Как получали железо. Как делали оружие

Джаред Даймонд

Технология получения металла викингами

Железные орудия, найденные археологами в местах древних поселений викингов, свидетельствуют о том, что викинги использовали железо для различных целей: изготавливали тяжёлые сельскохозяйственные орудия – плуги, лопаты, топоры и серпы; небольшие предметы домашнего обихода – ножи, ножницы, швейные иглы; гвозди, заклёпки и другие скобяные изделия и, конечно, оружие – мечи, копья, секиры и доспехи.

Обнаруженные археологами кучи шлака и ямы, в которых изготавливали древесный уголь, позволяют понять, как викинги получали металл. У них не было, как в современном мире, крупных централизованных предприятий, где металл обрабатывался бы в промышленном масштабе; при каждой ферме имелась своя кузня. Исходным материалом было так называемое болотное железо, широко распространённое в Скандинавии: это оксид железа, растворившийся в воде озёр и затем в кислой среде с бактериями осевший на дно.

Если сейчас добывающие компании выбирают для разработки руду, содержащую от 30 до 95 % оксида железа, скандинавские кузнецы довольствовались гораздо более бедными рудами с содержанием оксида железа до 1 %. Когда обнаруживались залежи такой «богатой» руды, её сушили, нагревали до температуры плавления в печи, чтобы отделить железо от примесей (шлака), обрабатывали молотом для дальнейшей очистки и затем отковывали желаемую форму.

При сжигании дерева невозможно достичь столь высокой температуры, которая требовалась для работы с железом. Сначала приходилось жечь дрова для образования древесного угля, который даёт необходимую температуру. Проведённые в нескольких странах измерения показали, что для одного фунта древесного угля необходимо примерно четыре фунта древесины. Исходя из этой оценки и принимая во внимание очень низкое содержание железа в болотной руде, можно заключить, что его добыча, изготовление и ремонт железных изделий требовали громадного расхода древесины.

Диодор Сицилийский, †30 до н. э.

О кельтиберах, что рядом с галлами и иберами живут

Изготовление [наступательного и] оборонительного оружия у них довольно необычно: полосы железа зарывают в землю и оставляют там, пока с течением времени слабую часть не съест ржавчина и останется только сильная часть, из которой и изготовляют разного рода мечи и прочее боевое оружие. Изготовленное таким образом оружие рассекает все, что встречается на пути, так что ни щит, ни шлем, ни кость не могут вынести удар из-за высокого качества железа.

Большие анналы Кольмара, 1279

Отрок нашёл в лесу хорошо обработанное железо.

Джуаншер Джуаншериани, 431–491

Вахтанг созвал все воинство картлийское. Собрались сполна и разбили лагерь в Мухнари и Херки, по сю и по ту сторону Арагви: было сто тысяч всадников и шестьдесят тысяч пеших, и Вараз-Бакур выслал ополчение в двенадцать тысяч всадников. Царь Вахтанг выступил из города Мцхета, пополнил рать и двинулся.

И двинулся Вахтанг и стал в Тианети («Горная страна». – А. Г.). Там к нему примкнули все цари кавкасианов – пятьдесят тысяч конников. Сопутствуемый именем божьим, прошёл он Врата Дариалана. В пору вступления в Овсети Вахтангу было шестнадцать лет…

И была рать Вахтанга в двести тысяч, а персов – семьсот сорок тысяч. И разделил Вахтанг своё войско на три части: к скале направил он пеших; в другую сторону – отправил питиахша и спаспета, а туда, где располагался царь персидский, отправился самолично с воинством около ста тысяч.

Вопросы к учителю

Поначалу определимся с понятиями.

Сталь – это обобщённое название очень большой группы железоуглеродистых сплавов, но в которых доля углерода не превышает 2,14 %. Сталь в быту иногда называют железом. Но железо – это только исходный материал для получения стали. Состав современной стали, например марки «Сталь3», одной из самых распространённых марок не самого лучшего качества (вечно ржавые трубы на садовом участке) – это сплав [Fe + C (0,14 %) + Si (0,12 %) + Mn (0,4 % минимум) + с допущением содержания Cu до 0,3 %].

Если же доля углерода находится в пределах от 2,14 до 6,67 %, то такой материал называется чугуном, который, как говорят маститые профессора в учебниках по металлургии, с XIII–XIV вв. является основным исходным материалом для выплавки стали. А до того? Из чего выплавляли сталь до XIII века? Иначе говоря: мечами из чего махались древние римляне, воины Александра и князя Олега под Царьградом?

Небезынтересно, что в 1869 году инженеру-проектировщику Джону Рёблингу стоило немалых трудов убедить заказчиков строительства Бруклинского моста использовать именно сталь, а не чугун. И по сути, мост между Манхэттеном и Бруклином стал первым в мире строительным сооружением из стали.

Ахинея же, которую несёт Диодор Сицилийский, зашкаливает за все границы здравого смысла. Безусловно, ёрничать над ним вроде бы грешно так же как посмеиваться над первоклашкой, так как тот, видите ли, не знает интегрального исчисления. Однако есть одно «но». Этот автор в преамбуле своего опуса чётко обозначил свои компетенции: мол, он поместил в своём труде описания только тех событий, которые он наблюдал лично, либо те, которые почерпнул из Римской библиотеки (кстати, а что это за 30 лет до рождения Христа?). Похоже, и первое и второе утверждение – ложь.

Сообщение же Джареда Даймонда для России не новость: вплоть до времён правления Ивана IV Грозного никто даже и не задавался вопросом поиска рудного железа в стране, – и оружие, и орудия труда делались исключительно из болотного железа, крайне низкого качества.

А теперь составим перечень действий школьников на уроке практической истории по изготовлению хотя бы одного меча, но не в XX, а пусть в i-м веке до нашей эры. При этом все знания уровня профессора XVII века, которыми их напичкали в школе, надо забыть!

Вначале припомним исходную идею о замене палки-копалки на железяку: последовательно разводим костры на разных местах, пока где-то не найдётся точка выхода на поверхность железной руды. Далее круглосуточно сидим у догорающего костра и ждём-с сильного ветра, который за счёт наддува кислорода поднял бы исходную температуру горения наших древесных углей (не более 700 °C) до температуры плавления железа в 1539 °C. И вот, когда ветер стих, под угольками что-то замаячило твёрдое. А далее – «делай как я»… Есть ли более вменяемое объяснение появления железа в обиходе людей, а также коксующегося угля и легирующих примесей для выплавки стали? Это я об исходной точке говорю, о посыле.

Ну ладно, оставим в покое этот простой вопрос и пойдём блуждать по болотам, выискивая либо на поверхности, либо на их дне бурые сгустки отвратительного вида – это окись железа! Собираем (во что?) эти хлопья, разводим костёр и прожариваем их (на чём?) чтобы выпарить воду и чтобы прочую болотную гадость пожечь. Получившийся порошок ссыпаем в несколько мешков и несём через болота, леса и реки до места первого передела (на чём несём партию промышленных масштабов? На себе? По каким дорогам?).

Так как все римские гладиаторы имели стальную, аж сверкающую на солнце амуницию и чудо-мечи, то и нам, чтобы в грязь лицом не ударить, надо поднапрячься в поисках легирующих металлов. Сталь без легирования иными минералами (Mn, Cr, Mg, Ni) – и не сталь вовсе, а просто «железка»; в хорошей стали содержание Fe может быть чуть более 45 %, а остальное – иные металлы! К примеру, среднего качества стальной нож XXI века содержит к Fe добавки хрома (примерно 8 %), молибдена (2 %), ванадия и кобальта (3 %). Об этом все наши «доисторические» школяры, конечно же, знают. Осталось найти в чистом поле все эти присадки – Mn, Cr, Mg, Ni. Понятно как? Тогда в путь!

Строим теперь мини-домну (кто-нибудь из «доисторических» школяров знает что это? А если знает, то откуда он узнал о том, «живя», к примеру, в X веке до нашей эры?). Также сооружаем «девайсы» и «гаджеты»: для наддува кислорода, для сброса в домну нашего порошка, для сбора выливаемого расплава железа… Затем занимаемся «энергетикой»: рубим и пилим (чем?) деревья, готовим угли (как для шашлыка) и запускаем процесс.

Как только начнёт весь наш порошок походить на горячую сметану красного цвета, начнём осторожно избавляться как от серы, так и от иных очень вредных примесей (фосфора и азота). – Как? Не знаю. Но если не сумеем и надышимся, скорая к болоту не успеет!

Далее нам необходимо в расплаве строго обеспечить наличие углерода в пределах от 2,14 % до 6,67 %, иначе не видать нам стали, как своих ушей. Но как мы добьёмся таких успехов? Наверное, вначале составим «дорожную карту» и помониторим волатильность доли углерода в расплаве. Но вот сталь в трёх наших формах остыла; одна форма близка по геометрии к мечу, вторая – к кувалде, третья – к наковальне (как догадались отлить три болванки?).

Теперь займёмся вторым переделом: начнём строить кузницу и затем выковывать кувалдой из полученной заготовки столь долгожданный меч. Хотя бы один! …Отковали! А как насчёт отжига и прочих процедур по нормализации структуры металла? (А что это?) Как избавиться от окалины? А как провести финишные операции гравировки, шлифовки, заточки… Как? Какими инструментами? Это точно знает Аристотель или Апулей (профи-слесари!), которые что-то долго и нудно вещали в своих опусах про пилы и про напильники. Но нет, это ещё не конец вопросам!

Археологи! Добавьте нам оптимизма! Покажите, пожалуйста, бракованные отливки, найденные в раскопах, коих должно быть множество около древних домен! Покажите протодомны, которые когда-то отслужили свой срок и были заброшены (уж что-что, но они должны были сохраниться лучше, чем деревянные подмости с улиц Новгорода!). Покажите, пожалуйста, захоронения мастеров (ясно, что те жили недалеко от цеха) и представьте химический анализ их костей (работа металлурга – вредная, надышаться за жизнь много какой «гадостью» приходится; в костях должны остаться следы).

* * *

Возможно, кто-то усмехнётся: все ответы на эти вопросы уже давно известны! Но почему же тогда аргументы и факты, определяющие однозначность и полноту тех ответов, не звучат громко на страницах учебников истории? И почему не отягощённые элементарными знаниями основ металлургии некоторые историки продолжают нести околесицу в духе Диодора, выставляя себя на всеобщее посмешище, искренне потом обижаясь на едкие пассажи в свой адрес? Это я про байки о многосоттысячных полчищах наземных корсаров древности, поголовно экипированных стальными мечами, шлемами, латами и проч., для производства которых всей мощности сталелитейной промышленности Германии и сегодня не хватит!

Ощутить полный отлёт истории в сюрреализм можно, просмотрев одобряемый рядом спецов по «вакуумной акустике» голливудский фильм при гибель республики царя Приама, несчастье садиста Ахиллеса то ли от поражения пятки, то ли от поражения в стиле дежавю роковой метки на спине славного Зигфрида в «Песне о нибелунгах», реинкарнированного венским сказителем XIII века из образа Ахиллеса.

Не пора ли весьма приблизительно описанный здесь алгоритм изготовления поделок из стали, как и многого ещё, воплотить на уроках труда и прикладной истории в рамках организованных для этой цели межшкольных технопарков, дабы всю дурь из переходно-взрастающих выбить? А заодно и из некоторых авторов школьных учебников.

Арабески

К чему приводило низкое качество поделок из железа, мы узнаем в теме об отложенных похоронах на Руси (см. далее).

Что же касается удачи отрока из-под Кольмара, то, скорее всего, он нашёл в лесу метеорит. Похоже, что именно из космических странников выплавляли тогда самую качественную оружейную сталь.