Prehistoria y Difusión de la Metalurgia

No es aventurado pensar que los primeros metales que pudo trabajar el hombre, en torno al año 10000 a.C., fueron los que podían encontrar directamente en la naturaleza. En este sentido hemos de aclarar que tanto el oro, la plata como el cobre tienen cierta tendencia a aparecer libres en la naturaleza, es decir, a no formar parte del mineral sino que pueden aparecer como pequeñas pepitas de oro, o grandes bloques de cobre bastante puros; es lo que se conoce como metales nativos. Estos tres son fáciles de trabajar a golpes para conferirles la forma deseada y se calientan fácilmente en hornos que facilitan su trabajo.

La primera utilidad de estos nuevos materiales viene dada por su magnífico aspecto, brillantes y capaces de adoptar multitud de formas distintas, para fabricar adornos personales. Pero el paso determinante en el avance de la humanidad se dio cuando se empezaron a utilizar los metales para la fabricación de diversos utensilios y armas. A partir de este momento, y durante milenios, los avances en el uso de los metales serán determinantes en la historia de la humanidad y en la caída y nacimiento de las civilizaciones.

Estos nuevos utensilios de cobre fueron un notable avance sobre los de piedra o el hueso. Sus filos son más duraderos y se pueden crear herramientas totalmente nuevas, ya que son fáciles de moldear. La posesión del secreto del cobre otorgaba a ciertos pueblos una superioridad técnica y militar decisiva, ya que ante las armas de metal poco podían hacer las de piedra o madera.

De todos modos, poco se puede hacer con un metal que sólo puede ser utilizado cuando se encuentra nativo y hacia el año 5000 a.C., en Egipto y Mesopotamia se empiezan a explotar minas de cobre en donde se podían encontrar algunas de las minas de este metal como la azurita, cuprita y malaquita. Se desarrollaron entonces los hornos y crisoles en donde reducir el óxido del mineral con carbón vegetal para obtener el cobre bastante puro que se podía moldear. La reacción química con el carbón a cierta temperatura hacía que el carbono desplazase al azufre y sobre todo al oxígeno. Este proceso posibilita por primera vez un uso del metal a cierta escala.

Bronce

El cobre será el primer paso de la metalurgia. El siguiente metal que obtienen los hombres será algo totalmente nuevo, que da una idea del nivel alcanzado por las técnicas de la época. El bronce ya no es una sustancia pura que se puede encontrar nativa, es una aleación realizada por el hombre en la búsqueda de nuevas propiedades que mejoren las del cobre.

Muy probablemente, el bronce nació de la casualidad, por la existencia de estaño en el mineral de donde se extraía el cobre. Se obtenía un nuevo metal resistente a la corrosión y sobre todo muy duro, de forma que una espada de bronce podía cortar fácilmente otra de cobre. Otra ventaja es que el nuevo metal fundido fluía con facilidad sobre los moldes, con lo que era más fácil crear nuevas formas, como estatuas y armas con filos mucho más duraderos y con frecuencia más afilados.

En muchos casos el bronce también contenía ciertas cantidades de antimonio y cinc en Egipto. Los sumerios serán los primeros que desarrollen la técnica de trabajo del nuevo metal hacia el tercer milenio, paro lo que desarrollaron hornos muy avanzados donde poder alcanzar las temperaturas necesarias para producirlo, entre los 780 y 900º C. Además, descubrieron que a diferentes aportaciones de estaño, las características del bronce cambiaban notablemente.

Si la aleación contenía poco estaño, un 5%, se podía trabajar en frío como el cobre, y según iba creciendo la proporción, hasta un 25%, se obtenía un metal cada vez más duro. La aparición del bronce marca un hito en la historia de la humanidad, ya que facilita herramientas de una dureza hasta el momento desconocida, tanto para el trabajo como para la guerra. Aunque la aparición del hierro y el acero acabarán por arrinconar al bronce, no debemos olvidar que hasta el siglo XIX los tubos de los cañones aún se fabricaban con este metal.

Cuando el hombre comienza a dominar el bronce ya hacía tiempo que era un experto en el trabajo y extracción del oro. El oro empezaba a buscarse no sólo en forma nativa, sino que se empezaban a explotar minas en donde se pulverizaba el mineral que contenía el oro, una vez labrado el mineral, queda la parte que contiene oro, que es fundida con plomo para extraer las impurezas. Con respecto al trabajo con el oro y la plata los egipcios alcanzas cotas de perfección realmente notables.

Logran desarrollar una depurada técnica para dorar distintos materiales, como la madera, partiendo de láminas muy finas de metal. También desarrollaron técnicas bastantes complejas de soldadura de metales utilizando como material de soldadura el estaño. Una muestra de su gran capacidad innovadora es que alrededor del 1500 a.C. inventaron el proceso de fundición de metales a la cera. Con este proceso, que aún se sigue empleando, se pueden fundir esculturas de una pieza completamente huecas, con el consiguiente ahorro de metal. Para realizarlo se crea un molde de arcilla, sobre el que se coloca una capa de cera moldeada con la forma definitiva que se quiere imprimir al metal final. Se cubre con arena de cuarzo como molde externo. A través de un orificio externo se procede a verter el metal fundido, que al penetrar funde la cera a la vez que la va expulsando hasta que cubre todos los huecos dejados por la cera. Una vez frío el metal, se procede a eliminar los moldes.

Hierro

El metal que mayor influencia ha tenido en la historia de la humanidad fue utilizado por primera vez para fabricar herramientas en torno al 2200 a.C., cuando en Mesopotamia e India trabajan el metal de procedencia meteórica, única forma de obtención, ya que no se conocía aún cómo conseguirlo del mineral en bruto. Era un metal duro pero muy difícil de trabajar, al contrario de lo que ocurre con el cobre, bronce, oro, plata, lo que limita su uso.

Habrá que esperar hasta el 1600 a.C. para que en Babilonia se realicen los primeros trabajos para conseguir hierro partiendo de su mena, aunque serán los hititas e indios los que lo logren satisfactoriamente. El problema es que para obtener el hierro fundido, o arrabio, se necesitan temperaturas de más de 1.200º C, mientras que los hornos disponibles no pasaban de los 1.100º C. La técnica para su obtención pasa por la creación de hornos recubiertos de arcilla o ladrillos en donde se carga el mineral y el carbón vegetal. Al final del proceso se consigue que el hierro se deposite en el fondo del horno.

Se trata de una masa porosa en la que además de nódulos de metal, hay gran cantidad de residuos. Este metal no es aún útil, así que hay que calentarlo de nuevo y golpear la masa hasta que sean expulsadas las impurezas y quede tan sólo el hierro. Se ha procedido a forjar el hierro. Este proceso de calentar hierro para luego golpearlo fuertemente produce un metal duro y de alta calidad con el que ya se pueden fabricar armas de superior calidad a las fabricadas en bronce, así como duras herramientas de trabajo. Este proceso de forja era el que también servía para darle su forma definitiva al metal.

Acero

Pero la revolución del hierro vendrá de nuevo de la mano de una aleación, como ocurrió con el bronce. Al parecer, el primer acero se obtiene en China alrededor del año 2200 a.C. El sistema por el que se obtiene acero del hierro se logra con el proceso conocido como cementación. Se trataba de forjar barras de hierro a base de martillazos calentándolas sobre un fuego de carbón vegetal que difundía carbono al metal, dando lugar a acero, mucho más duro, que permitía armas mucho más afiladas.

La cantidad de carbono oscila entre el 0, 3% y el 1, 5%, de esta forma el nuevo metal, el acero, es mucho más duro y tenaz que el anterior hierro. Pero pronto se suceden las nuevas técnicas para trabajar mejor el hierro y darle nuevas características. Surge así el temple, que no requiere más que calentar el hierro al rojo para proceder a enfriarlo de forma brusca por inmersión en agua; de esta forma el metal resultante ha ganado apreciablemente en dureza aunque se vuelve algo más frágil.

Para solventar el problema de la fragilidad del metal templado se procedía al revenido, otro avance, que consistía en volver a calentar el metal templado, para dejarlo enfriar lentamente, con lo que se evitaba crear un metal frágil, sin perder la dureza que se buscaba con el proceso de temple. De esta forma se logran piezas de gran dureza y calidad en la terminación.

Esta incipiente industria estará dominada durante años por los hititas, que no sólo fabrican el hierro, sino que lo transforman en armas e incluso explotan las minas de mineral para abastecer los hornos. Para entender la superioridad técnica alcanzada por este pueblo baste decir que los egipcios compraban armas fabricadas por los hititas durante mucho tiempo. El acero ya era conocido en Armenia hacia el año 1400 a.C.

En torno al año 1000 a.C., en Palestina se procedía a crear acero colocando barras de hierro dentro del horno con polvo de carbón a una temperatura de unos 1.000ºC durante una semana. Este metal es aún más adecuado para la fabricación de utensilios y armas que los ya vistos con anterioridad, lo que no significa que los sustituya, ya que el precio de los metales era prohibitivo, con lo que las antiguas herramientas de piedra o madera no son aún eliminadas del trabajo cotidiano.

Debemos aclarar que el hierro y el acero aún tardarán varios siglos en ser fundidos satisfactoriamente en hornos, por lo que aún era imposible obtener coladas de estos metales, ante la imposibilidad de lograr la suficiente temperatura como para fundirlos totalmente.

El hierro será el protagonista de los mayores avances a lo largo de los próximos siglos, ya que es el mejor metal para la mayor parte de trabajos y aplicaciones; el problema es lograr una mejor calidad y sobre todo un mejor precio, además de alcanzar un proceso más rápido y económico.

Uno de esos avances se logró hacia el año 500 a.C. en lo que hoy es Austria. Se crearon unos hornos cerámicos en donde el metal de hierro logra fundirse totalmente, gracias a la posibilidad de insuflar aire en su interior mediante la adopción de un fuelle. La aportación extra de aire a la combustión hace que la temperatura sea lo suficientemente alta como para fundir el metal que sale del proceso sin las impurezas que producía el proceso hasta ese momento conocido.

El acero se difunde por el mundo y es conocido perfectamente en Grecia ya que en la Odisea de Homero se citan algunos de los procesos de trabajo del acero, iniciándose su extracción alrededor del año 900 a. de C.

El horno en donde se produce el hierro en Europa es de tipo muy concreto, una galería excavada en una pared, de unos dos metros de profundidad, revestida de arcilla. En su interior se coloca la mena de hierro y se procede a introducir aire a través de un canal. Cuando el horno alcanza la incandescencia se tapa parte del canal, con lo que el aire de entrada alcanza alta velocidad por el propio tiro de la combustión, permitiendo llegar a temperaturas de unos 1.000ºC.

Los metales en la era romana

Los romanos lo utilizaron con profusión, creando además una serie de herramientas muy útiles como la lima. También fueron expertos trabajadores del plomo que utilizaron en todo tipo de utensilios, como anclas de barcos, o en la fabricación de cañerías de conducción de agua por todo el Imperio. Estos tubos eran fabricados partiendo de planchas rectangulares que eran modeladas sobre un cilindro y luego se procedía a soldar las costuras.

Los romanos también aplicaron su carácter eminentemente práctico para la mejora de los procesos de obtención de los metales, y así introdujeron nuevos métodos en los trabajos llevados a cabo en las minas y fundaciones esparcidas por el Imperio, como el método de copelación para extraer la plata del mineral en bruto a partir de la fundición con plomo.

Es de destacar que Roma será la que mayor énfasis pondrá hasta el momento en el trabajo de los metales y sobre todo en su extracción, con minas repartidas por todo el Imperio, con unas instalaciones de tratamiento a un nivel jamás visto hasta ese momento.

Fueron los primeros en utilizar el mercurio obtenido en España para el trabajo con oro. El mineral donde se encontraba el oro era triturado y sobre él se colocaba el mercurio que se unía al oro para crear una amalgama que era destilada hasta lograr oro puro y de nuevo mercurio.

También el estaño vivió en Roma una época dorada, sobre todo el extraído en Gran Bretaña, en las minas de Cornualles. El estaño aleado con plomo dada como resultado el peltre, una aleación muy utilizada en los utensilios del hogar.

El latón es también una aleación nueva de cobre y cinc, dorada, resistente y fácil de trabajar en frío. Pero el mejor ejemplo de la difusión del acero y el hierro es que los soldados romanos cuentan con armaduras realizadas de placas de metal para su protección, la lóriga y la cota de malla también metálica. Es común el casco y las protecciones metálicas en otras partes del cuerpo. La mayor parte de estos avances han sido importados de otros pueblos, pero es la primera vez que un ejército es abastecido de tantos elementos metálicos por el propio estado, cosa general a la altura del siglo II de nuestra era.