в каком году появилось железо
Какова история железа? Время железных криц и первой стали
Увы, секретность удержать не удалось. И способ производства руды, и способ производства железа стали доступны соседям. Государство Хеттов пало, а технология стала распространяться в мире.
Секрет получения железа — в том, что для этого необходима очень высокая температура, более 1000 градусов, недостижимая на открытом огне. Для получения из руды железа смесь руды и угля помещали в печь, а после розжига начинали мехами нагонять в нижнюю часть печи воздух. От этого горение усиливалось, температура повышалась, в руде начинался процесс восстановления железа из окиси, а после выгорания угля на дне печи образовывалась крица железа, комок «почти железа», пористая масса из железа, шлаков и остатков угля.
Эту крицу немедленно проковывали, пока она еще очень горячая. Механическим воздействием от железа отделяли шлак и уголь. Так получалась заготовка для будущих мечей, топоров, броней, железного инструмента. 
Железная крица
Фото: Источник
В этом процессе очень многое зависело от умения кузнеца, от его мастерства и знаний, в каких пропорциях смешивать именно эту руду и уголь, сколько времени вести плавку и когда ее заканчивать, знать течение процесса, не имея возможности заглянуть внутрь.
Дело в том, что по содержанию углерода в железе различают:
1. Собственно железо, когда в нем углерода менее 0.3%, этот сплав относительно мягок, пластичен и тугоплавок (очень хороший материал для гвоздей).
2. Когда в сплаве от 0.3% до 2.1%, его называют сталью, она пластична и тверда. Сталь можно закалить, сделав очень твердой и немного более хрупкой.
Вначале сыродутные печи были одноразовые, их ломали, чтобы вынуть крицу. Потом в печи стали выламывать кусок в основании нижней ее части, чтобы вынуть крицу, а саму печь после охлаждения через отверстие снова заполняли смесью руды и угля, отверстие заделывали — и печь снова была готова к работе.
А железо после этого раскаляли в горне и ковали из него нужные «хитрые изделия железа», как старик Гомер написал.
Опытным путем было установлено, что если железную заготовку, скажем, для меча, долго прокаливать в угле, то простое железо становится сталью, становится прочнее и поддается закалке. Стальной закаленный меч намного лучше даже просто железного меча. Процесс назвали цементацией железа.
Опять-таки опытным путем кузнецы узнали, что если сложить вместе несколько тонких полосок простого железа и стали, ковкой сварить их вместе, а потом прокованную полосу раскалить, проковать, чтобы стала уже — сложить вдвое, и снова проковать… И так много-много раз — в результате выходил булат. 
Сабля из булатной стали
Фото: Источник
Тот самый булат, который, не зная секрета, пытались повторить химическим путем, добавляя в железо то или иное вещество.
Прошла тысяча лет, а сыродутные печи изменились совсем чуть-чуть. Прошла еще тысяча лет, а изменения все не спешили появиться. Большой прогресс был сделан в ковке, а плавка железа изменилась очень мало. Казалось, люди довольны тем, что они имеют. Время шло, изменений не было.
Только в конце второго тысячелетия нашей эры в технологии плавления железа наметился серьезный прогресс. Накапливался он постепенно и незаметно.
Сначала домницы стали побольше и повыше, с более высокой трубой для более сильной тяги. Затем у них появились дверцы для того, чтобы, не разрушая печь, можно было вынуть крицу. Печи становились все больше, огонь все жарче, и все больше на выходе оказывалось вместо железа или стали — хрупкого чугуна. Чугун шел на ядра для пушек, на что-то еще, но людям нужна была сталь!
В конце концов, появилась технология переделки чугуна в сталь. В специальных устройствах через жидкий чугун прокачивали воздух. Чугун кипел, чугун горел — и в этом процессе из железа выгорал углерод, а чугун становился сталью. 
Царь-пушка в Кремле
Фото: Depositphotos
Как только появился способ переделать чугун в сталь, так выплавка железа стала производством чугуна. В огромных доменных печах шел непрерывный процесс плавки чугуна, в печь закидывали уголь и руду, внутри бушевало пламя, руда плавилась и становилась чугуном. Время от времени внизу открывали отверстие — и жидкий чугун вытекал в огромный ковш, ковш перевозили в конвертер, где через него начинали пропускать воздух. Через некоторое время полученную сталь сливали из печи, превращая ее в заготовки для дальнейшей обработки, а в домне уже был готов новый чугун для превращения в сталь.
Процесс стал непрерывным. Производство стали выросло во много раз. Но и потребление подешевевшей стали тоже возросло. Лишней стали в мире не появилось, все оказалось к месту.
Но и сталь, как оказалось, тоже можно сильно улучшить. Достаточно ее легировать…
История открытия железа
Крупнейшим достижением человечества, вызвавшим бурный рост производительных сил, явилось получение и применение железа. Железо окончательно вытеснило каменные орудия, чего не могли сделать ни медь, ни бронза. В чем же заключались преимущества железных орудий труда перед орудиями труда из камня и бронзы?
Когда появилось железо?
В Китае железо было известно уже в 2357 году до н.э., а в Египте — в 2800 году до н.э., хотя в Египте еще в 1600 г. до н.э. на железо смотрели как на диковину. В эти времена оно еще не получило широкого распространения. Железный век в Европе начался приблизительно за 1000 лет до н.э., когда на берега Средиземного моря проникло искусство получения железа.
Правда, следует отметить, что с чистым железом люди познакомились еще в эпоху энеолита, однако никакого практического значения этот факт тогда не имел. Дело в том, что в чистом виде железо в природе встречается в метеоритах. Эти падающие с неба куски металла стали предметом культа у некоторых народов: они встречаются при раскопках ряда стоянок.
Как добывали железо в древности?
В отличие от меди и олова, железо в древности добывалось повсюду из озерных, болотистых, луговых и других руд, которые в настоящее время уже не имеют большого практического значения.
Сыродутный способ получения железа
Одним из величайших изобретений человечества был сыродутный процесс получения железа. При этом процессе восстановление железа из руды достигается при температуре 900°. Для получения железа сыродутным способом:
Для восстановления металла в горн добавлялся древесный уголь и нагнетался воздух.
Изобретение кожаных мехов
Кожаные меха, которыми нагнетался воздух в горны, были изобретены для ускорения плавки меди. Для сыродутного процесса кожаные меха стали совершенно необходимы, без них люди не смогли бы получать железо.
Впервые усовершенствованная искусственная воздуходувка появилась в Египте около 1580 г. до н.э.
Кричное железо
Кричное железо, которое получалось в результате сыродутного процесса, отличалось мягкостью, однако еще в древности был открыт способ получения более твердого металла. Для этого применялось сваривание, а также закалка железных изделий или их цементация.
Способ получения сварного железа, а также методы поверхностной закалки, по-видимому, были впервые применены в 1400 г. до н.э. в Армении, в небольшом местечке Шохдок-Карадаг, расположенном к северо-востоку от горы Арарат.
Здесь имелись богатые залежи железных руд, так называемых гематитов, а также запасы топлива в виде обширных лесных массивов. Жители этого района начали выплавлять железо, основываясь на опыте разработки и плавки медных руд.
Выплавляемое в Закавказье железо шло в Месопотамскую долину, в Шумерийское государство, в страны, расположенные в Передней Азии, а оттуда — и в Египет.
Греческие авторы в своих работах различают понятия железа, которое они называли «сидеро», и стали, которую они называли «халипс». Это название происходило от народа халипсов, жившего в то время на юго-восточном берегу Черного моря.
Применение железа в древности
Железо очень скоро проникло во все области производства, быта и военного дела, так как улучшение способов выплавки сделало его дешевым металлом. Оно в буквальном смысле произвело переворот во всех областях производства.
Распространение железа оказало влияние и на такие отрасли хозяйства, как рыболовство, охота и др. Важную роль железо сыграло и в изменении методов обработки дерева. Дерево в древности являлось основным материалом для строительства домов, сооружения средств передвижения по суше и воде, изготовления разнообразной утвари и т. д. Поэтому усовершенствование методов обработки дерева при помощи железных инструментов позволило поднять производительность труда в строительном деле.
Распространение железной металлургии и железных орудий привела человечество к последнему периоду первобытной истории, который Ф. Энгельс характеризует как эпоху «железного меча, а вместе с ним – железного плуга и топора». (К. Маркс, Ф. Энгельс, Избранные произведения, т. II, стр. 295). Безусловно, выплавка железа — одно из крупнейших достижений человечества.
Роль железа в земледелии
Овладение железом способствовало развитию земледелия. Железный топор и соха с железным лемехом способствовали расширению обработки земли. Железные орудия обеспечили обработку полей не только в безлесных, но и в лесных местах, где приходилось предварительно вырубать деревья.
Вместе с распространением железа земледелие превратилось в важную отрасль производства. Развитие земледелия отразилось и на характере скотоводства, которое либо превратилось в дополнение к земледелию, либо развивалось в самостоятельную отрасль — кочевое скотоводство.
История открытия меди. Первое применение металла
Важнейшие открытия и изобретения средних веков
В каком году появилось железо?
Железо (в первую очередь метеоритное) было известно уже в IV тысячелетии до н. э.
Кто открыл железо и научился его использовать?
Впервые железо научились обрабатывать народы Анатолии. Древние греки считали, что открывателями железа был народ халибов. В литературе этот народ назывался устойчивым выражением «отец железа». Слово «сталь» на греческом языке («Χάλυβς») происходит от этого этнонима.
Как в древности производили железо?
Для изготовления железа древние впервые использовали сыродутный процесс. Древесный уголь и руду закладывали слой за слоем в выкопанную яму, позже каменный горн, который и являлся сыродутной печью. В процессе горения между этими слоями продували холодный, или «сырой» воздух.
Как на Земле появилось железо?
Первое железо, попавшее в руки человека, было не земного, а космического происхождения: железо входило в состав метеоритов, падающих на Землю. Поэтому шумеры называли его «небесной медью», а древние копты — «небесным камнем». В эпоху первых династий Ур в Месопотамии железо именовали ан-бар (небесное железо).
Когда ремесленники начали использовать железо?
Ремесленники начали широко использовать железо около ___ века до н. э.
Что использовали для выплавки железа древние люди?
В древности железо получали примитивным способом – путем плавки руды с продувом в простейших печах. Для этого сначала из камня или сырой глины изготовляли печь. В нижней части печи проделывали в нескольких местах отверстия, куда устанавливали меха для подачи воздуха.
В каком году люди научились обрабатывать металл?
Изобретение металлургии, произошедшее около 6000 лет назад, стало началом новой важнейшей эпохи в истории человечества. Одним из первых металлов, которые люди научились обрабатывать, была медь. Позднее в Месопотамии и Египте научились делать бронзу, которая была гораздо прочнее.
Как в древности делали сталь?
Как древние люди обрабатывали железо?
Первыми железо стали обрабатывать в древней Анатолии. Древние греки считали открывателями железа народ халибов, на греческом языке название этого народа и звучит как «отец железа». Первым устройством, при помощи которого из руды стали получать железо, была одноразовая сыродутная печь. Она облазала.
Когда и какой первый металл начали обрабатывать люди?
Самый первый металл, который начали использовать люди – ископаемая медь, точнее та, что на поверхности земли оказывалась случайно. Примерно шесть-семь тысячелетий назад работать с этой медью люди уже умели. Человечество с того момента круто поменяло собственный путь развития, в лету канули каменные орудия труда.
Как восстановить уровень железа в организме?
Как получить из пищи как можно больше железа:
В каком виде в земной коре встречаются соединения железа?
В чистом виде железо в природе почти не встречается. Железо находится в земной коре в виде химических соединений, чаще всего с кислородом, образуя естественные минеральные соединения — железные руды, в которых содержание железа доходит до 60—70 %.
Где содержится много железа?
Чтобы не допустить этого, как можно чаще включайте в свой рацион следующие продукты, богатые железом.
Когда ассирийские ремесленники начали широко использовать железо?
Когда ремесленники начали широко использовать железо? около 10 века до н. э.
В каком веке ассирийцы начали использовать железо?
— Использование железа произошло в Ассирии в 10 веке до н. э.
Почему период с 8 века до н э называют железным веком?
н. э.) Ранним железным веком в археологии называют следующий за эпохой бронзы период истории, характеризующийся началом активного использования человеком железа и, как следствие, широким распространен железных изделий.
История железа
Содержание
Железные сплавы
Более-менее общеизвестно, что материал, в обиходе называемый железом, даже в простейшем случае представляет собой сплав собственно железа, как химического элемента, с углеродом. При концентрации углерода менее 0.3% получается мягкий пластичный тугоплавкий металл, за которым и закрепляется название его основного ингредиента — железа. Представление о том железе, с которым имели дело наши предки, сейчас можно получить, исследовав механические свойства гвоздя.
При концентрации углерода более 0,3%, но менее 2,14% сплав называется сталью. В первозданном виде сталь походит по своим свойствам на железо, но, в отличие от него, поддается закалке — при резком охлаждении сталь приобретает большую твёрдость — замечательное достоинство, однако, почти совершенно сводимое на нет благоприобретенной в процессе той же закалки хрупкостью.
Наконец, при концентрации углерода свыше 2,14% мы получаем чугун. Хрупкий, легкоплавкий, хорошо пригодный для литья, но не поддающийся обработке ковкой, металл.
Первым шагом в зарождающейся чёрной металлургии было получение железа путём восстановления его из окиси. Руда перемешивалась с древесным углем и закладывалась в печь. При высокой температуре создаваемой горением угля, углерод начинал соединяться не только с атмосферным кислородом, но и с тем, который был связан с атомами железа.
После выгорания угля в печи оставалась так называемая крица — комок вещества с примесью восстановленного железа. Крицу потом снова разогревали и подвергали обработке ковкой, выколачивая железо из шлака. Долгое время в металлургии железа именно ковка была основным элементом технологического процесса, причём, с приданием изделию формы она было связана в последнюю очередь. Ковкой получался сам материал.
Сталь производилась уже из готового железа путём науглероживания последнего. При высокой температуре и недостатке кислорода углерод, не успевая окисляться, пропитывал железо. Чем больше было углерода, тем тверже оказывалась сталь после закалки.
Как можно было заметить, ни один из перечисленных выше сплавов не обладает таким свойством, как упругость. Железный сплав может приобрести это качество, только если в нем возникает чёткая кристаллическая структура, что происходит, например, в процессе застывания из расплава. Проблема же древних металлургов заключалась в том, что расплавить железо они не могли. Для этого требуется разогреть его до 1540 градусов, в то время как технологии древности позволяли достичь температур в 1000−1300 градусов. Вплоть до середины XIX века возможным считалось расплавить до жидкого состояния только чугун, так как плавкость железных сплавов возрастает по мере увеличения концентрации углерода.
Единственной мерой позволяющей достичь сочетания остроты и твёрдости в рамках технологии сварки была закалка изделия уже после его заточки. Применим же этот метод становился в случае, если стальная режущая кромка приваривалась просто к железному обуху, а не заключалась в «бутерброд» из железа. Либо, закалены после заточки могли быть клинки, у которых железный сердечник оковывался снаружи сталью.
Тем не менее, именно освоение техники сварки — несмотря на все её недостатки — произвело настоящий переворот во всех сферах человеческой деятельности и привело к огромному возрастанию производительных сил. Сварные орудия были вполне функциональны и, при том, общедоступны. Только с их распространением каменные орудия оказались окончательно вытеснены, и наступил век металла.
Железные орудия решительно расширили практические возможности человека. Стало возможным, например, строить рубленные из брёвен дома — ведь, железный топор валил дерево уже не в три, как медный, а в 10 раз быстрее, чем каменный. Широкое распространение получило и строительство из тесаного камня. Он, естественно, употреблялся и в эпоху бронзы, но большой расход сравнительно мягкого и дорогого металла решительно ограничивал такие эксперименты. Значительно расширились также и возможности земледельцев.
Впервые железо научились обрабатывать народы Анатолии. Древнегреческая традиция считала открывателем железа народ халибов, для которых в литературе использовалось устойчивое выражение «отец железа», и само название народа происходит именно от греческого слова Χάλυβας («железо»).
«Железная революция» началась на рубеже I тысячелетия до н. э. в Ассирии. С VIII века до н. э сварное железо быстро стало распространяться в Европе, в III веке до н. э. вытеснило бронзу в Китае и Галлии, во II веке новой эры появилось в Германии, а в VI веке нашей эры уже широко употреблялось в Скандинавии и в племенах, проживающих на территории будущей Руси. В Японии железный век наступил только в VIII веке нашей эры.
Увидеть железо жидким металлурги смогли только в XIX веке, однако, ещё на заре железной металлургии — в начале I тысячелетия до новой эры — индийские мастера сумели решить проблему получения упругой стали без расплавления железа. Такую сталь называли булатом, но из-за сложности изготовления и отсутствия необходимых материалов в большей части мира, эта сталь так и осталась индийским секретом на долгое время.
Более технологичный путь получения упругой стали, при котором не требовались ни особо чистая руда, ни графит, ни специальные печи, был найден в Китае во II веке нашей эры. Сталь перековывали очень много раз, при каждой ковке складывая заготовку вдвое, в результате чего получался отличный оружейный материал, называемый дамаском, из которого, в частности, делались знаменитые японские катаны.
С VII века в Китае и с XVI века в Европе получил распространение так называемый передельный процесс в металлургии — технология, при которой железо ещё при получении за счёт высокой температуры плавления и интенсивного науглероживания перегонялось в чугун, а уже затем, жидкий чугун, освобождаясь от лишнего углерода при отжиге в горнах, превращался в сталь.
Из передельной стали уже можно было изготавливать кривые мечи (например, сабли), чего не позволяла сделать сварная технология.
Лучшая дамасковая сабля, клинок которой состоял из тысяч или даже десятков тысяч слоев металла, запросто перерубала передельную. Но против рядовых дамасковых клинков, при несравненно меньшей стоимости, мягкая передельная сталь за счёт одной своей высокой упругости показала себя конкурентоспособной.
Производство железных сплавов
Первым устройством для получения железа из руды была одноразовая сыродутная печь. При огромном количестве недостатков, долгое время это был единственный способ получить металл из руды.
Древние люди долгое время жили богато и счастливо — каменные топоры делали из яшмы, а для получения меди пережигали малахит, но все хорошее имеет тенденцию кончаться. Одной из причин краха античной цивилизации Средиземноморья стало истощение минеральных ресурсов. Золото кончилось не в казне, а в недрах, олово иссякло даже на «Оловянных островах». Медь, хоть и добывается на Синае и Кипре до сих пор, но те месторождения, которые разрабатываются сейчас, римлянам доступны не были. Среди прочего, кончилась и пригодная для сыродутной обработки руда. Только свинца ещё было много.
Впрочем, варварские племена, заселившие ставшую бесхозной Европу, долгое время не знали, что недра её истощены предшественниками. Учитывая громадное падение объёма производства металлов, тех ресурсов, которыми римляне побрезговали, долгое время хватало. Позже, металлургия стала возрождаться в первую очередь в Германии и Чехии — то есть, там, куда римляне не добрались с кирками и тачками.
Более высокую ступень в развитии чёрной металлургии представляли собой постоянные высокие печи называемые в Европе штукофенами. Это действительно была высокая печь — с четырёхметровой трубой для усиления тяги. Мехи штукофена качались уже несколькими людьми, а иногда и водяным двигателем. Штукофен имел дверцы, через которые раз в сутки извлекалась крица.
Изобретены штукофены были в Индии в начале первого тысячелетия до новой эры. В начале нашей эры они попали в Китай, а в VII веке вместе с «арабскими» цифрами арабы заимствовали из Индии и эту технологию. В конце XIII века штукофены стали появляться в Германии и Чехии (а ещё до того были на юге Испании) и в течение следующего века распространились по всей Европе.
Производительность штукофена была несравненно выше, чем сыродутной печи — в день он давал до 250 кг железа, а температура плавления в нем оказывалась достаточна для науглероживания части железа до состояния чугуна. Однако штукофенный чугун при остановке печи застывал на её дне, смешиваясь со шлаками, а очищать металл от шлаков умели тогда только ковкой, но как раз ей-то чугун и не поддавался. Его приходилось выбрасывать.
Иногда, впрочем, штукофенному чугуну пытались найти какое-то применение. Например, древние индусы отливали из грязного чугуна гробы, а турки в начале XIX века — пушечные ядра. Трудно судить, как гробы, но ядра из него получались — так себе.
Металлурги давно заметили связь между температурой плавления и выходом продукта — чем выше она была, тем большую часть содержащегося в руде железа удавалось восстановить. Потому, рано или поздно им приходила мысль форсировать штукофен предварительным подогревом воздуха и увеличением высоты трубы. В середине XV века в Европе появились печи нового типа — блауофены, которые сразу преподнесли сталеварам неприятный сюрприз.
Более высокая температура плавления действительно значительно повысила выход железа из руды, но она же повысила и долю железа науглероживающегося до состояния чугуна. Теперь уже не 10%, как в штукофене, а 30% выхода составлял чугун — «свиное железо» ни к какому делу не годное. В итоге, выигрыш часто не окупал модернизации.
Блауофенный чугун, как и штукофенный, застывал на дне печи, смешиваясь со шлаками. Он выходил несколько лучшим, так как его самого было больше, следовательно, относительное содержание шлаков выходило меньше, но продолжал оставаться малопригодным для литья. Чугун получаемый из блауофенов оказывался уже достаточно прочен, но оставался ещё очень неоднородным — из него выходили только предметы простые и грубые — кувалды, наковальни. Уже прилично выходили пушечные ядра.
Кроме того, если в сыродутных печах могло быть получено только железо, которое потом науглероживалось, то в штукофенах и блауофенах внешние слои крицы оказывались состоящими из стали. В блауофенных крицах стали было даже больше, чем железа. С одной стороны, это казалось хорошо, но, вот, разделить-то сталь и железо оказывалось весьма затруднительно. Содержание углерода становилось трудно контролировать. Только долгой ковкой можно было добиться однородности его распределения.
В своё время, столкнувшись с этими затруднениями, индусы не стали двигаться дальше, а занялись тонким усовершенствованием технологии и пришли к получению булата. Но, индусов в ту пору интересовало не количество, а качество продукта. Китайцы, а позже и европейцы, экспериментируя с чугуном, скоро открыли передельный процесс, поднимающий металлургию железа на качественно новый уровень.
Следующим этапом в развитии металлургии стало появление доменных печей. За счёт увеличения размера, предварительного подогрева воздуха и механического дутья, в такой печи все железо из руды превращалось в чугун, который расплавлялся и периодически выпускался наружу. Производство стало непрерывным — печь работала круглосуточно и не остывала. За день она выдавала до полутора тонн чугуна. Перегнать же чугун в железо в горнах было значительно проще, чем выколачивать его из крицы, хотя ковка все равно требовалась — но теперь уже выколачивали шлаки из железа, а не железо из шлаков.
Доменные печи впервые были применены в Китае в VII веке, а на рубеже XV-XVI веков независимо изобретены в Европе. На Ближнем Востоке и в Индии эта технология появилась только в XIX веке (в значительной степени, вероятно, потому, что водяной двигатель из-за характерного дефицита воды на Ближнем Востоке не употреблялся). Наличие в Европе доменных печей позволило ей обогнать в XVI веке Турцию если не по качеству металла, то по валу. Это оказало несомненное влияние на исход борьбы, особенно когда оказалось, что из чугуна можно лить пушки.
С начала XVII века европейской кузницей стала Швеция производившая половину железа в Европе. В середине XVIII века её роль в этом отношении стала стремительно падать, в связи с очередным изобретением — применением в металлургии каменного угля.
Прежде всего, надо сказать, что до XVIII века включительно каменный уголь в металлургии практически не использовался — из-за высокого содержания вредных для качества продукта примесей, в первую очередь — серы. С XI века в Китае и с XVII века в Англии каменный уголь, правда, начали применять в пудлинговочных печах для отжига чугуна, но это позволяло достичь лишь небольшой экономии древесного угля — большая часть топлива расходовалась на плавку, где исключить контакт угля с рудой было невозможно.
Устранять серу коксованием научились в Англии в 1735 году, после чего возможность использовать для выплавки железа большие запасы каменного угля, наконец, позволила европейцам обойти даже хитроумных китайцев. Но за пределами Англии эта технология распространилась только в XIX веке.
Потребление же топлива в металлургии уже тогда было огромно — домна пожирала воз угля в час. Древесный уголь превратился в стратегический ресурс. Именно изобилие дерева в самой Швеции и принадлежащей ей Финляндии позволило шведам развернуть производство таких масштабов. Англичане, имевшие меньше лесов (да и те были зарезервированы для нужд флота), вынуждены были покупать железо в Швеции до тех пор, пока не научились использовать каменный уголь.
Обработка металла
Самой первой формой организации производства железных изделий были кузнецы-любители. Обычные крестьяне, которые в свободное от обработки земли время промышляли таким ремеслом. Кузнец этого сорта сам находил «руду» (ржавое болото или красный песок), сам выжигал уголь, сам выплавлял железо, сам ковал, сам обрабатывал.
Умение мастера на данном этапе закономерно было ограничено выковыванием изделий самой простой формы. Инструментарий же его состоял из мехов, каменных молота и наковальни и точильного камня. Железные орудия производились с помощью каменных.
Если удобные для разработки залежи руды имелись поблизости, то и целая деревня могла заниматься производством железа, но такое было возможным только при наличии устойчивой возможности выгодного сбыта продукции, чего практически не могло быть в условиях варварства.
Если же, допустим, на племя из 1000 человек имелся десяток производителей железа, каждый из которых за год соорудил бы пару-тройку сыродутных печей, то их трудами обеспечивалась концентрация железных изделий всего порядка 200 граммов на душу населения. И не в год, а вообще.
Цифра эта, конечно, очень приблизительная, но факт тот, что, производя железо таким способом, никогда не удавалось за его счёт полностью покрыть все потребности в самом простом оружии и самых необходимых орудиях труда. Из камня продолжали изготавливаться топоры, из дерева — гвозди и плуги. Металлические доспехи оставались недоступными даже для вождей.
Следующим этапом развития чёрной металлургии были профессиональные кузнецы, которые все ещё сами выплавляли металл, но на добычу железоносного песка и выжигания угля чаще уже отправляли других мужиков — в порядке натурального обмена. На этом этапе кузнец, обычно, уже имел помощника-молотобойца и как-то оборудованную кузницу.
В XVIII-XIX веках деревенские кузнецы умудрялись даже изготовлять стволы к нарезному оружию, но в этот период они уже пользовались оборудованием, которое сделали не сами. Некоторого масштаба перенос ремесленного производства из города в деревню становился возможным на таком этапе развития города, когда стоимость даже довольно сложного оборудования оказывается незначительной.
Средневековые же деревенские кузнецы сами делали свои орудия труда. Как умели. По этому рядовой мастер обычно преуспевал в изготовлении предметов простой плоской формы, но положительно затруднялся, когда требовалось изготовить трёхмерное изделие, или состыковать несколько изделий между собой — что, например, требовалось для создания надёжного шлема. Изготовить же такое сложное изделие, как спусковой механизм для арбалета, деревенскому кузнецу не грозило — для этого, ведь, потребовались бы даже измерительные устройства.
Впрочем, последнее отнюдь не отменяет того обстоятельства, что в примитивных культурах даже самый заурядный кузнец считался несколько с родни колдуну, хотя, более адекватно его можно уподобить художнику. Выковывание даже обычного меча было настоящим искусством.
Теоретически все выглядело просто: надо только наложить одна на другую три полоски металла, проковать их, и клинок готов. На практике, однако, возникали проблемы — с одной стороны надо было добиться прочной сварки и даже взаимопроникновения слоев, а с другой, нельзя было нарушать равномерность толщины слоя (а она-то и была — с лист бумаги) и, тем более, допустить, чтобы слой разорвался. А, ведь, обработка производилась тяжёлым молотом.
До разделения труда между городом и деревней годовое производство железа не превышало 100 граммов в год на человека, форма изделий была очень простой, а качество низким, и, когда описывается вооружение какого-нибудь варяга, систематически упускается из вида, что речь идёт об оружии вождя, откопанном в его кургане. Варвары, которым курганы не полагались, вооружались существенно проще. На данном уровне развития производительных сил (характерном, например, для галлов, франков, норманнов, Руси X века) тяжёлое вооружение могло иметься ещё только у аристократии — не более одного воина в броне на 1000 человек населения.
На новый уровень металлообрабатывающая промышленность вступала только, когда становилось возможным разделение труда и возникновение специальностей. Мастер железо покупал, причём покупал уже нужного качества, мастер покупал себе инструменты — необходимые по его профилю, и нанимал подмастерий. Если уж он делал ножи, то уж сдавал их на реализацию ящиками. Если делал мечи, то не по два в год, а по четыре в неделю. И, естественно, обладал в соответствующее количество раз большим опытом в их изготовлении.
Но для возникновения специализации непременно требовался город — хоть на несколько тысяч жителей — чтобы мастер все мог купить и продать. Даже очень крупные призамковые посёлки (а их население тоже иногда достигало нескольких тысяч человек) не давали такой возможности — ведь, в них не только ни что не производилось на продажу в другие поселения, но и отсутствовал даже внутренний товарообмен.
Очевидно, что чем более развит был обмен, тем больше могло быть мастеров и их специализаций, тем более могло проявиться разделение труда, но для значительно развития обмена непременно требовались деньги и сравнительная стабильность.
Ещё больший прогресс мог быть достигнут организацией мануфактуры, но вокруг неё требовалось выстроить уже 50 тысячный город, и ещё чтобы несколько таких же было поблизости.
Тем не менее, даже после сосредоточения ремесленного производства в городах, колоритная фигура кузнеца оставалась непременным элементом пасторального ландшафта вплоть до начала, а кое-где и до середины XX века. Долгое время крестьяне просто не имели возможности покупать городские изделия. На ранних этапах развития обмена квалифицированные ремесленники обслуживали только господствующие классы — в первую очередь военные сословия.
Кустарное производство железа, однако, перестало практиковаться сразу после распространения штукофенов. Кузнецы начали покупать железо в слитках, а ещё чаще — железный лом, на предмет перековки мечей на орала.
Когда же развитие товарности хозяйства сделало ремесленные изделия доступными широким массам, кузнецы ещё долго занимались починкой сделанных в городах орудий.
Параллельно с решением организационных моментов улучшение методов обработки металлов требовало и совершенствования техники. Поскольку же основным методом была ковка, то усовершенствованию подлежали в первую очередь молоты.
Дело было в том, что, если ковка осуществлялась ручным молотом, то и размер изделия оказывался ограничен физическими возможностями кузнеца. Человек был способен отковать деталь весом не более нескольких килограммов. В большинстве случаев этого оказывалось достаточно, но при изготовлении, скажем, деталей осадных машин без механического молота, приводимого в движение водяным колесом, мулами или рабочими, было уже не обойтись.
Проблема выковывания массивных (до нескольких центнеров) деталей была решена ещё в античности, но в период средних веков она обрела новую остроту, так как крицы, получаемые из штукофенов, тоже нельзя было отковать кувалдой.
Конечно, в принципе, можно было делить их на небольшие части, но, при этом, в каждой оказалось бы своё, причём неизвестное, содержание углерода, а потом, для изготовления мало-мальски крупного изделия полученные куски пришлось бы сковывать обратно.
Все это было крайне невыгодно. Ковать крицу надо было целиком. Потому, штукофен по-хорошему требовалось комплектовать даже не одной, а тремя водяными машинами — одна качала мехи, другая орудовала молотом, третья откачивала воду из шахты. Без третьей тоже было никак — кустарными заготовками штукофен рудой было не обеспечить.
Связь объёмов производства железа с технологиями, впрочем, была довольно слабой. Более это зависело от организации труда. Если металлург не отвлекался на другие задачи, то и сыродутных печей он мог наделать целую тучу. Так, в Риме производство достигло 1.5 килограмма на человека в год, и этого не хватало — железо в Рим возили даже из Китая. В Европе же и Азии даже с использованием штукофенов производство, обычно, не достигало килограмма. Но с появлением доменных печей в Европе этот показатель разом возрос втрое, а в Швеции с XVII века достиг 20 килограммов в год. К концу XVIII века этот рекорд был побит, и в Англии на душу населения стало производиться уже 30 кг железа в год.
В России после петровской индустриализации производство достигло 3 килограммов на душу населения в год и оставалось на этом уровне до конца XVIII века.