นดินเผาเพื่อระบายสี เป็นที่ทราบกันดีว่าคอปเปอร์คาร์บอเนต - มาลาไคต์และลาพิสลาซูลี, ปรอทซัลไฟด์ - ชาด, เหล็กสีเหลืองสีเหลือง, สีแดงและสีน้ำตาลเป็นสีแร่ที่สดใสและการใช้ลวดลายสีกับผลิตภัณฑ์เซรามิกถือเป็นรูปแบบศิลปะที่เก่าแก่ที่สุดรูปแบบหนึ่ง

กระบวนการพัฒนาโลหะและวัสดุใหม่อย่างค่อยเป็นค่อยไปตามอารยธรรม

แร่โลหะชนิดแรกที่มนุษย์เชี่ยวชาญคือทองแดง เห็นได้ชัดว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อประมาณ 10,000 ปีก่อน ผลิตภัณฑ์ที่เก่าแก่ที่สุดที่ทำจากแร่ทองแดงในปัจจุบันถือเป็นหมุด สว่าน สว่าน ลูกปัด แหวน และจี้ที่พบในชุมชนของ çayonü Tepesi และ çatal Höyük ซึ่งตั้งอยู่บนที่ราบสูง Konya ในตุรกี การค้นพบเหล่านี้มีอายุย้อนกลับไปในสหัสวรรษที่ 8–7 ก่อนคริสต์ศักราช จ.

จุดเริ่มต้นของยุคโลหะ

ยุคที่แท้จริงของโลหะเริ่มต้นขึ้นในยูเรเซียในช่วงสหัสวรรษที่ 5 ก่อนคริสต์ศักราช จ. มีลักษณะเป็นของหายากที่ค้นพบทางตอนเหนือของคาบสมุทรบอลข่านและในภูมิภาคคาร์เพเทียน ในโบราณคดี ดินแดนเหล่านี้มักถูกจัดว่าเป็นจังหวัดโลหะวิทยาบอลข่าน-คาร์เพเทียนที่สำคัญที่สุดของยุคทองแดง-หิน

ในช่วงต้นทศวรรษที่ 70 ของศตวรรษที่ผ่านมา มีการค้นพบอนุสรณ์สถานอันอุดมสมบูรณ์และแสดงออกอย่างไม่น่าเชื่อที่นั่น: สุสาน Varna "ทองคำ" และเหมือง Aibunar ขนาดใหญ่ ซึ่งตามการคำนวณมีการขุดแร่ทองแดงอย่างน้อย 30,000 ตัน พบทองคำหลากหลายชนิดมากกว่า 3,000 ชิ้นและทองแดงประมาณ 100 ชิ้นในการฝังศพของวาร์นา เครื่องประดับทองคำและวัตถุที่ตกแต่งด้วยเครื่องประดับที่ซับซ้อนดึงดูดความสนใจเป็นพิเศษ แต่เครื่องมือ เครื่องมือ และอาวุธทองแดงขนาดใหญ่นั้นเป็นที่สนใจของผู้เชี่ยวชาญไม่น้อย

ทองคำและทองแดงของจังหวัดโลหะวิทยาบอลข่าน-คาร์เพเทียนก่อให้เกิดปัญหาที่ไม่คาดคิดสำหรับนักวิจัยโลหะโบราณ: ความพยายามทั่วไปของการผลิตโลหะวิทยานี้มีจุดมุ่งหมายเพื่ออะไร สำหรับการหล่อและการทุบเครื่องมือโลหะเพื่อเพิ่มผลผลิต ตามที่สอนในตำราเรียนที่มีชื่อเสียงส่วนใหญ่ หรือเพื่ออย่างอื่น? การคำนวณโดยนักโบราณคดีแสดงให้เห็นว่าตั้งแต่ขั้นตอนแรกของการขุดและการผลิตโลหะวิทยา ส่วนแบ่งพลังงานอย่างล้นหลามมีจุดมุ่งหมายเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์เหล่านั้นที่ให้บริการทรงกลมสัญลักษณ์ของชีวิตสาธารณะ - การตกแต่งคุณลักษณะของพลังและวัตถุในพิธีกรรม ชิ้นส่วนโลหะขนาดมหึมานี้ทำหน้าที่เป็นหลักฐานที่แสดงถึงความสำคัญทางสังคมของผู้ตาย ดังนั้น เป็นเวลาหลายพันปีที่โลหะทำหน้าที่ทางสังคมเป็นหลักมากกว่าที่จะเป็นประโยชน์ต่อการผลิต

ในสหัสวรรษที่ 5 ก่อนคริสต์ศักราช จ. ในพื้นที่ส่วนใหญ่ของยูเรเซียแร่ทองแดงที่ถูกออกซิไดซ์ถูกขุดอย่างแข็งขันซึ่งมีเส้นเลือดที่ไปถึงพื้นผิว งานเหมืองเป็นรอยแตกแคบๆ ซึ่งเกิดขึ้นจากการขุดค้นเส้นเลือดที่มีแร่ หากนักขุดพบกับเลนส์แร่ที่ทรงพลัง ช่องว่างนั้นจะกลายเป็นโพรงในบริเวณเหมือง เหมืองทองแดงที่เก่าแก่ที่สุดถูกค้นพบในเมโสโปเตเมีย สเปน และคาบสมุทรบอลข่าน ในสมัยโบราณ เกาะไซปรัสได้กลายมาเป็นแหล่งสะสมทองแดงที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่ง โดยชื่อภาษาละตินตอนปลายว่า "คิวรัม" มาจาก ชื่อที่ทันสมัยทองแดงเป็นองค์ประกอบทางเคมี ชื่อรัสเซียโลหะมาจากคำสลาฟโบราณ "smida" ซึ่งหมายถึงโลหะโดยทั่วไป โปรดทราบว่าคำว่า "สมิดา" ย้อนกลับไปในสมัยโบราณ เมื่อบรรพบุรุษของชาวสลาฟและชาวเยอรมันยังคงเป็นชาวอินโด-อารยันเพียงกลุ่มเดียว ต่อมาใน ภาษาดั้งเดิมคำว่า "smida" เริ่มใช้เพื่อระบุบุคคลที่ทำงานกับโลหะและได้รับการแก้ไขในรูปแบบ "smith" (อังกฤษ) หรือ "schmidt" (เยอรมัน) - "ช่างตีเหล็ก"

การพัฒนาแหล่งแร่ใต้ดินได้รับการพัฒนาในสหัสวรรษที่ 4 ก่อนคริสต์ศักราช จ. ความลึกของการขุดถึง 30 ม. หรือมากกว่านั้น มีการใช้ไฟ น้ำ และลิ่มไม้เพื่อบดขยี้หิน มีการจุดไฟใกล้กับบริเวณที่กำลังขุด หินได้รับความร้อน และทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วโดยการเทน้ำปริมาณมาก ลิ่มไม้ถูกผลักเข้าไปในรอยแตกที่เกิดขึ้นซึ่งมีการรดน้ำด้วย ลิ่มทำให้หินแตกออกจากกัน เศษหินแร่ถูกทำให้ร้อนอีกครั้งในเปลวไฟ เย็นลงอย่างรวดเร็วและบดด้วยค้อนและหยิบโดยตรงในเหมือง แร่ที่บดแล้วถูกนำออกจากเหมืองโดยใส่กระเป๋าหนังหรือตะกร้าหวาย จากนั้นจึงโขลกด้วยครกหินขนาดใหญ่จนมีขนาดเท่าเมล็ดถั่ว นักโลหะวิทยาในสมัยโบราณใช้ถ่าน ไม้เนื้อแน่น และกระดูกเป็นเชื้อเพลิงในการถลุงโลหะ

วิธีการประมวลผลแร่ทองแดงที่เก่าแก่ที่สุดคือการถลุงเบ้าหลอม: แร่ผสมกับเชื้อเพลิงและวางในถ้วยทดลองที่ทำจากดินเหนียวผสมกับเถ้ากระดูก ขนาดของถ้วยใส่ตัวอย่างมีขนาดเล็กความสูง 12–15 ซม. และมีรูที่ฝาเพื่อปล่อยก๊าซ ในเตาเครื่องปั้นดินเผายุคหินใหม่ที่อธิบายไว้ข้างต้น อุณหภูมิ (สูงถึง 1,100 °C) สูงถึงเพียงพอที่จะผลิตทองแดงที่มีมากถึง 2% โดยน้ำหนัก สิ่งเจือปนตามธรรมชาติของสารหนู, นิกเกิล, พลวง ต่อจากนั้นจึงเริ่มติดตั้งเตาหลุมสำหรับการถลุงทองแดง ในกรณีนี้ เบ้าหลอมดินเหนียวที่มีแร่และถ่านหินถูกวางไว้ในหลุมตื้นที่มีชั้นของ ถ่าน- สิ่งที่สำคัญเป็นพิเศษคือการเลือกสถานที่ถลุงแร่ ซึ่งควรจะให้อากาศไหลเข้าสู่หน่วยอย่างเข้มข้นเพื่อกระจายไฟและได้อุณหภูมิตามที่ต้องการ

ปริมาณทองแดงที่ผลิตในถ้วยใส่ตัวอย่างมีขนาดเล็กและโดยปกติจะมีน้ำหนักหลายสิบกรัม ดังนั้นพวกเขาจึงค่อย ๆ เปลี่ยนไปผลิตทองแดงในหลุมโดยตรงจากแร่ ในการทำเช่นนี้ให้วางแร่ทองแดงผสมกับถ่านในหลุมลึกถึง 30 ซม. ซึ่งด้านล่างปูด้วยหิน มีการเทถ่านอีกจำนวนหนึ่งลงบนชั้นประจุ และกิ่งก้านของต้นไม้และดินจำนวนเล็กน้อยถูกวางไว้ด้านบน เพื่อไม่ให้ขัดขวางการไหลของอากาศภายในกอง พวกเขาพยายามค้นหาสถานที่ถลุงแร่บนเนินเขาเพื่อใช้ประโยชน์จากการเคลื่อนที่ของอากาศตามธรรมชาติ นี่เป็นหน่วยโลหะวิทยา "อุตสาหกรรม" แห่งแรก

เมื่อการหลอมเสร็จสิ้น เชื้อเพลิงที่ยังไม่เผาไหม้จะถูกเอาออก และโลหะที่ได้จะถูกบดเป็นชิ้น ๆ สะดวกต่อการใช้งาน ทำทันทีหลังจากที่โลหะแข็งตัวแล้ว เนื่องจากในขั้นตอนนี้ทองแดงมีความเปราะบางเป็นพิเศษและสามารถทุบเป็นชิ้นๆ ได้ง่ายด้วยค้อน เพื่อให้ทองแดงดิบมีลักษณะเป็นที่ต้องการของตลาด จึงผ่านการตีขึ้นรูปเย็น มีการค้นพบตั้งแต่เนิ่นๆ ว่าทองแดงเป็นโลหะที่อ่อนและอ่อนตัวได้ อัดแน่นได้ง่ายและหลุดพ้นจากการรวมตัวแบบหยาบด้วยการบำบัดเชิงกลที่ง่ายที่สุด

ด้วยข้อดีหลายประการ ทองแดง แม้กระทั่งโลหะผสมตามธรรมชาติ ก็มีข้อเสียเปรียบที่สำคัญมาก: เครื่องมือที่เป็นทองแดงกลายเป็นหมองอย่างรวดเร็ว ความต้านทานการสึกหรอและคุณสมบัติอื่น ๆ ของทองแดงไม่สูงจนเครื่องมือและเครื่องมือทองแดงสามารถทดแทนหินได้อย่างสมบูรณ์ ดังนั้นในช่วงยุคทองแดง-หิน (4 สหัสวรรษก่อนคริสต์ศักราช) หินจึงประสบความสำเร็จในการแข่งขันกับทองแดง ซึ่งสะท้อนให้เห็นในชื่อของยุคนั้น ขั้นตอนที่เด็ดขาดในการเปลี่ยนจากหินเป็นโลหะเกิดขึ้นหลังจากการประดิษฐ์ทองสัมฤทธิ์

“โลหะเจ็ดชนิดถูกสร้างขึ้นด้วยแสงตามจำนวนดาวเคราะห์เจ็ดดวง” - ข้อง่ายๆ เหล่านี้บรรจุหนึ่งในหลักที่สำคัญที่สุดของการเล่นแร่แปรธาตุในยุคกลาง ในสมัยโบราณและยุคกลาง มีการรู้จักโลหะเพียงเจ็ดชนิดและเทห์ฟากฟ้าจำนวนเท่ากัน (ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดาวเคราะห์ห้าดวง ไม่นับโลก) ตามผู้ทรงคุณวุฒิด้านวิทยาศาสตร์ในยุคนั้น มีเพียงคนโง่เขลาและคนโง่เขลาเท่านั้นที่จะมองไม่เห็นรูปแบบทางปรัชญาที่ลึกที่สุดในเรื่องนี้ ทฤษฎีการเล่นแร่แปรธาตุที่กลมกลืนกันระบุว่าทองคำเป็นตัวแทนในสวรรค์โดยดวงอาทิตย์ เงินคือดวงจันทร์โดยทั่วไป ทองแดงเกี่ยวข้องกับดาวศุกร์อย่างไม่ต้องสงสัย เหล็กมีตัวตนโดยดาวอังคาร ปรอทสอดคล้องกับดาวพุธ ดีบุกกับดาวพฤหัสบดี และนำไปสู่ดาวเสาร์ จนถึงศตวรรษที่ 17 โลหะถูกกำหนดในวรรณคดีด้วยสัญลักษณ์ที่เกี่ยวข้อง

รูปที่ 1 - สัญญาณการเล่นแร่แปรธาตุของโลหะและดาวเคราะห์

ปัจจุบันรู้จักโลหะมากกว่า 80 ชนิด ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในเทคโนโลยี

ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1814 ตามคำแนะนำของนักเคมีชาวสวีเดน Berzelius มีการใช้สัญลักษณ์ตัวอักษรเพื่อระบุโลหะ

โลหะชนิดแรกที่มนุษย์เรียนรู้ในการแปรรูปคือทองคำ สิ่งที่เก่าแก่ที่สุดที่ทำจากโลหะนี้ถูกสร้างขึ้นในอียิปต์เมื่อประมาณ 8 พันปีก่อน ในยุโรปเมื่อ 6 พันปีก่อน ชาวธราเซียนซึ่งอาศัยอยู่ในดินแดนตั้งแต่แม่น้ำดานูบไปจนถึงแม่น้ำนีเปอร์ เป็นกลุ่มแรกที่ผลิตเครื่องประดับและอาวุธจากทองคำและทองแดง

นักประวัติศาสตร์จำแนกพัฒนาการของมนุษยชาติออกเป็น 3 ระยะ ได้แก่ ยุคหิน ยุคสำริด และยุคเหล็ก

ใน 3 พันปีก่อนคริสต์ศักราช ผู้คนเริ่มใช้โลหะอย่างกว้างขวางในกิจกรรมทางเศรษฐกิจ การเปลี่ยนจากเครื่องมือหินไปเป็นโลหะมีความสำคัญอย่างมากในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ บางทีอาจไม่มีการค้นพบอื่นใดที่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงทางสังคมที่สำคัญเช่นนี้

โลหะชนิดแรกที่แพร่หลายคือทองแดง (รูปที่ 2)

รูปที่ 2 - แผนผังของการกระจายอาณาเขตและลำดับเวลาของโลหะในยูเรเซียและแอฟริกาเหนือ

แผนที่แสดงตำแหน่งของการค้นพบผลิตภัณฑ์โลหะที่เก่าแก่ที่สุดอย่างชัดเจน สิ่งประดิษฐ์ที่รู้จักเกือบทั้งหมดมีอายุย้อนกลับไปตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 9 ถึงสหัสวรรษที่ 6 ก่อนคริสต์ศักราช (เช่นก่อนที่วัฒนธรรมประเภทอูรุกจะแพร่กระจายอย่างกว้างขวางในเมโสโปเตเมีย) มาจากอนุสรณ์สถานเพียงสามโหลที่กระจัดกระจายไปทั่วอาณาเขตอันกว้างใหญ่ 1 ล้านกม. 2 มีการเก็บตัวอย่างเล็กๆ ประมาณ 230 ตัวอย่างจากที่นี่ โดย 2/3 อยู่ในกลุ่มที่ตั้งถิ่นฐานยุคหินใหม่ยุคก่อนเซรามิก 2 แห่ง ได้แก่ Chayonu และ Ashikli

บรรพบุรุษของเรามองหาหินที่พวกเขาต้องการอย่างต่อเนื่องสันนิษฐานว่าในสมัยโบราณได้ให้ความสนใจกับทองแดงพื้นเมืองสีแดงสีเขียวหรือสีเทาแกมเขียว บนหน้าผาริมฝั่งและโขดหิน พวกเขาพบกับทองแดงไพไรต์ ทองแดงแวววาว และแร่ทองแดงสีแดง (คิวไพร์ต) ในตอนแรกผู้คนใช้มันเป็นหินธรรมดาและแปรรูปตามนั้น ในไม่ช้าพวกเขาก็ค้นพบว่าเมื่อทองแดงถูกทุบด้วยค้อนหิน ความแข็งของทองแดงก็เพิ่มขึ้นอย่างมาก และเหมาะสำหรับทำเครื่องมือ ดังนั้นจึงมีการใช้เทคนิคการทำงานโลหะเย็นหรือการตีขึ้นรูปแบบดั้งเดิม

จากนั้นมีการค้นพบที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งเกิดขึ้น - ชิ้นส่วนของทองแดงพื้นเมืองหรือหินพื้นผิวที่มีโลหะตกลงไปในกองไฟเผยให้เห็นคุณสมบัติใหม่ที่ไม่ใช่ลักษณะของหิน: จากความร้อนแรงโลหะจึงละลายและเย็นลงได้มา เครื่องแบบใหม่- ถ้าแม่พิมพ์นั้นถูกสร้างขึ้นมาโดยฝีมือมนุษย์ ก็จะได้ผลิตภัณฑ์ตามที่บุคคลต้องการ ช่างฝีมือโบราณใช้คุณสมบัตินี้ของทองแดงในการหล่อเครื่องประดับก่อน จากนั้นจึงใช้ในการผลิตเครื่องมือทองแดง นี่คือวิธีที่โลหะวิทยาถือกำเนิดขึ้น การหลอมเริ่มดำเนินการในเตาเผาที่มีอุณหภูมิสูงพิเศษซึ่งมีการปรับเปลี่ยนการออกแบบเล็กน้อย รู้จักกับผู้คนเตาเผาเครื่องปั้นดินเผา (ภาพที่ 3)

รูปที่ 3 - การถลุงโลหะในอียิปต์โบราณ (การระเบิดเกิดขึ้นจากขนที่ทำจากหนังสัตว์)

ทางตะวันออกเฉียงใต้ของอนาโตเลีย นักโบราณคดีได้ค้นพบชุมชนยุคหินใหม่ก่อนเครื่องปั้นดินเผาที่เก่าแก่มาก นั่นคือ çayonü Tepesi (รูปที่ 4) ซึ่งต้องประหลาดใจกับความซับซ้อนที่คาดไม่ถึงของสถาปัตยกรรมหิน ในบรรดาซากปรักหักพังนั้น นักวิทยาศาสตร์ค้นพบทองแดงชิ้นเล็กๆ ประมาณร้อยชิ้น รวมถึงเศษแร่มาลาไคต์ทองแดงอีกหลายชิ้น ซึ่งบางส่วนถูกแปรรูปเป็นลูกปัด

รูปที่ 4 - การตั้งถิ่นฐานของ çayonü Tepesi ในอนาโตเลียตะวันออก: IX-VIII สหัสวรรษก่อนคริสต์ศักราช โลหะที่เก่าแก่ที่สุดในโลกถูกค้นพบที่นี่

โดยทั่วไปแล้ว ทองแดงเป็นโลหะอ่อน มีความแข็งน้อยกว่าหินมาก แต่เครื่องมือทองแดงสามารถลับให้คมได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย (จากการสังเกตของ S.A. Semenov เมื่อเปลี่ยนขวานหินเป็นทองแดง ความเร็วในการตัดเพิ่มขึ้นประมาณสามเท่า) ความต้องการเครื่องมือโลหะเริ่มเติบโตอย่างรวดเร็ว

ผู้คนเริ่ม "ตามล่า" แร่ทองแดงอย่างแท้จริง ปรากฎว่าไม่พบทุกที่ ในสถานที่เหล่านั้นซึ่งมีการค้นพบแหล่งสะสมของทองแดงมากมายการพัฒนาอย่างเข้มข้นของพวกมันก็เกิดขึ้นแร่และการขุดก็ปรากฏขึ้น ดังที่การค้นพบของนักโบราณคดีแสดงให้เห็นว่าในสมัยโบราณกระบวนการขุดแร่ได้ดำเนินไปในวงกว้าง ตัวอย่างเช่น ใกล้กับเมืองซาลซ์บูร์ก ซึ่งเป็นที่ซึ่งการขุดทองแดงเริ่มขึ้นเมื่อราวๆ 1,600 ปีก่อนคริสตกาล เหมืองมีความลึกถึง 100 เมตร และความยาวรวมของล่องลอยที่ทอดยาวจากเหมืองแต่ละแห่งคือหลายกิโลเมตร

คนงานเหมืองโบราณต้องแก้ไขปัญหาทั้งหมดที่คนงานเหมืองยุคใหม่ต้องเผชิญ: การเสริมความแข็งแกร่งของห้องใต้ดิน การระบายอากาศ แสงสว่าง การปีนภูเขาแร่ที่ขุดได้ เสริมด้วยไม้รองรับ แร่ที่ขุดได้ถูกถลุงในบริเวณใกล้เคียงในระดับต่ำ เตาอบดินเหนียวมีกำแพงหนา มีศูนย์โลหะวิทยาที่คล้ายกันอยู่ในที่อื่น (รูปที่ 5,6)

รูปที่ 5 - เหมืองโบราณ

รูปที่ 6 - เครื่องมือของคนงานเหมืองโบราณ

เมื่อปลาย 3 พันปีก่อนคริสต์ศักราช ปรมาจารย์ในสมัยโบราณเริ่มใช้คุณสมบัติของโลหะผสมซึ่งอย่างแรกคือทองสัมฤทธิ์ การค้นพบทองแดงต้องได้รับแจ้งจากอุบัติเหตุที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในระหว่างการผลิตทองแดงในปริมาณมาก แร่ทองแดงบางชนิดมีส่วนผสมของดีบุกเล็กน้อย (มากถึง 2%) ขณะถลุงแร่ดังกล่าว ช่างฝีมือสังเกตเห็นว่าทองแดงที่ได้จากแร่นั้นแข็งกว่าปกติมาก แร่ดีบุกอาจเข้าไปในเตาถลุงทองแดงด้วยเหตุผลอื่น อาจเป็นไปได้ว่าการสังเกตคุณสมบัติของแร่นำไปสู่การพัฒนามูลค่าของดีบุกซึ่งเริ่มถูกเติมลงในทองแดงจนกลายเป็นโลหะผสมเทียม - บรอนซ์ เมื่อให้ความร้อนด้วยดีบุก ทองแดงจะละลายได้ดีขึ้นและหล่อได้ง่ายกว่าเนื่องจากมีของเหลวมากขึ้น เครื่องดนตรีสำริดแข็งกว่าทองแดงและลับคมได้ดีและง่ายดาย โลหะวิทยาสำริดทำให้สามารถเพิ่มผลิตภาพแรงงานได้หลายครั้งในทุกภาคส่วนของกิจกรรมของมนุษย์ (รูปที่ 7)

การผลิตเครื่องมือนั้นง่ายขึ้นมาก: แทนที่จะต้องทำงานหนักและยาวนานในการทุบและขัดหิน ผู้คนก็เติมโลหะเหลวในรูปแบบสำเร็จรูปและได้รับผลลัพธ์ที่บรรพบุรุษของพวกเขาไม่เคยฝันถึง เทคนิคการหล่อได้รับการปรับปรุงอย่างค่อยเป็นค่อยไป ในตอนแรก การหล่อทำได้โดยใช้ดินเหนียวหรือแบบทรายซึ่งเป็นเพียงการกดทับ พวกเขาถูกแทนที่ด้วยรูปแบบเปิดที่แกะสลักจากหินที่สามารถนำมาใช้ซ้ำได้ อย่างไรก็ตาม ข้อเสียใหญ่ของแม่พิมพ์แบบเปิดคือผลิตได้เฉพาะผลิตภัณฑ์ทรงแบนเท่านั้น ไม่เหมาะสำหรับการหล่อผลิตภัณฑ์ที่มีรูปร่างซับซ้อน พบวิธีแก้ปัญหาเมื่อมีการคิดค้นแม่พิมพ์แยกส่วนแบบปิด ก่อนทำการหล่อ แม่พิมพ์ทั้งสองซีกจะเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนา จากนั้นจึงเททองสัมฤทธิ์หลอมเหลวผ่านรู เมื่อโลหะเย็นตัวลงและแข็งตัว แม่พิมพ์จะถูกถอดออกและได้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

รูปที่ 7 - เครื่องมือทองแดง

วิธีนี้ทำให้สามารถหล่อผลิตภัณฑ์ที่มีรูปร่างซับซ้อนได้ แต่ไม่เหมาะสำหรับการหล่อขึ้นรูป แต่ความยากลำบากนี้ก็หมดไปเมื่อมีการประดิษฐ์รูปแบบปิดขึ้น ด้วยวิธีหล่อนี้ แบบจำลองที่แน่นอนของผลิตภัณฑ์ในอนาคตจึงถูกหล่อขึ้นจากขี้ผึ้งเป็นครั้งแรก แล้วจึงเคลือบด้วยดินเหนียวแล้วเผาในเตาเผา

ขี้ผึ้งละลายและระเหยออกไป และดินเหนียวก็หล่อตามแบบจำลองเป๊ะๆ บรอนซ์ถูกเทลงในความว่างเปล่าที่ก่อตัวขึ้น เมื่อเย็นลงแม่พิมพ์ก็แตก ด้วยการดำเนินการทั้งหมดนี้ ช่างฝีมือจึงสามารถหล่อวัตถุกลวงที่มีรูปร่างซับซ้อนมากได้ เทคนิคทางเทคนิคใหม่ๆ ในการทำงานกับโลหะค่อยๆ ถูกค้นพบ เช่น การดึง การตอกหมุด การบัดกรี และการเชื่อม ซึ่งเสริมการตีและการหล่อที่เป็นที่รู้จักอยู่แล้ว (รูปที่ 8)

รูปที่ 8 - หมวกทองคำของนักบวชชาวเซลติก

บางทีการหล่อโลหะที่ใหญ่ที่สุดอาจทำโดยช่างฝีมือชาวญี่ปุ่น นี่คือเมื่อ 1200 ปีก่อน มีน้ำหนัก 437 ตัน เป็นตัวแทนของพระพุทธเจ้าในท่าสงบ ความสูงของประติมากรรมรวมฐาน 22 ม. ความยาวของแขนข้างหนึ่งคือ 5 ม. คนสี่คนสามารถเต้นรำได้อย่างอิสระบนฝ่ามือที่เปิดอยู่ ให้เราเสริมว่ารูปปั้นกรีกโบราณที่มีชื่อเสียง - ยักษ์ใหญ่แห่งโรดส์ - สูง 36 ม. หนัก 12 ตัน หล่อขึ้นในศตวรรษที่ 3 พ.ศ จ.

ด้วยการพัฒนาด้านโลหะวิทยา ผลิตภัณฑ์ทองแดงเริ่มเข้ามาแทนที่หินทุกแห่ง แต่อย่าคิดว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นเร็วมาก แร่โลหะที่ไม่ใช่เหล็กไม่มีอยู่ทุกที่ นอกจากนี้ดีบุกยังพบได้น้อยกว่าทองแดงมาก โลหะต้องถูกขนส่งในระยะทางไกล ต้นทุนของเครื่องมือโลหะยังคงอยู่ในระดับสูง ทั้งหมดนี้ขัดขวางการแพร่กระจายในวงกว้าง บรอนซ์ไม่สามารถแทนที่เครื่องมือหินได้ทั้งหมด เหล็กเท่านั้นที่ทำได้

นอกจากทองแดงและทองแดงแล้ว ยังมีการใช้โลหะอื่นๆ อย่างกว้างขวางอีกด้วย

สิ่งของที่เก่าแก่ที่สุดที่ทำจากตะกั่วถือเป็นลูกปัดและจี้ที่พบในเอเชียไมเนอร์ระหว่างการขุดค้นที่ çatalhöyük และแมวน้ำและรูปแกะสลักที่ค้นพบใน Yarym Tepe (เมโสโปเตเมียตอนเหนือ) การค้นพบเหล่านี้มีอายุย้อนกลับไปถึงสหัสวรรษที่ 6 ก่อนคริสต์ศักราช เหล็กที่หายากชิ้นแรกมีอายุย้อนไปถึงช่วงเวลาเดียวกัน โดยเป็นตัวแทนของ krits เล็กๆ ที่พบใน çatalhöyük เครื่องเงินที่เก่าแก่ที่สุดถูกค้นพบในอิหร่านและอนาโตเลีย ในอิหร่านพบในเมือง Tepe-Sialk ซึ่งเป็นกระดุมที่มีอายุย้อนกลับไปตั้งแต่ต้นสหัสวรรษที่ 5 ก่อนคริสต์ศักราช ในอนาโตเลียใน Beyjesultan พบแหวนเงินที่มีอายุตั้งแต่ปลายสหัสวรรษเดียวกัน

ในสมัยก่อนประวัติศาสตร์ ทองคำได้มาจากเครื่องวางโดยการร่อน มันออกมาเป็นเม็ดทรายและก้อนกรวด จากนั้นพวกเขาก็เริ่มใช้การกลั่นทองคำ (ขจัดสิ่งสกปรกแยกเงิน) ในช่วงครึ่งหลังของสหัสวรรษที่ 2 ก่อนคริสต์ศักราช ในศตวรรษที่ 13 และ 14 พวกเขาเรียนรู้การใช้กรดไนตริกเพื่อแยกทองคำและเงิน และในศตวรรษที่ 19 กระบวนการควบรวมได้รับการพัฒนา (แม้ว่าจะทราบกันในสมัยโบราณ แต่ไม่มีหลักฐานว่าใช้ในการสกัดทองคำจากทรายและแร่)

เงินถูกขุดจากกาลีนาพร้อมกับตะกั่ว จากนั้น หลายศตวรรษต่อมา พวกมันก็เริ่มถูกหลอมรวมกัน (ประมาณสหัสวรรษที่ 3 ก่อนคริสต์ศักราช ในเอเชียไมเนอร์) และสิ่งนี้ก็เริ่มแพร่หลายในอีก 1,500-2,000 ปีต่อมา

ประมาณ 640 ปีก่อนคริสตกาล จ. เริ่มผลิตเหรียญในเอเชียไมเนอร์ และประมาณ 575 ปีก่อนคริสตกาล จ. - ในกรุงเอเธนส์ อันที่จริงนี่คือจุดเริ่มต้นของการผลิตปั๊มขึ้นรูป

กาลครั้งหนึ่งมีการหลอมดีบุกในเตาหลอมแบบธรรมดาหลังจากนั้นจึงทำให้บริสุทธิ์โดยใช้กระบวนการออกซิเดชั่นพิเศษ ขณะนี้อยู่ในโลหะวิทยา ดีบุกได้มาจากการประมวลผลแร่ตามรูปแบบบูรณาการที่ซับซ้อน

ปรอทถูกสร้างขึ้นโดยการคั่วแร่เป็นกอง ในระหว่างนั้นมันก็ควบแน่นบนวัตถุเย็น จากนั้นภาชนะเซรามิก (โต้กลับ) ก็ปรากฏขึ้นซึ่งถูกแทนที่ด้วยภาชนะเหล็ก และด้วยความต้องการปรอทที่เพิ่มขึ้น พวกเขาจึงเริ่มผลิตมันในเตาเผาแบบพิเศษ

เหล็กเป็นที่รู้จักในประเทศจีนตั้งแต่ 2357 ปีก่อนคริสตกาล e. และในอียิปต์ - ใน 2,800 ปีก่อนคริสตกาล e. แม้ว่าย้อนกลับไปใน 1600 ปีก่อนคริสตกาลก็ตาม จ. เหล็กถูกมองด้วยความอยากรู้อยากเห็น ยุคเหล็กในยุโรปเริ่มต้นประมาณ 1,000 ปีก่อนคริสตกาล e. เมื่อศิลปะการถลุงเหล็กเจาะเข้าไปในรัฐเมดิเตอร์เรเนียนจากชาวไซเธียนแห่งภูมิภาคทะเลดำ

การใช้เหล็กเริ่มเร็วกว่าการผลิตมาก บางครั้งพบชิ้นส่วนโลหะสีเทาดำซึ่งเมื่อหลอมเป็นกริชหรือหัวหอก ทำให้เกิดเป็นอาวุธที่แข็งแกร่งและเหนียวกว่าทองสัมฤทธิ์ และมีคมที่ยาวกว่า ปัญหาคือโลหะนี้ถูกพบโดยบังเอิญเท่านั้น ตอนนี้เราสามารถพูดได้ว่ามันคือเหล็กอุกกาบาต เนื่องจากอุกกาบาตที่เป็นเหล็กเป็นโลหะผสมของเหล็กและนิกเกิล จึงสามารถสันนิษฐานได้ว่าคุณภาพของมีดสั้นที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวสามารถแข่งขันกับสินค้าอุปโภคบริโภคสมัยใหม่ได้ อย่างไรก็ตามความเป็นเอกลักษณ์แบบเดียวกันนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าอาวุธดังกล่าวไม่ได้จบลงในสนามรบ แต่อยู่ในคลังของผู้ปกครองคนต่อไป

เครื่องมือเหล็กขยายขีดความสามารถเชิงปฏิบัติของมนุษย์อย่างชัดเจน ตัวอย่างเช่นมันเป็นไปได้ที่จะสร้างบ้านที่ถูกตัดจากท่อนไม้ - ขวานเหล็กโค่นต้นไม้ไม่เร็วกว่าทองแดงสามเท่า แต่เร็วกว่าหิน 10 เท่า การก่อสร้างจากหินเจียระไนก็แพร่หลายเช่นกัน โดยธรรมชาติแล้วมันถูกใช้ในยุคสำริดด้วย แต่การบริโภคโลหะที่ค่อนข้างอ่อนและมีราคาแพงในปริมาณมากจำกัดการทดลองดังกล่าวอย่างเด็ดขาด โอกาสสำหรับเกษตรกรก็เพิ่มขึ้นอย่างมากเช่นกัน

ชาวอนาโตเลียเป็นกลุ่มแรกที่ได้เรียนรู้วิธีแปรรูปเหล็ก ประเพณีกรีกโบราณถือว่าชาวคาลิบเป็นผู้ค้นพบเหล็ก ซึ่งใช้สำนวนที่มั่นคงว่า "บิดาแห่งเหล็ก" ในวรรณคดี และชื่อของผู้คนนั้นมาจากคำภาษากรีกอย่างแม่นยำ Χ?γβας (“เหล็ก” ).

“การปฏิวัติเหล็ก” เริ่มขึ้นในช่วงเปลี่ยนผ่านของสหัสวรรษที่ 1 ก่อนคริสต์ศักราช จ. ในอัสซีเรีย ตั้งแต่ศตวรรษที่ 8 ก่อนคริสต์ศักราช เหล็กดัดเริ่มแพร่กระจายอย่างรวดเร็วในยุโรปในศตวรรษที่ 3 ก่อนคริสต์ศักราช จ. แทนที่ทองสัมฤทธิ์ในกอลในศตวรรษที่ 2 ยุคใหม่ปรากฏในเยอรมนีและในศตวรรษที่ 6 มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสแกนดิเนเวียและในหมู่ชนเผ่าที่อาศัยอยู่ในดินแดนแห่งอนาคตมาตุภูมิ ในญี่ปุ่น ยุคเหล็กไม่ได้เริ่มต้นจนกระทั่งคริสต์ศตวรรษที่ 8

ในตอนแรกได้รับธาตุเหล็กเพียงเล็กน้อยเท่านั้น และบางครั้งราคาก็แพงกว่าเงินถึงสี่สิบเท่าเป็นเวลาหลายศตวรรษ การค้าเหล็กช่วยฟื้นฟูความเจริญรุ่งเรืองของอัสซีเรีย หนทางเปิดกว้างสำหรับการพิชิตครั้งใหม่ (ภาพที่ 9)

รูปที่ 9 - เตาถลุงเหล็กของชาวเปอร์เซียโบราณ

นักโลหะวิทยาสามารถมองเห็นเหล็กเหลวได้เฉพาะในศตวรรษที่ 19 อย่างไรก็ตาม แม้ในช่วงรุ่งเช้าของโลหะวิทยาเหล็ก - ในตอนต้นของสหัสวรรษที่ 1 ก่อนคริสต์ศักราช ช่างฝีมือชาวอินเดียก็สามารถแก้ปัญหาในการผลิตเหล็กยืดหยุ่นโดยไม่ต้องละลายเหล็ก เหล็กชนิดนี้เรียกว่าเหล็กสีแดงเข้ม แต่เนื่องจากความซับซ้อนของการผลิตและการขาด วัสดุที่จำเป็นเหล็กชนิดนี้ยังคงเป็นความลับของอินเดียมาเป็นเวลานานในโลกส่วนใหญ่

วิธีที่ก้าวหน้าทางเทคโนโลยีมากขึ้นในการผลิตเหล็กยืดหยุ่น ซึ่งไม่ต้องการแร่บริสุทธิ์ กราไฟท์ หรือเตาเผาแบบพิเศษเป็นพิเศษ พบในประเทศจีนในคริสต์ศตวรรษที่ 2 เหล็กถูกตีขึ้นหลายครั้ง โดยแต่ละครั้งการตีชิ้นงานจะพับครึ่ง ส่งผลให้ได้วัสดุอาวุธที่ยอดเยี่ยมที่เรียกว่าดามัสกัส ซึ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งได้ใช้สร้างคาตานะญี่ปุ่นอันโด่งดัง

ดังที่คุณทราบ วัสดุหลักที่คนโบราณใช้ทำเครื่องมือคือหิน ไม่ใช่เพื่ออะไรเลยที่เวลานับแสนปีที่ผ่านไประหว่างการปรากฏของมนุษย์บนโลกและการเกิดขึ้นของอารยธรรมยุคแรกเรียกว่ายุคหิน แต่ในช่วง 5-6 พันปีก่อนคริสต์ศักราช จ. ผู้คนค้นพบโลหะ

เป็นไปได้มากว่าในตอนแรกผู้คนปฏิบัติต่อโลหะในลักษณะเดียวกับหิน ตัวอย่างเช่น เขาพบนักเก็ตทองแดงและพยายามแปรรูปด้วยวิธีเดียวกับหิน นั่นคือโดยการตัดแต่ง เจียร กดเกล็ด ฯลฯ แต่ความแตกต่างระหว่างหินกับทองแดงก็ชัดเจนอย่างรวดเร็ว บางทีในขั้นต้น ผู้คนตัดสินใจว่านักเก็ตโลหะจะไม่มีประโยชน์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทองแดงค่อนข้างอ่อน และเครื่องมือที่ทำจากทองแดงก็ล้มเหลวอย่างรวดเร็ว ใครเป็นคนคิดความคิดที่จะถลุงทองแดง? ตอนนี้เราจะไม่มีทางรู้คำตอบสำหรับคำถามนี้ เป็นไปได้มากว่าทุกอย่างเกิดขึ้นโดยบังเอิญ ชายผู้หงุดหงิดขว้างก้อนกรวดซึ่งดูเหมือนจะไม่เหมาะสมสำหรับทำขวานหรือหัวลูกศรเข้าไปในกองไฟ และจากนั้นก็ต้องประหลาดใจที่สังเกตเห็นว่าก้อนกรวดนั้นกระจายออกเป็นแอ่งน้ำมันวาว และหลังจากที่ไฟมอดไหม้ มันก็กลายเป็นน้ำแข็ง จากนั้นก็แค่คิดนิดหน่อย - และแนวคิดเรื่องการหลอมละลายก็ถูกค้นพบ ในดินแดนเซอร์เบียสมัยใหม่พบขวานทองแดงซึ่งสร้างขึ้นเมื่อ 5,500 ปีก่อนการประสูติของพระคริสต์

จริงอยู่ ทองแดงมีคุณสมบัติด้อยกว่าในหลาย ๆ ด้านแม้กระทั่งหินด้วยซ้ำ ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น ทองแดงเป็นโลหะที่อ่อนเกินไป ข้อได้เปรียบหลักของมันคือความสามารถในการหลอมละลายซึ่งทำให้สามารถสร้างวัตถุได้หลากหลายจากทองแดง แต่ในแง่ของความแข็งแกร่งและความคมชัดก็ยังเป็นที่ต้องการอีกมาก แน่นอนก่อนที่จะค้นพบตัวอย่างเช่นเหล็ก Zlatoust (บทความ "เหล็กสีแดงเข้มของรัสเซียจาก Zlatoust") ต้องใช้เวลาอีกหลายพันปี ท้ายที่สุดแล้ว เทคโนโลยีต่างๆ ถูกสร้างขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปในตอนแรก ด้วยขั้นตอนที่ไม่แน่นอนและขี้อาย ผ่านการลองผิดลองถูกและข้อผิดพลาดนับไม่ถ้วน ในไม่ช้าทองแดงก็ถูกแทนที่ด้วยทองแดงซึ่งเป็นโลหะผสมของทองแดงและดีบุก จริงอยู่ที่ดีบุกไม่เหมือนทองแดงไม่พบทุกที่ ไม่ใช่เพื่ออะไรเลยที่อังกฤษถูกเรียกว่า "หมู่เกาะดีบุก" ในสมัยโบราณ - ผู้คนจำนวนมากส่งคณะสำรวจเพื่อค้าขายดีบุกที่นั่น

ทองแดงและทองแดงกลายเป็นพื้นฐานของอารยธรรมกรีกโบราณ ในอีเลียดและโอดิสซีเราอ่านอยู่ตลอดเวลาว่าชาวกรีกและโทรจันสวมชุดเกราะทองแดงและทองสัมฤทธิ์ และใช้อาวุธทองสัมฤทธิ์ ใช่แล้ว ในสมัยโบราณ โลหะวิทยาใช้รับใช้กองทัพเป็นส่วนใหญ่ พวกเขามักจะไถพรวนดินด้วยวิธีโบราณโดยใช้คันไถไม้ และตัวอย่างเช่น ท่อระบายน้ำอาจทำจากไม้หรือดินเหนียว แต่ทหารก็ไปที่สนามรบในชุดเกราะโลหะที่แข็งแกร่ง อย่างไรก็ตาม ทองสัมฤทธิ์เป็นวัสดุสำหรับอาวุธมีข้อเสียเปรียบประการหนึ่ง: มันหนักเกินไป ดังนั้น เมื่อเวลาผ่านไป มนุษย์จึงเรียนรู้ที่จะถลุงและแปรรูปเหล็ก

เหล็กเป็นที่รู้จักในสมัยที่ยุคสำริดเกิดขึ้นบนโลก อย่างไรก็ตาม เหล็กดิบที่ได้จากการแปรรูปที่อุณหภูมิต่ำนั้นอ่อนเกินไป เหล็กอุกกาบาตได้รับความนิยมมากกว่า แต่ก็หายากมากและสามารถพบได้โดยบังเอิญเท่านั้น อย่างไรก็ตาม อาวุธเหล็กอุกกาบาตมีราคาแพงและถือว่ามีเกียรติมากที่มีพวกมัน ชาวอียิปต์เรียกว่ากริชที่ปลอมแปลงมาจากอุกกาบาตที่ตกลงมาจากท้องฟ้าบนสวรรค์

เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าการแปรรูปเหล็กแพร่หลายในหมู่ชาวฮิตไทต์ที่อาศัยอยู่ในตะวันออกกลาง พวกมันคือพวกประมาณ 1,200 ปีก่อนคริสตกาล จ. เรียนรู้วิธีหลอมเหล็กจริง มหาอำนาจในตะวันออกกลางมีอำนาจอย่างไม่น่าเชื่อในช่วงหนึ่ง ชาวฮิตไทต์ท้าทายโรมเอง และชาวฟิลิสเตียที่กล่าวถึงในพระคัมภีร์ ได้ควบคุมดินแดนอันกว้างใหญ่ในคาบสมุทรอาหรับสมัยใหม่ แต่ในไม่ช้าความได้เปรียบทางเทคโนโลยีของพวกเขาก็จางหายไปเพราะเทคโนโลยีการถลุงเหล็กนั้นไม่ยากเลยที่จะยืม ปัญหาหลักคือการสร้างโรงหลอมซึ่งสามารถเข้าถึงอุณหภูมิที่เหล็กกลายเป็นเหล็กได้ เมื่อผู้คนที่อยู่รอบๆ เรียนรู้ที่จะสร้างเตาหลอมดังกล่าว การผลิตเหล็กก็เริ่มต้นขึ้นทั่วยุโรปอย่างแท้จริง แน่นอนว่าหลายอย่างขึ้นอยู่กับวัตถุดิบ ท้ายที่สุดแล้ว ผู้คนเพิ่งเรียนรู้ที่จะเพิ่มคุณค่าวัตถุดิบด้วยสารเพิ่มเติมที่ให้คุณสมบัติใหม่แก่เหล็ก ตัวอย่างเช่น ชาวโรมันเยาะเย้ยชาวเคลต์เพราะชนเผ่าเซลติกจำนวนมากมีเหล็กที่แย่มากจนดาบของพวกเขางอได้ในการต่อสู้ และนักรบจะต้องวิ่งไปด้านหลังเพื่อยืดดาบให้ตรง แต่ชาวโรมันชื่นชมผลงานของช่างทำปืนจากอินเดีย และชนเผ่าเซลติกบางเผ่าก็มีเหล็กที่ไม่ด้อยกว่าดามัสกัสอันโด่งดัง (บทความ “เหล็กดามัสกัส: ตำนานและความเป็นจริง”)

แต่ไม่ว่าในกรณีใด มนุษยชาติได้เข้าสู่ยุคเหล็ก และไม่สามารถหยุดยั้งได้อีกต่อไป แม้แต่การแพร่กระจายของพลาสติกอย่างกว้างขวางที่สุดที่เกิดขึ้นในศตวรรษที่ 20 ก็ไม่สามารถแทนที่โลหะจากกิจกรรมส่วนใหญ่ของมนุษย์ได้

ดังที่ระบุไว้ในบทที่แล้ว งานฝีมือที่ทำจากทองแดงแต่ละชิ้น (ส่วนใหญ่เป็นเครื่องประดับ) ปรากฏขึ้นเร็วมาก ในปัจจุบัน โบราณคดีไม่สามารถระบุได้อย่างแม่นยำว่าแร่ถูกถลุงครั้งแรกที่ไหนหรือได้ทองสัมฤทธิ์ซึ่งเป็นโลหะผสมของทองแดงกับโลหะอื่นๆ ที่ไหน เป็นไปได้ว่าผู้คนใช้ทองแดงที่มีต้นกำเนิดในท้องถิ่นเป็นครั้งแรก ซึ่งได้รับการแปรรูปเป็นหินชนิดพิเศษที่มีคุณสมบัติเหนียว แต่เมื่อพวกเขาค้นพบว่าชิ้นส่วนแร่ทองแดงเริ่มละลายเมื่อถูกความร้อนแรง และเมื่อเย็นลงก็กลับแข็งตัวอีกครั้ง จึงค้นพบกระบวนการถลุงโลหะ คุณสมบัติใหม่ของทองแดงเริ่มถูกนำมาใช้เพื่อสร้างเครื่องมือที่มีรูปทรงที่กำหนดไว้ล่วงหน้า กล่าวคือ มีการคิดค้นกระบวนการหล่อขึ้น

ด้วยการพัฒนาของการถลุงทองแดง ความสนใจเพิ่มขึ้นในฐานะวัสดุใหม่สำหรับทำเครื่องมือ ไม่ใช่แค่เครื่องประดับ อย่างไรก็ตาม ทองแดงพื้นเมืองนั้นหาได้ยากบนพื้นผิวโลก ในสหัสวรรษที่ 5 ก่อนคริสต์ศักราช จ. เริ่มพัฒนาแร่ทองแดงที่ถูกออกซิไดซ์ซึ่งมีเส้นเลือดขึ้นมาที่พื้นผิว การพัฒนาแร่ซัลไฟด์เกิดขึ้นในภายหลัง ชิ้นงานเป็นรอยแตกแคบๆ ที่เกิดจากการขุดค้นหลอดเลือดดำที่มีแร่ หากนักขุดพบกับเลนส์แร่ที่ทรงพลัง ช่องว่างนั้นจะกลายเป็นโพรงในบริเวณเหมือง ในสหัสวรรษที่ 4 ก่อนคริสต์ศักราช จ. เริ่มพัฒนาไปสู่การพัฒนาแหล่งเงินฝากใต้ดิน ตัวอย่างเช่นบนคาบสมุทรบอลข่านงานเหมืองถึงระดับความลึก 27 เมตรในการแยกแร่ออกจำเป็นต้องทำให้หินร้อนก่อนแล้วจึงเทน้ำลงไป ผลที่ได้คือรอยแตกซึ่งมีลิ่มไม้แช่น้ำเสียบอยู่ เมื่อลิ่มไม้พองตัว พวกเขาก็ฉีกแร่ออกเป็นชิ้น ๆ บนคาบสมุทรบอลข่าน ลิ่มซ็อกเก็ตทำจาก กวางเขากวาง- เชื่อกันว่าคนงานเหมืองใช้พวกมันเพื่อสกัดแร่ทองแดงออกจากหลอดเลือดดำ

กระบวนการเสริมสมรรถนะแร่เกิดขึ้นใกล้กับเหมือง ในตอนแรก ทราบวิธีการเสริมสมรรถนะแบบแห้ง: แร่ที่ขุดได้จะถูกแยกออกจากหินเสียและบดด้วยค้อนหิน ต่อมาพวกเขาเริ่มใช้วิธีการเสริมสมรรถนะแบบเปียก แร่ที่บดแล้วถูกวางในถาดไม้ที่มีน้ำ ถาดสั่นสะเทือน ส่งผลให้ชิ้นส่วนแร่ที่หนักกว่าตกลงไปที่ด้านล่าง และเศษหินที่เบากว่าก็ลอยขึ้นไปด้านบน มันถูกคราดและมีแร่ทองแดงเหลืออยู่ในถาด แร่ทองแดงซัลไฟด์ถูกเผาเป็นเวลานานก่อนจะหลอม

แร่ก็ถูกถลุงใกล้เหมืองในเตาดินเผาแบบพิเศษเช่นกัน เพื่อให้อุณหภูมิในเตาสูงขึ้น ผู้คนจะเป่าลมผ่านท่อเป่าลม ในสหัสวรรษที่ 3 ก่อนคริสต์ศักราช จ. เครื่องเป่าลมหนังถูกประดิษฐ์ขึ้น แท่งโลหะที่ถลุงแร่ทองแดงทำหน้าที่เป็นรายการแลกเปลี่ยน ตามกฎแล้วนักโลหะวิทยาไม่ได้มีส่วนร่วมในอัญมณีและช่างตีเหล็ก

ในสหัสวรรษที่ 5 ก่อนคริสต์ศักราช จ. ผู้คนเริ่มคุ้นเคยกับโลหะอื่นที่ไม่ใช่เหล็ก: เงินและทอง

โลหะผสมชนิดแรกตามที่นักวิจัยแนะนำคือบิลลอน ซึ่งเป็นโลหะผสมของทองแดงและเงิน จากที่นั่นทางตอนใต้ของเติร์กเมนิสถานในช่วงเปลี่ยนสหัสวรรษที่ 5-4 ก่อนคริสต์ศักราช จ. พวกเขาปลอมแปลงเครื่องประดับ (หมุด) โลหะผสมของทองแดงและสารหนูกลายเป็นที่รู้จักในสหัสวรรษที่ 4 ก่อนคริสต์ศักราช จ. โลหะผสมของสารหนูปรากฏในทรานคอเคเซียเร็วกว่าโลหะผสมดีบุกของยุโรปตะวันตกหนึ่งพันปี ตั้งแต่สหัสวรรษที่ 3 ก่อนคริสต์ศักราช จ. ในประเทศต่างๆ ตะวันออกโบราณทองแดงมักได้มาจากโลหะผสมทองแดงที่มีสัดส่วนดีบุกต่างกัน เมื่อเปรียบเทียบกับทองแดง โลหะผสมทองแดงมีความโดดเด่นด้วยความสามารถในการหลอมละลายต่ำ คุณภาพการหล่อสูง และความแข็งแกร่งที่ยอดเยี่ยม ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการหล่อโลหะจึงเติมดีบุกตั้งแต่ 1-2% ถึง 8-10% ยิ่งเติมดีบุกมากเท่าไร สินค้าก็ยิ่งเปราะบางมากขึ้นเท่านั้น

หากแร่ถูกถลุงในบริเวณใกล้เคียงกับแหล่งขุดก็จะทำการหล่อผลิตภัณฑ์ทองแดงและทองแดงในการตั้งถิ่นฐาน เพื่อให้ได้โลหะผสมทองสัมฤทธิ์ ทองแดงและดีบุก หรือทองแดงและสารหนูที่นำมาในสัดส่วนที่กำหนดจะถูกนำไปใส่ในถ้วยใส่ตัวอย่างดินเหนียวซึ่งวางไว้ในเตาเผา โลหะหลอมเหลวจากถ้วยใส่ตัวอย่างถูกเทลงในแม่พิมพ์ที่ทำจากทราย หิน และไม้ ขั้นแรกให้ใช้แบบฟอร์มบานเปิดแบบเปิดแล้วปิด อาวุธ เครื่องมือ และเครื่องมือต่างๆ ถูกหล่อขึ้นในแม่พิมพ์ งานศิลปะและเครื่องประดับถูกหล่อโดยใช้หุ่นขี้ผึ้ง แบบจำลองนี้แกะสลักจากขี้ผึ้ง จากนั้นจึงใช้ดินเหนียวบดละเอียดเป็นชั้น ๆ จนกระทั่งผนังดินเหนียวแข็งแรง รูพิเศษถูกทิ้งไว้ในแม่พิมพ์ดินเพื่อละลายขี้ผึ้งและเทโลหะผสมทองแดงเข้าไปข้างใน หลังจากเย็นตัวลง ดินจึงแตกเพื่อเอาวัตถุออก และเพื่อให้ได้การหล่อใหม่ กระบวนการทั้งหมดจะต้องทำซ้ำอีกครั้ง สินค้าที่หล่อจากหุ่นขี้ผึ้งมีคุณค่าทางศิลปะ

แร่โลหะที่ไม่ใช่เหล็กเข้าถึงการพัฒนาได้ไม่ดีนัก เงินฝากดีบุกซึ่งเป็นวัตถุดิบหลักสำหรับโลหะผสมทองแดง เป็นที่รู้จักในสมัยโบราณในปริมาณที่ค่อนข้างจำกัด โลหะต้องถูกขนส่งจากแหล่งขุดแร่ในระยะทางที่ไกลมาก ทั้งหมดนี้ขัดขวางการนำโลหะที่ไม่ใช่เหล็กเข้าสู่การผลิตอย่างกว้างขวาง ตามคำกล่าวของเอฟ. เองเกลส์ “...ทองแดงจัดเตรียมเครื่องมือและอาวุธที่เหมาะสม แต่ไม่สามารถแทนที่เครื่องมือหินได้ มีเพียงเหล็กเท่านั้นที่สามารถทำได้ และพวกเขายังไม่รู้วิธีขุดเหล็ก” (Marx K., Engels F. Soch., vol. 21, p. 161)

คุณสมบัติพิเศษของวัสดุใหม่ได้รับการเรียนรู้อย่างรวดเร็วมีการสร้างเครื่องมือและอาวุธที่มีประสิทธิผลมากขึ้นซึ่งไม่สามารถส่งผลกระทบต่อการพัฒนาการเกษตรและงานฝีมือได้