Из истории обработки металла

     После комплексного исследования большого количества оружия, орудий труда, инструмента, кухонной утвари и других металлических изделий исследователи обобщили технические характеристики и выявили, что основным видом технологического приема обработки в древней Руси была обработка металла с помощью давления (обработка в горячего металла ковкой и штамповкой). Также металл обрабатывали резанием (обтачивали на точильном кругу, опиливали напильником, рубили зубилом и т.п.), что в большинстве случаев имело доводочное назначение.

     Технология обработки черного металла была очень разнообразной и сложной и включала следующие операции:
1) сварку стали и железа;
2) пайку стали и железа;
3) цементацию стали и железа;
4) термическую обработку стали;
5) резание металла на точильных кругах и напильником;
6) полирование стали и железа;
7) покрытие и инкрустацию стали и железа благородными и цветными металлами;
8) приемы свободной кузнечной ковки.

     Свободная ковка (в современной технике) - обработка горячего металла механическим давлением с помощью ударов молотом при свободном течении металла. С тех времен, когда появилось железо, до включения в производство сталелитейной техники свободная ковка была основным технологическим приемом, с помощью которого изделию придавали необходимую форму. Процесс ковки разделялся на элементарные кузнечные операции: 
а) вытяжка;
б) осадка, высадка;
в) пробивка и прошивка отверстий;
г) обрезка, рубка;
д) скручивание, изгиб;
е) обжатие.

     В древней Руси эти операции были хорошо известны и широко применялись древнерусскими кузнецами.

     Горячую обработку металла (кузнечную ковку), как известно, можно проводить только с металлом, который находится в пластическом состоянии, для чего обрабатываемый металл нагревается в кузнечном горне. При нагреве самое важное - достичь наиболее рациональной («правильной») температуры для ковки, колебание температуры от нужного уровня отрицательно влияет на строение металла, а значит, ухудшает качество. Если кузнец нагреет металл до слишком высоких температур, то может получить пережог, а при недостаточной температуре происходит так называемый наклеп металла, от чего понижаются прочность и вязкость металла (так как наклеп повышает твердость) и, кроме того, так металл труднее обрабатывать. Нормальная «правильная» температура ковки, при которой не происходит таких явлений, колеблется: для железа - между 900—1300° и для стали - между 775—1050°, и, как показало изучение структуры металла исследованных предметов, древние кузнецы работали именно при этих температурах. Контролем температурного нагрева для них служили цвета при накаливании железа и стали.

     Ковка нагретого металла производилась путем ударов молотом. Известные на данный момент молоты имеют вес более 1,5 кг. Для ковки изделий малых и средних размеров такого веса вполне достаточно, но для изготовления лемеха, косы, меча, топора и т. п., возможно, применяли и более тяжелые молоты весом до 2,5 кг.

     Пайка - способ соединения двух или нескольких металлических предметов с помощью ввода между ними более легкоплавкого металла или сплава (припоя), чем исходные металлы, и растворения в этом сплаве поверхностных частиц соединяемых металлов. Этот процесс известен человеку с глубокой древности: этой техникой хорошо владели уже в бронзовом веке. При обработке цветных и благородных металлов пайка с древности и до настоящего времени остается основным приемом для соединения отдельных частей изделия.

     На территории Восточной Европы пайка активно применялась ювелирами еще в античное время при изготовлении сложных украшений из благородных и цветных металлов. Технология пайки железа и стали была развитой и широко применялась и в Киевской Руси. Как основным способом соединения деталей при обработке черного металла ею пользовались в первую очередь замочники.

     Прочность спаянного шва в основном зависит от вида применяемого припоя. Выделяют две группы: мягкие припои с низкой температурой плавления (не более 300°) и твердые с высокой температурой плавления (бывает выше 700°; такие припои более тверды и прочны). Наиболее распространенный припой «мягкой» группы - сплавы на оловянной основе, а «твердой» - сплавы на медной, серебряной и золотой основе. Понятно, что сплавы на серебряной и золотой основе употребляются только при работе с благородными металлами. Древнерусский замочник применял для спаивания стали и железа твердый припой на медной основе (либо чистая медь, либо медь с примесью олова и свинца).