Introduzione a rame e bronzo

ascia di rame di Ötzi

Il rame è stato il primo metallo utilizzato su larga scala dall’essere umano per la realizzazione di armi, utensili e oggetti decorativi. Si tratta di un metallo malleabile e duttile, con un’elevata conduttività termica ed elettrica, ed è uno dei pochi metalli che ricorre in natura nella sua forma metallica quasi pura (“rame nativo“) e in oltre 160 minerali differenti. Il rame si posiziona all’ottavo posto nella classifica dei metalli più abbondanti sul pianeta ed è disponibile in qualunque continente.

La facilità di estrazione del rame nativo (spesso si trovano lingotti interi pronti per essere lavorati) portò i nostri antenati ad utilizzarlo oltre 10.000 anni fa per la realizzazione di oggetti dall’uso più disparato, da armi come asce e pugnali a scalpelli per la roccia o tubature. Gli unici metalli la cui lavorazione è precedente a quella del rame sono l’oro, il piombo e il ferro di origine meteoritica, quest’ultimo impiegato solo nel suo stato nativo e non fuso (la tecnologia per la fusione del freddo non era ancora disponibile).

Inizialmente, l’uomo del Neolitico si limitò a lavorare a freddo il rame nativo, procedimento che non richiede elevate temperature; la lavorazione a freddo fu presto seguita dalla “cottura” del rame: esponendo il metallo a temperature di 200-300 °C, si aumenta considerevolmente la sua durezza a scapito di parte della malleabilità. Successivamente, con l’avanzamento della metallurgia e dei forni di fusione, nacquero le prime tecniche per temprare e fondere questo metallo e realizzare stampi di cera, legno o pietra per dare forma al rame nativo fuso.

La fusione del rame nativo e l’impiego di stampi prevedono che si raggiungano 1084°C, la temperatura di fusione del metallo, all’interno di un crogiolo. I forni utilizzati nel Neolitico (“bassi fuochi”) non erano in grado di avvicinarsi a temperature simili e bisogna attendere Sumeri ed Egizi introdussero l’utilizzo di mantici per aumentare la temperatura dei forni.

Crogiolo per il bronzo

Il crogiolo non è altro che una sorta di “pentola” in cui vengono depositati i frammenti di metallo da fondere. Nel Neolitico i crogioli erano realizzati generalmente con argilla e successivamente in ceramica, e col passare del tempo assunsero una forma vagamente conica, per favorire l’accumulo e il recupero del metallo fuso sul fondo.

L’estrazione del rame dai minerali che lo contengono (come malachite e azzurrite), invece, richiede una lavorazione pre-fusione necessaria a separare il rame dal materiale inutilizzabile. Dopo aver raccolto una discreta quantità di minerali, questi vengono fatti scaldare su fiamma per liminare ossigeno ed vapori sulfurei; i minerali venivano quindi sbriciolati con strumenti di pietra, posizionati in un crogiolo e inseriti nel basso fuoco. Raggiunta la temperatura di fusione del rame, le impurità che galleggiano in superficie sono rimosse fino ad ottenere rame quasi puro.

Fu probabilmente l’uso del crogiolo e degli stampi che portò alla creazione del bronzo: i nostri antenati si accorsero presto che se viene aggiunto stagno o piombo al rame fuso la fusione e la stampa risultavano più semplici, e producevano materiale più resistente.

Il bronzo è una lega costituita da rame e stagno (o arsenico) in proporzioni variabili. Il primo bronzo era basato sulla combinazione di rame e arsenico (4-12%), un elemento che spesso contamina naturalmente i minerali a base di rame. Nel II° millennio d.C. si scoprì che lo stagno, reperibile nello suo stato nativo e meno pericoloso dell’arsenico (non crea fumi nocivi), creava una lega di bronzo più facile da modellare e stampare, oltre che più resistente.
Ci sono molte combinazioni per il bronzo: i primi esempi di lega di rame e stagno hanno percentuali variabili tra 2 e 10% di stagno, mentre il “bronzo plastico” contiene fino al 30% di piombo.

Il bronzo rivoluzionò il mondo antico sai dal punto di vista tecnologico sia da quello commerciale: questa nuova lega consentiva la creazione di oggetti difficilmente realizzabili in precedenza e molto più resistenti del rame, dando origine alle prime spade e asce degne dai profili quasi moderni. La scarsità dello stagno rispetto al rame (è il 49° metallo per diffusione sulla crosta terrestre) e l’impossibilità di trovare i due metalli nello stesso sito di estrazione costrinse gli antichi ad istituire rotte commerciali lunghe anche migliaia di chilometri, come quella che andava da un deposito di stagno in Cornovaglia al Medio Oriente.

Spade di bronzo

Le prime spade di bronzo in nostro possesso risalgono a quasi 4000 anni fa e sono state trovare nelle regioni costiere che circondano il Mar Egeo, probabilmente la prima regione europea in cui si sviluppò la tecnologia necessaria per costruire lame lunghe fino ad un metro (una spada tipica dell’ Età del Bronzo era lunga tra i 60 e gli 80 cm). Lame più corte, tra i 30 e i 50 cm, sono state realizzate anche un millennio prima delle spade dell’Egeo, ma vengono generalmente classificate come “daghe”.

Stampo per spada in bronzo

Le spade di bronzo, sicuramente più resistenti, dure e affilate delle daghe di rame, venivano create facendo colare il bronzo fuso in uno stampo di pietra: dopo aver atteso il raffreddamento della lega, si rimuoveva lo stampo ottenendo una spada intera, completa di manico ed elsa, pronta per essere limata per rimuovere le eccedenze di materiale.
Questa spade tuttavia tendevano a piegarsi durante uno scontro armato: il bronzo mantiene parte della sua malleabilità anche dopo essere stato temprato, e non era raro dover raddrizzare la propria arma a colpi di sasso dopo qualche tempo di utilizzo in battaglia.

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Il bronzo ha anche i suoi vantaggi: è duro come il ferro puro, ma viene intaccato diversamente dalla ruggine: forma una patina superficiale come il rame, ma non viene letteralmente “mangiato” come il ferro o l’acciaio, tanto che spade di bronzo di oltre 3000 anni d’età sono in uno stato di conservazione quasi perfetto. Bronzo e ferro hanno bene o male la stessa capacità di mantenere un bordo affilato, capacità di gran lunga inferiore a quella dell’acciaio. Contrariamente al ferro e all’acciaio, infine, man mano che si riporta una spada piegata alla forma originale, il bronzo che la costituisce tenderà a rafforzarsi, e l’eventuale riparazione di una rottura completa dell’arma richiede solo di fondere nuovamente il bronzo e colarlo in uno stampo.

Perché quindi il ferro sostituì il bronzo, visto i vantaggi della lega a base di rame e stagno? La sostituzione fu probabilmente dovuta a ragioni logistiche: come citato in precedenza, i due metalli che costituiscono il bronzo devono essere estratti da località diverse e trasportati anche per migliaia di chilometri lungo regioni spesso turbolente e rotte commerciali poco sicure.
Il ferro, invece, è il metallo più abbondante sulla Terra. Anche se richiede circa 1500°C per fondere, rendendolo inadatto ai forni per il bronzo, si trova praticamente ovunque ed è l’unico metallo richiesto per la fabbricazione di armi, corazze e utensili. Il ferro è anche il materiale di base per la produzione dell’ acciaio: aggiungendo carbonio al ferro (aggiunta inizialmente casuale, dovuta alla produzione di carbonio dei fuochi delle officine) si ottiene un materiale estremamente duro, molto più resistente di ferro puro e bronzo e più adatto a mantenere bordi affilati anche dopo un utilizzo intenso.

 

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