¿Por qué la edad de bronce vino antes de la edad de hierro? El bronce es una aleación complicada. El hierro es 1 elemento simple. Entonces, ¿por qué no descubrimos su uso primero?

El hierro es un elemento simple, pero no es el único elemento metálico natural que se encuentra alrededor.

El cobre está fácilmente disponible en forma de pepita, al igual que el estaño. Ambos se pueden trabajar en frío, batidos para formar herramientas simples.

El hierro, por otro lado, es significativamente más difícil de encontrar simplemente tendido, y significativamente más difícil de trabajar en frío. En forma de mineral, estás viendo algo no apreciablemente diferente a cualquier otra roca, que no es útil en absoluto.

El cobre y el estaño también se ven bonitos, lo que significa que incluso antes de las herramientas, puede haber sido trabajado para hacer joyas. El hierro se ve como … bleh. Carbón tal vez. A quien le importa. Pero eso es un aparte.

El punto es que si estás acostumbrado a trabajar el cobre para hacer herramientas, pero tienes dificultades para encontrar grandes trozos de cobre, una cosa que podrías pensar es derretir un montón de pequeños pedazos para formar uno grande. Sí, eso es una exageración, pero tal vez si has arrojado algunos pedazos pequeños a una hoguera como ofrenda, solo para descubrir un gran grande cuando despejas el pozo … No lo sé, pero ese parece ser un curso lógico.

El cobre también es más fácil de trabajar cuando se calienta, por lo que hacerlo es un método que ahorra mano de obra para hacer herramientas. Caliéntalo, se vuelve más fácil. Hasta que lo sobrecalientes y se derrita. Entonces, tal vez así se descubrió que se puede convertir el cobre en líquido y volverse sólido cuando se enfría. De nuevo, no lo sé.

En cualquier caso, la idea de verter cobre fundido en una forma, en lugar de tener que darle forma desde cero, parece un avance lógico. Y una vez más estás derritiendo cobre.

Todo lo que dije sobre el cobre también se aplica al estaño.

Ahora, imagine que tiene algo de cobre y algo de estaño, pero no lo suficiente como para hacer la herramienta que desea. ¿Qué pasa si … los arrojas a los dos al crisol, tal vez se mezclen? Resulta que sí, sí, y no solo puedes salirte con la tuya, sino que también obtienes algo mejor que cualquiera. ¿Quien sabe? Sin embargo, no pasa mucho tiempo antes de que comiences a hacerlo a propósito, ¿verdad?

Plan alternativo, alguien que intenta hacer algunas joyas geniales decide fundir los dos metales para formar un tercero, solo por el aspecto. Quién sabe, tal vez así fue al principio, y el uso de la herramienta se descubrió más tarde.

Hierro, sin embargo.

Bleh

Se requiere una temperatura mucho más alta para derretirlo, y liberarlo de los silicatos en los que generalmente está incrustado. Hasta que no esté fundiendo mucho cobre o estaño, probablemente nunca genere el tipo de calor necesario para obtener hierro viable. ¿Y cuándo lo entiendes? Bueno, francamente, no es bronce. El tipo de hierro apesta. Pero es muy abundante, o al menos lo es el mineral de hierro, por lo que cuando PUEDES generar hierro fácilmente, es un buen sustituto barato y horrible para el bronce.

Se requiere menos habilidad para hacerlo, menos habilidad para trabajarlo. Pero, francamente, no es tan bueno, es el equivalente de plástico en lugar de marfil o vidrio.

No es sino hasta mucho más tarde que la capacidad de hacer y trabajar y, lo más importante, el tratamiento térmico del acero entra en juego y convierte el simple hierro en el equivalente del bronce. Pero aquí está la cosa con eso, el acero tratado NO es más fácil de descubrir que el bronce, NO es menos complejo que el bronce. El acero es hierro más carbono, como el bronce es cobre más estaño (u otros elementos, pero el bronce inicial era cobre más estaño)

Querías comparar hierro con bronce. Y eso es algo diferente.

Además de la buena respuesta de Matt con respecto a las temperaturas de proceso que son bastante válidas, agrego los siguientes comentarios sobre la premisa de su pregunta.

• El hierro tal como lo conocemos en el uso diario no es un elemento simple
• El hierro refinado o fundido (extraído del mineral) también contiene carbono.
• Por lo tanto, el hierro y el acero (como los usamos) son aleaciones de hierro y carbono y, como resultado, no es una simple aleación. Hay diferentes fases y microestructuras involucradas que resultan de diferentes tratamientos térmicos (temple, recocido, cementación, descarburación, etc.)

A continuación se muestra un diagrama de fase del sistema de aleación de hierro y carbono que casi todos los metalúrgicos estudiarán como parte del plan de estudios, no parece tan simple. También he incluido el diagrama de fase cobre-cobre para comparar. Observe las diferencias de temperatura en los dos diagramas.

Diagrama de fase metaestable de hierro-carbono (Fe-C)

Aleaciones de cobre y estaño: los bronces

Los bronces eran típicamente aleaciones con aproximadamente 10% de estaño, hoy en día hay muchos más con menor y mayor contenido de estaño y otros elementos, a saber, fósforo, zinc, plomo, aluminio, silicio, etc.

El único hierro que se encuentra en estado natural proviene de meteoritos y, de hecho, se ha utilizado como tal desde la antigüedad. Los inuit incluso fabricaron herramientas de uno grande y los egiptólogos lo encontraron en tumbas faronicas. Lamentablemente es extremadamente raro. El hierro que se descubrió de los minerales sale como un bulto blando lleno de escoria llamado “ floración ” y el hierro en él debe ser martillado (probablemente descubierto accidentalmente en la edad de bronce) reduciendo el contenido de carbono a niveles de acero. Dado que la tecnología antigua no podía alcanzar temperaturas lo suficientemente altas como para fundir el hierro por completo para la fundición, como con el cobre y el bronce. Aunque los chinos descubrieron cómo hacer hierro fundido mucho más tarde, esto es demasiado frágil para las herramientas. En consecuencia, el hierro era un metal bastante valioso, aunque mucho más útil para las herramientas que el cobre o el estaño, y nunca se desperdiciaba; Realmente es solo desde la invención del convertidor Bessemer que los aceros con un contenido de carbono preciso por fusión solo se han vuelto ampliamente disponibles en comparación con el hierro fundido.

Porque el hierro no se presenta en forma elemental en la naturaleza sino como óxidos, sulfuros y otros compuestos. El hierro es un elemento del grupo VIIIa y tiene varios estados de oxidación. El hierro elemental ocurre solo en meteoritos y otros entornos con poco oxígeno, lo que lo hace increíblemente raro.

El bronce, por otro lado, es una aleación de cobre y estaño. El cobre es un metal noble, del grupo Ib, y se encuentra en la naturaleza tanto como metal libre como en óxidos y sulfuros fácilmente descomponibles. El estaño, por otro lado, es un metal del grupo IVb (carbono), y también se puede fundir fácilmente.

El cobre es uno de los pocos metales que se encuentran en la naturaleza en forma metálica directamente utilizable en lugar de necesitar extracción de un mineral. Esto llevó a un uso humano muy temprano, de c. 8000 a. C. Esta era anterior a la Edad del Bronce a veces se llama Edad del Cobre o Edad Calcolítica.

El cobre es tan fácil de oler que fue el primer metal extraído de su mineral, c. 5000 a. Los óxidos y sulfuros de cobre se descomponen fácilmente, solo necesita calentar los minerales lo suficiente. El punto de fusión del cobre también es bastante bajo (1063 grados C) y fue el primer metal moldeado en un molde, c. 4000 a.

El estaño fue descubierto ca. 4500 a. C. El mineral de estaño más común es la casiterita (óxido de estaño), donde se puede extraer el estaño fundiéndolo a fuego abierto con presencia de carbón. El estaño ocurre a menudo junto con arsénico, y el cobre se aleó primero con arsénico para formar bronce arsénico. Cía. 3500 aC se observó que la aleación de cobre con estaño le dio a la aleación excelentes propiedades: dureza, nitidez, capacidad de moldeo, etc. La Edad del Bronce había comenzado.

La extracción de hierro es difícil. El hierro forma óxidos mucho más fuertes que el cobre o el estaño, y el hierro fundido se oxida (oxida) fácilmente cuando se enfría. La extracción de hierro no se puede hacer con herramientas simples o incendios simples: requiere hornos específicos y reactivos específicos (carbón y piedra caliza) para producir hierro.

Se supone que el primer hierro fundido ocurrió en incendios forestales sobre un depósito de mineral. Un árbol en llamas había caído sobre un lecho de mineral, formando carbón, y en el calor reducía los óxidos de hierro a hierro metálico. La fundición de hierro requiere temperaturas mucho mayores que la fundición de cobre o estaño, y es mucho más difícil. Incluso los romanos usaban forjas simples para oler el hierro: la flor (forja catalana) se inventó en el siglo VIII d. C.

El verdadero alto horno fue inventado en China solo en el siglo II a. C. Los chinos también fueron los primeros en fabricar acero industrialmente. El alto horno fue inventado independientemente en Suecia en el siglo XII y pronto se extendió por Europa.

Aquí hay algunas buenas respuestas, pero pierden un punto crucial: tenemos artefactos de hierro que se remontan al comienzo de la Edad del Bronce. El primer ejemplo conocido de hierro trabajado es del 3200 a. C. (los artefactos de la Edad del Bronce utilizaron hierro meteórico).

Aquí hay una daga con hoja de hierro de Turquía en 2500BC:

Entonces, para responder a la pregunta, parece que hemos descubierto cómo trabajar con hierro y bronce aproximadamente al mismo tiempo. Sin embargo, durante la mayor parte de la Edad del Bronce, cualquier cosa hecha de hierro era increíblemente costosa, lo sabemos por los libros de contabilidad de los antiguos comerciantes mesopotámicos sobrevivientes.

¿Qué lo hizo tan caro? Como otros han mencionado, las sociedades de la Edad del Bronce no sabían cómo extraer el hierro del mineral en bruto. En cambio, harían cosas de hierro meteórico, que es exactamente lo que suena, hierro de fragmentos de meteoritos. El material era bastante raro, pero no necesitaba ser fundido como mineral de hierro y, por lo tanto, no era tan difícil para los herreros trabajar.

Aún así, debido a que el hierro meteórico era tan poco común, la mayoría de las herramientas estaban hechas de bronce hasta que la gente descubrió métodos de fundición primitivos que comenzaron alrededor del año 1200 AC.

El primer metal con el que descubrimos trabajar era en realidad cobre. El bronce probablemente se descubrió por primera vez principalmente como un accidente. El bronce antiguo no tiene ese 12% “perfecto” de bronce moderno que el estaño tiene en su mayoría.

El cobre tiene un punto de fusión de 1084.62 ° C, 1984.32 ° F, el calor que podría alcanzar un fuego de leña. Los resultados del cobre derretido se pudieron encontrar en una gran hoguera que ardió el tiempo suficiente.

El hierro tiene un punto de fusión de 1538 ° C, 2800 ° F, muy por encima del calor producido por un fuego de leña. Se necesita una construcción especial para encender un fuego tan caliente. El trabajo para producir cobre y bronce ayudó a descubrir hornos para producir calor lo suficientemente alto como para hacer hierro.

El cobre y el estaño son fáciles de reducir. El hierro no lo es. El cobre es tan fácil de reducir que el cobre metálico en bruto existe en la naturaleza, por lo que la gente sabía que podría fabricarse. El hierro en bruto solo ocurre en meteoritos.

Debido a que los humanos sabían que podían obtener cobre de las rocas, era solo cuestión de tiempo antes de que se descubriera qué rocas. Debido a que se quemaron muchos tipos de roca para extraer cobre, se hizo algo de zinc en el camino. Así se descubrió el bronce.

Tomó miles de años más aprender a extraer hierro, luego otros mil años aprender a fabricar acero. Esto se debe a que los incendios tienen que estar mucho más calientes. Y lo que es peor, los incendios deben reducir los ambientes para producir hierro. Los incendios son plasmas de oxidación que no reducen los plasmas.

El cobre y el estaño tienen puntos de fusión más bajos que el hierro: alguien postuló que las leyendas de que el bronce era el regalo de los dioses surgieron cuando se construyeron altares de cobre y mineral de estaño que contenían rocas que hicieron que el metal se derritiera y se mezclara con el calor del sacrificio. llamas

Es posible que no haya sido bronce de alta calidad, pero claramente es algo diferente de lo que el estaño o el cobre eran por sí mismos, por lo que alguien comenzó a experimentar cómo hacer un bronce mejor.

Las Islas Británicas tenían mucho mineral de estaño, por lo que lo extrajeron y exportaron durante siglos, hasta la época del Imperio Romano (también hubo minas de plata), que fueron dos de las razones por las que Roma conquistó las Islas Británicas, o lo intentó a).

Leí un relato ficticio hace mucho tiempo (ha pasado mucho tiempo desde que estaba en quinto grado; el libro había sido escrito en la década de 1960, según la edad que tenía cuando lo leí y dónde vivíamos, así que perdóname si tienen el título equivocado, pero * creo * que era una novela para adultos jóvenes llamada The Bronze Bow). El protagonista fue expulsado de su tribu por querer aprender a trabajar el bronce en lugar del cobre y se topó con alguien con una daga de hierro rara y preciosa (de hierro meteórico), pero después de todo este tiempo, todavía recuerdo que la escena era un altar. construido a su juicio … y alguien usó las rocas correctas, de modo que el bronce se formó mientras el sacrificio ardía … para que no lo hiciera, y su tribu dejó de trabajar solo con cobre golpeado para fundir bronce … y puede que haya ido a buscar un meteorito o dos … solo para ver qué podía hacer con él … pero ha pasado mucho, mucho tiempo desde que leí ese libro.

Fue uno de mis primeros dos o tres libros de “ficción histórica” ​​y comenzó toda una vida leyendo ese género. La misma ciudad, la misma biblioteca de la escuela, también descubrí a Robert Heinlein (Have Space Suit, Will Travel) y algunos de los otros clásicos que estaban disponibles en ese momento … y no he dejado de leer cualquier cosa sobre la que pueda poner mis manos ya que.

El hierro requiere temperaturas más altas y herramientas más sofisticadas para trabajarlo y crear calor. Es muy, MUY difícil alcanzar esas temperaturas sin carbón y hornos especialmente diseñados como bloomerys, por ejemplo.

El bronce, por otro lado, está hecho de una combinación de cobre y estaño (también arsénico en algunos casos) que son fácilmente maleables y se derriten a temperaturas más bajas.

En general, aunque es un material más simple en la superficie, la fundición de hierro es mucho más dura que la fundición de cobre y estaño y requiere técnicas más especializadas.

Entonces, la temperatura es enorme, pero veo que nadie ha tocado un punto muy importante.

El bronce fue un accidente completo.

Sé de tu google “Bronce”, ves que es una aleación de estaño y cobre, y eso es cierto hoy, pero durante los primeros mil años de fabricación de bronce, el bronce fue una aleación de arsénico y cobre. En general, bastante poco profundos bajo los depósitos de cobre son varios sulfuros de cobre y arsénico (en el mismo mineral). Mina un poco más profundo, y obtienes rocas de diferentes colores, que, por suerte, hacen un mejor “cobre”.

Un pequeño porcentaje de arsénico produce una aleación que es mucho más dura y más fuerte que el cobre (que era bien conocido en el momento en que apareció el bronce), todo por accidente.

Esta observación (presumiblemente) conduce a la experimentación, mezclando varios minerales en sus fundiciones antes de crear el bronce de estaño que todos conocemos y amamos.

Primero, el cobre se derrite a 1080 ° C mientras que el hierro se derrite a 1530 ° C. Eso es ~ 50% de aumento.

El segundo punto es que se pueden lanzar espadas de bronce, lo que significa hacer un molde con forma de espada y verter bronce fundido dentro.

Las espadas de hierro fundido, por otro lado, son inútiles. Se romperán en el primer swing.

Para hacer una buena espada de hierro o acero necesitas forjarlas . Esto es calentar pequeñas piezas de hierro hasta un punto en que se pueda malear y luego martillarlas juntas. Luego lo martillas en forma de espada.

Esto es considerablemente más difícil que lanzar, pero es el mejor arma.

Aunque el bronce es una aleación compleja, sus elementos constitutivos son cobre, estaño y arsénico que son más fáciles de encontrar y refinar que el hierro.

Las temperaturas necesarias para fundir y trabajar el hierro son más altas que para cualquiera de los componentes del bronce. Se necesitaron siglos de experiencia en el trabajo del metal para diseñar y desarrollar la tecnología necesaria para alcanzar esas temperaturas.

Supongo que porque era más simple de trabajar y más fácil de encontrar. Entonces, fue más común. El hierro era muy común, pero más difícil de extraer a menos que tuvieras un meteorito en tu campo. El latón y el bronce eran fáciles de encontrar, trabajar y, por lo tanto, más baratos.

¿Alguna vez escuchaste sobre “espadas mágicas” cuando eras niño? Bueno, lo más probable es que estas “armas mágicas” fueran de hierro y superiores a las armas de bronce. La mayoría de los mitos y leyendas tienen alguna base histórica.

Principalmente tenía que ver con la disponibilidad de bienes. El cobre y el zinc estaban más fácilmente disponibles para trabajar, así que eso fue con lo que trabajaron. Además, para refinar el hierro se necesita un cierto nivel de habilidad metalúrgica que muchas sociedades tempranas carecían. Las eras de usar Bronce les permitieron desarrollar las habilidades necesarias para poder forjar hierro de manera efectiva

En su forma natural, el hierro es muy frágil. Se necesita un método muy específico para agregar carbono al hierro para hacer acero. No fue hasta que una escasez de metal creó el colapso de la Edad de Bronce que la gente en Europa comenzó a mirar el hierro en serio.

La respuesta corta es que el punto de fusión del bronce es entre cinco y ochocientos grados más bajo que el del hierro (dependiendo de la aleación de bronce). ¡Diablos, está incluso un par de cientos de grados debajo del cobre puro!

Químicamente, el bronce puede ser más complejo, pero mecánicamente , crear un fuego lo suficientemente caliente como para derretir el hierro es mucho más difícil que uno para derretirlo. Como dije, se derrite a una temperatura más baja que el cobre, por lo que en realidad es más fácil que el cobre puro que funciona reemplazando.

Y la Edad de Bronce pudo haber sido precedida por una corta Edad del Cobre: ​​el hombre de hielo Ötzi llevaba una cabeza de hacha hecha de cobre trabajado. El cobre se puede encontrar en su estado nativo, especialmente alrededor de depósitos de mineral de cobre, por lo que el procesamiento del mineral probablemente se produjo después de que el metal ya era familiar.

Supongo que el bronce se desarrolló a partir de la búsqueda de formas de endurecer el cobre.

Me sorprende que nadie responda que el calor que necesitábamos para formar hierro es mucho más alto que el bronce.

El bronce necesita 950 ° C para fundirse, mientras que el hierro necesita 1500 ° C para fundirse.

El fuego normal no puede derretir el hierro, por lo que deben confiar en este método para hacer fuego que pueda derretir el hierro (gráfico a continuación). Este método de disparo es más avanzado de lo necesario para Bronce.

La primera imagen de fundición de hierro que tuvimos.

La respuesta simple es que el bronce se derrite a 1700 grados y el hierro a mil grados más. Era difícil subir tan alto sin un buen fuelle, carbón o carbón y algo de perseverancia.