История металла и металлообработки

Статьи

История металла и металлообработки

Современные ученые полагают, что история металла и металлообработки как непосредственных участников жизни и быта человека начинается в четвертом тысячелетии до нашей эры. Первыми, кто начал использовать металл, были люди, проживавшие в долинах рек Тигр, Евфрат и Нил. Они находили в окружающей себя природе самородки золота, меди и метеоритного железа, из которых делали различного рода украшения, самые простые орудия труда, элементы оружия. Для этого применялись простейшие способы металлообработки. Первым из таких способов, скорее всего, была так называемая холодная ковка, при которой найденным самородкам придавалась нужная форма с помощью нанесения ударов каменным молотком. В то же время люди начали понимать, что во время этого процесса, кроме изменения формы, происходит и изменение свойств металла, он становится более твёрдым и прочным. Затем, очевидно случайно, люди открыли, что если нагреть кованый металл на огне, то он снова станет мягче. Таким образом человек постепенно постигал основы металлообработки.

Следующим серьезным шагом в искусстве обращения с металлом стала его плавка. Произошло это в середине третьего тысячелетия до нашей эры. В то время плавка металла осуществлялась дутьём с помощью трубок и лёгких человека. Обладали такими знаниями и техникой металлообработки очень немногие, что давало им определенные привилегии среди прочих людей. В то же время правители всячески ограничивали свободу овладевших мастерством обработки металла людей, что делало их, по сути рабами.

Потребность в металлах росла и нужно было увеличивать производительность. Добиться этого удалось, используя для дутья не лёгкие человека, а специальные меха. Плавку осуществляли, разжигая уголь в печи, представлявшей собой некую комбинацию кузнечного и плавильного горнов. Затем появился так называемый сыродутный горн, в котором из руды получали кричное или губчатое железо. Данная технология долгое время оставалась практически неизменной и использовалась до 1850-1890 годов в Европе и Северной Америке.

Революционным в металлургии и металлообработке стал переход в 18 веке от сыродутных кричных горнов к рудоплавильным шахтным печам (домнам или домницам), с помощью которых начали получать чугун. Удаляя из чугуна избыточный углерод, получали мягкое железо, а из него сталь. Такой процесс обработки металла получил название «кричный передел», по другому его еще называют «фришевание» или «рафинирование». Технология совершенствовалась и к концу века печи уже строились таким образом, чтобы в них топливо – на тот момент уже каменный уголь - не соприкасалось с чугуном, который подлежал переработке. Такие печи впервые появились в Англии и получили название «пудлинговые».

Производство стали в Европе продолжало совершенствоваться, что привело к появлению в 60-х годах 19 века мартеновского процесса. Его высокая производительность позволила человечеству избавиться от дефицита стали, а Англия в очередной раз подтвердила свой статус лидера в промышленной гонке. К 1870 году Англия производила более 5 млн. тонн стали. В этом же году в России построили первую мартеновскую печь. Следующее столетие прошло под флагом железной революции и к 1990 году производство стали в мире превысило 1 млрд тонн в год.

Жизнь современного человека уже невозможно представить без металла, он используется повсюду. Изобретены тысячи сплавов, обладающих различными характеристиками и множество способов их обработки.

Термин «металлообработка» сегодня является общим названием ряда технических наук, технологических процессов и операций, связанных с изучением методов и способов обработки металлических материалов для получения заготовок, законченных изделий в виде деталей машин и механизмов с использованием различного оборудования, станков, инструментов и режимов воздействия. В процессе металлообработки происходит изменение формы, размеров и свойств металлов и сплавов.

По характеру физического воздействия на обрабатываемый металл различают горячую, холодную, электрохимическую, лазерную, механическую и другие виды обработки. По категориям металлообработку, как правило, разделяют на формование - создание первичной заготовки, резание - доведение до необходимой формы и размеров, соединение и изменение свойств материала. В зависимости от технологических операций, применяемых для придания изделиям из металла определённой формы, размеров, чистоты поверхности, точности, а также необходимых качеств и свойств данные процессы делятся на виды:

  • литьё металлов;
  • обработка металлов давлением (ковка, прокатка, штамповка и другие);
  • механическая обработка с помощью различных станков и инструментов;
  • резка металла;
  • гибка металла;
  • сварка металла и пайка металла;
  • термическая обработка;
  • химическая, электролитическая и химико-термическая обработка (нанесение различных защитных и декоративных покрытий).