Câu chuyện về việc Harry Brearley tình cờ khám phá ra thép không gỉ năm 1913 đã thu hút sự chú ý, nhưng các cuộc thảo luận kỹ thuật cho thấy lịch sử của phát minh này phức tạp hơn nhiều so với một khoảnh khắc eureka đơn lẻ. Các chuyên gia cộng đồng đang tranh luận về chuỗi phức tạp các khám phá trước đó đã làm cho thép không gỉ trở thành khả thi, thách thức câu chuyện truyền thống về phát minh độc lập.
Chuỗi Đổi Mới Đằng Sau Thép Không Gỉ
Việc phát triển thép không gỉ không phải là một đột phá biệt lập mà dựa vào một loạt các khám phá trước đó. Câu chuyện bắt đầu với việc phát minh ra sản xuất nhôm giá rẻ thông qua điện phân, sau đó tạo điều kiện cho các phương pháp mới để sản xuất kim loại crom. Trước đột phá này, việc tạo ra crom kim loại với số lượng lớn gần như không thể thực hiện được trong hơn một thế kỷ sau khi nó được khám phá lần đầu.
Với crom cuối cùng có sẵn, các nhà nghiên cứu có thể khám phá tính chất hợp kim của nó với các kim loại khác. Các thí nghiệm ban đầu tạo ra những kết hợp thú vị với coban và niken, tạo ra các vật liệu có thể cạnh tranh với kim loại nhóm bạch kim về khả năng chống hóa chất. Tuy nhiên, chi phí cao của coban và niken đã hạn chế những hợp kim này chỉ cho các ứng dụng đặc biệt nơi giá cả không phải là mối quan tâm.
Điện phân: Một quá trình sử dụng dòng điện để thúc đẩy các phản ứng hóa học, thường được sử dụng để chiết xuất kim loại từ các hợp chất của chúng.
Dòng thời gian lịch sử phát triển Chromium:
- Khám phá ban đầu: Chromium được khám phá hơn một thế kỷ trước khi có ứng dụng thực tế
- Điện phân nhôm: Cho phép sản xuất nhôm với chi phí rẻ
- Sản xuất Chromium: Các phương pháp mới sử dụng khử nhôm giúp chromium kim loại có sẵn với số lượng lớn
- Hợp kim đầu tiên: Chromium được kết hợp với cobalt và nickel đắt tiền
- 1913: Đột phá của Brearley khi thay thế sắt rẻ tiền cho các kim loại đắt tiền
Các Khám Phá Cạnh Tranh và Phương Pháp Khác Nhau
Trong khi Brearley phát triển thép không gỉ ferrit chủ yếu sử dụng sắt và crom, các nhà phát minh Đức đồng thời tạo ra thép không gỉ austenit. Phiên bản Đức này bao gồm một lượng đáng kể niken cùng với sắt và crom, thay đổi cơ bản cấu trúc tinh thể của thép. Ngày nay, thép không gỉ austenit thống trị thị trường vì chúng dễ xử lý hơn nhiều thông qua các kỹ thuật biến dạng dẻo.
Cộng đồng kỹ thuật cũng chỉ ra các cuộc tranh luận về phương pháp sản xuất crom. Một số cuộc thảo luận đặt câu hỏi liệu việc khử nhôm có thực sự được sử dụng cho sản xuất crom hay không, lưu ý rằng các phương pháp hiện đại dựa vào việc khử carbothermic của cromit trong lò hồ quang thay vì các quy trình dựa trên nhôm.
Ferrocrom: Một hợp kim sắt-crom được sử dụng như vật liệu trung gian trong sản xuất thép không gỉ.
Các loại thép không gỉ:
- Thép không gỉ Ferritic (phát minh của Brearley): Chủ yếu là sắt và crom với một lượng nhỏ các nguyên tố khác
- Thép không gỉ Austenitic (phát minh của Đức): Sắt, crom và hàm lượng niken đáng kể với cấu trúc tinh thể khác biệt
- Ưu điểm của Austenitic: Phù hợp hơn nhiều cho quá trình gia công biến dạng dẻo, hiện được sử dụng rộng rãi hơn so với các loại ferritic
Những Điểm Tương Đồng Hiện Đại Trong Kỹ Thuật
Câu chuyện thép không gỉ có tiếng vang với bối cảnh kỹ thuật đang thay đổi nhanh chóng ngày nay. Brearley bản thân đã quan sát thấy cách chuyên môn hóa đang phân mảnh quy trình luyện thép, với các chuyên gia khác nhau xử lý sản xuất, phân tích, tôi cứng và thử nghiệm - không ai hiểu được bức tranh toàn cảnh. Điều này phản ánh những lo ngại hiện tại về sự phân mảnh kỹ năng trong phát triển phần mềm và sự gia tăng của các lớp trừu tượng tách biệt người thực hành khỏi các nguyên tắc cơ bản.
Trước đây khi một người làm thép, quyết định nó tốt cho việc gì và nói với khách hàng cách tận dụng tốt nhất nó. Sau đó, với bước đi nhanh chóng của thời gian, anh ta chỉ làm thép; anh ta thuê một người khác, người không biết gì về luyện thép, để phân tích nó và nói nó tốt cho việc gì.
Cuộc thảo luận nhấn mạnh cách phát minh đồng thời, từng được xem là sự trùng lặp lãng phí, thực sự phục vụ những mục đích quan trọng. Nhiều nhà phát minh làm việc trên các vấn đề tương tự có thể dẫn đến các triển khai và ứng dụng khác nhau, với mỗi nhà vô địch mang đến những góc nhìn độc đáo cho việc áp dụng thị trường.
 |
|---|
| Hình ảnh các thiết bị hiện đại này tượng trưng cho sự chuyên môn hóa và phân mảnh trong kỹ thuật đương đại, tương tự như quá trình luyện thép mà Brearley đã quan sát |
Kết Luận
Câu chuyện thép không gỉ chứng minh rằng các đổi mới đột phá hiếm khi xuất hiện từ những khoảnh khắc cảm hứng đơn lẻ. Thay vào đó, chúng xây dựng dựa trên chuỗi các khám phá trước đó, hưởng lợi từ việc phát triển đồng thời bởi nhiều nhà phát minh, và đòi hỏi những nhà vô địch có thể bắc cầu nối khoảng cách giữa khám phá phòng thí nghiệm và ứng dụng thế giới thực. Hiểu được lịch sử phức tạp này giúp chúng ta đánh giá tốt hơn cả bản chất hợp tác của tiến bộ công nghệ và những thách thức đang diễn ra trong việc duy trì chuyên môn kỹ thuật sâu trong một thế giới ngày càng chuyên môn hóa.
Tham khảo: The Father of Modern Metal