Khoảng 1.300 tCN
Nấu chảy sắt
Thời đại Đồ Sắt đã thay thế hẳn Thời đại Đồng Thiếc, cho nên hẳn bạn sẽ cho rằng sắt mới có mặt sẽ phải ưu việt thấy rõ. Không hẳn thế – đồng thiếc chất lượng thì cứng hơn và chống ăn mòn tốt hơn nhiều. Tuy nhiên, những xáo trộn lớn và những đợt di dân ở vùng Địa Trung Hải và Cận Đông vào khoảng năm 1.300 tCN có lẽ đã làm gián đoạn việc mậu dịch kim loại mà đồng thiếc lệ thuộc vào đó. Quặng sắt dễ tìm thấy ở gần hơn, nhưng cần lò nung có nhiệt độ cao hơn để nấu chảy nó, và những lò này thường phụ thuộc vào không khí thổi vào. Bởi thế, việc sản xuất sắt, thi thoảng, là một sự kiện mùa vụ, với những lò nung được dựng lên để tận dụng các mùa mưa và những đợt gió phụ thuộc khác. Những vật làm bằng sắt có trước năm 1.300 tCN có được biết nhưng không phổ biến, và nhiều vật trong số này còn không thuộc về hành tinh chúng ta nữa – chúng được chế tác từ các thiên thạch rắn sắt-nickel, thật vậy, chúng phải là những vật rất có giá trị.
Khi có cơ hội, sắt sẽ phản ứng với oxygen tạo thành gỉ (sắt oxide), và việc nấu chảy sắt về cơ bản là một quá trình ngược lại. Dụng cụ nấu chảy sắt thời xưa, lò nung bằng đất sét hoặc bằng đá với các ống nạp không khí, được gọi là lò đúc. Than đá và quặng sắt được nung nóng, tạo ra một thỏi sắt tan chảy thô (thỏi đúc) ở đáy lò. Đây là một quá trình vất vả, và thỏi đúc cần phải tiếp tục được làm nóng, và các tảng tạp chấp phải được đập bỏ thì mới sử dụng được thỏi đúc. Tuy nhiên, công nghệ làm sắt lan tỏa nhanh chóng, và dường như nó được người ta khám phá một cách độc lập nhau ở một số nơi, cả ở Ấn Độ và vùng châu Phi Hạ Sahara. Các lò nung sắt dùng gió xa xưa đã tiến hóa thành các lò nung thổi hơi hiện đại – trong đó quặng được nạp vào liên tục từ phía trên và oxygen của nó được mang đi bởi việc tiếp xúc với chất khí carbon monoxide ở nhiệt độ cao – các lò này có từ thế kỉ thứ nhất hoặc thứ hai tCN ở Trung Hoa.
Các tính chất của sắt thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào nó được hòa trộn với thứ gì. Bổ sung tỉ mỉ một ít carbon của than đá tạo ra thép – một kim loại ưu việt về nhiều phương diện – nhưng đây là công việc của các thợ thủ công lành nghề: quá ít carbon tạo ra sắt rèn mềm, còn quá nhiều carbon đem lại một kim loại rất cứng song quá giòn cho đa số công dụng. Ngày nay, trong ngành luyện kim hiện đại, số lượng hợp kim sắt và thép hầu như là không đếm xuể.
XEM THÊM. Đồng thiếc (khoảng 3.300 tCN), Thép Viking (khoảng 800), De Re Metallica (1556), Nhôm (1886), Thép không gỉ (1912).
Lò nung thổi hơi hiện đại có thể tạo ra sắt nóng chảy ở cấp độ mà các thợ thủ công ngày xưa chỉ dám mơ tới. Dù theo lộ trình nào thì chế tác sắt vẫn luôn là một quá trình rất cực nhọc.
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Hóa Học
Derek B. Lowe
Bản dịch của Thuvienvatly.com
