Thép ra đời như thế nào?

Giới nghiên cứu không biết chắc chắn thép được phát minh khi nào, nhưng một số ví dụ sớm nhất về thép có từ thiên niên kỷ 1 trước Công nguyên ở Trung Á và Nam Á.

Thép là trụ cột của thế giới hiện đại, được sử dụng trong xây dựng nhà chọc trời, sản xuất xe hơi và nhiều lĩnh vực khác. Nhưng thép không có sẵn trong tự nhiên. Loại kim loại hiện đại cứng cáp này có niên đại ít nhất 2.000 năm, dù các nhà khảo cổ học không thể đưa ra mốc thời gian chính xác về thời điểm nó xuất hiện, theo Live Science.

Thép gồm chủ yếu là sắt với một lượng nhỏ carbon để trở nên cứng hơn. (Ảnh: Monty Rakusen).

Thép là hợp kim của sắt và carbon. Tuy chủ yếu làm từ sắt, việc thêm 0,2 - 1% carbon giúp thép trở nên cứng, bền và chịu han gỉ tốt hơn sắt nguyên chất. Giới khảo cổ cho rằng sự cải tiến này được phát hiện độc lập ở vài nơi, sau đó lan rộng khắp thế giới cổ đại. "Thép được phát triển xuyên suốt thiên niên kỷ 1 trước Công nguyên ở Thế giới cũ", Paul Craddock, chuyên gia về luyện kim cổ đại ở Bảo tàng Anh, cho biết.

Một số ví dụ sớm nhất là thép nung, sản xuất bằng cách nấu chảy sắt và carbon với nhau, tại nhiều nơi ở Trung Á và Nam Á. Vài dạng sơ khai khác của sắt sản xuất chứa đủ carbon để phân loại là thép. Nhưng dưới thời La Mã, những đồ tạo tác như dao găm La Mã được chế tác từ thép đã xử lý nhiệt hoàn chỉnh. Điều đó đòi hỏi kỹ thuật rèn, làm nóng và dùng búa nện gang để loại bỏ tạp chất, sau đó thêm vào lượng nhỏ carbon. Giới chuyên gia không rõ ai là người đầu tiên nghĩ ra kỹ thuật như vậy, nhưng nó đòi hỏi nung chảy sắt ở nhiệt độ rất cao để tránh tạp chất khi sử dụng quặng sắt, theo Craddock.

Sự chuyển tiếp từ thời Đồ đồng sang Đồ sắt diễn ra ở hầu hết châu Á, Trung Đông và châu Âu khoảng 3.000 năm trước. Trước đó hơn 2.000 năm, con người sử dụng đồng điếu, hợp kim chứa 90% đồng và 10% thiếc để sản xuất vũ khí, áo giáp và vại cúng. Tuy nhiên, đồ vật như vậy có giá trị cao và thường khó mua đối với người bình thường.

Theo nhà khảo cổ Alessandra Giumlia-Mair, sắt thay thế đồng trong nhiều ứng dụng, chủ yếu do quặng sắt dồi dào và tương đối rẻ. Vì vậy, kiếm và dao găm bằng sắt không nhất thiết sắc hơn hay bền hơn sản phẩm tương tự bằng đồng, nhưng chúng phổ biến trong thế giới cổ đại do có chi phí sản xuất rẻ hơn. Theo thời gian, những thợ rèn thời sơ khai phát triển phương pháp tạo ra sắt cứng hơn, bao gồm thép, và ngày càng nhiều người có thể mua được vũ khí hoặc công cụ bằng sắt. Nhưng đồng tiếp tục được sử dụng trong sản phẩm chất lượng cao như vại, đèn và đồ trang trí cá nhân cho tới thời Trung Cổ.

Ngày nay, thép luôn được sản xuất trong lò nung chuyên dụng với gang thỏi làm từ quặng sắt, tinh luyện thành nhiều hợp kim thép khác nhau ở nhiệt độ cao trong khi tiếp xúc với oxy. Các loại thép khác nhau có lượng carbon đa dạng cùng với nhiều nguyên tố khác như chrom, giúp tạo ra thép không gỉ.

• Bí ẩn kim khí huyền thoại thời trung cổ có thể chém đứt sợi tóc trên không trung
• 10 phát minh cổ đi trước thời đại hơn 1000 năm
• Những phát minh tình cờ đến khó tin nhưng vĩ đại