origen e Historia de la metalurgia

Es un poco aleatorio utilizar el término “invención” a propósito de la metalurgia. Todo conduce a pensar que los primeros metales conocidos fueron descubiertos por azar, en su estado natural. Los primeros objetos realizados en metal fueron fabricados a golpe de martillo con metales naturales. En CurioSfera-Historia.com, te explicamos el origen e Historia de la metalurgia.

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Origen de la metalurgia

Es imposible exponer en este artículo histórico la totalidad de las invenciones que desembocaron en el nacimiento de la metalurgia moderna. Se cuentan por centenares y la mayor parte de ellas constituyen fundamentalmente mejoras de técnicas ya existentes.

Por este motivo, nos centraremos pues a las etapas de la metalurgia que se caracterizan por la creación de una técnica hasta entonces desconocida por la humanidad.

La primera invención en metalurgia se realizó en Mesopotamia 4.000 años antes de nuestra era. Según los estudios arqueológicos, se trataba de golpear con martillos primitivos hierro proveniente de meteoritos, sobre todo de hierro-níquel; así como de cobre y de oro naturales.

Fue en la misma época y en la misma región donde, según pare­ce, tuvo lugar otra gran invención fundamental. Consistía en llevar un metal a su punto de fu­sión por medio de calor. En este caso se trataba de cobre, y se recocía (recocción) manteniéndolo durante varios días a alta temperatura, con el fin de darle mayor dureza.

Otras dos invenciones de importancia similar, si no superior, también realizadas en Mesopotamia en la misma época, van a completar el cuadro fundamental de las tecnologías de base de la metalurgia:

  1. La reducción por calor u oxidación de los minerales de cobre y plomo. Es decir, el arte de extraer metales puros a partir de minerales quemando o eliminando las impurezas.
  2. La preparación de aleaciones. Hacia mediados del IV milenio los mesopotamios fabricaban aleaciones de cobre y estaño. No eran accidentales, ya que, aparentemente, antes hubo aleaciones accidentales. Son las primeras aleaciones de la historia de la metalurgia e inauguran la Edad del Bronce.

Extracción del metal

La extracción de un metal a partir del mineral merece una mención particular, ya que fue posible gracias a una invención específica, el horno de reducción. Este elemento se puede datar en los alrededores del 3600 a. C., pero que no sabemos si apareció en Mesopotamia o en Egipto.

El horno de reducción está compuesto por dos cámaras superpuestas, separadas por una pared agujereada. El mineral se situaba en la cámara superior, en la que el calor se expandía por los agujeros de la pared. El azufre presente en el mineral se desalojaba en forma de gas, en el transcurso de una combustión lenta, quedando únicamente el residuo metálico.

Este mineral era impuro y contenía, dependiendo de los yacimientos, hierro, oro, plata, estaño o plomo. Tras el calcinado, el mineral se llevaba a su punto de fusión y se transformaba en placas que se trabajaban a golpe de martillo.

Evidentemente, el horno de reducción sólo se utilizó para la extracción de cobre. Suscitó una invención secundaria, que fue la de los moldes permanentes de piedra o metal, para la fundición de objetos, los cuales producían en grandes cantidades o en serie.

A este respecto, rendiremos homenaje al genio desconocido que se dio cuenta por primera vez de que el cobre no se encontraba solamente en yacimientos de superficie, en forma disgregada, sino también en vetas subterráneas.

Este pionero, por tanto, tuvo por vez primera la idea de explotar las minas y de triturar el mineral. Se trataba sin duda de un mineral menos puro que el que se presentaba en forma disgregada, pero que era también mucho más abundante.

Evolución de la metalurgia

Cuatro milenios antes de nuestra era, el hombre aprendió a utilizar el metal, a fundirlo, a recocerlo, a extraerlo del suelo y a asociarlo con otros metales. Sobre este tronco de conocimientos aparecerían sucesivamente otras técnicas, a veces inspiradas en el descubrimiento de otro metal.

De tal modo que en el II milenio a. C., también en Mesopotamia se inventa la copelación, tras el descubrimiento del plomo argentífero.

El procedimiento consiste en calentar el mineral en un horno de solera hasta el momento del cen­telleo en el que la plata se vuelve brillante. El plomo, cuyo punto de fusión es mucho más bajo, forma entonces una capa, sobre la que se “recoge” la plata.

Anteriormente, la familiarización con la producción de bronce llevó también a los egipcios a inventar un procedimiento de fundición aún utilizado en nuestros días, que es el de la cera perdida.

Para obtener una efigie de metal, se hacía antes un modelo de cera, se envolvía con una capa de barro y se calentaba todo. El barro se en­durecía, y entonces se inyectaba bronce fundido en el molde de barro, el cual ocupa el lugar de la cera, la cual se había fundido du­rante la cocción del molde. Ya sólo quedaba romper este último.

La sexta y última invención importante del IV milenio a. C., es la soldadura. El hombre imaginó la unión de elementos diferentes llevando los bordes de éstos a su punto de fusión. Las primeras realizadas fueron aleaciones de oro con cobre y de plomo con estaño.

Historia del uso de otros metales

A lo largo de los milenios III y II, las técnicas ya conocidas se ex­tienden a otros metales. En el 1300 antes de nuestra era se pro­duce un acontecimiento funda­mental: se comienza a extraer hie­rro de su mineral.

Los primeros en hacerlo, aparentemente, fue­ron los hititas del sur del mar Negro. Los filisteos tomaron de ellos esta técnica un siglo más tarde. Al mismo tiempo este descubri­miento inspira también una in­vención fundamental: el hierro al carbono, es decir, el acero. No sa­bemos si fue en Mesopotamia o en Egipto donde se llevó a cabo esta invención, pero es casi segu­ro que se derivó de la observación.

El hierro que se extraía del mineral se presentaba en forma de glóbulos sumergidos en un magma semilíquido; los glóbulos (de hierro casi puro) se preparaban del por calentamientos al fuego y martilleos sucesivos; sólo quedaba trabajarlo en la fragua con el yunque.

Pero de este modo se obtenía hierro dulce, de uso limitado. Los primeros herreros debie­ron percatarse de que si el hierro estaba en contacto con madera adquiría una dureza superior. Se trataba en efecto de hierro al car­bono. Éste presentaba una ventaja adicional: se podía templar.

Invención del alto horno

Alrededor del año 1000 a. C., los chi­nos dominaron la fabricación de fundiciones gracias a una inven­ción del horno de reducción: el alto horno.

Independientemente de su genio tecnológico, los chinos estaban particularmente bien si­tuados para concebirlo: tenían excelentes arcillas refractarias para la construcción de los muros de los altos hornos. Al mismo tiempo, disponían de un tipo de tierra, que llamaban “tierra negra”, muy rica en fosfa­to de hierro, que resultó preciosa para la fabricación de la fundi­ción.

En efecto, si se añade hasta un 6% de fósforo al mineral de hierro, se baja su punto de fusión desde 1.130 grados centígrados a 950. Lo cual les permitió, tres o cuatro siglos antes de la aparición de los altos hornos, dominar la temperatura de fusión del hierro.

Cuando se tuvieron altos hornos, no los necesitaron: bastaba reducir el fuego. Por otro lado, los chinos disponían de grandes reservas de carbón, desde el siglo IV, quizá desde antes, sabían utilizarlo como combustible.

Para fundir, depositaban el mineral de hierro en crisoles con forma de tubos y ponían éstos directamente en contacto con el carbón inflamado. La idea puede resultar muy simple, pero hay que saber que la fundición de mineral de hierro al carbón planteó grandes dificultades a los ingleses hasta el siglo XVII.

El dominio de la fundición estimuló considerablemente la me­talurgia china, que produjo, además de cuchillos, armas y herramientas como el hacha o la sierra, los primeros arados de fundición, lo que transformó completamente la agricultura.

Historia de la fundición recocida

En el siglo III a. de C., es decir, un siglo después de dominar la fabricación de la fundición, los chinos lograron otro golpe maestro que fue la invención de la fundición recocida.

Mantenida durante una semana a muy alta temperatura, la fundición se hacía mucho más resistente, lo cual permitió perfeccionar aún más las rejas y fabricar piezas más grandes que antes. La fundi­ción se acercaba entonces al acero.

En el 1105, los chinos llega­ron a construir una pagoda de 26 m de altura, hecha enteramente de fundición recocida, por super­posición de pisos octogonales fundidos, que aún está en pie en la provincia de Shantun (Shan- dong) en Luoning.

Historia del acero fundido

En el siglo I, los indios inventaron el procedimiento del acero fundido. Se trata efectivamente de acero, ya que, según la definición admitida, no contiene más de un 1,7 % de carbono.

Para lograrlo, en la India martilleaban el hierro con el fin de eliminar las escorias, lo fracturaban y lo ponían a fundir con virutas de madera, de las que absorbían el carbono. El acero así obtenido se martillea a continuación para fabricar herramientas y armas. Este procedimiento lo retomarán los árabes en la Edad Media para la fabricación de las célebres espadas de Damasco.

Historia de la metalurgia Moderna

El primer avance importante en la metalurgia, después del acero fundido de los indios, fue la invención del pudelaje del inglés Stephen Cort, en 1784. Este procedimiento consistía en descarburar la fundición en el alto horno mediante soldadura de la masa fundida. De este modo se obtenía una masa de hierro pastosa, refinada, que se podía laminar para hacer barras o planchas, o bien colar en moldes.

En 1854, esta invención fue perfeccionada, simultáneamente, por las del inglés Henry Bessemer y el americano William Kelly. Éstas consistían en purifi­car directamente el hierro fundi­do por inyección de aire en una cuba, o convertidor, cuyo interior estaba recubierto de material re­fractario.

Eliminando el exceso de impurezas, se podía obtener un metal capaz de soportar perfectamente el templado y las tensiones importantes.

Tres invenciones sucesivas permitieron utilizar todos los minerales de hierro para la producción de fundición destinada a la fabricación:

  1. El horno de los alemanes Wilhelm y Friedrich Siemens (1856).
  2. El horno del francés Pierre Martin (1864).
  3. El horno del inglés Sydney Thomas (1880).

El sistema consistía en precalentar el aire destinado a la combustión de las impurezas de la fundición, lo cual permitía aumentar sensiblemente la tem­peratura del tratamiento.

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