Раздел 1 Основные исторические тенденции развития технологий и техники литейного производства
1.1. Литейное дело древнего мира
Лекция 2. (ауд. – 2 ч., самостоятельная работа – 9 час).
Периодизация истории материальной культуры общества в зависимости от материала орудий труда и оружия: древний каменный (палеолит) век, новый каменный (неолит) век, бронзовый век, железный век. Литейное дело в древнем Египте, Месопотамии, Закавказье, Малой и Средней Азии, Индии, Китае. Литье античного мира и в Римской империи.
По материалам, из которых люди изготавливали орудия, археологи делят историю человечества на три «века»: каменный, бронзовый и железный. Впервые такую периодизацию истории предложил в 1816 году датчанин Христиан Юргенсен Томсен (1738-1865).
Самым долгим был каменный век - он начался около 2,5 млн. лет назад, а закончился за 3 тысячи лет до н.э. Каменный век - делится на несколько эпох: древний каменный век или палеолит (2,5 млн. - 12 000 лет назад), средний каменный век или мезолит (12000 - 8000 гг. до н.э.), новый каменный век или неолит (8000 - 3000 гг. до н.э.).
В палеолите человек пользовался «инструментами» из камня (рис. 1.1).
Рисунок 1.1 - Орудия позднего древнекаменного века:
1, 7 - наконечники стрел, 2 4, 6 - наконечники дротиков, 3 - игла, 5 - проколка, 8 - скребок
Вначале это были грубые, нешлифованные клинья-рубила, которые изготовляли, раскалывая найденные камни подходящей формы. За многие тысячелетия приемы обработки камня постепенно совершенствовались.
Металлов человек палеолита не знал. Вероятно, время от времени ему случайно попадались встречающиеся в природе куски металлов (самородки), и он использовал их как необычные украшения. Может быть, он обнаруживал, что такие куски - в противоположность хрупким камням - поддаются ковке. Но о технике обработки металлов тогда еще не было и речи. В эпоху позднего палеолита - 35-10 тысяч лет тому назад наступило последнее оледенение, с окончанием которого около десяти тысяч лет назад, на смену палеолиту пришел мезолит, а затем и неолит. Климат стал более теплым. Ледник окончательно отступил на север. Исчезли водоемы ледниковых талых вод. Природные условия приблизились к современным. Совершенствовались орудия труда. Но самым важным достижением наших предков в то время стало изобретение лука с дальностью боя до 100 м и скорострельностью до 20 выстрелов в минуту. Человек научился шлифовать и сверлить каменные орудия. Удивительным техническим достижением людей периода неолита можно считать добычу кремней в настоящих шахтах с вертикальным стволом глубиной 10 м и короткими штреками. Накопленный при этом опыт пригодился людям потом для добычи руды.
Бронзовый век длился более 2,5 тысяч лет - примерно с начала IV тысячелетия до середины II тысячелетия до н.э. Металлы появились у человека не вдруг, не в результате какого-то революционного скачка в развитии общества - они постепенно входили в его жизнь в течение некоторого переходного периода между каменным веком и веком металлов - энеолита.
Первое разделение труда в человеческом обществе произошло в неолите и привело к появлению продолжавших кочевой образ жизни скотоводов и осевших на месте землепашцев. Лишь в бронзовом веке наступило второе разделение труда, вызвавшее появление ремесел. Первыми ремеслами и были кузнечно-литейное, гончарное и портняжное. В древние века профессии металлурга, кузнеца и литейщика были неотделимы одна от другой. К этим профессиям примыкала еще одна: профессия «рудознатцев», то есть разведчиков рудных месторождений.
О важности разделения труда в человеческом обществе Ф. Энгельс писал: «Из достижений этой ступени в области промышленной деятельности особенно важное значение имеют два: первое - ткацкий станок, второе - плавка металлических руд и обработка металлов. Самыми важными из них были медь и олово, а также выплавляемая из них бронза; бронза давала пригодные орудия и оружие, но не могла вытеснить каменные орудия; это было под силу только железу, а добывать железо еще не умели» (К. Маркс и Ф. Энгельс. Соч., изд. 2-е, т. 37, с. 229).
Нельзя точно установить, когда именно люди начали добывать и обрабатывать металлы. Можно лишь предполагать, какой из металлов первым нашел практическое применение. Очевидно, это были металлы, которые встречаются в природе в чистом виде - в самородках. Тогда речь может идти только о меди и золоте. Железо тоже встречается в природе в чистом виде (в метеоритах), но чрезвычайно редко; еще реже можно найти самородное железо в горных породах. Скорее всего, золото было первым металлом, который люди стали использовать. Правда, из него нельзя было сделать орудий труда или оружия, так как оно быстро выходило из строя, и из него в основном изготавливали украшения и предметы культа.
Как же была получена первая отливка? Камни, защищавшие костер древнего человека, могли представлять собой не обычные горные породы, а быть рудами олова, свинца, меди или железа.
Основу оловянной руды составляет окись олова, а углерод раскаленных углей обладает большим сродством к кислороду, чем олово. Это приводит к химическому взаимодействию, в результате которого олово восстанавливается, а углерод с кислородом образуют угарный газ: Sn02 +2C = Sn + 2CO.
Восстановленное олово в костре легко плавится. Ведь его температура плавления составляет всего 232°С, в то время как в жаркогорящем костре температура достигает 700-1100°С. И вот представьте: наши предки с удивлением видят как из-под костра ручейком вытекает серебристо-белая змейка.
Более того, выковыряв затвердевший металл из сырого песка, на котором оставались следы ступней человека, наши предки увидели точное изображение своей ступни, овеществленное в металле. Возможно так и была получена первая отливка и родилось литейное производство, что предположительно произошло более 5000 лет тому назад. Здесь были налицо все основные элементы процесса литья: расплавленный металл, литейная форма в виде следа ступни человека в сыром песке и затвердевшая в форме, отливка принявшая очертания литейной формы.
Олово, свинец и медь также могли плавиться в костре и вытекать из него в виде струек. Что же касается железа, то и оно могло восстанавливаться углеродом при температуре костра, но восстановленное железо оставалось при этом твердым. Ведь его температура плавления значительно выше температуры в самом горячем костре - она составляет 1535°С. Восстановленное раскаленное железо не превращалось в жидкость, но становилось очень мягким, и достаточно было сверху упасть на него тяжелому камню, чтобы оно сразу сплющилось. Быть может, такое происходило десятки, сотни, тысячи раз, пока какому-то из наших предков не пришло в голову сделать это нарочито. И сделав это, он стал первым кузнецом.
Какой была древняя технология литья. В настоящее время твердо установлено, что уже в третьем тысячелетии до нашей эры человеком был накоплен опыт литья украшений, домашней утвари, орудий труда и оружия (рис. 1.2, 1.3).
Рисунок 1.2 - Глиняные горшки начала конца неолита
Рисунок 1.3 - Металлические предметы начала бронзового века:
1 - кинжал, 2 - наконечник копья, 3-5 — топоры, 6-7 - украшения
Первоначально литейные формы изготовляли либо из глины, либо из камня. Легко поддающийся обработке ножом белый камень - известняк, как и сланцы, использовали для изготовления литейных форм многие народы. В ту пору также применяли составные формы из двух частей, которые имели отверстия для центрирующих палочек, проделывали литниковые каналы и даже ставили выпоры (рис. 1.4).
Рисунок 1.4 - Древние литейные формы, изготовленные из камня и состоящие из двух половин с центрирующими отверстиями для палочек:
а - форма для отливки кинжала; б и в - открытая и закрытая форма для отливки топора
Несколько позже для литья стали использовать гипсовые формы. Затем появилось литье по восковым выплавляемым моделям. Из воска выплавляли фигурку, обмазанную снаружи глиной. Затем глину обжигали на огне, а воск от нагрева расплавлялся и вытекал из глиняной оболочки. Внутри ее образовывалась полость, соответствующая по очертаниям модели. В эту полость заливали жидкий металл. После его затвердевания глину отбивали и полученную отливку очищали, иногда красили.
Большую роль в возникновении металлургии сыграло изобретение глиняной посуды. Дело в том, что, обжигая её, научились постепенно получать всё более высокую температуру. Сначала посуду обжигали в куче, переложенной горючим материалом. Но уже в VI тыс. до н.э. появились специальные печи с двумя ярусами: в нижнем находилась топка, а в верхнем на горизонтальной полке с отверстиями стояла посуда. Это был настоящий горн (рис. 1.5).
Рисунок 1.5 - Сыродутный кричный горн
Сыродутный кричный горн в принципе представлял собой яму, над которой возвышалась куполообразная шахта с воздушными каналами для дутья. Крицу - слитки металла извлекали из печи через пролом в стенке шахты.
К концу позднего неолита первобытнообщинный строй в долинах Нила, Тигра и Евфрата стал распадаться, на смену ему пришли государства с рабовладельческим строем. В остальной Азии и в Европе общество развивалось медленнее; однако золото было известно и там.
Шумеры, жившие на рубеже III-IV тысячелетий до н. э. по рекам Тигр и Евфрат, изготовляли из золота изделия, которые и сегодня остались такими же чистыми и блестящими, какими были в те далекие времена.
В Египте обработка золота тоже началась в позднем неолите. Еще в 2900 г. до н. э. основатель древнеегипетского государства Менес повелел называть своим именем единицу стоимости, выраженную слитком золота весом 14 г. Сотни лет золото текло к фараонам из Нубии, где им принадлежали золотые прииски. Из археологических раскопок можно узнать о той роскоши, которой окружали себя господствующие классы в древнем Египте, об их неисчислимых богатствах. Так, настоящей сокровищницей оказалась гробница фараона Тутанхамона, умершего молодым около 1350 г. до н. э. Один лишь его искусно отделанный золотой саркофаг весил 110,4 кг (рис. 1.6). Можно себе представить, что обнаружили бы современные археологи в гробницах великих фараонов, если бы их не разграбили древние кладоискатели.
Рисунок 1.6 - Золотой саркофаг из гробницы фараона Тутанхамона
О технике обработки металлов, достигнутой в Египте четыре тысячелетия назад, можно судить по изображениям, найденным в гробнице фараона Мереруба (VI династия Древнего царства) - рис. 1.7. Чиновник отвешивает металл (золото), и писец записывает его количество. На следующем рисунке - шесть человек раздувают плавильный горн трубками, похожими на стеклодувные. Дальше - мастер разливает расплавленный металл из тигля в форму, стоящую на земле, а помощник в это время задерживает шлак. Слиток отбивают камнями (молотками) и доводят до готового изделия. В верхней части изображения можно видеть изготовленные таким образом сосуды.
Рисунок 1.7 - Изображение технологии переработки металлов в Египте, обнаруженное в гробнице фараона Мереруба (VI династия Древнего царства, 2315—2190 гг. до н. э.)
В то время техника плавки имела две особенности: дутье осуществляли с помощью трубок и легких человека, а для ковки металла использовали камни.
Сегодня общепринято считать, что бронзовому веку предшествовал период, когда оружие и инструменты делали из меди. В тот период еще далеко не исчезли из употребления и кремневые орудия, поэтому его называют каменно-медным веком.
Медь встречается в природе в виде самородков, и, очевидно, первые мелкие медные изделия, такие, как наконечники для стрел и копий, выковывали из найденных самородков. Люди обнаружили, что при холодной ковке медь не только принимает нужную форму, но и становится тверже и прочнее. Затем, скорее всего случайно, люди открыли, что упрочненный холодной ковкой металл можно снова сделать мягким, если нагреть его на огне. Использование обоих процессов: холодного упрочнения и смягчающего отжига -свидетельствует о том, что человеку уже стали известны существенные свойства металлов. Прошло немало времени, прежде чем люди научились плавить медь и отливать ее в формы. Правда, археологам удалось найти медный топор, отлитый в открытую форму около 4000 г. до н. э., но познания человека в металлургии тогда еще были настолько ничтожны, что едва ли можно говорить о какой-то технике литья. Во времена фараона Снофру, примерно в середине III тысячелетия до н. э. в различных областях египетского государства медь добывали уже шахтным способом. Были найдены и более крупные изделия из меди, расплющенной в лист, например котел диаметром больше 0,5 м в гробнице фараона Перибсена (2695—2665 до н. э.), что говорит о заметно возросшем в этот период мастерстве ремесленников в обработке металла. Тогда же начали все шире применять литье в закрытые формы. Появились постоянные формы, в которых можно было многократно получать отливки. Люди научились также паять медь серебряной проволокой. Техника обработки металлов достигла удивительно высокого для того времени уровня. Люди поверили в новый материал. Но знания о металлах и умение с ними обращаться не были всеобщим достоянием. Узок был круг посвященных, и они не стремились его расширять, дабы не ослабить своего положения в обществе. Были ли такие умельцы свободными людьми или рабами, они пользовались привилегиями по сравнению с прочими, хотя нередко эти привилегии превращались в цепи: правители всегда стремились удержать в своих руках тех, кто овладел искусством добычи и обработки металлов, и всячески ограничивали их свободу.
При всех своих достоинствах медь имела и существенный недостаток: медные орудия и инструменты, например ножи, быстро затуплялись. Даже в холодноупрочненном состоянии прочность, износостойкость и другие свойства меди были не настолько высоки, чтобы медные инструменты и орудия могли полностью заменить каменные. Решающий шаг в этом направлении позволил сделать только сплав меди - бронза.
Если к меди добавить олово, то получится сплав - так называемая оловянистая бронза. Кроме нее существуют и другие бронзы, причем важнейший легирующий элемент, как правило, упоминается в названии: свинцовистая, мышьяковистая, сурьмянистая бронзы и т. п. Главные преимущества бронз по сравнению с медью заключаются в их лучших литейных свойствах, больших твердости и прочности, а также в более сильном упрочнении в результате холодной деформации.
Вполне возможно, что еще до оловянистой бронзы или одновременно с ней применялись и иные бронзы, скажем легко поддающиеся литью мышьяковистая и мышьяковисто-сурьмянистая. Такие особые бронзы получались при смешивании различных руд, использовались также руды определенных месторождений, которые помимо основных металлов - меди и олова - содержали и другие, сопутствующие металлы.
Техника металлургии и металлообработки развилась довольно поздно по сравнению с гончарным делом и ткачеством и с самого начала находилась в руках специалистов. Можно предполагать, что металлургия и металлообработка бронзового века зародилась в первых крупных культурных центрах древности - в долинах Тигра и Евфрата, а также Нила. Считается, что в Египте бронзовые изделия стали изготовлять в начале II тысячелетия до н. э.; на Среднем Востоке бронзовый век начался несколько раньше.
В гробнице высокопоставленного египетского чиновника XVIII династии (Новое царство, около 1450 г. до н. э.) найдено изображение технологического процесса получения бронзовых отливок в те времена (рис. 1.8). Трое рабочих (скорее всего, это рабы) под наблюдением надсмотрщика с палкой подносят металл. Двое рабочих с мехами и еще один с кочергой раздувают огонь. Выше и ниже этих сценок изображены плавильные тигли и кучи древесного угля. При помощи простого состоящего из двух прутьев приспособления двое рабочих вынимают тигель из горна. В центре показана операция разливки. Пространный иероглифический текст поясняет, что это картины, рисующие отливку больших бронзовых дверей для храма, и что металл по приказу фараона доставлен из Сирии.
Рисунок 1.8 - Бронзовое литье в Египте (около 1450 г. до н. э.). Изображение из гробницы чиновника времен XVIII династии Нового царства
Применение мехов для дутья вместо прежних похожих на стеклодувные трубок означало большой шаг вперед. Тот факт, что в середине II тысячелетия до н. э. древние мастера производили отливку дверей храма, позволяет считать, что к тому времени уже был накоплен достаточный опыт в области бронзового литья, так как столь крупное изделие требует от металлургов знаний и умения.
Одними из первых зачинателей статуарного литья следует считать египтян (по-видимому, Древнего Царства). Однако изготовление металлических статуй было там настолько редким и из ряда вон выходящим событием, что об этом составлялись памятные записи. Египтяне предпочитают дерево и камень вплоть до Позднего Царства (VII—VI вв. до н. э.), когда создаются многочисленные литые скульптуры и статуэтки божеств, фараонов, священных животных и т. д.
Большой спрос на ценную бронзу стимулировал развитие и других отраслей хозяйства. Совершенствовалось горное дело, расширялась торговля. В Италии были обнаружены рудники глубиной до 130 м, заложенные в бронзовом веке; в них еще сохранилась шахтная крепь с деревянными стойками и обшивкой. Олово, необходимое для выплавки бронзы, встречается далеко не везде. Финикийцы - лучшие мореплаватели и торговцы древности - добрались до юго-западной части Британских островов и нашли там месторождение оловянной руды (касситерита). Благодаря торговле бронзу узнали и другие народы. В Европе начало бронзового века приходится на II тысячелетие до н.э.
Очаги бронзовой культуры возникали и развивались во многих уголках древнего мира. Из бронзового века дошло до нас немало выдающихся изделий ремесла различных народов. Оружие, инструменты, украшения, посуда и другие предметы свидетельствуют об удивительном искусстве древних мастеров, которым были хорошо известны специфические свойства меди и ее сплава - бронзы.
Наряду с бронзой люди все чаще стали использовать и другой металл, еще более подходящий для изготовления инструментов и оружия - железо. Его история также начинается в глубокой древности. Пока еще не удалось установить, где и как впервые начали добывать железо в больших количествах - выражаясь современным языком, «в промышленных масштабах». Самое древнее железное изделие, найденное в Египте, относится к IV тысячелетию до н. э., оно представляет собой ожерелье из прокованных полосок метеоритного железа. Метеоритный металл легко отличить от железа земного происхождения, так как он содержит никель (в среднем 8-10%, 0,5% Co и до 1% других элементов P, S, C, Cr и Cu по весу). На юге Месопотамии, где когда-то находился шумерский город-государство Ур, найден кинжал с позолоченной рукояткой, изготовленный тоже из метеоритного железа приблизительно в 3100 г. до н. э. Метеоритное железо обрабатывали так же, как медь. При холодной ковке оно приобретает нужную форму и одновременно становится прочнее и тверже, а отжиг в огне снова делает кованый металл мягким.
В древности железо было окружено ореолом таинственности - очевидно, из-за своего происхождения. Шумеры называли его «небесной медью». В хеттских клинописных табличках, где указано географическое происхождение всех известных тогда металлов, про железо говорится, что оно «происходит с неба». Египтяне всегда изображали железные предметы синими - цвета неба. Но и позже, когда железо стали получать из руд, оно не утратило этой своей репутации. Люди, добывавшие и перерабатывавшие железо, были окружены большим почетом и уважением, к которым обычно примешивался страх перед их «сверхъестественными» способностями. Такое отношение к кузнецам ярко выражалось, например, в том, что на них зачастую не распространялись общепринятые нормы поведения, морали, им предоставлялись особые, чуть ли не царские привилегии, а в пантеоне богов того времени обязательно был бог-покровитель металлургов - бог Гефест у древних греков, бог Вулкан - римлян, бог Тот - у викингов и др.
Приблизительно в середине II тыс. до н.э. наступил железный век, в котором живём и мы. Вначале много железа появилось у халибров - легендарного народа, жившего в Закавказье около 1500 г. до н. э.; они выплавляли его из руд. По сравнению с медью железо обладало тем преимуществом, что месторождения железных руд встречались гораздо чаще. Там, где неподалеку от руды есть и древесина, т. е. почти всюду, можно было получать железо. В сыродутных горнах железную руду восстанавливали древесным углем и получали ковкое, так называемое кричное железо. Такая технология прямого получения железа из руд долгое время оставалась неизменной.
Следует отметить, что бронзовый и железный, наступили в разных районах Земли не одновременно, где-то раньше, где-то позже. Природа, а значит, и условия жизни, традиции, привычки везде были разными. В Южную, а тем более в Центральную Европу нельзя было перенести формы существования, которые подходили обитателям Малой Азии или Палестины. Поэтому литье в Центральной Европе появилось почти на 100 лет позже, чем на Ближнем Востоке, а железный в Центральной Европе начался с 1000 лет до н.э.
Железо не вытеснило бронзу. В железном веке стало даже больше бронзовых изделий, чем их было в самом бронзовом веке. Первое время железо ценилось очень дорого. Если во II тысячелетии до н. э. железо было в 15-20 раз дороже меди, то позднее цена на него упала, однако оно по-прежнему оставалось настолько дорогим, что крицы (чушки необработанного железа особой формы) хранились в царских сокровищницах. Такой клад - 160 т железа - был, например, найден во дворце ассирийского царя Саргона II (722—705 до н. э.) при раскопках вблизи его столицы Ниневии.
Поначалу этот металл представлял собой ковкое железо, или очень мягкую сталь (пока для простоты мы будем называть сталью сплав железа с малым количеством углерода). Были известны и более твердые сорта стали, однако способы их получения кузнецы держали под строжайшим секретом. А секрет состоял прежде всего в повышении содержания углерода: такая сталь приобретает способность к закалке.
В истории народов Востока тоже можно отчетливо проследить бронзовый и железный века. Воинственные кочевники из Средней Азии имели металлические доспехи и железное оружие. Как говорят предания, колыбелью монголов и туркменов были богатые рудами Алтайские и Саянские горы, а вышли они из этой колыбели при помощи кузнечных горнов; верховными богами эти народы считали тех, которые ведали кузнечным искусством. Бесспорно, что эти пришедшие с Востока народы внесли большой вклад в распространение металлургии и металлообработки.
В Китае железный век, по-видимому, начался позже, чем в странах, лежащих западнее него. Интересно отметить, что здесь из руды получали не непосредственно ковкое железо, а выплавляли чугун, из которого затем либо приготовляли сталь путем процесса пудлингования, либо делали отливки. В Китае чугун был распространен гораздо шире, чем в других странах, и литейная техника там раньше достигла высокого совершенства. Слово чугун имеет китайское происхождение от терминов «чу» или «чжу», что значить «лить», и «гун» - делать, производство, т.е. - литейное дело. В I тысячелетии н. э. китайцы уже изготовляли необычайно крупные отливки. Некоторые из них сохранились, например чугунный колокол высотой 4 м, диаметром 3 м и весом почти 60 тонн и лев, длиной более 5 м, высотой 5,5 м и массой около 100 тонн, отлитые примерно в 1000 г. н. э. (рис. 1.9).
Рисунок 1.9 - Чугунный Царь-лев
Впечатляющие шедевры были созданы и металлургами древней Индии. Индийцы научились делать большие поковки. В Дели стоит знаменитая Кутубская колонна весом 6 т, высотой 7,5 м и диаметром 40 см (рис. 1.10). Она сооружена из отдельных криц, сваренных в кузнечном горне. Еще большее удивление, чем размеры колонны, вызывает тот факт, что до сих пор на ней не образовалось ржавчины. Очевидно, это объясняется чистотой материала, сухим климатом или какими-то другими факторами, но уж, конечно, не тем (как иногда утверждают), что эта колонна - творение инопланетных пришельцев. К тому же надпись на ней гласит, что колонна сделана примерно в 380-330 гг. до н. э.
Рисунок 1.10 - Кутубская железная колонна в Старом Дели
Древнеиндийские металлурги славились также своей сталью. В захоронениях найдено стальное оружие, изготовленное в середине I тысячелетия до н. э. Индийские мечи высоко ценились в древности. Уже тогда индийцы овладели искусством приготовления «настоящей» дамасской стали.
Народы Южной Европы - греки, этруски и римляне - сначала знали только привозное железо. Однако позднее дорийцы начали добывать железную руду в самой Греции и внесли свой заметный вклад в дальнейшее развитие металлообработки. Античная Греция оставила нам непревзойденные образны литейного искусства, каковы, например, работы Мирона (знаменитый «Дискобол»), Фидия - «Лемиянка» и «Афина Промахос»; «Отдыхающий Гермес» Лизита и др., которые могли быть и были отлиты методом восковой формовки. Но мало кто знаком с их техническими достижениями - а ведь именно они обеспечили материальную базу для высочайшего развития античного искусства. Об этом может, например, свидетельствовать роспись на глиняной чаше, на которой изображен процесс изготовления статуй (вероятно, из бронзы) в греческой литейной мастерской (рис. 1.11). Чаша сделана в V-IV вв. до н. э. и предназначена, как гласит надпись, в подарок двум мальчикам.
Рисунок 1.11 - Роспись на древнегреческой глиняной чаше, изображающей процесс бронзового литья в греческое мастерской
Мы видим, как создаются две колоссальные статуи, не менее чем в два человеческих роста. Два мастера заглаживают литейные швы и полируют статую воина, замахнувшегося копьем, а два посетителя, опершись на посохи, наблюдают за работой. Третий мастер прикрепляет (скорее всего, приклепывает) руку к пока еще безголовой статуе обнаженного юноши с поднятыми руками. Рядом с этими производственными сценами изображены рабочие инструменты. Трое рабочих заняты у металлургической печи, которая явно представляет собой некую комбинацию плавильного и кузнечного горнов. Один рабочий кочергой перемешивает угли, второй, наполовину скрытый печью, раздувает огонь мехом. Третий рабочий стоит несколько в стороне, опираясь на молот, - возможно он принадлежит к первой «бригаде», потому что молот у него такой же, как у того, кто прикрепляет руку к безголовой статуе юноши. Как можно судить по этому и некоторым другим изображениям, в те времена в качестве кузнечного горна нередко использовали шахтную печь
Доказано, что греческие архитекторы при строительстве зданий применяли железные дюбели. Гермоген из Приона (около 200 г. до н. э.), один из прославленных зодчих эллинской эпохи, построил храм Артемиды в городе Магнезия, по размерам и великолепию уступавший только дидимскому и эфесскому храмам. Барабаны колонн храма, сделанные из белого мрамора, скреплены мощными железными дюбелями длиной 130 мм, шириной 90 мм и толщиной 15 мм. Как показало металлографическое исследование, дюбели состоят из неоднородного железного материала: одни их участки представляют собой сталь (т. е. имеют такое высокое содержание углерода, что поддаются закалке), а другие - мягкое железо чрезвычайно высокой чистоты. Прочность дюбеля составляет в среднем 380 МПа, как у современной конструкционной стали. Правда, по качеству эти стали неодинаковы: современные стали многим отличаются от древних железных материалов, в том числе равномерностью состава по сечению изделия.
Древние эллины и этруски явились наследниками великих цивилизаций, впитали лучшие достижения мастеров и художников Египта, Критского государства и малоазиатских народов. Становление и расцвет Древней Эллады и Этрурии приходятся на период поздней бронзы и начало широкого распространения железа. Литейщикам не нужно было открывать способы обработки металлов, и все свое мастерство они направили на совершенствование искусства изготовления различных изделий. Греческие литые бронзовые украшения и сосуды, оружие, светильники и подставки на протяжении многих веков считаются недосягаемыми образцами совершенства и примерами для подражания в различные периоды истории искусства. Прекрасные бронзовые статуи свидетельствуют не только о высоком художественном вкусе древних греков, но и о значительном усовершенствовании способов литья. Создание крупных отливок невозможно силами одних лишь скульпторов. Для этого требовались литейщики-ваятели, высокоразвитое литейное производство и филигранная техника литья.
Подобно грекам, огромный вклад в сокровищницу европейской культуры внесли этруски - народ, подчинивший своему влиянию в VII-VI вв. до н. э. почти весь Апеннинский полуостров и достигший высокого уровня развития. В частности, в искусстве обработки металлов этруски не имели себе равных в центральном Средиземноморье, а металлические изделия были основными товарами экспорта, способствуя установлению торговых отношений с соседними странами. Современное статуарное литье в Западной Европе многим обязано классическим работам эллинских и этрусских мастеров, заложившим основы техники литья современных скульптур.
Римляне были по преимуществу «устроителями среды» и в буквальном смысле привнесли цивилизацию в окружающий мир. В городах и провинциях они создали сеть удобных, по сей день функционирующих дорог, каменные мосты, бассейны, бани - термы, библиотеки и триумфальные арки. Римляне изобрели бетон, что произвело настоящую революцию в строительном деле. Вначале бетон применялся при строительстве дорог, а затем нашёл широкое применение в зодчестве. Римляне создавали много скульптур, но ещё больше копировали. Практически все утраченные греческие шедевры, например, «Дискобол» Мирона, «Дорифор» и «Диадумен» Поликлета, «Вакханка» Скопаса - известны лишь благодаря римским копиям. Многие статуи и бюсты отлиты из металла, поэтому литейное производство получило дальнейшее развитие.
В 395 г. Римская империя разделилась на Западную и Восточную. Судьбы этих двух государств сложились по-разному. Вторжение варварских племён привело в V в. к крушению Западной Римской империи, тогда как Восточная сохранилась и именовалась «государством ромеев»: её подданные продолжали считать себя римлянами. В результате долгого развития здесь сложилась могущественная феодальная империя - Византия, просуществовавшая более тысячи лет и рухнувшая в 1453 г. под натиском турок. За свою тысячелетнюю историю Византия неоднократно переживала периоды упадка и подъёма. Изменялась и её культура, сохраняя тем не менее на протяжении многих столетий основные черты: торжественную праздничность и высокую духовность. На заре средневековья Византия оставалась единственной хранительницей эллинистических культурных традиций. Здесь уцелели античные принципы градоустройства, хозяйственного уклада, а также металлургическое дело. От Римской империи была унаследована и форма централизованного государства. Переход к средневековому искусству также совершался на основе непрерывной связи с великой культурой античности.
В Центральной Европе ранний железный век приходится приблизительно на 1000-450 гг. до н. э. Эту эпоху называют гальштатской по названию города в Австрии в окрестностях которого археологи нашли много железных предметов того времени. Наряду с железными инструментами тогда широко применялись и бронзовые. Из железа сначала делали только оружие, а потом стали изготовлять рабочие инструменты и другие орудия труда. Поэтому первоначально железо лишь в небольшой степени способствовало развитию производительных сил. Но по мере распространения этот новый металлический материал все больше влиял на характер производства. Бронза по-прежнему широко применялась во многих областях, в первую очередь для изготовления украшений. Бронза обладает тем преимуществом, что ее можно без особого труда расплавлять и заливать в формы. С железом, у которого температура плавления гораздо выше, в те времена так обращаться не умели.
В последующий период - поздний железный век - стало появляться все больше железных предметов. Общепризнано, что значительный вклад в распространение железа внесли кельты. Европейский поздний железный век назван латенской культурой (по месту в Швейцарии, где в основном были найдены следы кельтской культуры). Уже в гальштатский период возникли связи между предками кельтов и греческими городами-государствами, а также Этрурией. Позднее эти связи и торговые отношения широко развивались. Повсюду оставила следы передовая по тем временам кельтская технология добычи и переработки железа. Большое переселение кельтов началось на рубеже V в. до н. э. Кельтские племена населяли восточную Галлию, западную и среднюю Германию, Англию и Шотландию на севере, теперешнюю Польшу на востоке. Они достигли Балкан и Пиренейского (тогда Иберийского) полуострова. Кельты овладели мастерством обработки железа, и упоминаемые в германских сагах искусные кузнецы, несомненно, имели своим прообразом кельтских кузнецов. Даже кельтское название железа «изарнон» переняли все германские племена (сегодня по-немецки это звучит «айзен», а по-английски - «айрон»). Иберийские кельты (кельтиберы) прославились своей сталью. Чтобы получить особенно хорошую сталь, они закапывали железные полосы в землю, с тем чтобы те частично проржавели, а затем оставшийся металл проковывали. Обычные железные изделия и заготовки в то время всегда были неоднородны: они состояли из мягкого железа и собственно стали. Ржавчина разрушала в первую очередь мягкое железо, так что описанный метод кельтиберских кузнецов позволял получить более однородную и твердую сталь.