В XIV–XV вв. в Европе наступает новый этап в железообработке. Широко распространяется производство чугуна. В кузнечную практику внедряются механический молот и механическое дутье. Осваивается передельный процесс получения железа. Это способствовало не только росту объема продукции, но и существенным качественным изменениям: механический молот позволял производить более тонкую и равномерную расковку листа или заготовки, обрабатывать массивные заготовки весом в несколько сот килограммов; литье чугуна упростило и удешевило производство артиллерийских снарядов, лафетов для пушек, а позднее и стволов орудий. В России же водяной привод впервые документально зафиксирован лишь в 1624 г., когда Михаил Федорович пожаловал трем иноземцам — «кузнечной мельницы мастерам» — по четыре аршина сукна за то, что они «поставили кузнечную мельницу и учали железо ковать водою» (Заозерская 1970: 371).
Судя по свидетельству С. Герберштейна, с литьем чугуна русские познакомились в начале XVI в. С. Герберштейн пишет, что «государь [Василий III] имеет пушечных литейщиков, немцев и итальянцев, которые, кроме пищалей и воинских орудий, льют также железные [чугунные?] ядра, какими пользуются и наши государи» (Герберштейн 1986: 71). Но секрет плавки чугуна иностранные мастера русским металлургам, по всей видимости, не передали, поскольку собственное чугунолитейное производство в России так и не было налажено: в то время как в Западной Европе налаживается производство чугунных пушек, в России даже во время Северной войны основная масса артиллерийских орудий была отлита из бронзы.
Таким образом, функционирование пушечного двора в Москве не могло полностью удовлетворить потребности Русского государства в черном металле. Первые металлургические заводы возникают вновь лишь в 30-х гг. XVII в., опять же при непосредственном участии иностранцев (заводы голландцев Виниуса, Акемы и Марселиса). В середине XVII в. начал работу «железный» завод Б. И. Морозова в Звенигородском уезде (Преображенский 1997: 8). Отметим, что первые русские железоделательные заводы хотя и создавались частными лицами, но имели существенную поддержку со стороны государства: А. Виниус, например, получил значительную денежную ссуду, а Б. И. Морозов был воспитателем, близким другом и свояком царя Алексея Михайловича.
Но и заводы середины XVII в. не смогли ликвидировать дефицит в железе. Причиной этому были как субъективные обстоятельства (тяжба Виниуса с Акемой и Марселисом; период упадка звенигородских заводов после смерти Б. И. Морозова), так и ремесленное производство железа, которое в силу меньшей технологичности могло производить продукцию с меньшей себестоимостью. Так, сложившийся к началу XVII в. в Серпуховском и Алексинском уездах (в непосредственной близости от заводов Виниуса, Акемы и Марселиса) крупный центр крестьянской железоделательной промышленности успешно конкурировал с первыми русскими металлургическими заводами. По свидетельству Кильбургера, на заводах «не делается стали, но в других местах крестьяне делают и то и другое, железо и сталь маленькими ручными роздувальными мехами и причиняют тем значительный ущерб Марселису и Акеме» (Сербина 1978: 28).
