Из чего делают вещи
Шрифт:
Сплав – это смесь нескольких металлов. Смешение металлов происходит в жидком состоянии.
Бронза – это сплав меди с оловом или цинком.
Сплавы могут представлять механическую смесь, образовавшуюся при сплавлении металлов. Могут представлять твердые растворы, то есть когда в жидком состоянии один металл растворяется в другом.
Бронза имеет большую твердость, чем медь и не окисляются, поэтому нашла более широкое применение. Кроме того медную руду можно было добыть в больших количествах, чем самородную медь. Начался бронзовый век. В разных уголках мира бронзовый век наступил не везде сразу. Раньше бронзовый век наступил в Древнем Египте, Греции, Китае приблизительно 5-6 тысяч лет назад.
Для получения бронзы в больших масштабах люди использовали медьсодержащие руды, которые были распространены в природе чаще и больше, чем самородная медь.
Руда – природное вещество, содержащее какой-либо минерал или группу минералов. Кроме того в руде содержатся примеси в виде песка, глины или других минералов.
Поэтому руда – это совокупность различных минералов.
Минерал – естественное образование содержащий одно полезное вещество (в частности, металл).
Руду и минералы часто называют горной породой.
Медная руда, в основном, содержит оксид меди (химическое соединение меди с кислородом). Содержание меди в руде составляет от 0,3 до 1,0 %. Одним из наиболее распространенных медьсодержащих минералов является малахит (содержание чистой меди составляет 88%).
Железная руда, в основном, содержит минерал – оксид железа (соединение железа с кислородом). Содержание железа в руде составляет от 20 до 80 %.
Оксид железа, в общем случае металла, представляет химическое соединение этого металла с кислородом. Оксид железа – это химическое соединение железа с кислородом.
Вольфрамовая руда, в основном, содержит вольфрам. Содержание вольфрама в руде составляет сотые доли процента.
Еще в древности люди научились отливать объемные предметы. Для этого из воска делали модель фигурки человека или животного. Затем на восковую модель наносили слой глины. После ее высыхания, полученную конструкцию нагревали до температуры плавления воска (температуры плавления 70 градусов по шкале Цельсия, то есть в горячей воде). Воск переходит в жидкое состояние и его сливают через специальное отверстие. Затем в это отверстие заливают жидкий металл. После его затвердевания разбивают глиняную форму и получают готовое литое изделие.
Совершенствование металлургических печей позволило плавить железо (температура плавления железа 1539 градусов по шкале Цельсия). На смену бронзовому веку пришел железный век (3-4 тысячи лет назад). Вначале люди использовали метеоритное железо. Это железо находят в местах падения метеоритов. Метеоритное железо почти не содержит углерода, а вот никеля и хрома может содержать до 7-8 %. Железо такого химического состава почти не подвергается коррозии.
В Индии, недалеко от Дели, до сих пор стоит цельная колонна, изготовленная из метеоритного железа в 3-4 веках до нашей эры. Высота колонны 18 метров, а вес 17 тонн. Предполагается, что колонна была отлита и ковкой доведена до нужной формы. Колонна за прошедшие 2400 лет существования не покрылась коррозией. Массовое изготовление железных предметов началось в 5-3 веках до нашей эры. К этому моменту люди научились из железной руды выплавлять железо. Метеоритного железа было недостаточно для массового изготовления и использования железных предметов. Железная руда имелась во многих регионах Европы и Азии. Орудия труда и воинское снаряжение из железа были намного прочнее и пластичнее бронзовых, но со временем подвергались коррозии. Поэтому от древних времен железные предметы до наших дней практически не сохранились.
На Руси начало железоделательного или кузнечного дела и изготовление изделий из железа относится к 6-8 веках нашей эры в районе Старой Ладоги (одна из древнейших столиц Древней Руси, ныне территория Ленинградской области). В то время использовали болотное железо, благо эти места изобилуют болотами. Болотное железо – это естественные отложения оксида железа, практически без примесей железная руда, на корнях болотных растений.
С 16 века русские начинают осваивать богатство Урала. Здесь были найдены залежи железной руды, самородной меди, медной руды, серебра и золота. Руду добывали открытым способом и шахтным в Уральских горах.
2600 лет назад в Древнем Китае был изобретен совершенно иной способ переработки железной руды. В древних странах средиземноморья и впоследствии в средневековой Европе железную руду нагревали в печах с помощью сжигания дров. В результате этого получалось ковкое железо, то есть которое можно ковать. В Китае впервые при переработке железной руды был использован каменный уголь или просто уголь. Каменный уголь представляет собой углерод с добавлением примесей, в основном, серы и фосфора. В рудоплавильной печи топливо находится вместе с рудой. Топливо горит потому, что в нем содержится углерод. При сжигании углерода выделяется тепло. Кроме того при горении происходит насыщение руды углеродом. В дровах содержится намного меньше углерода, чем в угле. Поэтому в конечном продукте, если в плавильной печи топливом служили дрова, получается ковкое железо. А если в качестве топлива использовался уголь, то получается железо непригодное к ковке. В любом случае происходит насыщение железа углеродом. При сжигании в рудоплавильной печи дров содержание углерода в железе меньше, чем при сжигании угля. По современной терминологии ковкое железо содержит углерода в количестве 0,05 до 2,14 % и называется сталью. Нековкое железо содержит углерода от 2,14 до 6,67 % и называется чугуном.
На Руси технологию получения чугуна переняли от монголо-татар в 13-14 веках, которые в свою очередь, завоевав Китай, узнали об этом. Вплоть до 16-17 веков Россия поставляла чугун в Европу, когда там стали производить его. Из чугуна лили пушки и ядра к ним. Изготавливали колокола, пищевые котлы, сковородки и другое.
Работа кузнецов.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e8/Kroyer_-_Smedje_i_Hornbaek.jpg?download
Каслинское чугунное литье
История рождения каслинского чугунного литья начинается с 1747 года когда был организован Каслинский железоделательный и чугунолитейный завод (ныне город Касли Челябинской области). Уже через несколько лет чугунолитейная продукция завода стала известна в Европе. Чугунное каслинское литье покрывается специальной черной эмалью. Для Парижской всемирной выставка прикладного искусства 1900 года, каслинские мастера отлили огромный чугунный павильон. В центре павильона стояла скульптура «Россия», изображающая женщину-воина, оберегающую мир и готовую к новым победам. Павильон был признан шедевром литейного искусства и получил высшую награду – «Гран-При». В настоящее время мастера завода поддерживают старые традиции и добиваются новых результатов.
Скульптура из чугуна «Россия», 1896 год
Автор: Н.А. Лаверецкий Местонахождение: Екатеринбургский музей изобразительных искусствhttps://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3f/1896_Laveretski_Skulptur_Russland_anagoria.jpg/440px-1896_Laveretski_Skulptur_Russland_anagoria.jpg
В настоящее время Россия занимает первое место в мире по открытым запасам железной руды. Наиболее крупные месторождения железной руды в России: