Содержание к диссертации
Введение
Глава I. История изучения чугунолитейного производства европейской части Золотой Орды и описание археологических источников 11
1. История изучения чугунолитейного производства Золотой Орды 11
2. Находки чугунных изделий и вопрос их датировки 18
3. Памятники черной металлургии Южного Приуралья 23
Глава II. Чугунные изделия и чугун как литейный материал 43
1. Чугунные изделия 43
2. Состав чугуна и его литейные свойства 51
Глава III. Технология и происхождение чугунолитейного производства в европейской части Золотой Орды 73
1. Получение чугуна 73
2. Изготовление литейной формы и заливка металла 80
3. Приемы устранения литейного брака 91
4. Происхождение и распространение чугунолитейного производства на европейской территории Золотой Орды 96
Заключение 106
Список использованных источников и литературы 113
Приложение I 126
- Находки чугунных изделий и вопрос их датировки
- Памятники черной металлургии Южного Приуралья
- Состав чугуна и его литейные свойства
- Изготовление литейной формы и заливка металла
Введение к работе
Актуальность исследования. Черная металлургия и обработка металла в экономике государственных и этнокультурных образований раннего железного века и средневековья занимали одну из важнейших позиций, определяя общий уровень развития производительных сил. Начальным этапом в освоении черной металлургии и металлообработки было овладение способом прямого восстановления железа из руды (сыродутный процесс) и приёмами его кузнечной ковки. Следующий этап - умение получать и обрабатывать сталь. В дальнейшем развитие металлургии железа привело к овладению различными приёмами науглероживания железа и получения жидкого литейного сплава - чугуна.
Результатом развития черной металлургии в позднее средневековье и новое время стало появление принципиально новой технологии. Это доменный процесс - прямое получение чугуна из железной руды. Доменный процесс, в отличие от сыродутного, позволяет максимально полно извлекать железо, содержащееся в руде и многократно увеличивать количество производимого металла в виде чугуна. В черной металлургии переход к доменному процессу окончательно завершился только к началу XX в. но, уже в XVII в., он явился одной из основ промышленной революции в Западной Европе и, в конечном итоге, современной машинной индустрии.
Наличие чугунолитейного производства допустимо считать показателем высокого уровня развития черной металлургии и, соответственно, технической развитости средневекового общества в целом.
Неоспоримые факты применения чугуна как литейного материала известны по археологическим данным уже в середине первого тысячелетия до н.э. в древнем Китае и на Дальнем Востоке. Постепенно распространяясь на запад, умение применять чугун в XIII-XIV вв. впервые появляется в Восточной Европе. Об этом свидетельствуют многочисленные находки фрагментов чугунной посуды на археологических памятниках золотоордынского периода
в Поволжье, Подонье, Приднепровье, на Северном Кавказе, в Крыму и Северном Причерноморье.
Таким образом, изучение технологии получения и литья чугуна, её роли в черной металлургии и металлообработке Золотой Орды, представляет многоплановый интерес. Во-первых, с точки зрения истории и культуры собственно золотоордынского государства, во-вторых, с точки зрения истории техники.
Объектом исследования выступает древнее чугунолитейное производство и чугунные изделия.
Предметом исследования является морфология и технология изготовления чугунных изделий XIII-XIV вв., происхождение и распространение чугунолитейного производства на европейской территории Золотой Орды.
Территориальные рамки исследования ограничены европейской частью Золотой Орды (Северное Причерноморье, Нижний Дон и Северный Кавказ, Поволжье и Южное Приуралье). Для этих регионов чугунолитейное производство в XIV в. имело инновационный характер. До монгольского завоевания, в отличие от азиатской части Золотой Орды (города Южного Казахстана и Средней Азии), техника литья чугуна здесь была неизвестна. Все упомянутые в работе памятники и находки расположены на территориях, непосредственно входивших во владения золото ордынских ханов, либо находившихся под политическим влиянием Золотой Орды.
Хронологические рамки исследования ограничены второй половиной XIII - XIV вв. Во второй половине XIII в. начинается' период оформления политической самостоятельности Золотой Орды, роста её экономического потенциала и активного градостроительства в Нижнем Поволжье. Конец XIV в. характеризуется политическим-и экономическим упадком, который был довершен походами Тимура, приведшими к развалу экономики, ремесла и почти полному исчезновению чугунолитейного производства в европейской части Золотой Орды.
Степень научной разработанности темы.
Начало изучения золотоордынского чугунолитейного производства относится к рубежу 1950 - 1960-х гг., когда Болгарской археологической экспедицией 1947-1949 гг. под руководством А.П. Смирнова были получены находки чугунной посуды, впервые четко датированные по стратиграфическим и нумизматическим данным XIV в. В последующее десятилетие была предпринята попытка охарактеризовать место и значение этих находок в культуре Болгара золотоордынского периода1. Авторы обратили внимание на отличие форм котлов из Болгара от центральноазиатских и китайских изделий, высказались в пользу самостоятельного возникновения чугунолитейного производства в Поволжье на базе местных традиций высокоразвитой культуры железоделательного ремесла.
Последовавший период 1960-1980-х гг. характеризуется дальнейшим накопление источникового материала по золотоордынскому чугунному литью, что привело к появлению новых работ. Было выявлено кардинальное отличие поволжского чугуна по химическому составу и микроструктуре-от древнемонгольского". Появляется ряд публикаций материалов раскопок городищ и селищ XIII-XIV вв. на Украине с находками чугунной посуды и результатами их металловедческого изучения, показавшие, насколько широко было распространено чугунное литьё в Золотой Орде3.
В 90-х гг. XX в. и начале XXI в. проводятся исследования с более углубленным подходом к изучению чугунных изделий, основанные как на опыте предшественников, так и на новых материалах. Исследование булгар-
1 Смирнов А.П. Волжские булгары. - М., 1951; Ефимова А.М. Черная металлургия города Болгара // МИА.
- 1958. - № 61; Королев А.В., Хлебникова Т.А. К вопросу о черной металлургии у волжских болгар //
МИА.-I960.-№80.
2 Терехова Н.Н. Технология чугунолитейного производства у древних монголов // СА- 1974- № 1.
3 Беляева CO., и др. Про середньовічне чавуноливарне виробництво II Археологія, № 23- Київ, 1977; Беляе
ва СА. Южнорусские земли во II половине XIII - XIV вв. - Киев, 1982; Кравченко А.А. Средневековый Бел-
город-на-Днестре (конец XIII -XIV вв.). — Киев, 1986; Кравченко Э.Е. Памятники золотоордынского вре
мени на территории Донецкой области // Научно-практический семинар: Проблемы охраны и исследования
памятников археологии в Донбассе.: Тез. докл. - Донецк, 1989; Ильинский B.E. Городище на о. Хортица //
Вестник краеведа. Тезисы научных докладов и сообщений (апрель 1991 г.). № 2, - Запорожье, 1991.
6 ской черной металлургии показало возможность заимствования "идеи" литья чугуна у ремесленников, пришедших в Поволжье с монголами4. По результатам металловедческого анализа фрагментов чугунных котлов из Селитренно-го и Маджарского городищ сделано предположение о наличии локальных особенностей в способе получения чугуна и предложены общие направления исследования чугунных изделий Золотой Орды5. К.А. Руденко предложена типология чугунных котлов на основе целых форм из находок на территории Татарстана6. Автором диссертационного исследования предложена реконст-рукция технологии литья чугунных котлов и дана обобщающая характеристика чугунолитейного производства в Золотой Орде8.
Таким образом, на сегодняшний день не проведено целенаправленное комплексное исследование чугунолитейного производства в Золотой Орде -обращение к данной теме носило преимущественно эпизодический характер. Нет единого мнения исследователей о важных вопросах истории и технологии чугунолитейного производства в европейской части Золотой Орды: возникло оно самостоятельно, как результат развития местной металлургии, или было привнесено извне; каков способ получения чугуна; есть.ли региональные различия в формах посуды, составе чугуна и технике литья.
Цель и задачи исследования. Цель данной работы — комплексное ис-торико-технологическое изучение чугунолитейного производства в европейской части Золотой Орды.
При разработке темы определены основные задачи:
1. Проанализировать степень-изученности темы и источниковую базу;
4 Семыкин Ю.А. Черная металлургия и металлообработка на Болгарском городище // Город Болгар. Ремесло металлургов, кузнецов, литейщиков.- Казань, 1996.
3 Крылов Б.Э., и др. Исследование чугунных изделий из городов Золотой Орды: проблемы и методы решения // Современные материалы: технологии и исследования. Труды СП6ТТУ. № 463 - СПб, 1996.
6 Руденко К.А. Металлическая посуда Поволжья и Прикамья в VIII-XIV вв. - Казань, 2000.
7 Рязанов СВ. Чугунолитейное ремесло в городах Золотой Орды. — Уфа, 1997.
8 Рязанов СВ. Чугунолитейное ремесло в Золотой Орде // Известия Алтайского государственного универси
тета. № 4/2-Барнаул, 2008.
Рассмотреть совокупность чугунных изделий с морфологической и технологической точек зрения;
Реконструировать технологию литья чугуна, выявить источник её происхождения и условия распространения на европейской территории Золотой Орды.
Источниковая база исследования* формировалась по материалам разведок и раскопок на металлургических комплексах XIV в. Южного При-уралья, непосредственно связанных с получением и литьём чугуна. Привлечены результаты полевых работ Р.Б. Исмагилова (1973,1978 гг.), С.В.Ульянова (1983-1985 гг.), Ф.М. Тагирова (1990 г.) и авторских (2005, 2008 гг.).
Для непосредственного изучения использованы чугунные изделия и отходы черной металлургии (342 находки) из материалов разведок и раскопок 26 памятников Восточной Европы золотоордынского периода. Из них подвергнуты металлографическому анализу 239 предметов.
Это коллекции раскопок в г. Азове (золотоордынский Азак) Ростовской
области РФ в 1970-1990-х гг. из фондов Азовского историко-
археологического и палеонтологического музея-заповедника: В.В. Чалого,
Н.М. Фомичева, И.В. Волкова, Н.М. Булатова, И.В. Гудименко,
И.В. Белинского, П.А. Ларенка, А.Л. Бойко и авторских. Кроме того, изучены коллекции раскопок и разведок на памятниках юга России в 1990, 1991, 1993-1995, 2000 гг. Э.Д. Зиливинской, И.В. Волкова (Маджарское городище в Ставропольском крае РФ; селище Семеновская крепость в Ростовской области РФ; I Большое Голубицкое городище в Краснодарском крае РФ). Из памятников Нижнего Дона и Северного Кавказа использовано в работе 104 находки чугуна, из них 92 фрагмента посуды.
* Пользуюсь случаем выразить глубокую признательность перечисленным исследователям за возможность использовать материалы их полевых работ и сотрудникам упомянутых музеев и научных организаций за помощь в сборе материала.
Изучены также материалы раскопок Селитренного городища (Сарай-Бату) в Астраханской области РФ из фондов Российского НИИ культурного и природного наследия имени Д.С. Лихачева: коллекции раскопок Поволжской археологической экспедиции в 1976 г. под руководством Г.А. Федорова-Давыдова; Южнороссийской комплексной экспедиции в 1993-1995 гг. под руководством Н.М. Булатова.
Использованы материалы раскопок Болгарского городища в Республике Татарстан из фондов Болгарского государственного историко-архитектурного музея-заповедника: М.Д. Полубояриновой, 1976 г.; И.Р. Газимзянова, 1996 и 1999 гг.; Н.Д.Аксёновой, 1986 г.; В.С.Баранова, 1998 г. Привлечены также единичные находки из селищ золотоордынского периода в Республике Татарстан (Лаишевское селище, III Коминтерновское селище, V Мурзихинское селище, селище Дамба I, селище Разбойничий остров, селище Дюна I) из фондов Национального музея Республики Татарстан и Национального центра археологических исследований им. А. Халикова (Институт истории им. Ш. Марджани АНРТ): Е.П.Казакова, 1970-1980 гг.; К.А. Руденко, 1980-1990 гг.
Изучены единичные находки из селищ золотоордынского времени на территории Самарской области РФ, из фондов Самарского областного исто-рико-краеведческого музея им. П.В. Алабина — Максимовское и Сухоречен-ское селища, раскопки 1984 г. И.Н. Васильевой.
Всего из памятников Поволжья и Нижнего Прикамья использовано в работе 177 находок чугуна, из них 171 фрагмент посуды.
Включены в источниковую базу находки, полученные при исследованиях памятников Южного Приуралья (селища Санзяповское, Горновское, Кучумовское; городища Охлебининское, Гумеровское, Абдуллинское; местонахождение Брик-Алга; случайные находки из сел Нагаєво и Покровское, металлургические комплексы Асавбашево I, Ярук и Манеево), из фондов Музея археологии и этнографии Института этнологических исследований
Уфимского научного центра РАН, отдела археологии Института истории,
языка и литературы Уфимского научного центра РАН, Национального музея
Республики Башкортостан и Государственного управления охраны наследия
Министерства культуры Республики Башкортостан. Это результаты полевых
работ 1960-2000-х гг. Н.А. Мажитова, Г.Н. Гарустовича, В.В.Овсянникова,
СВ. Ульянова, Ф.М. Тагирова, Н.С. Савельева, А.И. Лебедева,
И.М. Акбулатова и авторских. Из памятников Южного Приуралья использованы в работе 61 находка чугунных предметов, из них 55 фрагментов посуды.
Кроме собранных и исследованных автором непосредственно, к исследованию привлечены уже опубликованные результы изучения находок чугунных изделий XIV в. из золотоордынских памятников Поволжья, Подонья и Поднепровья.
Методологической основой работы является комплексный подход, базирующийся на принципах объективности и историзма, состоящий в максимально полном использовании познавательных возможностей источников по изучению золотоордынского чугунолитейного производства. Характеристика памятников черной металлургии Южного Приуралья дана с помощью метода картографировашія. При изучении особенностей формы чугунной посуды применен формально-типологический метод. Естественно-научные методы позволили наиболее эффективно выявить полезную информацию, содержащуюся во фрагментированном археологическом материале: химический анализ послужил основой для выявления групп чугуна различного химического состава; металлографический анализ дал возможность произвести оценку химического состава и качества чугунных изделий, использован при рассмотрении технологических аспектов чугунолитейного производства. Методы исторических и этнографических параллелей помогли реконструировать технологический процесс получения и литья чугуна.
Научная новизна работы заключается в том, что она является первым обобщающим исследованием чугунолитейного производства в европейской части Золотой Орды. На основе археологических, этнографических и естественно-научных данных произведена реконструкция технологии получения и литья чугуна на золотоордынских археологических памятниках. Дана характеристика чугунных изделий с морфологической и технологической точек зрения и показано сходство технологии литья и форм посуды на рассматриваемой территории, обусловленное общими историческими корнями производства.
Научно-практическая значимость исследования состоит в том, что ее результаты могут быть использованы при проведении археологических исследований на памятниках металлургии; написании обобщающих трудов по истории Золотой Орды, средневековой истории и истории техники Восточной Европы в целом и Южного Приуралья в частности; при написании учебных пособий, курсов лекций и семинаров, разработке музейных экспозиций.
Основные положения, выносимые на защиту:
До монгольского завоевания в европейской части Золотой Орды чугунолитейного производства не существовало. Умение применять чугун для изготовления отливок привнесено сюда при переселении ремесленников из городов Средней Азии и Южного Казахстана в города Поволжья.
Чугун получали посредством переработки отходов сыродутной металлургии и переплавкой обломков чугунных изделий.
В европейской части Золотой Орды чугунные изделия не имеют существенных локальных различий в формах посуды, составе чугуна и технологии литья. Исключение составляют находки из Южного Приуралья и немногочисленная группа посуды подражательных форм и привозных изделий.
Одним из источников поступления чугунных изделий в города и селища Поволжья было богатое железными рудами Южное Приуралье.
11 Апробация работы. По теме исследования опубликовано двенадцать научных работ. Основные положения диссертации отражены также в докладах и выступлениях на конференциях: VII международной научной конференции "Международные отношения в бассейне Черного моря в древности и средние века" (Ростов на Дону, 1994); XIII Уральском археологическом совещании (Уфа, 1996); II (XVIII) Всероссийском археологическом съезде (Суздаль, 2008); IV международной научной конференции, посвященной памяти профессора МГУ Г.А. Федорова-Давыдова "Диалог городской и степной культур на евразийском пространстве" (Азов, 2008); международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию Р.Г. Кузеева (Уфа, 2009); международной научной конференции "Политическая и социально-экономическая история Золотой Орды (XIII-XIV вв.)" (Казань, 2009).
Структура исследования. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка источников и литературы, приложений, содержащих таблицы и иллюстрации.
Находки чугунных изделий и вопрос их датировки
Собственно археологическая группа источников подразделяется на две части. Первая - находки чугунных изделий, полученные большей частью при археологических раскопках городов, селищ и производственных памятников золотоордынского времени, но привлечены также подъемный материал и случайные находки. Вторая - материалы разведок и раскопок на памятниках черной металлургии в Южном Приуралье, где археологически прослеживаются четкие следы чугунолитейного производства. Эти памятники способствуют раскрытию ряда важных вопросов, связанных с реконструкцией технологии литья чугуна в Восточной Европе.
Находки чугунных изделий известны на всей территории европейской части Золотой Орды от Днестра до Приуралья (рис. 1) почти на всех городищах и крупных селищах Нижнего Днестра, Приднепровья, Подонья, Северного Причерноморья, Приазовья и Крыма, Северного Кавказа, Среднего и Нижнего Поволжья, Южного Приуралья и Прикамья, датируемых XIII-XIV веками. Полный учет этих находок практически невозможен, так как многие из них опубликованы в малотиражных региональных изданиях или не опубликованы до сих пор. Исследователям памятников золотоордынского периода хорошо известно, что в городах и на многих золотоордынских поселениях обломки чугунной посуды являются если не массовым, то типичным археологическим материалом.
Всего собраны и изучены 342 различных предметов и слитков чугуна, происходящих из следующих регионов: Нижний Дон и Северный Кавказ; Нижнее и Среднее Поволжье; Нижнее Прикамье и Южное Приуралье в пределах территории Республики Башкортостан. Количественное распределение изученных находок по регионам представлено в таблице 1.
Известны такие категории чугунных изделий: посуда - основная масса находок (318); оружие - две чугунные булавы из Азака (рис. 30, 1, 2); фрагменты шести колесных втулок с шипами из раскопок Селитренного городища и одной из местонахождения Брик-Алга в юго-западном Башкортостане (рис. 29).
Многие обломки посудного литья - котлов, горшков, чашевидных сосудов - имеют внешние признаки, помогающие реконструировать процессы формовки и литья, поэтому изучение их начиналось с тщательного внешнего осмотра, измерения диаметров венчиков, толщины стенок и попыток восстановить наиболее полный профиль сосуда путем склейки подбирающихся фрагментов.
Более двухсот (239) находок подвергнуты металлографическому и химическому анализам, результаты которых изложены в главе П. Среди них имеются собственно чугунная посуда разных типов, колесные втулки, чугунные т.н. "заплатки" - слитки чугуна, получившиеся в результате заливки расплавленным металлом дефектов посудного литья, слитки чугуна, найденные на производственных металлургических памятниках.
Кроме собранных и исследованных автором непосредственно, привлечены, как сравнительный материал, публикации находок чугунных изделий XIV века в Восточной Европе и результатов их изучения с помощью металлографии, спектрографии и химического анализа.
Наиболее ранние находки чугунных изделий происходят из селища Семеновская крепость, расположенного на северо-восточном побережье Таганрогского залива Азовского моря и, на основании изучения керамического импорта, датированного автором раскопок И.В. Волковым 40-60 гг. XIII в. Стенка котла из Большого Голубицкого I городища (Таманский полуостров) найдена в переотложенном слое, с сопутствующими находками XI-XIII вв. и, возможно, датируется так же XIII в.37
Период активного градостроительства в Золотой Орде начинается во второй половине XIII в. и предполагаемые близлежащие чугунолитейные центры (Азак, Селитренное городище, Маджар) скорее всего в середине XIII в. ещё не существовали. Происхождение таких ранних находок возможно объяснить торговыми связями с городами Средней Азии и Южного Казахстана, при которых некоторое количество чугунной посуды попадало в Восточную Европу. Другое возможное объяснение — привнесение чугунной посуды в период собственно монгольского завоевания и становления золотоор-дынского государства. Так, по всей вероятности, можно объяснить происхождение обломка венчика чугунного котла из Охлебининского городища в
Башкортостане. Этот фрагмент принадлежит группе т.н. "каракорумского" чугуна с высоким содержание серы (глава II) и датируется, вероятнее всего, второй четвертью XIII в.
При изучении автором коллекций из раскопок Азака, хранящихся в археологических фондах Азовского историко-археологического и палеонтологического музея-заповедника, были собраны сведения о монетах из закрытых комплексов. Прежде необходимо отметить, что особенностью Азова, как исторического памятника, является наличие слоя ХІХ-ХХ вв., в котором немало чугунного литья: обломков посуды, деталей печного оборудования и т.д. Этим обусловлено случайное попадание чугунных вещей ХІХ-ХХ вв. в археологические коллекции. Это тонкостенные отливки из серого или половинчатого чугуна. Все находки из Азова, которые сейчас можно уверенно датировать XIV в. - из белого чугуна, иногда с некоторым количеством графита (табл. 10, 11, 13). Получение серого чугуна в тонкостенном литье XIV в. конечно возможно, но подобные изделия должны происходить или из ненарушенного позднейшими перекопами закрытого комплекса, или иметь характерные только для XIV в. признаки. Таковыми являются: вертикальные заливы ("литейные швы") по разъёмам верхней полуформы (рис. 41, 1-3, 5, 6; рис. 42, 1, 3, 4, 6, 8) - в новейшее время формы для посуды делали по иному и, как правило, удаляли впоследствии с поверхности отливок лишний металл; наличие в центре днища снаружи утолщения или других следов литника диаметром 5-8 см (рис. 14, 1; рис. 15; рис. 31, 1, 3; рис. 32, 2; рис. 33, 6); специфические виды устранения брака на отливках (глава III); в отдельных случаях — излом с большим количеством газовых раковин, общий грубый вид отливки или полностью коррозированный металл.
Памятники черной металлургии Южного Приуралья
Интерес к южноуральским памятникам металлургии определяется двумя важными обстоятельствами. Раскопки на приуральских памятниках металлургии дали ключ к пониманию таких важных деталей средневекового чугунолитейного производства как способ получения литейного металла и изготовление форм для отливки чугунных котлов. Кроме того, металлургия Южного Урала предстает одним из важных источников снабжения в XIV веке городов Поволжья и Нижнего Прикамья черным металлом и готовой продукцией чугунолитейщиков — котлами.
Как известно, основными видами сырья для производства железа и чугуна являются руда и лес. Для Южного Урала характерно наличие большого количества относительно мелких месторождений бурого железняка с содержанием железа в 50-60%, вполне пригодных к разработке для нужд кустарных или небольших заводских предприятий. С учетом этих месторождений рудные запасы Южного Урала были в своё время оценены как значительно превышаюшие ресурсы Северного и Среднего Урала48. Это обстоятельство и наличие обширных лесных массивов способствовало возникновению здесь в позднем средневековье крупных металлургических комплексов по получению железа и чугуна.
На территории Южного Приуралья (Республика Башкортостан) известно около сорока археологических местонахождений, связанных с черной металлургией (рис. 2). Они были разделены на три группы по степени изученности полевыми археологическими методами: предполагаемые памятники металлургии; вторая группа включает местонахождения, достоверно определимые как памятники металлургии без возможности датировать их даже приблизительно; часть местонахождений выделены в группу средневековых памятников металлургии.
Предполагаемые памятники металлургии (номера далее соответствуют рис. 2). В эту группу отнесены в основном находки небольшого количества шлаков или руды, найденные, как правило, в разведке при сборе подъемного материала и иногда при раскопках археологических памятников. Необходимо оговорить сразу — часть перечисленных ниже памятников содержат также находки раннего железного века и раннего средневековья но, как показывает приведенный ниже пример Ново-Барятинского поселения эпохи бронзы49, находки, связанные с черной металлургией, не обязательно синхронны более ранним культурным остаткам и отнести их в-данную группу, до более детального полевого изучения, вполне допустимо.
Например, на селище Сю-Сяй (№ 42, Баймакский район) в шурфе обнаружены куски шлака вместе с другими средневековыми культурными остатками50, на Кардагушевском городище (№ 22, Татышлинский район)51 обнаружены фрагменты керамики бахмутинской культуры, куски железной руды и угля.
На селищах Андреевка-2 (№ 50, Илишевский район) и Киргизово-2 (№ 51, Краснокамский район) вместе с керамикой раннего железного века и раннего средневековья отмечены находки железной крицы в виде сегмента шара и, в другом случае, "...кусок железной крицы". К сожалению зачастую за железные крицы принимают крупные куски железосодержащего шлака 4. Поэтому в данных случаях необходимо непосредственное изучение упомянутых находок для их точного определения. Кроме того, если судить строго, выработка железа необязательно должна была происходить на месте находки криц.
Небольшие куски шлака могли остаться на селищах и стоянках в результате деятельности кузнецов (т.н. кузнечные шлаки). Таким образом, подобные местонахождения сейчас, без получения более точных сведений, нельзя интерпретировать как места древней металлургической деятельности.
Другие местонахождения этой группы: д. Сараштыбашево (№ 20, Та-тышлинский район) ; д. Садовка (№ 23, Стерлитамакский район) ; д. Красная Звезда (№ 24, Алыпеевский район)57; с. Месели I (№ 25, Аургазинский район)58; стоянка Какры-Куль XIII (№ 26, Краснокамский район)59; стоянка Какры-Куль VIII (№ 27, Краснокамский район)60; стоянка Какры-Куль I (№ 57, Краснокамский район)61; д. Ново-Балапаново (№ 28, Абзели-ловский район)"; д. Юламаново (№ 29, Аургазинский район); д. Балыклыкуль I, II (№30, 31, Аургазинский район) ; селище Апасево (№ 32, Мелеузовский район) 4; д. Талачево II (№ 46, Стерлитамакский район)65; городище Масляный мыс-1 (№ 52, Краснокамский район)66; стоянка I Романовская (№ 53, Мелеузовский район) ; городище Кара-Абыз (№ 54, Благовещенский район).
Состав чугуна и его литейные свойства
Чугун, с точки зрения современного металловедения, является (как и сталь) сплавом железа и углерода. По содержанию углерода граница между сталью и чугуном принята в 2,03%. В зависимости от химического состава металла и температурно-скоростного режима затвердевания и охлаждения чугунной отливки в ней могут образоваться следующие структурные составляющие: 1. Графит, выделяющийся в виде пластинок, "розеток", "гнезд" и других образований; 2. Структурно-свободный первичный цементит (химическое соединение - Fe3C — карбид железа), выделяющийся в виде пластинок; 3. Ледебурит — эвтектическая смесь цементита и аустенита (аустенит -высокотемпературный твердый раствор углерода в железе, при определенных условиях дальнейшего охлаждения образующий перлит); 4. Структурно-свободный вторичный цементит, выделяющийся в виде пластинок (в специальной литературе встречается также термин "игольчатый цементит") внутри зерен аустенита при ускоренном охлаждении последнего до эвтектоидного распада (образования перлита); 5. Феррит - низкотемпературное состояние химически чистого железа; 6. Перлит - результат эвтектоидного распада аустенита - механическая смесь чередующихся пластинок феррита и цементита. Кроме того, в чугуне, как в любом металле, содержатся неметаллические включения. В отношении средневекового чугуна это, в основном, сульфиды железа и марганца. Следует также отметить, что по содержанию углерода чугун подразделяется на три основные вида: доэвтектическии, эвтектический и заэвтектиче-ский. Указанные структурные составляющие, в упрощенном изложении, образуют несколько типов характерных структур чугуна. Белый чугун, в зависимости от содержания в нём углерода, образует три вида характерных структур: доэвтектическии - ледебурит и перлит (образуется, чаще всего, в древовидных кристаллах или, иначе, "дендритах" — в таком виде выделяется аустенит при начальной стадии затвердевания доэв-тектического чугуна); эвтектический - ледебурит; заэвтектический - ледебурит и структурно-свободный первичный цементит в виде пластинок (выделяется при начальной стадии затвердевания заэвтектического чугуна).
Половинчатый ("отбеленный") чугун отличается от белого тем, что при пониженной скорости затвердевания и охлаждения часть углерода успевает выделиться в виде графита. Серый чугун содержит графит и феррит (серый "перлитный" чугун содержит графит и перлит). Изучение чугунных отливок и их обломков проводилось путем внешнего осмотра поверхностей, исследованием микроструктуры отобранных об разцов на металлографическом микроскопе МИМ-7, количественного химического анализа (исследованы котлы - 21 образец, анализ выполнен в лаборатории Уфимского моторостроительного производственного объединения), исследованием состава неметаллических включений трех фрагментов от чугунных котлов на электронном микрозонде (анализ выполнен в лаборатории электронной микроскопии Института проблем сверхпластичности металлов Уфимского научного центра РАН). Металлографически изучены 239 предметов. Среди них образцы собственно чугунной посуды разных форм: один горшок, один чашевидный сосуд, 213 котлов. Проанализированы семь колесных втулок. Кроме того, исследованы слитки чугуна, найденные на поселенческих и производственных памятниках и чугунные т.н. "заплатки" - небольшие слитки, образовавшиеся при починке посуды или устранении литейных дефектов (глава III). Результаты химического анализа в данном исследовании являются, кроме того, контрольными для определения приблизительного состава чугуна методами микроскопии. Исследование микроструктуры чугунных котлов проведено до химического анализа и их результаты можно сопоставить в таблицах 8 и 9. При исследовании микроструктуры чугуна оценке подвергались такие параметры: 1. Наличие графита; . 2. Степень эвтектичности чугуна; 3. Наличие ледебурита; 4. Оценка количества, размеров и химического состава неметаллических включений; 5. Наличие структурно-свободного вторичного цементита; 6. Дисперсность перлита; 7. Наличие и степень сфероидизации перлита. Процентное распределение данных особенностей структуры чугунной посуды по археологическим памятникам и регионам представлено в таблице 10. Результаты анализа структуры остальных предметов — колесных втулок, слитков чугуна и, для возможности сравнения состава металла, фрагментов котлов и принадлежащих им заплаток собраны в таблице 11. 1. Основная масса исследованных образцов на крупных поволжских и донских памятниках (Селитренное городище, Болгар, Азак) - белый чугун. На небольшом количестве шлифов наблюдается графит. Приведем описания наиболее характерных структур. Образец № 136, венчик котла, Селитренное городище (рис. 44, 1). На непротравленном шлифе наблюдаются микропоры и несплошно-стей, включений сульфидов нет. Выделяются отдельные скопления и единичные включения графита крабовидной формы. Структура: Пластины первичного цементита, тяготеющие к одному краю шлифа, крупные участки перлита вокруг выделений графита (двойной комплекс), ледебурит и немного фосфидной эвтектики. Перлит тонкопластинчатый. Редко, в перлите двойного комплекса, наблюдаются иглы вторичного цементита.
Изготовление литейной формы и заливка металла
Процесс изготовления литейных форм для посуды представляется следующим. На первом этапе изготавливали нижнюю полуформу, т.н. "болван" (рис. 39, 2) из пластичной смеси песка и глины, видимо, более близкой по составу к обычной керамической массе, в отличие от современных пористых формовочных смесей с преобладанием песка. Например, в Западной Европе еще в XVI в. применялась формовка "в глине" — видимо, имеется в виду именно глинистая высокопластичная смесь190. В Узбекистане в XVIII-XIX вв. чугунолитейщики-кустари делали формы из "иловатого песка" или, в XIX-XX вв., из "сырого песка с добавлением пшеничной муки, и сапожного клея" . В обоих случаях смесь, видимо, получалась также высокопластичной. При изучении фрагментов чугунных сосудов раннего железного века исследователи также отмечали: "Наличие большого количества пор говорит о недостаточной газопроницаемости формы. Скорее всего, это была плотная глиняная форма..." .
Профилировка будущей внутренней поверхности котла осуществлялась, вероятно, с помощью поворотного столика (гончарного круга?). Например, внутренняя поверхность покрытых слоем окалины и потому почти не коррозированных горшка из Азака (рис. 31), котла из Селитренного городища (рис. 36, 16) и котла из Асавбашево I (рис. 14, 4) имеет местами слабую горизонтальную волнистость (на рисунках 36 и 14 указана стрелками), напоминающую поверхность керамических сосудов, изготовленных ленточным способом и плохо заглаженных. Такие следы могли остаться при обработке поверхности вращающегося глиняного "болвана". Нижнюю полуформу затем высушивали.
Следующим этапом было изготовление модели из материала, который легко можно было удалить, не повредив форму. Это воск или смеси на основе жира. Поверхность модели так же заглаживали и профилировали венчик с применением вращения. При этом, из-за неточной центровки полуформы на поворотном столике, толщина стенок модели могла оказаться различной, как, например, на горшке из Азака (рис. 31), где разница по толщине диаметрально противоположных стенок и края венчика составляет около 3 мм. Следы профилировки как нижней полуформы, так и внешней поверхности модели в виде горизонтальных валиков или, наоборот, желобков, часто заметны на металле хорошей сохранности (рис. 42, 5, 7, 8).
После лепки модели устанавливали модель литника (воск, дерево). В последнюю очередь изготавливали и прикрепляли к модели ручки.
Последний этап - изготовление верхней полу формы в опоке (рис. 39, 2). Формовочная смесь должна была быть достаточно тонкозернистой и пластичной, чтобы не разрушить восковую модель. Вполне возможно, это была полужидкая смесь. Судя по наличию на целых котлах трех вертикальных заливов (их часто называют "литейными швами"), верхняя полуформа была трёхсоставной или, для небольших сосудов, двухсоставной как, например, для ковша из II Юлдыбаевских курганов (рис. 33, 7, 8). Эти заливы иногда выступают на 6-7 мм. Расположены они на посуде редко строго вертикально (рис. 33, 1). Чаще отклонены все в одну сторону и, кроме того, некоторые из них неровные, с заметными изгибами (рис. 31,1; рис. 41; рис. 42).
Если бы при изготовлении верхней полу формы применялись жесткие пластины-разделители, закрепленные на опоке или модели, заливы, вероятно, всегда были бы ровные и вертикальные. Если предположить, что применялись куски ткани или кожи, то необходимо представить, что- такой разделитель должен быть не только подогнан под профиль модели, но и закреплен на самой модели, дне и стенке опоки — иначе литейщик рисковал получить бракованную полуформу. Кроме того, так можно объяснить разве что наличие изгибов на заливах, но остаётся непонятным происхождение их одинакового наклона.
Объяснение, видимо, кроется в том, что золотоордынские литейщики применяли достаточно простой и хитроумный способ разделения верхней полуформы. На готовый и высушенный "болван", под слой модельной массы, они прокладывали три шнура. При этом один конец каждого шнура выводили на модель литника, другой - на дно и за пределы опоки (рис. 39, 2). После нанесения слоя воска (или другой модельной массы), его обрабатывали, как сказано выше, вращая "болван". Легко представить, что шнуры, из-за пластичности тонкого слоя воска, смещались при этом в одну сторону, противоположную направлению вращения. После заполнения опоки, при ещё достаточной пластичности формовочной смеси, шнуры извлекали так, чтобы разрезать верхнюю полуформу на три части. При этом, из-за смещения шнуров, получались неровные и не вертикальные разрезы. После этого полуформу сушили. В результате щели разъемов из-за усадки глины становились шире (на изделиях ширина заливов в среднем 2-4 мм). Шнуры, конечно же, могли накладывать и поверх модели - тогда, видимо, разъемы получались почти строго вертикальными и ровными.
Опоку и верхнюю полуформу разбирали, удаляли модель и вновь собранная и закрепленная форма была готова к заливке металлом.
