Жозеф-Анри Рони-Старший. "Хельгор с Синей реки." Роман. 1930 г.

Владимир Уткин. "Горизонты без конца." Повесть. 1988 г.

Александр Линевский. "Листы каменной книги." Повесть. 1930 г.

Георгий Золотарёв. "Бронзовый топор." Повесть. 1986 г.

    К своему стыду пришлось признаться, что кроме весьма несистемных знаний из курса высшей школы по технологии конструкционных материалов и богатого опыта по использованию бронзы, как материала для изготовления различных втулок(подшипников) и поверхностей(накладок) скольжения, грундбукс в гидроцилиндрах и венцов червячных шестерён и "предъявить" - то самому себе нечего! Где уж тут оценивать достоверность/научность вышеуказанных произведений! Так появилась необходимость собрать и систематизировать информацию прямым и косвенным образом относящейся к вопросам использования бронзы "доисторическими" людьми. Это первое. А теперь второе. Попробуйте без подсказок со стороны и без "нырков" в Интернет ответить самому себе на простенькие вопросы: чем Палеолит отличается от Палеозоя? А от Палеогена? А от Палеоцена? А от Плиоцена, или, там, от Плейстоцена? А Мезозой от Мезолита?..

Итак, начнём.

Хронология и Периодизация

    А начнём мы с ответов на "простенькие вопросы". Прежде всего, этими вопросами затронуты две (две!) науки. Археология (Историческая наука, изучающая прошлое человечества в основном по вещественным источникам. Это остатки предметов и сооружений сделанных руками людей. Такие источники называются "артефактами", что в буквальном переводе означает искусственно сделанный. Основная их масса добывается из - под земли, но приходится иметь дело и с памятниками, сохранившимися на поверхности: петроглифы, каменные изваяния, стелы, надписи) и Геология (Изучает геологические периоды Земли).

Геологи, пытаясь восстановить историю планеты, изучают пласты горных пород. Согласно современным представлениям ученых, геологическая история нашей планеты составляет 4,5-5 миллиардов лет. В процессе ее развития принято выделять геологические периоды Земли. Вся("от" и "до") история планеты Земля насчитывает примерно 7 млрд лет. За это время наш общий дом претерпел значительные изменения, что явилось следствием изменения периодов. Геологические периоды в хронологическом порядке раскрывают всю историю планеты с самого ее появления до наших дней. На первых международных конгрессах геологии была выработана особая хронологическая шкала, которая представляла периодизацию Земли. В последующем эта шкала пополнялась новой информацией и изменялась, в итоге сейчас в ней отражены все геологические периоды в хронологическом порядке.

На этом с Геологией и её периодами можно закончить.

    С Археологией ещё проще.

Нас интересуют:

Неолит (Новый каменный век) - В период неолита появляется земледелие и скотоводство, обработка глины в виде примитивной посуды (керамика), миниатюрной скульптуры и глинобитных жилищ. Прежде всего глина - основной признак неолита. Осваивается технология ковки меди - с 10 тыс. лет до н. э.. Появляются лук и стрелы.

Энеолит - Переходный период от каменного века к бронзовому веку. В этот период появляются орудия из плавленой меди, которые соседствуют с каменными. Основными занятиями населения являются прежде всего мотыжное земледелие, скотоводство и охота.

Бронзовый век - Исторический период, сменивший энеолит и характеризующийся распространением металлургии бронзы, бронзовых орудий и оружия. Появляется кочевое скотоводство и поливное земледелие, письменность и рабовладение.

Состав и маркировка содержащих медь сплавов

Медь

"Технически чистая" медь содержит не более 0,5-1% примесей (говорить здесь о сплаве не приходится, только о примесях). Примеси, содержащиеся в меди, подразделяют на три группы. Образующие с медью твердые растворы (алюминий, сурьма, никель, железо, олово, цинк и др.), не растворяющиеся в меди (свинец, висмут и др.) и образующие с медью хрупкие химические соединения (сера и кислород). Нет смысла приводить здесь таблицу с процентным содержанием примесей, запомним, что они есть и что их весьма мало в процентном отношении. О том, что перед нами одна из марок меди, свидетельствует буква "М" в ее обозначении. После начальной буквы в маркировке меди цифры (от 0 до 3), условно обозначающие массовую долю основного металла в их составе (например, медь М3). После цифр следуют прописные буквы, по которым можно определить, каким способом получили данную марку меди (метод раскисления).

Латунь

Основу латуни составляют медь и цинк. В наиболее традиционном составе такого сплава медь содержится в количестве 70%, а цинк - 30%. Существуют марки технической латуни, в составе которой цинк содержится в количестве 48-50%. Несмотря на то, что латунь, также созданная на основе меди, внешне очень похожа на некоторые марки бронзы, по профессиональной классификации она не относится к бронзовым сплавам. В составе некоторых видов латуни содержится олово - основной легирующий элемент бронзы, но его добавляют в очень незначительных количествах, чтобы добиться улучшения отдельных характеристик сплава. Кроме олова, в химическом составе отдельных марок латуни могут содержаться такие элементы, как свинец, марганец, железо, никель и др.).

Мельхиор

Мельхиор - это сплав меди с никелем. Иногда могут добавляться небольшие количества железа и марганца для изменения некоторых свойств сплава. Основой маркировки служат символы МН, где буквы обозначают, соответственно, медь и никель. Символы Ж и Мц обозначают наличие в сплаве железа и марганца. Цифры после букв показывают содержание компонентов. Первая - никеля, а последующие железа или марганца. Например, маркировка сплава МНЖМц 30-1-1 показывает содержание 30% никеля и по одному проценту железа и марганца. Остальное составляет медь, как основа сплава.

Раньше под мельхиором понимались все медно-никелевые сплавы: Монель, содержание никеля в котором достигает 67 %; Нейзильбер, в котором дополнительно присутствует цинк и другие; Например, при изготовлении проволочных резисторов используется сплав, близкий по химическому составу к мельхиору, содержащий 59 % меди и 41 % никеля - Константан; Заслуживает внимание Посеребрённая латунь. Изделия из таких материалов также часто называют мельхиоровыми.

ЦАМ(ZAMAK)

Это разновидность цинкового сплава, основными легирующими элементами которого является алюминий и медь. Сама аббревиатура ЦАМ расшифровывается как цинк-алюминий-медь. Цифры, указанные после названия сплава, обозначают процентное содержание металлов. Так обозначение ЦАМ 4-1 говорит, что сплав включает в себя примерно 4% алюминия, 1% меди и 95% цинка. Также ЦАМ всегда содержит в своем составе небольшое количество (до 0,1%) магния.

Баббит

Было бы неправильно не вспомнить о таком антифрикционном сплаве, как баббит. Тем более, что в баббитах на основе олова и свинца всегда присутствует медь, хоть и в малом количестве. Ну и сурьма, конечно. И не в качестве примесей, как в безоловянном свинцово-кальциевом баббите.

Бронза

    А теперь - Бронза! Бронза - это сплав меди с такими металлами, как олово, алюминий, свинец, бериллий, и неметаллами - мышьяк, кремний и фосфор. Кроме того, такие сплавы могут дополнительно легироваться (в незначительных количествах) цинком, марганцем, железом, никелем и др..

    О свойствах Бронзы различных марок поговорим в других главах, сейчас - маркировка.

Бронзы подразделяются на деформируемые и литейные (Не секрет, что при обработке бронзы, например, на токарном станке, стружка бывает "сыпучая" и "вьющаяся").

    При маркировке деформируемых бронз на первом месте ставятся буквы "Бр", затем буквы, указывающие, какие элементы, кроме меди, входят в состав сплава. После букв идут цифры, показывающие содержание компонентов в сплаве. Например, марка БрОФ10-1 означает, что в бронзу входит 10% олова, 1% фосфора, остальное - медь.

    Маркировка литейных бронз также начинается с букв "Бр", затем указываются буквенные обозначения легирующих компонентов и ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве. Например, бронза БрО3Ц12С5 содержит 3% олова, 12% цинка, 5% свинца, остальное - медь.

Свойства современных бронз

Про мышьяковую бронзу и медно - оловянные сплавы, в котором медь преобладает (оловянные бронзы) поговорим позже. Эти бронзы являются одними из первых, освоенных человеком, поэтому заслуживают более подробного рассмотрения.

Кроме бронз, содержащих в своем составе олово, сегодня активно используются и сплавы меди, в которых данного химического элемента нет. Вместо олова вторыми основными компонентами являются алюминий, кремний, бериллий и другие металлы и неметаллы. Каждый из этих компонентов придаёт ей особые свойства.

1.

Алюминий, наделяющий бронзу достойными антифрикционными свойствами и высокой устойчивостью к коррозии. Из бронзовых сплавов, химический состав которых обогащен алюминием, производят изделия, которые должны сочетать достаточно высокую прочность с коррозионной устойчивостью. Благодаря характеристикам бронзовых сплавов данного типа изделия из них успешно эксплуатируются в самых неблагоприятных условиях (повышенная влажность, воздействие морской воды и др.).

2.

Кремний и цинк - элементы, благодаря которым поверхность бронзового изделия становится очень устойчивой к истиранию и улучшается текучесть бронзы, что особенно важно для выполнения литейных операций. Отличительным свойством бронз данного типа является и то, что при механическом воздействии на изделия, которые из них изготовлены, не образуются искры. Такое качество очень важно во многих случаях.

3.

Свинец. В тех случаях, когда из бронзы необходимо изготовить изделие, которое в процессе эксплуатации будет подвергаться значительным ударным и фрикционным нагрузкам, лучше применять сплавы, содержащие в своем химическом составе свинец. Из такой бронзы, в частности, производятся подшипники, используемые в механизмах различного назначения.

4.

Бериллий, который придает бронзе повышенную прочность. Бериллиевая бронза имеет высокие показатели прочности, коррозионностойкости и электропроводности. Это единственные бронзовые сплавы способные упрочняться термической обработкой: закалкой и искусственным старением. Из недостатков можно выделить высокую цену на бериллий. По этой причине данная бронза применяется только в изготовлении высоко ответственных узлов.

5.

Относительно новым видом бронз, которые были разработаны в связи с развитием нефтедобывающей промышленности, являются медные сплавы, состав которых обогащен и алюминием, и никелем. Такие бронзы, отличающиеся исключительной коррозионной устойчивостью, часто называют морскими, потому что изделия из них способны сохранять все свои первоначальные характеристики даже после длительной эксплуатации в соленой морской воде. Получить такие сплавы, которые активно используются для производства элементов нефтяных платформ, устанавливаемых на морских и океанских шельфах, удалось благодаря развитию металлургической промышленности.

6.

Чтобы придать бронзе дополнительные характеристики, в неё легируют небольшие количества фосфора, серебра, цинка, мышьяка, марганца и других компонентов. Так, внесение небольшого количества серебра повышает электропроводность бронзы и делает её сравнимой с электропроводностью меди.

7.

Заслуживает внимание два вида оловянной бронзы.

Артиллерийский металл. Для изготовления пушек ранее всегда использовалась бронза. Состав сплава, который применялся для этих целей, как правило, содержал 90% меди и лишь 10% олова. Это связано с тем, что материал для орудий должен быть очень прочным и обладать повышенным сопротивлением разрыву.

Изготовление церковных колоколов. Колокольный звон обязан быть мелодичным, а его звук должен радовать слух на большом расстоянии. Как ни странно, но бронза обладает такими музыкальными талантами. Для улучшения звучания колокола его изготавливают из сплава с повышенным содержанием олова (от 20 до 22%). Иногда в него также добавляют немного серебра.

Медно - оловянные сплавы

А вот, следовало бы "наоборот", если "бронза", то обязательно - оловянная. А все остальные сплавы на основе меди, не содержащие олова, не называть бронзой. Называть медьсодержащими сплавами. Например, медно - алюминиевый сплав, медно - бериллиевый сплав и т.д.. Или, там, если второго компонента в сплаве мало, называть просто медью, например, кремнистая медь, свинцовистая медь. Бог с ними, с этими названиями, раз уж "научные мужи" решили так называть - "пусть будет". Просто хотелось отметить, что оловянные бронзы являются чуть ли не самым массовым видом бронз в наше время. Да и спроси "простого обывателя": "Что такое бронза?". В девяносто девяти случаях из ста получишь ответ: "Сплав меди с оловом!". А что, скажете, нет?

Думается, нет смысла рассказывать здесь про равновесное состояние сплава. Про эвтектику, α- и β- фазы в твёрдых сплавах из - за того, что в меди может раствориться только 15,8% олова, в то время как в сплаве его может быть заметно больше. Про ликвацию (процесс расслоения сплава и его неравномерное застывание), которой сплавы меди с оловом очень склонны из - за большого температурного интервала кристаллизации.

Основные свойства всех бронзовых сплавов - это пластичность и твёрдость. В зависимости от соотношения основных и дополнительных компонентов, можно получать большое разнообразие новых свойств.

Итак, напоследок, о пластичности/ковкости:

В случае,когда доля олова не превышает 6-8%, состав отличается высокой ковкостью. Причем в бронзу с содержанием олова до 2%, можно ковать на холоде без нагрева, а с содержанием металла до 8% - при нагреве. Ковкость материала напрямую зависит от содержания в нем олова, чем его меньше, тем более пластичней будет бронза.

Чем больше в составе бронзы содержится данного металла, тем более твердым и, соответственно, более хрупким становится сплав. Но данное утверждение верно только до определенного предела. Так, при достижении отметки в 50% сплав вновь становится мягким.

Мышьяк или Олово. Что раньше?

По этому поводу имеется информация в Википедии (надеюсь, ей можно доверять).

Существует большое количество видов бронз: свинцовая, сурьмяная, мышьяковая, никелевая, висмутная, бериллиевая и пр. Наиболее известна оловянная бронза, и долгое время считалось, что именно она была первым медным сплавом, который научился производить человек. Однако в настоящее время достоверно установлено, что первые бронзы были мышьяковыми.

Минералы мышьяка (как правило, это сульфиды) часто присутствуют в медных месторождениях. Они обладают ярким цветом и были известны человеку еще в каменном веке. Реальгар (от арабского "рахьял-чха" - рудный порох) из-за ярко-красного цвета считался магическим камнем, а аурипигмент (от латинских "аурум" - золото и "пигмент" - цвет) ассоциировался с солнцем. Сплав с некоторым содержанием мышьяка получался естественным путем уже при производстве меди. Вероятно, положительное влияние на качество металла присутствия в шихте минералов мышьяка было рано замечено древними металлургами. Возможно, их добавление в шихту носило ритуальный характер, но в отдельных регионах производство мышьяковых бронз началось еще в 5-м тысячелетии до н. э..

Предположение о применении древними металлургами реальгара и аурипигмента было подтверждено многочисленными опытными плавками. Мастер не мог не заметить, что добавка (присадка) этих минералов в шихту позволяет получить сплав лучшего качества. Изменяя доли используемых минералов, он получал сплавы различных цветов и с хорошими механическими свойствами. Присутствие мышьяка в бронзе в количестве до 6 % масс. существенно (более чем в 2 раза) повышает ее прочность и твердость, улучшает ковкость в холодном состоянии, дает возможность получить более плотные отливки, а также увеличивает жидкотекучесть сплава. Таким образом, использование мышьяковой бронзы облегчало получение плотных отливок в рельефных литейных формах.

Немаловажное значение в древности имел цвет сплава. При добавлении к меди 1-3 % масс. мышьяка получается металл красного цвета, 4-12 % - золотистого, более 12 % - серебристо-белых тонов. Следовательно, из мышьяковой бронзы можно было получать изделия похожие на золотые и серебряные. Особенно часто этим приемом пользовались при производстве украшений: археологами найдены литые бусы, подвески, кольца, содержащие до 30 % мышьяка. Древнее оружие из бронзы никогда не содержит более 6 % мышьяка.

В 3-м тысячелетии до н. э. бронзы производились в металлургических центрах Евразии и Северной Африки практически повсеместно. Поражает сходство технологии производства бронз, способов литья орудий и оружия, а также внешнего вида металлических изделий на всей этой огромной территории в условиях существования в ее пределах резко различающихся земледельческих и скотоводческих культур. Из-за неравномерного распределения по различным географическим регионам металлических руд выделяются народы - производители и народы - потребители металлов, зависевшие от их поставок. Таким образом, важнейшим следствием становления металлургии стало формирование международного разделения труда еще в доисторическую эпоху. А ведь ранее его возникновение относили к эпохе великих империй Древнего мира - Римской и Китайской.

Как уже было упомянуто выше, наиболее используемыми являются сплавы меди и олова с добавлением небольшого количества других компонентов. Широкое применение таких сплавов обусловлено, прежде всего, исторически сложившимися причинами, которые привели к вытеснению мышьяковой бронзы из производства.

Такими причинами являются следующие:

...выработка за многие века месторождений теннантита и других блёклых руд, богатых медью и мышьяком. Такие руды были наиболее удобны для выделки мышьяковой бронзы, так как залегали не очень глубоко, что делало процесс производства более дешёвым по сравнению с другими источниками меди и мышьяка;

...высокая токсичность производства такой бронзы, вызванная наличием в месторождениях мышьяка, что с неизбежностью приводило к потере здоровья и дальнейшей способности трудиться у опытных металлургов и кузнецов;

...непригодность металлургического брака и сломанных изделий из мышьяковой бронзы для дальнейшей переплавки на сортовой металл. В лучшем случае такие изделия шли на изготовление бижутерии или неответственных деталей.

Пришедшие на смену мышьяковым бронзам сплавы меди и олова хоть и отличались большей дороговизной производства, но были экономически предпочтительны, так как развитие гужевого транспорта и налаживание вследствие этого торговых связей между городами и странами приводило к увеличению импорта немышьяковой бронзы.

Цвет

Количество чистой меди, содержащейся в составе бронзы, оказывает влияние не только на технологические и эксплуатационные характеристики изделия, но и на цвет его поверхности. Знающие люди могут много узнать о материале, лишь посмотрев на цвет, которым обладает бронза. Состав непосредственно влияет на этот параметр. Как нетрудно догадаться, красный оттенок сплаву придает медь.

В предыдущей главе уже отмечалось, что при добавлении к меди 1-3 % мышьяка получается металл красного цвета, 4-12 % - золотистого, более 12 % - серебристо - белых тонов.

Цвет оловянной бронзы также изменяется в зависимости от ее состава. С увеличением процентного содержания олова в сплаве цвет бронз переходит из красного и розового (99-90% меди), в золотистый (88% меди), желтый (85% меди), затем в белый (72% меди), в серо - стальной (35% меди) и, при соблюдении некоторых условий, чёрный (ниже 35% меди).

Патина

Многие наверняка задавались вопросом о том, почему старые бронзовые изделия выглядят не как обычная, а как зелено - белая бронза. Такой цвет появляется из-за образования пленки, которая называется Патина. Фактором, который влияет на процесс образования такой пленки и интенсивность его протекания, является взаимодействие поверхности бронзового изделия с окружающим воздухом и содержащимися в нем компонентами (дым, водные пары и др.). Патина, которая может быть оксидного или карбонатного происхождения, представляет собой защитную пленку. Ее наличие делает вид изделия более благородным (достаточно взглянуть на фото старых бронзовых предметов, чтобы понять это). Поэтому с уверенностью можно сказать, что древние бронзовые изделия, поверхность которых имеет практически черный цвет, приобрели его не из - за использования для их производства сплава определенного состава, а в результате воздействия времени и различных внешних факторов (пожары, длительное нахождение в сырой земле и др.), так как в древности просто не могло существовать технологий производства бронзы, состав которой дополняют редкоземельные металлы, придающие ей насыщенный черный цвет.

Античная бронза

Информация, которую удалось "наскрести" по этой теме :

Коринфская бронза (airin de Corinthe) была сплавом меди с золотом и серебром, об этом сплаве Платон говорит в своей "Атлантиде" как о драгоценном металле.

Бронза, употреблявшаяся римлянами и в средние века, редко была сплавом только меди и олова, но обыкновенно содержала свинец в таком количестве, что следует считать его прибавленным умышленно.

В античных бронзах более раннего происхождения содержание олова было меньше, чем в бронзах более позднего происхождения. Например, некоторые топоры из Трои содержали лишь 3,87-5,70% олова. Бронзы из Микен уже содержат олова больше, 10-13%. В греческих бронзовых сосудах содержание олова бывает обычно 10-14%, а в монетах 2-17%.

С давних времен китайцами и индусами изготовлялись музыкальные инструменты в форме тарелок, называющиеся там - там, гонгами и др., состоящие из сплава меди и 2% олова.

Особую группу среди древних бронз представляют китайские и японские художественные бронзы, отличающиеся своим составом от бронз других народов Азии и Европы. Некоторые китайские и японские бронзы бывают весьма хрупкими, разбивающимися при небольшом толчке. Эти бронзы, замечательные по покрывающей их темной патине, содержат свинец в количестве до 20%.

Кроме бронз в прямом значении слова, японцы изготавливали другие медные сплавы, содержащие вместо олова драгоценные металлы: золото и серебро. Из этих сплавов, применяемых японскими художниками, наибольший интерес представляют два сплава: shaku do и shibu ichi. Первый из них, как показывают анализы, содержит до 4% золота. В schibu ichi содержание серебра доходит до 49%. Патины этих сплавов имеют весьма красивые цвета: на shaku do пурпурно - красный, а на shibu ichi - серый.

Следует добавить, что говоря о химическом составе древних бронз и предметов из археологических раскопок, следует отметить различную окисляемость меди и олова в античных бронзах, находившихся в земле. Эту различную способность металлов к окислению необходимо иметь в виду при анализах древних бронз, чтобы не получить неправильного представления о первоначальном составе металла исследуемого предмета.

Сырьё(руды) для компонентов

Думается, в наше время получить/выплавить бронзу не представляется трудным (в известном смысле). Ха! Бери готовый "чистый" металл (какой нужно для заданного состава) или, там, готовый сплав (с известным составом) в отливках, добавляй в расплавленный металл лигатуру для придания бронзе нужных свойств, флюсы и раскислители, делов - то! Во всяком случае, для специалистов особых "заморочек" нет. Остаётся выяснить, из чего можно получить эти самые "чистые" компоненты.

Медь

Медь самородная - минерал из класса самородных элементов. Поверхность меди часто покрыта плёнками "медной зелени" (малахит), "медной сини" (азурит).

Борнит - в такой руде медь может содержаться в количестве до 65%.

Халькопирит(медный колчедан) - содержание меди до 30%.

Ковеллин - сульфидная порода, содержание меди в котором составляет 66,5%, был обнаружен в начале позапрошлого столетия в окрестностях Везувия.

Малахит - минерал, хорошо известный всем как поделочный камень. Наверняка все видели изделия из этого красивейшего минерала на фото или даже являются их обладателями. Найденный малахит свидетельствует о том, что рядом есть месторождения других минералов, содержащих медь.

Азурит - минерал, который из-за своего синего цвета также называют "медной лазурью". Азурит часто сращивается с малахитом и залегает в тех местах, где поблизости расположены месторождения медьсодержащих руд сульфидного типа.

Халькозин, который также называют "медным блеском". В такой руде меди может содержаться до 80%.

Куприт - относится к минералам оксидной группы, часто можно встретить в местах, где есть малахит и самородная медь.

Олово

Касситерит - чистый касситерит содержит почти 80% олова.

Свинец

Галенит(свинцовый блеск) - сульфид свинца содержит до 86% свинца.

Церуссит и Англезит - относятся к минералам оксидной группы . Как правило, содержание металла в руде не превышает 8-9%, поэтому в производстве руду сначала обогащают различными методами. В основном разрабатываются сульфидные руды, поскольку относят к наиболее богатым.

Цинк

Сфалерит(цинковая обманка) - сульфид цинка(67%).

Мышьяк

Простое вещество представляет собой хрупкий полуметалл стального цвета с зеленоватым оттенком. Ядовит. Мышьяк является одним из элементов, встречающихся в природе в свободном виде.

Аурипигмент и Реальгар хорошо были известны ещё нашим далеким предкам. В случае значительных скоплений могут быть использованы как мышьяковая руда. Но зачастую идут в отвалы, т.к. запасы намного превышают потребность промышленности в мышьяке и его соединениях. Эти минералы ядовиты.

Что там у нас остаётся, алюминий?

Алюминий

Основным современным способом производства алюминия является электролитический способ, состоящий из двух стадий. Первая - это получение глинозема из рудного сырья и вторая - получение жидкого алюминия из глинозема путем электролиза. На отечественных заводах глинозем получают из бокситов.

Температура плавления

Прежде всего, надо разъяснить, что такое Паяльная трубка. Паяльная трубка - старинный, применяемый до сих пор инструмент для исследования и определения минералов. Паяльная трубка была сконструирована Ю.Г.Ганом (1746-1818), её применение в России было введено известным минералогом А.М.Карамышевым (1744-1791). Паяльная трубка представляет собой изогнутую под прямым углом металлическую трубку с коническим наконечником, имеющим узкое выходное отверстие. Вдувая с ее помощью воздух в пламя свечи или горелки, получают узкий язычок пламени с очень высокой температурой (до 1000 С и более), позволяющий испытать маленькую пробу минерала. При этом одни минералы плавятся, образуя "королёк"(расплавленные шарики минерала), а другие - нет. В пламени паяльной трубки могут протекать пирохимические реакции окисления, восстановления и разложения, используемые для диагностики минералов и определения химических элементов, входящих в их состав. При работе паяльной трубкой получают по желанию восстановительное пламя, когда конец трубки вставляется на одна треть ширины пламени, и окислительное, когда наконечник трубки лишь слегка касается контура пламени.

А теперь некоторые температуры плавления :

Медь. Температура плавления металла - 1083 С.

Халькопирит. Температура плавления - 1000 С. Под паяльной трубкой растрескиваясь, сплавляется в магнитный королек. На угле с содой дает королек меди.

Борнит. Под паяльной трубкой ведет себя подобно халькопириту, сплавляется в магнитный шарик, на угле с содой дает королек меди.

Малахит. Под паяльной трубкой плавится в восстановительном пламени и дает королек меди. Малахит (часто вместе с азуритом) - типичный поисковый минерал при поиске первичных медных руд.

Олово. Температура плавления металла - 232 С.

Касситерит. Под паяльной трубкой не плавится, но с тремя объемами соды на угле, при быстром дутье, в резко восстановительном пламени получаются мелкие ковкие корольки олова и белый оксидный налет.

Свинец. Температура плавления металла - 327 С.

Галенит. Температура плавления - 1112 С. Под паяльной трубкой на угле в кусочках растрескивается и разлетается, в мелком порошке спокойно плавится. С содой на угле дает королек свинца.

Цинк. Температура плавления металла - 419 С.

Мышьяк. Температура плавления металла - 817 C.

Алюминий. Температура плавления металла - 660 C.

"Сода на угле"

Ха! "Сода" - она и есть - сода. Бывает бельевая(кальцинированная сода) - карбонат натрия и пищевая - гидрокарбонат натрия. Да, ещё есть каустическая сода, но она нам "не в тему". А вот теперь, интересная информация.

Трона. Минерал был известен еще пять тысяч лет назад как один из элементов бальзамирования египетских фараонов. Фактически трона - это что - то среднее между питьевой и кальцинированной содой. Википедия говорит, что "ещё недавно наука классифицировала минерал как малоизученный и не поддающийся моделированию".

Уголь. Ограничимся древесным углём. Древесный уголь способен сгорать без образования золы и пламени, выделяя при этом ровный жар. Температура его горения не всегда постоянна, она может варьироваться. Березовые угли, например, можно использовать даже в кузнечном деле, так как они способны достичь температуры сгорания 1200-1300 C. Древесина дуба немного плотнее (немного, но плотнее), значит и уголёк - то, думается, "пожарче" будет. Методы пиролиза описывать не буду - "штука" известная. Присыпать землёй, чтобы открытого огня не было, делов - то!

Древние способы получения меди из руды

Изначально процесс восстановления этого металла выглядел очень примитивно: медную руду просто нагревали на кострах, а затем подвергали резкому охлаждению, что приводило к растрескиванию кусков руды, из которых уже можно было извлекать медь. Дальнейшее развитие такой технологии привело к тому, что в костры начали вдувать воздух: это повышало температуру нагревания руды. Затем нагрев руды стали выполнять в специальных конструкциях, которые и стали первыми прототипами шахтных печей.

Для производства меди повсеместно использовались как окисленные, так и сернистые руды. Месторождения меди обычно делятся на две зоны. Верхняя часть, находящаяся над уровнем грунтовых вод, представляет собой зону окисления. В ней располагаются минералы, основу которых составляют легковосстановимые оксиды меди - малахит, азурит. Нижняя, основная часть месторождения формируется сульфидными рудами - халькопиритом и халькозином. Содержание меди в сульфидных рудах намного ниже, чем в окисленных. После истощения верхних слоев человеку пришлось использовать более бедные сульфиды, а это потребовало разработки принципиально новых металлургических технологий.

Древние металлурги нашли решение проблемы. Было обнаружено, что добавление в шихту в достаточном количестве (около 30 %) красноватого или коричневого материала приводит к увеличению объема выплавки и повышению качества меди. Этим материалом была железная руда в виде гематита или лимонита, часто присутствующая на открытых частях месторождений халькопирита. Добавление железной руды принципиально изменяло процесс выплавки меди. Таким образом, железная руда играла роль флюса. Такая технология имела определяющее влияние на дальнейшее развитие металлургии. Шлак, образующийся при выплавке меди, практически идентичен шлаку, который позднее получался при выплавке железа в сыродутных горнах.

При использовании сернистых руд требовалось проведение ряда подготовительных операций. Широко практиковалось окисление раздробленной руды на воздухе в течение длительного времени. Благодаря воздействию влажного воздуха и атмосферных осадков руда обогащалась кислородом и теряла часть серы. Важную роль играл предварительный обжиг сернистой руды, при котором происходили выгорание серы и разрыхление руды. Его проводили в кучах или в специально устраиваемых ямах.

Повышение температурного уровня плавки зависело, прежде всего, от совершенствования техники и технологии дутья. Определяющую роль играло использование естественного дутья - силы ветра. Эффективными были печи, встраиваемые в естественный ландшафт. Они часто строились с подветренной стороны холма, имели соединяющиеся горизонтальный и вертикальный каналы, были обложены камнями и обмазаны глиной. В этом случае достигался "эффект трубы", усиливавший приток воздуха в агрегат. В поду некоторых печей были металлоприемники - углубления для установки горшков, в которые через специальные отверстия стекал металл.

Значительный прогресс последовал вслед за изобретением простейших ручных, а затем и ножных мехов. Они изготовлялись из шкур животных и представляли собой примитивный тип насоса с резервуарами, приспособленными для наполнения их воздухом. Ручные и ножные мехи широко использовались уже в 3-м тысячелетии до н. э. Металлургические печи с искусственным дутьем были, как правило, прямоугольными или цилиндрическими, с толстыми стенками высотой до 1 м, сложенными из камня и изнутри обмазанными глиной, целиком глинобитными или выложенными из кирпича.

Выплавленные из руды слитки меди содержали значительное количество шлаковых включений. Их отделяли ударами молотов. Рафинирование черновой меди осуществляли в тиглях и небольших горнах. При этом на расплавленную черновую медь дутьевыми трубками подавали воздух, основная масса оставшихся в ней примесей окислялась и формировала шлак.

Получение бронзы в древности (общепринятая теория)

В предыдущей главе мы рассмотрели историю развития технологии получения меди в древности. Но это медь, а её, как мы уже знаем, в небольших количествах неолитические люди могли просто собрать в виде самородной меди. А бронза... Бронза - это уже продукт деятельности человека, и если мышьяковая бронза могла получиться "неосознано", то олово... Сама выплавка олова из его природной двуокиси (касситерита) с древесным углем довольно проста, и выплавленный металл может быть добавлен к меди для получения бронзы. Другой вариант возможного получения бронзы - совместная плавка медных руд, предварительно смешанных с касситеритом (чистый касситерит содержит почти 80 % олова).

Сложновато для "первобытного металлурга" из энеолита, не правда ли?..

Особое мнение (неувязки общепринятой теории)

Обратим внимание на то, что количество руд, из которых древний человек мог получить расплавленный металл, не так уж и велико. И оно буквально ничтожно по сравнению с общим количеством минералов, встречающихся на нашей планете.

Тогда (следуя обычной логике) древний человек должен был пройти через массу неудачных экспериментов. Он должен был нагреть один минерал, выбросить прокаленные камни, которые не дали металла, и взяться за другой минерал - и так много-много раз. Но где свидетельства этих неудачных экспериментов, которые неизбежно должны были остаться?.. Их нет нигде!.. И это несмотря на то, что такое экспериментирование должно было продолжаться весьма долго.

Более того, нигде нет абсолютно никаких следов того, что древний металлург взял какой-то "неправильный" минерал и добавил бы (в качестве эксперимента) к руде, из которой действительно можно было получить металл. Все образцы шлаков, которые были исследованы в ходе изучения мест древней металлургии, ограничиваются строго только тем составом, который соответствует уже правильному выбору исходных минералов. Даже те образцы, которые можно отнести к браку, вполне объяснимы лишь нарушением либо пропорций смешиваемых руд, либо температурного режима плавки. Нигде нет "лишних" минералов!..

Но если таких экспериментов не было, то как человек смог заранее определить, какие именно руды надо было взять?.. Подбор правильного состава шихты - важнейший фактор. Мало подобрать правильную руду, мало ее раздробить на мелкие кусочки (для более удачной плавки) - надо еще подобрать флюсы, то есть добавки. В частности, для получения мышьяковой бронзы нужно к медной руде добавить еще руду, содержащую мышьяк.

Дело в том, что мышьяк хоть часто и присутствует в медных рудах, но его там не так уж и много. В качестве ориентира тут можно использовать значение 0,5% - количество мышьяка в бронзе, которое рассматривается историками металлургии в качестве своеобразного рубежа между естественными и искусственными бронзами. Исследователи пришли к выводу, что до 0,5% мышьяка в выплавленной бронзе можно было получить благодаря его естественным примесям в медной руде. Для получения же содержания мышьяка в количестве 0,5% и более древний металлург должен был специально добавлять в шихту содержащую мышьяк руду. Упомянутые "рубежные" полпроцента весьма показательны, поскольку даже самые древние изделия из мышьяковистой бронзы содержат мышьяка заметно больше. И это указывает на то, что еще на заре металлургии мастера целенаправленно добавляли в шихту мышьяковую руду. А следовательно, уже тогда они знали как свойства этих руд, так и последствия добавления мышьяка в состав смеси, загружаемой в тигель перед плавкой...

Но вот, что любопытно. Ранее упоминался такой недостаток мышьяковой бронзы, как потеря мышьяка из сплава при его переплавке, что автоматически приводит к потере качества бронзы. Легко напрашивается простейшее решение данной проблемы - при переплавке добавлять минералы, содержащие мышьяк. В таком случае можно было не только сохранить, но и даже улучшить свойства бронзы - при правильной подборке соотношения переплавляемого металла и мышьяковой руды в шихте. Однако во всех имеющихся работах по древней металлургии отмечается данный недостаток мышьяковистой бронзы, но нигде не указывается, что древние мастера хоть где-нибудь использовали бы при переплавке указанное простейшее решение проблемы.

Как же так?.. Если древние металлурги действительно знали свойства мышьяковых руд и последствия их добавления, то почему они не использовали это свое знание при переработке изделий из мышьяковой бронзы?.. Если добавка мышьяковой руды в шихту при первичной выплавке бронзы была результатом многочисленных и длительных экспериментов, то почему такие же эксперименты так и не были проведены при вторичной переплавке бронзы?..

Возникает очень серьезное противоречие, которое указывает на то, что древние металлурги лишь воспроизводили заранее выученные готовые процедуры при выплавке металла из руды. А вот знания сути и химических последствий этих процедур у них вовсе не было!..

Поэтому было бы правильнее говорить о возникновении металлургического ремесла (вообще) у древнего человека, который имеет уже жилье (пещеру), семейство и огонь. Нам крайне интересно, как у такого человека могла появиться тяга к металлургии.

Для производства железа, например, не нужно сложных технологий, и метод его получения с легкостью мог быть освоен древним человеком. В рудах железо находится в окисленном состоянии. Для его восстановления необходим только костер и уголь. Все это было у человека, если исходить из понимания эволюционного развития.

Предположительно, человек мог заметить, что некоторые из камней, которыми он обкладывал костер, со временем изменяли цвет с красноватого (такой цвет имеет бурый железняк - одна из наиболее распространенных железных руд) на сине-черный. При этом, ударив его о другой камень можно было заметить, что он меняет форму, то есть, говоря современными терминами становится ковким. К тому же его вес увеличивался в два раза, тем самым, увеличивая динамические качества произведенного из него орудия. Таким образом, методом проб и ошибок человек мог научиться производить, а впоследствии и обрабатывать, полученный металл, придавая ему необходимые свойства.

Если в возможности производства каменных и железных орудий в те далекие времена сомневаться не приходится, то производство бронзовых изделий представляется довольно затруднительным для древнего человека, только что овладевшего навыками добычи и переработки земельных ресурсов.

Поневоле задаёшься вопросом: А был ли вообще этот бронзовый век в "классическом" его понимании?

Привязка к местности

Прежде всего, нас интересуют месторождения самородной меди.

Вначале месторождения самородной меди на территории "бывшего Союза":

Месторождения Казахстана (Джезказган, Беркара, Успенское и др.).

Рудный Алтай (Белоусовское, Зыряновское, Чудак, Таловское и др.).

Частью самородная медь в зоне окисления возникает путем отложения из растворов, содержащих сульфат меди. Такова, например, самородная медь, образующая выделения в полостях среди агрегатов лимонита, иногда в ассоциации с купритом (Меднорудянское месторождение Свердловской обл. и др.).

Особенно красивые образцы самородной меди (кристаллы и дендритовидные сростки) происходят из Турьинских рудников Свердловской области.

Пермские медистые песчаники отдельных районов России (Приуралье, Татарстан и др.).

Песчаники Науката в Киргизии.

Песчаники Наукатского месторождения (на левом берегу р. Сыр-Дарьи) в Узбекистане.

С восстановительными процессами связано образование самородной меди в некоторых торфяниках, например, в Свердловской области - по реке Лёвихе в бассейне реки Тагила и в Сысертском районе.

В виде галек и зерен самородная медь встречается в России на Урале, по Енисею, по реке Б. Сархой в Бурятии, по реке Чорох в Грузии.

Апатиты - самородное медное оруденение в раннем протерозое Кольского полуострова.

Горная Шория. Рудным основным полезным минералом в залежах является самородная чистая медь. Находится она в горных породах неравномерной вкрапленностью, жилами и самородками. Самородной меди в породах содержится до 97%.

"Заграница":

Цумебе (Намибия)

Шесси (Франция)

Рудабанья (Венгрия)

Корнуолл (Великобритания)

Фарерские острова (Дания)

Новая Шотландия (Канада)

Бисби и Клифтон - Моренси в штате Аризона, Тинтик в штате Юта и полуостров Кивино в районе Верхнего озера в штате Мичиган (США)

Представителями редких типов гипогенных месторождений самородной меди являются цинково-марганцовое месторождение Франклин (штат Нью-Джерси, США) и марганцовые месторождения Лонгбан и Якобсберг (Швеция).

По медьсодержащим рудам. "Территориальных привязок" добавляется совсем немного. Крупнейшие месторождения медных руд в Чили, Медный пояс в Африке (Замбия, Заир), неосвоенное медное месторождение Айнак в Афганистане. Ну, и там, ещё "по мелочи" в Турции, на Кипре, в Болгарии, Испании, Норвегии, Конго, ЮАР.

Думается, можно переходить к олову. А олово, это значит - касситерит. Да, ещё Станнин, но это чаще всего высокотемпературный минерал, его не рассматриваем.

Залежи касситерита распространены очень широко. Самые древние из них находятся в Индии и Великобритании. Промышленными месторождениями известна Россия, а именно территория Забайкалья, Карелии, Приморского и Хабаровского края, Сибири. Большие рудники расположены в Казахстане, США, на территории Китая и Австралии. Касситериты хорошего качества также были обнаружены в таких странах, как Боливия, Намибия, Нигерия, Конго и Бразилия, Таиланд, Малайзия и Канада. Из европейских стран добычей минерала занимаются в Испании, Португалии, Чехии и Франции.

..........

Собственно, это вся необходимая для литобзора информация (может быть, что-то и лишнее). Дело "за малым" - ещё раз прочитать названные в самом начале произведения и "излить потоки сознания".

Литобзор

Итак, литобзор. Не обращая внимания на стиль повествования и сюжет, делаем выборки, дающие возможность порассуждать на "предмет бронзы". Ну и косвенную информацию, понятное дело.

Жозеф-Анри Рони-Старший "Хельгор с Синей реки." Роман. 1930 г.

Тзохи:

Племя пришло в эти земли с востока. Тзохи умели обрабатывать бронзу и возделывать землю, в то время как люди Запада все еще использовали каменные инструменты...

...Форма ее головы не напоминала круглые головы других тзохов, да и нависших бровей, которыми славились ее сородичи, у нее не было.

...отряд охотников, двигавшийся вдоль реки. Большие головы, массивные тела.

Ха! А ведь это - Неандертальцы!

Умары:

...Уже двадцать поколений его клан разводил и дрессировал собак.

Ещё раз - ха! Сапиенсы(Кроманьонцы)!

Гвахи:

Тут и думать нечего, - Питекантропы(Эректусы).

Комментарий:

"Держа в уме" абстрактность романа (автор, я так понимаю, не претендует на историческую достоверность), следует отметить некоторые моменты:

1.Тзохи(Неандертальцы) должны были быть "прорисованы" коренными аборигенами, а не прийти с Востока. ("-")

2.Если допустить, что Тзохи "знали" бронзу или примитивную доисторическую медь, то земледелие - это уже "перебор". ("-")

3.Одомашнивание собак Умарами. ("+")

4.Возможность "скрещивания" различных видов Homo. ("+")

5.Выстроенная цепочка по рейтингу развитости технологии различных видов Homo. ("+")

6.Непримиримая вражда различных видов Homo, вплоть до "смертоубийства". ("+")

Ещё раз повторюсь: принимая во внимание "абстрактность" романа, произведение вполне правдоподобно в плане исторической достоверности. Во всяком случае, мелкие несостыковки можно оправдать отсутствием нужной информации на момент написания произведения.

Владимир Уткин "Горизонты без конца." Повесть. 1988 г.

- Что ж, пойдем, - пожал плечами Странник. Он повел Пардуса к яме в большом бугре, размотал ремень, привязал к дереву и спустил в яму. - Лезь... ...Пардус опустился на дно. Среди разноцветных камней кое-где сверкали буровато-желтые проблески.

Видишь ли, из бронзовых камней можно выплавить только медь. А медному оружию далеко до бронзы, оно слабое. Чтобы получить бронзу, надо к бронзовым камням добавлять еще какие-то. А какие и сколько, знают только кузнецы. В этих местах я вымениваю бронзу у каменных или земляных людей. И там дальше, - он махнул рукой в сторону солнца, - у кузнецов племени Орла мне делают оружие. Говорят, бронзу привозят и с севера. Значит, там тоже есть свои кузнецы и свои бронзовые камни. Но я там не был. Это очень далеко. Там густые леса, большие...

На поляне, около неглубокой ямы, была большая куча дров. Барс и Пардус сложили их в яму, сверху покрыли дерном и немножко присыпали землей. Потом Барс проделал несколько отверстий в дерне и поджег дрова. Взял шкуру, нагреб в нее земли и велел Пардусу сделать то же самое.

- Следи внимательно! Как только увидишь пламя, засыпай землей. Нельзя, чтобы дрова загорелись.

...велел им для начала очистить бронзовые камни от "лишней грязи", как выразился Барс, а потом посадил толочь их в каменных ступах и ссыпать в белые кувшины.

- Теперь запоминай! - шепнул Барс товарищу. - Если плавить просто бронзовые камни, получится медь, а медное оружие слабее бронзы. Чтобы получить бронзы, мы добавляем серый камень. Одну горсть серых камней на десять бронзовых. И еще светлый камень, чтобы плавилось быстрее.

...Когда кувшины были заполнены, Барс стал вырезать в глине формы для литья по рисункам, которые начертил Тур.

...Через два дня они разбросали дерн и перенесли деревянный уголь к кузнице, засыпали им кувшины с камнями в печи и разожгли огонь, а потом огненную жидкость из кувшинов залили в формы.

...Бронзовые камни Пардус нашел на девятый день пути, но и после этого продолжал рыскать по склонам в поисках серого и светлого камня.

Комментарий:

Весьма подробное описание технологии получения бронзы. Легко угадываются все этапы:

1.Разведка "месторождений".

2.Добыча сырья.

3.Примитивное обогащение.

4.Выжигание древесного угля.

5."Расчёт" шихты.

6.Глиняные тигли и формы для литья.

7.Непосредственно плавка в печи и разливка в формы.

Весьма и весьма достоверно в плане "на предмет бронзы".

Александр Линевский "Листы каменной книги." Повесть. 1930 г.

...Пришельцы уже вытащили на прибрежную гальку две длинные лодки с высоко вздыбленным носом, украшенным рогатым черепом дикого быка. Разминая ноги, чужаки бродили по берегу. Все они были рослые, с длинными, светлыми волосами, одеты в одинаковые короткие куртки из кожи моржа, подпоясаны широкими поясами. На боку у каждого висела непонятная для охотников длинная и узкая полоса, ослепительно блестевшая на солнце.

...В руках у Бэя был бронзовый меч. Точно такие же мечи были у тех, кто спасался сейчас бегством.

Комментарий:

Автор сам "привязал" место действия к Онежскому озеру и обрисовал драккары норвежских викингов, имеющих на вооружении бронзовые мечи. Заметьте, мечи, а не топоры, которые изготовить было бы проще. Ха! Как такое возможно? Насколько мне известно, скандинавы вообще отставали от европейцев центральной части в "бронзовом вопросе" на пару-тройку тысяч лет!

Как тут не оскорбиться, читая в послесловии эти строки:

...Однако домысливая, писатель должен добиваться правдоподобия, а это достигается хорошим знанием того, о чем пишешь.

Георгий Золотарёв "Бронзовый топор." Повесть. 1986 г.

...красный камень, из которого рыжеволосые сделали топор, был мягче обыкновенного, валяющегося под ногами.

А еще он обратил внимание на то, что топоры ругов были крепче топоров алазов. Отличались они и по цвету: оружие ругов, как и топор его, Лоока, походило на осколок дневного светила, а топоры алазов были светло-красными, как закатное солнце.

Комментарий:

Нормально, вполне достоверно. Скорее всего, речь идёт о мышьяковой бронзе с различным содержанием меди. Думается, Руги добавляли в свою бронзу аурипигмент - "солнечный камень" и получали бронзу с более высоким содержанием мышьяка. Алазы же имели топоры из "примитивной" бронзы с содержанием мышьяка 1-3%, либо вообще их топоры были медными. Жаль, конечно, что автор ни словом не обмолвился о способе получения "его" бронзы, ну да это и не обязательно - мы и сами обо всём догадались.

�