פריצת הדרך וההמצאה של הפלדה

המאה הרביעית לפני הספירה: השימוש המוקדם ביותר בפלדה

הדוגמאות המוקדמות ביותר הידועות לפלדה הן דוגמאות של פלדת דמשק, אשר יוצרו במזרח הקרוב כבר במאה ה-4 לפני הספירה. אלה נעשו על ידי חישול ברזל וחומרים עשירים בפחמן כגון פחם. הפחמן בחומרים היה מגיב עם הברזל ליצירת פלדה. פלדת דמשק הייתה מפורסמת בימי הביניים בזכות הדפוסים העדינים והמורכבים שלה ושימשה לייצור חרבות וכלי נשק אחרים. עם זאת, היה קשה לשכפל, והשיטות ששימשו ליצירתו אינן ידועות. פלדת דמשק הייתה צורת הפלדה היחידה ששימשה במשך אלפי שנים, עד סוף המאה ה-18.

המאה ה-18: סגסוגת ברזל-פחמן הופכת לכינוי פלדה

בסוף המאה ה-18, המונח "פלדה" שימש לראשונה לתיאור סגסוגת ברזל-פחמן. בעבר, הוא נקרא "ברזל עדין", "ברזל בלתי מושחת" או "ברזל יצוק", בהתאם לצורתו. המונח "פלדה" נגזר מהעובדה שהברזל בסגסוגות הללו היה שביר מספיק כדי לחתוך אותו ב"להב" (שם אחר ל"חרב"). פחמן הוא יסוד הסגסוג החשוב ביותר בפלדה מכיוון שיש לו השפעה גדולה יותר על תכונות הברזל מכל יסוד אחר. פלדה חזקה וקשה יותר מברזל טהור, ויש לה נקודת התכה נמוכה יותר.

המאה ה-19: תהליך בסמר הומצא

באמצע המאה ה-19 פותח תהליך בסמר לייצור פלדה בקנה מידה תעשייתי. זה השתמש בטמפרטורות גבוהות כדי להסיר זיהומים מברזל חזיר (או מסגסוגות ברזל אחרות באיכות נמוכה), ויצרו סגסוגת חדשה וחזקה יותר על בסיס ברזל. עם זאת, התהליך כלל הוצאת הפחמן מהברזל, ובלעדיו ניתן היה לתאר את הברזל רק כ"ברזל רך", ולא "פלדה". אז תהליך בסמר הפך לתהליך התעשייתי הראשון לייצור פלדה, אבל זו לא הייתה הפעם הראשונה שפלדה נוצרה. התהליך אפשר להשתמש במגוון רחב הרבה יותר של סגסוגות ברזל בייצור פלדה. זה היה שלב חשוב בפיתוח הפלדה המודרנית, והוא הפך לבסיס לתהליכי ייצור פלדה רבים המשמשים כיום.

המאה ה-20: פלדת אל-חלד מתגלה ומפותחת

בתחילת המאה ה-20, סוג חדש של פלדה התגלה במקרה. בשנת 1912, מהנדס צרפתי ניסה לייצר סגסוגת של ברזל וכרום לשימוש בסכיני גילוח. הוא גילה שהסגסוגת שהתקבלה הייתה עמידה בפני חלודה, ונוצר סוג חדש של פלדה - נירוסטה. סגסוגות אחרות בעלות תכונות עמידות בפני חלודה פותחו גם הן בתחילת המאה ה-20, כמו Inconel, שהיא מבוססת ניקל. שתי יריעות הפלדה הללו נותרו בשימוש נרחב במאה ה-21, במיוחד בתעשיות הימיות והכימיות. נירוסטה שימשה במקור לסכו"ם למטבח, אך כיום היא נמצאת בשימוש נרחב גם ביישומים אחרים, כגון בבניית מבנים.

המאה ה-21: מתגלות פלדות בעלות חוזק גבוה ו-NGV מתאפשר

פלדות סגסוגת נמוכה בחוזק גבוה (פלדות HSLA), או "פלדות על", הן המצאה עדכנית למדי. בשנות ה-50 התגלה שעל ידי הוספת כמות קטנה של טונגסטן לפלדה, ניתן להגביר מאוד את חוזקה וקשיותה. פלדות אלו נמצאות בשימוש נרחב בבניית מנופים, גשרים וציוד הנדסי כבד אחר, והן משמשות גם בבניית כלי רכב מודרניים, במיוחד עבור מערכות הפליטה שלהם. פיתוח נוסף של חומרים אלו הוביל ליצירת חומרים קלים וחזקים במיוחד הנקראים ננו-מרוכבים. אלה משמשים בבניית מטוסים קלים יותר, כלי רכב ולוויינים, והם צפויים למלא תפקיד חשוב בפיתוח כלי רכב חשמליים, על ידי כך שהם יסייעו לאפשר סוללות קלות וזולות יותר.

סיכום

המצאת הפלדה היא אחד האירועים המשמעותיים ביותר בהיסטוריה של מדעי החומרים. זה לא היה רק מקרה של נטילת ברזל, שהיה זמין במשך אלפי שנים, ולהפוך אותו ל"טוב יותר". במקום זאת, פלדה הייתה חומר חדש לחלוטין והייתה לה השפעה עצומה על התפתחות החברה המודרנית. זוהי דוגמה מעניינת במיוחד להמצאה טכנולוגית מכיוון שהיא לא התרחשה בבת אחת. במקום זאת, זה היה תוצאה של ידע וניסויים, שהצטברו במשך אלפי שנים. רק כאשר חוברו יחדיו תחומי הידע השונים ופותח הציוד הדרוש, נוצרה לבסוף פלדה בצורה שמישה. מעניין גם לציין שמלכתחילה לא היה באמת צורך ליצור פלדה. אחרי הכל, ברזל הוא מתכת טובה לחלוטין בפני עצמו.