لا أحد يعرف على وجه اليقين متى اخترع الفولاذ، ولكن بعض أقدم الأمثلة ظهرت في الألفية الأولى قبل الميلاد في وسط وجنوب آسيا ويتكون الفولاذ في الغالب من الحديد، ولكن نسبة صغيرة من الكربون تجعل المعدن أكثر صلابة وقوة ومقاومة للصدأ من الحديد وهذا المعدن الحديث القوي يعود تاريخه إلى 2000 عام على الأقل، على الرغم من أن علماء الآثار ليس لديهم تاريخ دقيق لظهوره.
الفولاذ عبارة عن سبيكة من الحديد والكربون؛ إنه يتكون في الغالب من الحديد، ولكن الإضافة الحاسمة من 0.2% إلى 1% من الكربون تجعله أكثر صلابة وقوة ومقاومة للصدأ من الحديد النقي.
قال بول كرادوك، الخبير في علم المعادن القديم في المتحف البريطاني، لموقع لايف ساينس: "تطور الفولاذ خلال الألفية الأولى قبل الميلاد في معظم أنحاء العالم القديم".
وقال إن بعض أقدم أنواع الفولاذ كانت "البوتقة" المصنوعة من صهر الحديد والكربون معًا، ربما في أجزاء من وسط وجنوب آسيا.
تحتوي بعض الأشكال المبكرة الأخرى من الحديد المصنّع على ما يكفي من الكربون لتصنيفها على أنها فولاذ. ولكن بحلول العصر الروماني، كانت القطع الأثرية مثل الخناجر الرومانية تُصنع من الفولاذ المعالج بالحرارة بشكل صحيح، كما قال.
يتطلب ذلك التشكيل - تسخين ودق الحديد الزهر لإزالة الشوائب وإضافة آثار الكربون. لا أحد يعرف من اكتشف هذا أولاً، لكنه يتطلب صهر الحديد في درجات حرارة عالية جدًا لإزالة "الخبث" أو الشوائب الناتجة عن إنشائه من خام الحديد، كما قال كرادوك.
من البرونز إلى الحديد
حدث الانتقال من العصر البرونزي إلى العصر الحديدي في معظم أنحاء آسيا والشرق الأوسط وأوروبا منذ حوالي 3000 عام وقبل ذلك بأكثر من 2000 عام، استخدم الناس البرونز وهو سبيكة من حوالي 90٪ من النحاس و 10٪ من - لصنع الأسلحة المعدنية والدروع والأوعية الاحتفالية ومع ذلك، كانت مثل هذه العناصر ذات قيمة عالية وعادة ما تكون باهظة الثمن بالنسبة للناس العاديين.
أخبرت عالمة الآثار المستقلة أليساندرا جيومليا ماير موقع لايف ساينس أن الحديد حل محل البرونز للعديد من الاستخدامات بشكل أساسي لأن خام الحديد وفير ورخيص نسبيًا للحصول عليه - بمجرد أن يكتشف شخص ما كيفية صنع الحديد. لذلك قالت إن السيوف والخناجر الحديدية لم تكن بالضرورة أكثر حدة أو أكثر متانة من السيوف أو الخناجر البرونزية، لكنها اجتاحت العالم القديم لأنها كانت أرخص في الصنع.
بمرور الوقت، طور الحدادون الأوائل طرقًا لصنع الحديد الأكثر صلابة، بما في ذلك الفولاذ، وبالتالي أصبح بإمكان المزيد من الناس شراء الأسلحة والأدوات الحديدية. ولكن البرونز استمر استخدامه في صناعة أشياء عالية الجودة مثل الأواني والمصابيح والحلي الشخصية حتى بعد العصور الوسطى، كما تقول جيوميليا ماير.
في الوقت الحاضر، عادة ما يتم تصنيع الفولاذ في أفران متخصصة تأخذ سبائك "الحديد الزهر" المصنوعة من خام الحديد وتنقيتها إلى سبائك فولاذية مختلفة في درجات حرارة عالية مع تعريضها للأكسجين. تحتوي الأنواع المختلفة من الفولاذ على كميات متفاوتة من الكربون وعناصر أخرى - مثل الكروم الضروري للفولاذ المقاوم للصدأ.
