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Guida Illustrata All'innovazione

Fusione


Metallurgy and smelting are perhaps some of the most important innovations in human history as they changed transportation, warfare, trade, agriculture, and more. Smelting and the working of metals provided a currency system and made the Industrial Revolution - from steam to electricity - possible.

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Sviluppo di Metallurgia e Fusione

La metallurgia come è conosciuta oggi si sviluppò in un periodo di circa 6.500 anni. L'invenzione e il successivo sviluppo della metallurgia e della fusione sono stati fatti valere dalle civiltà per armi, utensili, strumenti agricoli, oggetti domestici, decorazioni, ecc. I primi metalli usati erano oro, argento e rame poiché questi si presentavano nella loro origine o metallo stato. Le prime forme erano probabilmente delle pepite d'oro che si trovavano nella sabbia dei letti dei fiumi. I primi manufatti di rame conosciuti sono stati trovati in Iraq e risalgono al 8700 aC. Verso la fine dell'età della pietra, questi metalli sono stati usati in modo decorativo e praticamente. Si scoprì che l'oro poteva essere formato in pezzi più grandi attraverso il martellamento a freddo, ma il rame non poteva. A partire dal 7000 aEV, i popoli neolitici iniziarono a martellare il rame in coltelli e falci crudi; questi strumenti duravano più a lungo degli strumenti di pietra e erano altrettanto efficaci. Gli egiziani fabbricarono armi con ferro meteorico dal 3000 aC circa. Tra l'età della pietra e l'età del bronzo, si è verificato un periodo di transizione che è stato chiamato dopo la combinazione dei materiali rame e pietra - il periodo calcolitico.

Le scoperte che metalli come il rame potevano essere estratti dal suo minerale riscaldando il metallo oltre il suo punto di fusione e che tali metalli potevano essere modellati mediante fusione e colata in stampi era fondamentale nel portare all'Età del metallo. Il primo metallo da fondere era nell'antico Medio Oriente ed era probabilmente in rame. I primi artefatti conosciuti che sono stati modellati attraverso la fusione e le muffe sono asce di rame dei Balcani risalenti al 4 ° millennio aC. Forni con correnti d'aria forzata sono stati inventati per raggiungere le alte temperature richieste per la fusione. Le fornaci furono alimentate dal carbone fino al XVIII secolo, quando la coca cola - un solido residuo formato dal riscaldamento dei carboni bituminosi - fu introdotta in Inghilterra.

La successiva scoperta critica fu che la combinazione di rame e stagno fece un metallo superiore, il bronzo. La Serbia utilizzò rame e stagno per realizzare oggetti in bronzo, segnando l'inizio dell'età del bronzo. Diversi tipi di bronzo sono stati realizzati per scopi diversi e la diffusione della tecnologia di fusione, probabilmente attraverso il commercio e la migrazione, dal Medio Oriente all'Egitto, all'Europa e alla Cina. Nel 2500 AC, una tecnica chiamata brasatura, unendo i metalli fondendosi e facendo scorrere un metallo di riempimento nell'articolazione, era in uso, come dimostra la nave da bere d'oro fabbricata per la regina Puabi nella città sumera di Ur. Ci sono anche diversi esempi di questa tecnica da Troy e dall'Egitto in questo periodo. Questa tecnica è ancora in uso oggi.

Mentre non c'è modo di individuare esattamente l'inizio dell'Età del Ferro, manufatti in ferro risalenti al 2500 aC sono stati trovati nelle tombe di Hattic. Gli studiosi ritengono che gli Ittiti abbiano inventato il processo di estrazione del ferro dal suo minerale e formando un metallo lavorabile, sebbene piccoli pezzi di ferro siano stati fatti naturalmente in forni fusori di rame. Nel 1800 AC l'India aveva iniziato a lavorare il ferro, e apparentemente la Roma imperiale considerava l'India un'eccellente ghisa. L'Anatolia stava fabbricando armi di ferro su larga scala e, quindi, questo è in genere considerato il vero inizio dell'età del ferro. Nel 1000 AC, la lavorazione del ferro fu introdotta in Europa e il suo uso si diffuse verso ovest piuttosto lentamente. La fabbricazione del ferro aveva raggiunto la Gran Bretagna al momento dell'invasione romana, intorno al 55 aC. Sebbene alcune regioni non avessero nemmeno implementato la tecnologia, le prove indicano che altre regioni stavano usando processi di tempra per migliorare la nitidezza delle spade, ecc. Da allora anche l'Africa orientale aveva iniziato a lavorare con l'acciaio.

La martensite temperata fu trovata in Galilea, risalente al 1200 aC circa. La tempera aumenta la tenacità delle leghe come l'acciaio e la ghisa. Grandi quantità di acciaio venivano prodotte a Sparta nel 650 aC, e nel 600 aC, l'acciaio veniva prodotto in India. Le successive centinaia di anni hanno visto molti sviluppi nell'industria metallurgica; Song, la Cina ha creato un metodo per utilizzare meno carbone in un altoforno; i Romani migliorarono l'organizzazione e l'amministrazione mineraria; L'Asia orientale ha inventato il processo in seguito chiamato processo di Bessemer. Dal 1623 d.C., la legge di Pascal ebbe un impatto sul trattamento termico del metallo e le prime fonderie di ferro furono installate nel Regno Unito nel 1700 d.C. Il forno ad arco elettrico fu sviluppato nel 1907 d.C. Sono stati fatti molti altri sviluppi, tra cui la pubblicazione della conoscenza metallurgica nel libro De Re Metallica nel corso del 16 ° secolo da Georg Agricola, che è considerato il "padre della mineralogia". Oggi alcune di queste tecniche sono ancora utilizzate, sebbene siano stati fatti molti sviluppi per modernizzare il processo.


Esempi degli effetti della metallurgia / fusione

  • La scoperta del bronzo ha segnato un significativo cambiamento tecnologico nella storia umana.

  • L'estrazione e la lavorazione del ferro erano un fattore essenziale per il successo dei filistei.

  • Gli sviluppi nell'estrazione e nella lavorazione dei metalli hanno costretto il progresso di altre tecnologie, in particolare l'uso del fuoco e delle fornaci.

  • I metalli sono stati e continuano ad essere utilizzati per la valuta in tutto il mondo.

  • La metallurgia ha portato alla scoperta della fusione e dell'estrazione mineraria, che ora sono enormi industrie.

  • Il trasporto, la guerra, l'agricoltura, gli oggetti di uso quotidiano, la costruzione - quasi tutto - sono stati influenzati e avanzati dalla metallurgia, rendendolo, forse, uno dei processi più importanti mai inventati.
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