Đã từ lâu, chúng ta cho rằng thép không gỉ (thép chứa thêm thành phần crom để chống gỉ sét) là sản phẩm của luyện kim thời hiện đại, nhưng bằng chứng mới cho thấy người Ba Tư cổ đại đã tạo ra một phiên bản sơ khai của thép không gỉ từ 1.000 năm trước.
Các nhà khảo cổ học bất ngờ tột độ khi khám phá ra được thứ kim loại đặc biệt này tại vùng Chahak.
Nghiên cứu mới được xuất bản trên Tạp chí Khoa học Khảo cổ kết luận: Người Ba Tư cổ đại đã luyện hợp kim thép pha crom từ hồi thế kỷ 11 Sau Công nguyên. Nhiều khả năng, thứ thép này đã được dùng để làm kiếm, dao, giáp và nhiều vật dụng khác. Trong hợp kim còn có cả phốt pho, khiến cho mẫu kim loại này bị giòn.
“Thứ thép được nung và rèn tại Chahak này chứa từ 1% tới 2% crom và có 2% phốt pho.”, Rahil Alipour, nhà khảo cổ học công tác tại Đại học London và tác giả chính của nghiên cứu cho hay.
Hình ảnh từ kính hiển vi cho thấy một mảnh thép tròn kẹt trong xỉ
Cho tới thời điểm này, cả giới khảo cổ và các nhà sử học đều cho rằng thép pha crom là phát minh của người hiện đại. Thép không gỉ như ta vẫn thấy ngày nay được phát triển từ thế kỷ 20, chứa nhiều crom hơn hẳn (chứa khoảng 11% crom) so với thép của người Ba Tư cổ đại. Giáo sư Alipour nói rằng thép crôm của người Ba Tư cổ “không có tính chất không gỉ”.
Tuy vậy, nghiên cứu mới “cung cấp bằng chứng cổ xưa nhất về việc thêm nguyên tố crom, nhiều khả năng là cromit, một cách có chủ đích vào quá trình nung kim loại làm thép - kết quả là thứ thép có chứa một lượng giới hạn crom”.
Các nhà nghiên cứu tìm đường tới Chahak - một khu khảo cổ nằm phía Nam Iran - nhờ chỉ dẫn từ bản dịch bản thảo của người Ba Tư trung cổ. Chahak từng là lò rèn thép quan trọng nhất thời xưa, và cũng là khu vực khảo cổ duy nhất tại Iran mang bằng chứng cho thấy hoạt động nung hỗn hợp kim loại trong lò kín để rèn thép. Sau khi hỗn hợp này nguội, người ta sẽ đập nồi nấu kim loại để lấy thép. Kỹ thuật này xuất hiện trong nhiều nền văn hóa khác nhau, bao gồm cả người Viking.
“Thông thường, thép nung trong nồi là loại thép chất lượng rất cao. Nó không chứa tạp chất và rất phù hợp để làm vũ khí, áo giáp và các công cụ khác nữa”, nhà nghiên cứu Alipour nhận định.
Một miếng xỉ gắn chặt trên mảnh vỡ ra từ nồi nung hỗn hợp kim loại
Bản thảo cổ đại định hướng nghiên cứu được viết bởi học giả Ba Tư Abu-Rayhan Biruni, có niên đại từ thế kỷ 10 hoặc 11 SCN. Tựa đề bản thảo là “al-Jamahir fi Marifah al-Jawahir”, nghĩa là “Bản tóm tắt nhằm hiểu được các loại đá quý”, trong đó là hướng dẫn rèn được thép bằng cách nung tổ hợp của nhiều kim loại; trong số các thành phần, Abu-Rayhan Biruni có viết về một hợp chất bí ẩn có tên "rusakhtaj" (có nghĩa là “vật bị cháy xém”), các nhà khoa học phân tích được rằng đây là cát cromit.
Tại khu vực khảo cổ vùng Chahak, các nhà nghiên cứu tìm thấy dấu vết của than củi còn vương lại trong xỉ. Giám định độ tuổi vật chất bằng carbon chỉ ra rằng than củi có niên đại trong khoảng giữa thế kỷ 10 và thế kỷ 12 SCN.
Ứng dụng kỹ thuật quét electron lên xỉ, họ phát hiện ra dấu vết của cromit. Và cuối cùng, các phân tử thép có trong xỉ chỉ ra rằng thép vùng Chahak chứa từ 1% tới 2% crom.
“Thép vùng Chahak là thứ thép duy nhất được làm theo phương pháp nung cổ mà có chứa crom - nguyên tố tối quan trọng trong việc sản xuất thép hiện đại, như quá trình làm công cụ thép hoặc thép không gỉ chẳng hạn”, giáo sư Alipour giải thích. “Thép crom vùng Chahak sẽ có đặc tính giống với thép làm công cụ ngày nay, và thành phần crom trong thép sẽ tăng độ cứng và độ bền, những yếu tố quan trọng để chế tác công cụ”.
Ta có thể thấy vật thể làm từ thép Ba Tư xuất hiện khắp các bảo tàng trên thế giới, ta cũng biết rằng thép nung đã được dùng trong sản xuất vũ khí, áo giáp, vật trang trí mang lại thanh thế cho người đeo và nhiều công cụ khác.
Cái tên Chahak cũng xuất hiện nhiều trong các văn bản lịch sử, gắn liền với những thanh gươm, con dao có giá trị. Theo những gì được ghi lại, những thanh kiếm vùng Chahak được bán với giá rất cao nhưng vì chúng rất giòn, giá trị của kiếm sớm lao dốc.
Quá trình phân tích thành phần xỉ còn tìm ra được nguyên tố phốt pho; thợ rèn cho thêm nó vào hỗn hợp kim loại nhằm giảm nhiệt độ nóng chảy của kim loại nhưng bên cạnh đó, phốt pho lại làm thành phẩm bị giòn.
Một miếng thép lớn kẹt trong xỉ
Dù sao, khám phá mới vẫn chỉ ra một khía cạnh quan trọng: truyền thống rèn thép chỉ người Ba Tư mới có. Theo tác giả nghiên cứu, nguyên tố crom có trong thép Chahak có thể trở thành đặc điểm nhận dạng, cho phép các nhà nghiên cứu về sau phân biệt với đồ chế tác từ khu vực khác.
“Đã có những bằng chứng khảo cổ cho thấy việc nung và rèn thép ở các trung tâm đặt tại Ấn Độ, Sri-Lanka, Turkmenistan và Uzbekistan, nhưng không thép nơi nào có chứa crom cả. Vậy nên, crom là thành phần chính có trong thép Chahak, không giống bất cứ ngành rèn thép ở nền văn hóa cổ đại nào”.
Các nhà nghiên cứu mong muốn cộng tác với chuyên gia tới từ các viện bảo tàng khắp thế giới, nhằm mở rộng nghiên cứu, tìm thêm những đồ vật cũng được tạo từ thép crom để so sánh và phân tích.
Tham khảo Gizmodo