Historie zpracování kovů 3. Základní technologie

Archeologické nálezy a některé kusé písemné zprávy nám dovolují utvořit si představu o výrobních postupech používaných v nejstarších dobách.

Prvá redukce se asi prováděla na obyčejném ohništi, přičemž výška obložení z kamenů okolo ohniště se postupně zvyšovala a tak se pozvolna vyvinuly pece. Méně často se pec zvětšovala tak, že prohlubovala. Vznikala tak podzemní pec. Většinou se však používaly nadzemní pece, které měly vzhled válce vytvořeného buďto z hlíny a slámy nebo byly postaveny z kamení a vymazány hlínou. Pece z hlíny a slámy sloužily pouze pro jednu tavbu, kamenné pece se znovu vymazaly a použily pro další tavbu. Do pecí se foukal vzduch většinou pomocí měchů. V místech, kde vane trvalý vítr, jako např. na mořském pobřeží, byly nalezeny i jakési velké trychtýře, které sloužily k zachycení větru a dmychání do pece. Tak tomu bylo i v huti na výrobu mědi v Aziongaber patřící králi Šalomounovi. Objem pecí byl malý, hmotnost jedné tavby zpravidla nepřesahovala několik desítek kilogramů kovu.

Z r. asi 1700 př. Kr. máme zachovaný dopis babylonského krále Chamurabího (známého vydáním zákoníku), ve kterém sousednímu králi píše, že mu půjčí hutníky, kteří mu vytaví bronz a odlijí z něho předměty. V dopise stojí:

„…Budete potřebovat asi 7200 kusů dřeva, každé o velikosti od 1/3 do 1 sila které naštípáte z větví dlouhých 1 až 2 míry. Nesmíte použít suchých větví, ale větví zelených…“

Dopis svědčí o několika skutečnostech: K tavení se používalo dřevěné uhlí, které se vyrábělo asi v milířích. Zmínka o tom, že musí mít připravené syrové dřevo určitých rozměrů, tomu nasvědčuje, suché dřevo nelze v milířích zpracovávat na dřevěné uhlí. Hutníci pracovali na dvorech panovníků a nejbohatších velmožů podobně jako umělci či hvězdopravci. Panovníci si je navzájem zapůjčovali. To je zachyceno i v Písmu:

Král Šalomoun poslal pro Chírama z Týru. Byl to syn jedné vdovy z pokolení Neftalíova; jeho otec byl Týřan, řemeslník obrábějící měď. Byl naplněn moudrostí, rozumností a poznáním, takže se vyznal v každé práci s mědí. Přišel ke králi Šalomounovi a konal všechnu svěřenou práci. (1Kr 7,13n)

Často však byly kovy předmětem mezinárodního obchodu, jak dokazuje verš:

Tyrský král Chíram podporoval Šalomouna cedrovým a cypřišovým dřevem a zlatem podle každého jeho přání, tehdy dal král Šalomoun Chíramovi 20 měst v zemi Galilejské. (1Kr 9,11)

Při tavbě v peci tvaru jámy zůstalo na dně mnoho nevyredukované rudy, mnoho kovu také zůstávalo ve strusce. Vyredukovaný kov obsahoval mnoho nečistot a několikrát se přetavoval (čistil). Asi takovéto pece a postupy měl na mysli prorok Ezechiel, když napsal:

Jako se shromažďuje stříbro a měď, železo, olovo a cín dovnitř tavící pece a kolem ní se rozdmýchává oheň k tavbě, tak vás shromáždím ve svém hněvu a rozhořčení, vložím do pece a roztavím. (Ez 22,20)

Na obrázku nalezeném v hrobce Rechmeré západně od Théb asi z r. 1450 př. Kr., je vidět vojáky vyzbrojené dýkami a šípy. Vlevo dole je také vidět slévače, kteří zřejmě pomocí dřev drží pánev s roztaveným bronzem a odlévají nějaký plochý odlitek. Možná bránu paláce. Dvě odlitá křídla brány jsou vidět vpravo nad nimi. Nahoře vpravo od středu je kovář, který ve výhni ohřívá kus bronzu a dmýchá do ohně trubičkou, vpravo má kovadlinu. Jsou zde i kovotepci, kteří za studena vyrábějí nádoby. Je třeba podotknout, že již tehdy zpracovatelé kovů věděli, že pro tepání za studena jsou vhodné bronzy s obsahem cínu do 6 %. Tyto bronzy mají sice vyšší bod tání a horší slévárenské vlastnosti, avšak nepraskají při tepáni. Bronzy s vyšším obsahem cínu lze kovat při teplotách 500 až 600 °C a při pomalém ochlazení získají dobrou tvrdost, což se také využívalo. Bronzové brány byly u paláců časté, mluví se o nich na více místech, např.:

Rozrazil bronzová vrata, železné závory zlomil. (Ž 107,16)

Největší předměty se tehdy stejně jako dnes odlévaly do forem vytvořených v jámách v zemi. O bronzových sloupech pro Šalomounův chrám je psáno:

Král je dal odlévat v jordánském okrsku mezi Sukótem a Saremanem do forem v zemi. (1Kr 7,46)

Výroba železa a oceli je technicky značně náročnější než výroba mědi a bronzu, poněvadž teplota tání čistého železa je 1539 °C. To nebylo možné v primitivních pecích dosáhnout. Redukce železné rudy však probíhá i při podstatně nižších teplotách, ovšem velmi pomalu. Jedna vsázka se redukuje mnoho hodin, závisí na charakteru rudy. Výsledkem je slitek poněkud podobný škváře, který obsahuje mnoho strusky, tu je nutné vytlouci kováním, pórovitý slitek se přitom svaří. Toto železo se nazývá svářkové.

Roztavení železa zvládli nejdříve Číňané asi v 5. až 3. stol. př. Kr., v Evropě se to podařilo až ve 14. století po Kr. Takto se vyráběla litina, kujné železo se stále vyrábělo jako svářkové s použitím dřevěného uhlí. V Evropě se pro redukce železné rudy začal používat koks v době průmyslové revoluce v Anglii, dosahovala se vyší teplota, při níž se železo tavilo a nauhličovalo. Pak zkujňovalo nejdříve pudlování, později dalšími postupy. Takto vyrobené železo se nazývá svářkové. Ve střední Evropě se začal používat při výrobě železa koks okolo r. 1830 a brzy tento postup převládl.

O kalení oceli píši Homér v Odysseji (800 let př. Kr.), i v Bibli je zmínka o kalení nástrojů v 1. knize Saulově, což by dokonce odpovídalo r. 1040, avšak nástroje z té doby nemají ještě typickou zákalnou strukturu. Nástroje byly zakalené buď jen na povrchu, nebo vůbec ne, snad byla nízká teplota ohřevu nebo tento výraz tehdy označoval jiný postup, možná ostření. Archeologické nálezy svědčí o tom, že kalení, které dává oceli martenzitickou nebo bainitickou strukturu, se začalo praktikovat v Řecku v 5. stol př. Kr. Ve stejné době nebo snad dříve bylo zavedeno i v Indii.