Tiền thân của thép không gỉ được tìm thấy ở Iran có niên đại hơn 1000 năm tuổi

Từ lâu thép không gỉ (chủ yếu là hợp kim bổ sung thêm crom) được cho là phát minh từ cuối thế kỷ 19, đầu thế kỷ 20. Nhưng các bằng chứng khảo cổ mới nhất cho thấy, thép không gỉ có thể đã ra đời từ hơn 1000 năm trước.

Thép crom, thường được gọi là thép không gỉ và chỉ mới xuất hiện trong nhiều thập niên gần đây. Tuy nhiên các bằng chứng khảo cổ mới nhất tiết lộ người Ba Tư cổ đại đã tình cờ phát hiện ra phiên bản đầu tiên của hợp kim này cách đây khoảng 1000 năm. Điều này đang gây ngạc nhiên cho các nhà khảo cổ học.

Theo nghiên cứu mới được công bố trên Tạp chí Khoa học Khảo cổ, người Ba Tư cổ đại đã trộn crom vào hỗn hợp nung chảy khi rèn thép từ thế kỷ 11 sau công nguyên (SCN), tức cách đây hơn 1000 năm. Loại thép này được dùng để sản xuất kiếm, dao găm, áo giáp và các vật dụng khác. Nhưng kim loại này cũng chứa phốt pho khiến chúng khá giòn và dễ gãy.

Rahil Alipour, tác giả chính của nghiên cứu và là nhà khảo cổ học tại Đại học London cho biết: "Loại thép nấu chảy đặc biệt này được làm ở Chahak (một ngôi làng hiện nay ở Iran), có chứa khoảng 1% - 2% crom và 2% phốt pho". Việc cho phốt pho vào trong lúc nung chảy kim loại nhằm giảm điểm nóng chảy của kim loại xuống thấp hơn.

Cho đến nay, hầu hết các nhà khảo cổ học và sử học khá chắc chắn rằng, thép crom (khác với crom) là một phát minh của thời cận đại. Nhưng với các bằng chứng khảo cổ mới thu thập được, rõ ràng thép không gỉ đã xuất hiện từ thời Ba Tư cổ đại. Còn thép crom hiện nay chứa nhiều crom hơn so với trước kia. Alipour cho biết thép crom của thời Ba Tư cổ đại vẫn sẽ bị gỉ.

Bản dịch các bản thảo tiếng Ba Tư thời trung cổ đã dẫn nhóm nghiên cứu đến Chahak, một địa điểm khảo cổ ở miền nam Iran. Chahak từng là một trung tâm quan trọng chuyên sản xuất thép và là địa điểm duy nhất ở Iran phát hiện các bằng chứng về hoạt động luyện thép của cư dân xa xưa.

Cụ thể, sắt sẽ được cho vào các nồi nấu kim loại hình ống dài, kết hợp với một số khoáng chất khác, sau đó được niêm phong và làm ấm trong lò. Sau khi làm nguội đi, người ta sẽ lấy được một thỏi sắt đã được định hình. Kỹ thuật nung này dường như xuất hiện ở nhiều nền văn hóa từ thời xưa.

Alipour cho biết:"Thép đúc nói chung là loại thép chất lượng cao. Nó không chứa tạp chất và rất lý tưởng để sản xuất vũ khí, áo giáp và các công cụ khác".

Hình ảnh kính hiển vi điện tử quét trên bề mặt của xỉ bên trong chén nung. Có thể thấy một đốm màu bạc của thép ở tâm trên cùng, nó có thể là crom.

Một bản thảo quan trọng được sử dụng trong nghiên cứu do nhà nghiên cứu người Ba Tư Abu-Rayhan Biruni viết từ thế kỷ 10 hoặc 11 SCN. Với tiêu đề "al-Jamahir fi Marifah al-Jawahir" (tạm dịch là "A Compendium to Know the Gems"), bản thảo này cung cấp các hướng dẫn nung sắt và rèn thép. Bên cạnh đó, nó còn tiết lộ một hợp chất bí ẩn được cho vào trong khi nung sắt là rusakhtaj (có nghĩa là "vật bị nung"), các nhà nghiên cứu sau đó đã xác định đó là cát cromit.

Các cuộc khai quật tại Chahak đã phát hiện thấy than củi còn sót lại trong xỉ nung (chất thải sót lại sau khi tách kim loại). Xác định niên đại của than bằng phương pháp carbon phóng xạ, nhóm nghiên cứu phát hiện thấy chúng đã tồn tại từ thế kỷ 10 - 12 SCN.

Sử dụng thêm kính hiển vi điện tử quét và phân tích các mẫu xỉ, họ phát hiện thấy cả dấu vết của quặng cromit. Cuối cùng, một phân tích về mẫu thép được tìm thấy trong xỉ cho thấy thép chứa từ 1 - 2% crom tính theo trọng lượng. Con số này tương đối thấp so với tỷ lệ 11-13% crom của thép không gỉ ngày nay.

Một khối thép lớn bị mắc kẹt trong xỉ nung

Alipour giải thích: "Thép crom được sản xuất ở Chahak là loại thép duy nhất được biết đến có chứa crom, một nguyên tố quan trọng trong sản xuất thép hiện đại, ví dụ thép công cụ và thép không gỉ. Thép crom ở Chahak có tính chất gần như tương tự với thép hiện đại và hàm lượng crom sẽ làm tăng độ bền và độ cứng, các đặc tính cần thiết để chế tạo công cụ".

Có rất nhiều đồ vật được làm bằng thép không gỉ của người của Ba Tư ngày xưa có thể tìm thấy trong nhiều bảo tàng trên khắp thế giới. Thép crome còn sử dụng làm vũ khí, áo giáp, các đồ vật và công cụ khác.

Nhà khảo cổ Alipour cho biết: "Các bằng chứng về thép luyện kim trước đây được biết đến thuộc về các trung tâm sản xuất thép luyện kim ở Ấn Độ, Sri-Lanka, Turkmenistan và Uzbekistan. Nhưng các mẫu thép đều không có dấu vết của crom. Vì vậy thép luyện kim có chứa crom ở Chahak được cho là nơi khởi nguồn của thép không gỉ ngày nay và trước đây nó chưa từng được biết đến".

Cô đặc biệt nhấn mạnh, việc tìm kiếm nguyên tố này trong các đồ vật bằng thép nung sẽ giúp chúng ta dễ dàng truy nguyên nơi sản xuất và phương pháp chế tạo thời xưa.

Nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ chia sẻ những phát hiện của họ và cùng hợp tác với chuyên gia bảo tàng để xác định niên đại và các vật thể được chế tạo bằng thép crom ngày xưa.

Tiến Thanh theo Gizmodo