Технологические операции обработки металла в древней Руси

Источником для изучения технологии обработки металла служила продукция древнерусских кузнецов в виде разнообразных изделий из железа и стали. Внешнее морфологическое, изучение предмета, как правило, дает возможность установить только его формы, но не раскрывает технику производства. Для изучения технологии изготовления изделий из черного металла лучшим методом исследования оказался комплексный металловедческий анализ, позволивший разрешить большинство вопросов технологии древнерусского производства орудий труда и оружия.

 

Около 300 древнерусских изделий из черного металла были подвергнуты нами микроструктурному, макроструктурному, рентгеноструктурному и спектральному анализам и была измерена твердость и микротвердость металла этих изделий. Основным методом исследования в изучении технологии производства послужил металлографический анализ, для которого у каждого исследуемого изделия нами вырезался образец. В подавляющей массе образцы брались из рабочей части изделия в поперечном сечении. Так как большинство изделий в своей рабочей части представляет собой режущее или рубящее лезвие, то шлиф, сделанный на образце в поперечном сечении, выявлял наиболее полно структуру изделия от острия до обуха клинка.

При микротравлении и макротравлении на шлифе выявились зоны с различными структурными составляющими (структуры чистого железа, сварочных швов, переходных слоев, железо-углеродистых сплавов, стали в отожженном или термически обработанном состоянии и т. п.). При нанесении этих зон на чертеж шлифа обычно в масштабе 10:1 мы получали схему технологического строения изделия. Для проверки однородности технологического строения всего изделия (лезвия) на некоторых предметах образцы для шлифов были взяты из разных мест лезвия. Во всех этих случаях на каждом отдельном изделии шлифы повторяли одну и ту же технологическую схему, что позволило в дальнейшем на основании одного шлифа на одном образце судить о строении всей рабочей части (клинка) изделия.

При определении микроструктур на образцах также измеряли твердость и микротвердость данной структуры. Сопоставление структурных признаков с твердостью и микротвердостью являлось решающим в определении структуры всего образца или зоны на образце. Для контроля структурного состояния образцов, представляющих наибольший интерес в отношении термической обработки, 15 шлифов были подвергнуты рентгеноструктурному анализу, позволившему установить достоверность наличия мартенсита как структуры закалки.

Определение содержания углерода, как важнейшей составляющей железо-углеродистых сплавов, производилось металлографически. был определен состав по углероду всех образцов, находящихся в отожженном состоянии. Часть термически обработанных изделий для определения в них углерода подвергалась отжигу. Определение других примесей проводилось спектральным полуколичественным методом на стилоскопе.

В итоге комплексного исследования большого количества орудий труда, оружия, ремесленного инструмента, утвари и прочих металлических изделий стало возможно обобщить отдельные технические характеристики и выявить разнообразные технологические приемы обработки металла в древней Руси. Основным видом обработки была обработка металла давлением (обработка в горячем состоянии путем ковки и штамповки). Наряду с этим существовали операции обработки металла резанием (опиловка напильником, обточка на точильном кругу, рубка зубилом и т. п.), которые в большинстве случаев имели доводочное назначение.

В основе разнообразной и сложной технологии обработки черного металла лежали следующие операции:
1) всевозможные приемы свободной кузнечной ковки; 2) сварка железа и стали; 3) цементация железа и стали; 4) термическая обработка стали; 5) резание металла на точильных кругах и напильником; 6) пайка железа и стали; 7) покрытие и инкрустация железа и стали цветными и благородными металлами; 8) полирование железа и стали.

Свободная ковка (Механическая обработка нагретого металла давлением при помощи ударов молотом при свободном течении металла в современной технике называется свободной ковкой.) Со времени появления железа до введения сталелитейной техники свободная ковка была основным технологическим приемом, которым изделию придавали требуемую форму. Процесс ковки разделялся на ряд элементарных кузнечных операций: а) вытяжка; б) высадка, осадка; в) рубка, обрезка; г) пробивка и прошивка отверстий; д) изгиб, скручивание; е) обжатие. Все эти операции в древней Руси были хорошо известны и широко применялись древнерусскими кузнецами.

Как известно, кузнечную ковку (так называемую горячую обработку) можно производить только с металлом, находящимся в пластическом состоянии, в которое обрабатываемый металл приводится путем нагрева в кузнечном горне. При нагреве металла очень важно достичь наиболее рациональной температуры поковки, повышение или понижение которой отрицательно влияет на строение металла, а значит, и ухудшает качество. Нагревая металл до очень высоких температур, кузнец может получить пережог, а при недостаточной температуре нагрева происходит так называемый наклеп металла, в результате чего понижаются вязкость и прочность металла (наклеп повышает твердость) и, кроме того, металл гораздо труднее обрабатывать. Нормальная температура ковки, при которой не происходит таких явлении, колеблется для железа между 90U—1300° и для стали (например, при С — 0,9%) между 775—1050°, и, как показала структура металла исследованных предметов, древний кузнец всегда работал при этих температурах. Контролем температурного режима нагрева служили цвета каления железа и стали.

Деформирование нагретого металла производилось путем ударов молотом. Как уже говорилось выше, известные нам молоты имеют вес более 1,5 кг. Для поковок изделий малых и средних размеров такого веса вполне достаточно, но при изготовлении лемеха, чересла, косы, меча, топора и т. п., возможно, применяли и более тяжелые молоты весом до 2,5 кг.

Кузнечная сварка (Кузнечной сваркой называется процесс получения неразъемного соединения двух кусков нагретого и находящегося в пластическом состоянии металла путем применения механического воздействия — ударов молотом), особенно сварка железа и стали, была широко распространенным технологическим приемом в древней Руси. Основой древнерусской технологии изготовления режущего лезвия, которое у большинства древнерусских орудий труда и оружия было их основной рабочей частью, являлось сочетание в лезвии двух материалов — железа и стали путем соединения их сваркой. Существовало два вида такого соединения: первый — изготовление многослойных лезвий, второй вид — наварка на железную основу изделия стального лезвия. В древней Руси технология сварки была хорошо разработанным и освоенным технологическим приемом при обработке железа и стали.

Сварить железо с железом или железо с малоуглеродистой сталью (до 0,3% С) нетрудно. Труднее свариваются стали с содержанием углерода 0,4—0,6%. Очень трудно сварить сталь с содержанием углерода 0,8—0,9% и особенно трудно сварить эту сталь с железом.

Чтобы привести металл в пластическое состояние, при котором могла бы произойти сварка, как известно, необходим нагрев при высокой температуре. Для железа и стали с разным содержанием углерода температуры нагрева будут разными. Для чистого железа эта температура колеблется около 1425—1475°, для стали с содержанием углерода 0,4%—около 1300—1350° и для стали с 0,8% углерода — около 1200—1250°. При недостаточности нагрева или сильном перегреве металла сварки не произойдет, поэтому нагрев металла является наиболее важной операцией при сварке; малейшее упущение, недосмотр при нагреве сказываются на ее качестве.

Как показывает микроструктура сварочных швов, подавляющая их масса на древнерусских изделиях имеет очень чистое и тонкое строение, а следовательно, и прочное соединение. Обращает на себя внимание прочность и чистота швов при сварке железа и высоко-углеродистой стали. Большинство швов почти но имеет шлаковых включений.

Все это говорит о том, что древнерусский кузнец умел очень точно определять степень нагрева металла, что в условиях древней Руси было возможно только по цветам каления, а для железа и каждого сорта стали этот цвет разный. Нужно было очень хорошо знать свойства и состав свариваемых металлов (железо или сталь, и какая именно сталь), чтобы для них определять необходимый цвет каления.

При нагреве металл окисляется, покрываясь окалиной, которая препятствует сварке. Окалину необходимо удалять, для чего применяют особые вещества, называемые флюсами, которыми посыпают места сварки. При высокой температуре флюс, соединяясь с окалиной, образует слой жидкого шлака, который защищает свариваемую поверхность от дальнейшего окисления и легко может быть удален в момент сварки (встряхиванием изделия и выжиманием из шва при ударах молотом). Таким флюсом у древнерусских кузнецов служил кварцевый песок. О том, что кузнец применял флюс очень умело, говорят микроструктуры сварочных швов.

Главная трудность сварки железа с высокоуглеродистой сталью заключается в необходимости очень точного определения наилучших сварочных температур того и другого металла (а эта температура находится в очень небольшом интервале), а также необходимости быстро производить сварку, иначе соединения металлов не произойдет. Со всем этим древнерусский кузнец справлялся достаточно умело, примером чего служит наварка высокоуглеродистых лезвий у таких изделий, как ножи, ножницы, косы, мечи и т п.

В сварочной технике древней Руси поражает умение кузнецов работать с очень малыми объемами металла. Например, огромную трудность представляла сварка железа и стали в замочных пружинах. Пружины толщиной от 0,8 до 2 мм сваривались из двух полос железа и стали, следовательно, каждая половинка имела толщину от 0.4 до 1 мм. Если считать, что кузнец сваривал болванки пружин более толстого сечения и потом их вытягивал, то все же железные и стальные заготовки не могли превышать в толщине 2—5 мм. Не намного толще были свариваемые полосы в многослойных лезвиях кожей. Нагреть одновременно полоску железа и полоску стали толщиной 2—5 мм до сварочного жара и не сжечь металл (а он быстро начнет искрить, т. е. гореть) представляет большую техническую трудность.

Сварочная техника древнерусских кузнецов уже в X в. стояла на высоком техническом уровне. Об этом говорят древнерусские мечи, ножи и другие изделия из погребений дружинников. Хорошо освоенная и тонко разработанная технология сварки железа и стали дала возможность древнерусским ремесленникам изготовлять высококачественные орудия труда, оружие и инструмент.

Цементация (Цементацией называется процесс науглероживания железа или стали на некоторую глубину от поверхности для придания металлу сталистой структуры, а следовательно, и высокой твердости). Непременным условием цементации является нагрев железного предмета до температуры не ниже 910°. У сталей эта температура соответственно снижается. Практически для железа температура должна быть не ниже 1000°.

В древней Руси цементация применялась как для науглероживания железных изделий, т. е. для придания сталистых поверхностей, так и для дополнительного науглероживания наваренных стальных лезвий, например, в мечах. Цементации подвергались напильники, ножи, мечи, копья, резцы и другие изделия. Цементация была известна уже в X в.

В историко-технической и энтографической литературе описаны два способа цементации железа твердым карбюризатором. Первый способ: цементация металла уже в готовой среде — древесном угле. Второй способ: цементация, при которой процесс образования цементирующей массы происходит непосредственно при нагреве (сгорание органического вещества) в соприкосновении с металлом.

О технологии цементации можно судить по сообщениям Теофила и русским этнографическим материалам ХТХ в. Процесс цементации железного напильника Теофил описывает следующим образом: «После того как напильники опробованы..., их сматывают старым свиным салом и обматывают ремешками, нарезанными из козлиной кожи, и затем обвязывают льняными нитками. После этого их тщательно покрывают предварительно размешанной глиной, оставляя свободным черенок. Когда глина высохнет, надо их положить в горн и раздуть его настолько, чтобы кожа сгорела. После этого их освободить от глины и охладить в воде и высушить равномерно над огнем».

Другой способ применяли русские кустари ХТХ в. Они делали особую железную трубочку с одним дном, в нее вставляли железный напильник и оставшееся пространство наполняли мелкими роговыми стружками. Затем несколько трубок с напильниками клали в железный ящик, наполненный доверху мелким углем, ставили его в горн и нагревали в терние 1,5—2 час. После этого напильники вместе с трубками охлаждали в воле. Этим же способом древнерусские кузнецы могли цементировать напильники, ножи, резцы и другие изделия. Обращает на себя внимание сложность и трудоемкость работ при цементации мечей.

Термическая обработка (Термической обработкой называется нагрев металлических сплавов (для древней Руси сплава железа с углеродом—углеродистой стали) до температур, при которых происходят фазовые превращения, выдержка при этих температурах и последующее быстрое или медленное охлаждение). В древней Руси ремесленники по обработке железа и стали — «кузнеци железу», эмпирически осмыслив многие свойства стали и влияние на эти свойства разных режимов нагрева и охлаждения, создали практическую, тонко разработанную технологию термической обработки стали. Из исследованных нами более 200 цельностальных или со стальными лезвиями древнерусских изделий термическую обработку сохранил 91 % изделий. Остальные изделия находились в отожженном состоянии. Микроструктурное исследование, подтвержденное рентгеноструктурным анализом и измерением микротвердостей образцов, находящихся в термически обработанном состоянии, показало, что к 27% изделий был применен режим термической обработки— закалки, а к 73% изделий режим термической обработки — закалки с последующим отпуском. Из структур закалки были обнаружены структуры мартенсита закалки, мартенсита и троостита закалки, троостита закалки и сорбита закалки. Из структур отпуска обнаружены мартенсит отпуска, троостит отпуска, сорбит отпуска и феррит.

Микроструктура подавляющей массы термически обработанных изделий показывает, что при термической обработке стали изделие подвергали нагреву в интервале 800—950°. Лишь в некоторых экземплярах наблюдается крупноигольчатый мартенсит, говорящий о том, что температура закалки была выше указанной. Также единичны структуры неполной закалки, получающиеся тогда, когда закалку производят при недостаточных температурах.

Структура мартенсита закалки свидетельствует о применении быстрого охладителя, каким может быть вода при нормальной температуре. Подобная структура при большом увеличении представлена на фиг 24, 1. Структура троостит и сорбит закалки свидетельствует о применении закалочных сред, дающих более медленное охлаждение, чем вода. Такими средами могли быть подогретая вода, растительное масло или животный жир.

Кроме разнообразных охлаждающих жидкостей, древнерусский кузнец применял и разные другие способы охлаждения предмета. Многие изделия закаливались целиком, т. е. совсем опускались в воду или жидкость. К числу таких относятся ножи, напильники, серпы. Другие изделия закаливались частично — только в рабочей части. К их числу относятся топоры, долота, копья, зубила и ряд подобных изделий. При такой закалке возможны два варианта обработки: нагрев всего изделия и частичное охлаждение (только лезвия), или нагрев только закаливаемой рабочей части, что возможно на больших и длинных предметах — долотах, топорах, и последующее охлаждение всего изделия. При обоих способах получалось твердое лезвие, мягкое тело изделия и плавный переход между ними. Особенно важна была такая закалка на цельностальных изделиях.

Наибольшее количество термически обработанных изделий найдено в отпущенном состоянии. Такая структура образуется при следующем режиме обработки: изделие нагревают до температуры 800—950° и затем охлаждают в воде. После этого изделие подвергается вторичному невысокому нагреву. При структуре мартенсита отпуска изделие нагревают не выше 300°, при структуре троостита отпуска — до температуры 500—650°. На фиг. 24,2 представлена структура мартенсита отпуска или мартенсита и троостита отпуска; на фиг. 24,5 — структура, близкая к мартенситу отпуска; на фиг. 24, 4 — структура троостита отпуска. При режиме закалки с отпуском важен контроль за температурой нагрева. Для температур 800—950°, как и при закалке, нагрев улавливается по цвету каления. Для температур вторичного, более низкого нагрева контролем служили цветя побежалости.

Очень важным элементом технологии термической обработки, говорящим о высокой технической культуре древнерусского кузнеца, является дифференцированный подход к выбору режима закалки и отпуска исходя из технических условий того или иного вида изделий. К изделиям, подвергающимся ударным нагрузкам, как например топоры, применялся высокий отпуск. Большая часть изученных нами топоров закалена на сорбит (13 образцов). Высокому отпуску подвергались также копья. Серпы и косы подвергались среднему отпуску (на троостит), ножницы — среднему отпуску (троостит и троостит с сорбитом). Ножи в подавляющей массе закаливались на мартенсит отпуска; напильники только закаливались на мартенсит или мартенсит и троостит без последующего отпуска. Соответственно отпуску дифференцировалась на изделиях и мягкая закалка. Все указанные выше режимы полностью удовлетворяли условиям эксплуатации изделий.

Древнерусские письменные памятники о технике термической обработки стали, кроме лаконических упоминаний, как «каленые сабли» или «каленые стрелы», ничего не сохранили, но в переводной древнерусской литературе X—XI вв. имеется два очень интересных замечания. Русский переводчик, очень хорошо понимая смысл греческого оригинала и легко подбирая русскую терминологию, писал: «Пешь искушает оцел во калении» (Печь отпускает каленую сталь), т. е. перед нами предельно копоткая древнерусская формула об отжиге стали. Наиболее интересна вторая рукопись. Переводчик «ХШ слов Григория Богослова» спрашивает «донъждеже горить железо стоуденом да ся калить» (отчего раскаленное железо холодом закаливается).

Уже в X в. книжник задумывается о загадочном для него явлении, что нагретое железо (сталь) после охлаждения закаливается, т. е. приобретает новое, очень ценное свойство. Естественно, такой вопрос ему подсказала живая практика металлообрабатывающего ремесла, которое в области термической обработки металла достигло высокого технического развития. Кстати, заметим, что вопрос нашего книжника X в. о природе мартенсита разрешен лишь в XX в. советским ученым, действительным членом АН СССР Г. В. Курдюмовым.

Очень интересные сведения о закалке напильников, стальных резцов и других инструментов содержатся у цитированного выше Теофила. Три маленькие главы посвящены описанию закалки. Приведем их полностью. «Закалка напильников. Сожгите на огне бычьи рога и примешайте в массу одну треть соли, основательно все размешав. После этого суньте напильники в огонь и когда они накалятся, насыпьте на них со всех сторон приготовленную смесь. Когда все разгорится, надо огонь раскалить до яркого горения, следя за тем, чтобы калильная масса не отпадала. Выньте потом напильники м охлаждайте их равномерно в воде, вытащив их из воды, слегка подсушите над огнем. Таким способом закалите все напильники, которые сделаны из стали».

Перед нами верно изложенная и технически совершенная операция закалки с отпуском. Смесь жженого рога и соли препятствовала обезуглероживанию поверхности напильника и, в частности, верхушек зубьев. Операция подсушивания на огне есть самый обычный низкий отпуск.

В следующей главе излагается технология частичной закалки острия резца. «Закаливание резцов. Резцы тоже закаливаются, причем следующим образом. Отшлифованные и пригнанные на конце резцы своими передними концами засовываются в огонь. Как только они начинают накаливаться, они вытаскиваются и охлаждаются в воде».

И, наконец, в третьей главе Теофил приводит еще способ закалки инструмента. «Приводят еще один способ закаливания инструмента, которым режут стекло и мягкие камни. Берут трехлетнего барана, привязывают его и в течение трех дней его не кормят. На четвертый день его кормят только папоротником. Спустя два дня такой кормежки его ставят на следующую ночь в боченок с пробитыми снизу дырами. Под эти дыры ставят сосуд, в который собирается моча барана. Собранная таким образом за две-три ночи в достаточном количестве моча барана изымается и в указанной моче закаливают инструмент». В этой главе важен состав закалочной среды — моча барана, которая дает большую скорость охлаждения, чем вода. Закаленные в ней инструменты могли получать структуру наивысшей твердости. Теофил указывает, что так закаливали инструменты для резания стекла и мягких камней. Вообще история техники сохранила немало способов закалки стали, иногда и фантастических, например, закалку клинков в теле раба, в воздушной струе воздуха, сидя на мчащемся коне, в жидком мучном тесте и т. п.

Уже в X в. древнерусские кузнецы владели почти всеми сейчас известными тонкостями технологии закалки стали. Кузнецы Сарского городища, Пскова, кузнецы, изготовлявшие инвентари Гнездовских и Михайловских курганов, умело применяли закалку с отпуском. Раскрытие свойств стали и эмпирическое овладение приемами изменять и улучшать эти свойства позволили древнерусским кузнецам создать практическую технологию термической обработки стали. Это явилось важнейшим их вкладом в историю развития русской техники.

Обточка металла, относящаяся к технологии холодной обработки резанием, была в древней Руси широко распространенным технологическим приемом, применявшимся начиная от придания предмету светлой и гладкой поверхности и кончая вытачиванием отдельных элементов в изделиях. Эта операция сопровождала изготовление почти каждого предмета. При выделке некоторых видов ножей, иногда кос, частично копий, мечей и других изделий операция обточки являлась основной в придании формы изделию (например, при изготовлении ножей с многослойными лезвиями).

Обточка металла, т. е. снятие мелкой металлической стружки, производилась точильными кругами и брусками. Материалом кругов и брусков служил естественный камень. Среди кругов и брусков, известных в археологическом материале, встречается несколько видов камней — песчаник, наждак, корунд. Для более мягкого шлифования применяли искусственные материалы. Круглое точило в древнерусских городищенских слоях найдено несколько раз. Встречались точила обычно по одному экземпляру.

Большое точило очень хорошей сохранности найдено на Екимауцком городище. Точильный круг диаметром 300 мм и толщиной 42 мм имел точно в центре квадратное отверстие для оси размером 40X40 мм (фиг. 25). Точило было сделано из очень мелкого песчаника. Подобное точило найдено в Новгороде в слоях XI в.

Точильные круги часто обнаруживали вместе с обрабатываемыми на них изделиями. Например, в Старой Рязани точильные круги в одном случае найдены вместе с 2 серпами, косой, 7 ножами, 2 долотами, 2 шильями, в другом— с 17 ножами, ножницами, а в третьем случае — с 20 ножами и мотыгой. На Гочевском городище точильный круг был найден вместе с саблей. На городище Княжая Гора в землянке XI—XII вв. в углу прислоненным к стенке стоял один круглый точильный камень и около него несколько ножей, тесло, сверла, брусок и другие вещи. Как указывает автор раскопок Беляшевский, точило (по Беляшевскому «жернов») было сделано из кирпичной массы. Это наблюдение очень ценно с двух сторон. Из кирпичной массы (более точно состав неизвестен) может быть сделано только точило, ибо жернов из глины делать нельзя (мука будет непригодна к употреблению). Это точило свидетельствует о том, что техника точильного дела достигла такого развития, что для тонкого и мягкого шлифования, а также для обточки твердой стали, для чего непригодны песчаник и тем более наждак, ремесленники стали делать точила из искусственных, специально приготовленных материалов.

Устройство точильного круга в целом неизвестно, но, исходя из широкого распространения и большой трудоемкости операции обточки (например, кос, мечей, топоров и тому подобных изделий), имеется достаточно оснований предполагать, что, кроме ручного точила, в древней Руси применялись и точила с ножным приводом.

Очень часто находимые в погребениях и культурных слоях маленькие точильные бруски — оселки — могли служить лишь для заточки затупленных во время употребления лезвий ножей, ножниц, кос и тому подобных орудий и инструментов.

Опиловка металла напильником — основная операция слесарной обработки — была также широко распространенной в древней Руси, прежде всего при изготовлении сложных и многообразных замочных механизмов. Употреблялся, напильник и при производстве пил, отделке стрел и тому подобных изделий.

Пайка (Пайкой называется процесс соединения двух или нескольких металлических предметов путем ввода между ними более легкоплавкого металла или сплава (припоя), чем соединяемые металлы, и взаимного растворения в этом припое частиц поверхности соединяемых металлов). Этот процесс был известен человеку еще в глубокой древности. Техникой пайки уже хорошо владели металлурги бронзового века. При обработке цветных и благородных металлов процесс пайки с древности до настоящего времени является основным технологическим приемом при соединении отдельных частей изделия.

На территории Восточной Европы еще в античное время пайка широко применялась ювелирами при изготовлении конструктивно сложных украшений из благородных и цветных металлов. В Киевской Руси технология пайки железа и стали была уже высоко развитой и широко применялась. Ею, как основным приемом соединения деталей при обработке черного металла, пользовались в первую очередь замочники. Прочность спаянного шва в основном зависит от вида применяемого припоя. Различают две группы припоев: мягкие, с низкой температурой плавления, и твердые, с высокой температурой плавления. Твердые припои придают соединению большую прочность и твердость. У мягких припоев температура плавления не превышает 300° Наиболее распространенным припоем этой группы являются сплавы на оловянной основе. У твердых припоев температура плавления бывает выше 700°. К ним принадлежат сплавы на медной, серебряной и золотой основе. Последние два припоя употребляются исключительно при работе с благородными металлами. Проведенные исследования паяных швов (спектральный и структурный анализы) на замках и ключах к ним показали, что древнерусский замочник применял для спаивания железа и стали твердый припои на медной основе. В двух случаях это была чистая медь, лишь со следами олова и свинца; в трех случаях — медь с примесью олова и свинца. Содержание свинца было до 3—5%2 .

Каким же способом производилось спаивание деталей замка, т. е. каким путем нагревали места пайки до температуры расплавления припоя? Нагретым паяльником или паяльной трубкой (их наличие в инструментарии древнерусского ювелира известно археологически) спаять 35 железных деталей замка, иногда с длинным и глубоким швом и широкой поверхностью, совершенно невозможно. Швы на исследованных замках очень прочные, всегда плотные, с малыми зазорами и целиком заполнены припоем, пористость встречается очень редко (см. фото микроструктур паяных швов, фиг. 26).

Единственным способом нагрева шва или одновременно нескольких швов мог быть нагрев всего изделия или спаиваемых деталей в специальном горне или в специальном огнеупорном сосуде (муфеле), который, в свою очередь, нагревался в обычном кузнечном горне.

Суть процесса заключалась в следующем. Детали, очищенные в месте пайки от грязи, жира, окислов и окалины, обмазывали по шву медным порошком или прокладывали между ними медную проволоку или пластинку, затем соединяли и, если это было необходимо, то временно чем-либо скрепляли их (обматывали железной проволокой или вставляли в глиняные матрицы) и клали в горн. При высокой температуре горна (не ниже температуры плавления припоя) медь расплавлялась и диффундировала в нагретое железо, которое, в свою очередь, проникало в медь. Чем меньше был зазор в собранных деталях, тем прочнее получался шов.

Для нас неясно, каким путем мастер в процессе пайки удалял окислы с поверхности деталей в месте пайки. В настоящее время в печах создают защитную атмосферу, чего не мог сделать мастер древней Руси. Вероятнее всего, замочник достигал этого следующим путем. Собирая будущий шов, т. е. соединяя детали и обкладывая их медью, он в то же время вместе с припоем прибавлял в шов и флюс, который уже в печи при высокой температуре, соединяясь с окислом железа, очищал шов. Поэтому швы, которые видны в микроскоп, получались чистыми, ровными и без пористости.

Горновая пайка, явившаяся крупным техническим достижением древнерусской техники, позволила замочникам получать прочные, стойкие соединения деталей из железа и стали и изготовлять надежные замочные механизмы, очень часто состоявшие из 40 отдельных деталей.

Покрытие цветными и благородными металлами железа и стали в древней Руси применяли оружейники, замочники и другие ремесленники по металлу. Оружейники чаще всего применяли покрытия из благородного металла. Более массовой была технология обмеднения железа и стали. Особенно широко применяли ее замочники; большинство известных древнерусских цилиндрических замков ХII—ХIII вв. были обмеднены.

Технология обмеднения железа технически очень близка к технологии пайки и основана на тех же принципах. Археологические памятники показывают, что обмеднение производилось горячим способом в горне, подобно тому как русские кустари начала XIX в. обмедняли железные колокольчики. По описанию обследователей, кустари применяли следующую технологию обмеднения. Железный колокольчик травили в кислоте, затем обсыпали медными опилками и обмазывали густым глиняным тестом. После того как тесто немного подсыхало, весь комок помещали в горн и раздували огонь. Через некоторое время ком вынимали, глину разбивали и получали обмедненный колокольчик. Здесь неясно, чем обмазывали железо для предохранения его от окисления, но в общем технология понятна. Вполне допустимо предположить подобную технологию и для древней Руси, учитывая, что замочники были хорошо знакомы с такой сложной технологией, как горновая пайка. Кроме замков, обмедняли и другие бытовые предметы, например, ножницы, поясные пряжки, булавки, кресала, оковки ларцов и т. п.

Широко применяли древнерусские кузнецы покрытие железа и стали оловянисто-свинцовыми сплавами. Такие изделия, как, например, всевозможные булавки, пряжки, стержни фибул и т. п., целиком покрывали сплавом. Но иногда сплавом покрывали только часть изделия, в основном элементы украшений, например, на стержне ножниц часто делали орнаментальные валики, которые затем покрывали сплавом. Получалось довольно красивое изделие, у которого на темно-сером фоне железа выделялись серебристые венчики. На некоторых больших булавках кузнецы вдоль стержня делали канавки, поверхность которых покрывали сплавом.

Полировку железа и стали, т. е. придание блестящей поверхности изделию, чаще всего применяли оружейники. При производстве мечей и другого дорогого оружия они доводили поверхность металла до блестящего зеркального состояния. Об этом свидетельствуют летописи: «Обнажены меча имуще в руках блещащася аки вода» (Обнаженные мечи в руках блестят, как вода).

Полирование после предварительного шлифования на камне производили вручную. Полирующим инструментом могли служить деревянные лощила, которые смазывали особыми мазями, например, салом с речным илом или какого-либо другого состава.

Технология кузнечного ремесла была во многом для кузнеца загадочной, а так как «сила железа» и в них самих вызывала страх, то практические технологические приемы обработки железа сопровождались заклинаниями, заговорами и ритуальными обрядами. Этнографический и фольклорный материал разных народов сохранил множество поверий, связанных с кузнечным ремеслом. Индийские металлурги считали, что «божеством, которое покровительствует их профессии, является Лоха-Сур, который, по предположению, живет в плавильных печах и которому они приносят в жертву черную курицу. Они поклоняются своим кузнечным орудиям в день Дасара и в течение Пагун приносят им в жертву домашнюю птицу». Не приносили ли подобную жертву и древнерусские металлурги? В Пскове рядом с сыродутными печами VIII в. были обнаружены жертвенники с большим количеством жженых костей. Приносили жертву кузнечному богу Шашв еще в прошлом столетии кузнецы Абхазии.

Кузнечным орудиям приписывалась магическая таинственная сила. Особенно почитаемым был молот, как основное орудие кузнеца. Впоследствии молот превратился в символ всякой работы и рабочего. Почитались и другие орудия кузнеца: наковальня, клещи. Наковальня служила алтарем во время жертвоприношения богу-кузнецу или же на ней присягали: «Каждую субботу на наковальнях в кузницах зажигают восковые свечи и каждый подмастерье должен становиться на колени и целовать наковальню».

Магическая роль кузнеца, связанная с таинственностью его профессии и магической силой его орудий, не ограничивалась только железоделательным и железо-обрабатывающим производством, но распространялась и на ряд других функций общественного порядка. Кузнеца считали лекарем, совершителем браков, колдуном и т. п. Лечебная практика кузнецов заключалась или в ритуальных обрядах — силой кузнечного инструмента изгонялись из больного злой дух и болезнь, или в изготовлении лечебных амулетов из железа — чаще всего это были браслеты и подвески. Лечебные кузнецы в народной медицине дожили до XIX в. В Белоруссии существовал заговор «на море, на кияни лежит бел камень-латырь, на том белом камне-латыре стоит золотая кузня. В той кузне Кузьма-Демьян, купальный Иван. Имеет у себя Кузьма-Демьян, купальный Иван 12 молотобойцев, 12 молотов. Кузьма-Демьян, купальный Иван бьют побивают, лихую болезнь выбивают ...».

Магическое всесилие кузнеца создало у многих народов, в том числе и у славян, поверье, что кузнец может заключать браки подобно тому, как он сваривает железо. В русской деревне еще в прошлом веке бытовала присказка: «На море, на океане, на острове Буяне стоят три кузницы, куют кузнецы там на трех станах. Не куйте вы, кузнецы, железа белого, а прикуйте ко мне молодца». Или на Смоленщине одна из свадебных песен начинается: «О святэй Кузьма-Демьян, приходи на свадьбу к нам, со своим святым кузлом (молотом) и скуй ты нам свадебку...».

О древнерусском языческом боге-кузнеце, покровителе всех ремесел, русские летописи сохранили мало сведений. Только в одном месте (1114 г.) летописец, рассказывая о стеклянных бусах, будто бы падающих в Ладоге из тучи, приводит несколько известных ему историй, в том числе и рассказ о том, что «по немь Феоста (Гефест.—Авт.) иже и Соварога нарекоша Егуптяне. Царствующю сему Феосте в Егупте, во время царства его, спадоша клеше с небесе, нача ковати оружье, преже бо того палицами и камением бяхуся. Тъ же Феоста закон оустави ... единому мюжю едину жену имети и жене за один мужь посагати, аще ли кто переступить, да ввергнуть и в пещь огненну. Сего ради прозваша и Сварогом». (Затем Феоста, которого и Сварогом называли египтяне. В царствование этого Феоста в Египте упали клещи с неба и начали ковать оружие, а до того они палицами и камнями бились. Той же Феоста закон издал . .. одному мужчине одну жену иметь и жене за одного мужа выходить; если же кто преступит этот закон, да ввергнут его в печь огненную, того ради прозвали его Сварогом.) Из этого отрывка мы узнаем, что Сварог, славянский бог кузнец, являлся изобретателем металлов — «нача ковати оружье», первым кузнецом и покровителем семьи. Огонь русские славяне называли сварожичем, сыном Сварога. Эти сюжеты повторяются и в легендах о Кузьме и Демьяне. «Кузьма-Демьян, — говорят старые люди, — был первый человек у бога когда свет начинался. Этот Кузьма-Демьян первый был кузнец и первый плуг сделал в мире».

Многим технологическим операциям кузнеца также сопутствовали разнообразные обряды, заговоры и т. п. Особенно таинственно должна была происходить наиболее загадочная операция — закалка стальных лезвий орудий труда и оружия. В темной кузнице, темнота которой была практически необходима для определения цвета каления металла, произнося заговоры и заклинания, кузнец нагревал изделия и затем опускал их в специально приготовленную жидкость.

Производственные мифы, созданные еще в доклассовом обществе о боге-кузнеце, покровительствующем кузнечному искусству, продолжали жить в народном поверье до недавнего прошлого.

Б. А. Колчин

 

2007 © ООО "Поток-С"
Design: Urban Roots

603116, г. Нижний Новгород
ул.Гордеевская, д.97 А
тел/факс.: +7 (831) 243-10-02, 243-11-02

Лестничные ограждения, нестандартные металлоконструкции
info(at)potok-s.ru
www.potok-s.ru

Rambler's Top100  ???????@Mail.ru