Die Erfindung des Schmelzens

Metallurgie und Schmelzen sind vielleicht einige der wichtigsten Innovationen in der Geschichte der Menschheit, da sie Transport, Kriegsführung, Handel, Landwirtschaft und mehr verändert haben. Das Schmelzen und die Verarbeitung von Metallen lieferten ein Währungssystem und machten die industrielle Revolution – von Dampf zu Elektrizität – möglich.

Schmelzen

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Entwicklung der Metallurgie und des Schmelzens

Die Metallurgie, wie sie heute bekannt ist, hat sich über einen Zeitraum von etwa 6.500 Jahren entwickelt. Die Erfindung und die nachfolgende Entwicklung der Metallurgie und Verhüttung wurden von den Zivilisationen für Waffen, Werkzeuge, landwirtschaftliche Instrumente, Haushaltsgegenstände, Dekorationen usw. verwendet. Die ersten verwendeten Metalle waren Gold, Silber und Kupfer, da diese in ihrer natürlichen oder metallischen Form auftraten Zustand. Die frühesten Formen waren wahrscheinlich Goldnuggets, die im Sand von Flussbetten gefunden wurden. Die ersten bekannten Kupfer-Artefakte wurden im Irak gefunden und datieren auf 8700 v. Gegen Ende der Steinzeit wurden diese Metalle dekorativ und praktisch eingesetzt. Es wurde entdeckt, dass Gold durch kaltes Hämmern zu größeren Stücken geformt werden konnte, Kupfer jedoch nicht. Beginnend um 7000 v. Chr. Begannen neolithische Völker, Kupfer zu rohen Messern und Sicheln zu schlagen; Diese Werkzeuge dauerten länger als Steinwerkzeuge und waren genauso effektiv. Die Ägypter fertigten ab etwa 3000 v. Chr. Waffen aus Eisen. Zwischen der Steinzeit und der Bronzezeit gab es eine Übergangszeit, die nach der Kombination der Materialien Kupfer und Stein benannt wurde - der Chalkolithischen Periode.

Die Entdeckungen, dass Metalle wie Kupfer aus seinem Erz gewonnen werden konnten, indem das Metall über seinen Schmelzpunkt erhitzt wurde und dass solche Metalle durch Schmelzen und Gießen in Formen geformt werden konnten, waren entscheidend für das Metallzeitalter. Das erste zu schmelzende Metall befand sich im alten Nahen Osten und war wahrscheinlich Kupfer. Die frühesten bekannten Artefakte, die durch Schmelzen und Formen geformt wurden, sind Kupferäxte aus dem Balkan aus dem 4. Jahrtausend v. Chr. Öfen mit Luftzug wurden erfunden, um die hohen Temperaturen zu erreichen, die für das Schmelzen erforderlich sind. Die Öfen wurden bis zum 18. Jahrhundert mit Kohle betrieben, als Koks - ein fester Rückstand, der beim Erhitzen von bituminösen Kohlen entstand - in England eingeführt wurde.

Die nächste kritische Entdeckung war, dass die Kombination von Kupfer und Zinn eine überlegene Metallbronze bildete. In Serbien wurden Kupfer und Zinn zu Bronzegegenständen verarbeitet, was den Beginn der Bronzezeit markiert. Verschiedene Bronzetypen wurden für unterschiedliche Zwecke hergestellt, und die Schmelztechnologie verbreitete sich - wahrscheinlich durch Handel und Migration - aus dem Nahen Osten nach Ägypten, nach Europa und China. Um 2500 v. Chr. Wurde eine Technik namens Hartlöten - Verbinden von Metallen durch Schmelzen und Fließen eines Füllmetalls in das Gelenk - verwendet, wie das Goldtrinkgefäß für die Königin Puabi in der sumerischen Stadt Ur zeigt. Es gibt auch einige Beispiele dieser Technik aus Troja und Ägypten um diese Zeit. Diese Technik wird heute noch verwendet.

Während es keine Möglichkeit gibt, den Beginn der Eisenzeit genau zu bestimmen, wurden in Hattic-Gräbern Eisen-Artefakte aus dem Jahr 2500 v. Chr. Gefunden. Gelehrte glauben, dass die Hethiter den Prozess der Gewinnung von Eisen aus seinem Erz und der Bildung eines bearbeitbaren Metalls erfunden haben, obwohl kleine Eisenstücke natürlich in Kupferschmelzöfen hergestellt wurden. Um 1800 v. Chr. Begann Indien, Eisen zu bearbeiten, und anscheinend betrachtete das kaiserliche Rom Indien als ausgezeichnete Gusseisenarbeiter. Anatolien stellte im großen Stil Eisenwaffen her, und dies wird typischerweise als der wahre Beginn der Eisenzeit betrachtet. Um 1000 v. Chr. Wurde die Eisenverarbeitung nach Europa eingeführt, und ihre Verwendung verbreitete sich langsam westwärts. Zur Zeit der römischen Invasion, um 55 v. Chr., Hatte die Eisenherstellung Großbritannien erreicht. Obwohl einige Regionen die Technologie noch nicht einmal implementiert hatten, gibt es Hinweise darauf, dass andere Regionen Härtungsverfahren verwendeten, um die Schärfe von Schwertern usw. zu verbessern. Zu diesem Zeitpunkt hatte Ostafrika begonnen, mit Stahl zu arbeiten.

Gehärteter Martensit wurde in Galiläa gefunden und stammt aus der Zeit um 1200 vor Christus. Tempern erhöht die Zähigkeit von Legierungen wie Stahl und Gusseisen. Bis 650 v. Chr. Wurden in Sparta große Mengen Stahl produziert, und um 600 v. Chr. Wurde Wootzstahl in Indien hergestellt. In den nächsten mehreren hundert Jahren gab es viele Entwicklungen in der Metallindustrie; Song, China schuf eine Methode, um weniger Kohle in einem Hochofen zu verwenden; die Römer verbesserten Bergbauorganisation und -verwaltung; Ostasien erfand den Prozess, der später Bessemer-Prozess genannt wurde. Ab 1623 beeinflusste das Pascal'sche Gesetz die Wärmebehandlung von Metallen und die ersten Eisengießereien wurden 1700 im Vereinigten Königreich gegründet. Der Elektrolichtbogenofen wurde 1907 n. Chr. Entwickelt. Viele weitere Entwicklungen wurden unternommen, einschließlich der Veröffentlichung metallurgischen Wissens in dem Buch De Re Metallica im 16. Jahrhundert von Georg Agricola, der als "Vater der Mineralogie" gilt. Heute werden einige dieser Techniken noch verwendet, obwohl viele Entwicklungen unternommen wurden, um den Prozess zu modernisieren.

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Beispiele für die Auswirkungen von Metallurgie / Schmelzen

• Die Entdeckung von Bronze markierte einen bedeutenden technologischen Wandel in der Geschichte der Menschheit.


• Die Gewinnung und Verarbeitung von Eisen war ein wesentlicher Faktor für den Erfolg der Philister.


• Die Entwicklungen in der Gewinnung und Bearbeitung von Metallen zwangen zur Weiterentwicklung anderer Technologien, insbesondere der Verwendung von Feuer und Öfen.


• Metalle wurden und werden weiterhin für Währungen auf der ganzen Welt verwendet.


• Die Metallurgie führte zur Entdeckung von Schmelzen und Bergbau, die heute riesige Industrien sind.


• Transport, Krieg, Landwirtschaft, alltägliche Dinge, Bauwesen - fast alles - wurden von der Metallurgie beeinflusst und vorangetrieben, was sie vielleicht zu einem der wichtigsten Prozesse machte, die jemals erfunden wurden.