מתכת | היסטוריה
English: Metal

היסטוריה

ההערכה היא שעוד לפני שנת 4000 לפנה"ס האדם השתמש במתכות אשר נמצאו על פני הקרקע, למשל מתכות שמקורן בשרידי מטאור, לייצור תכשיטים, ולעיתים אף לייצור כלים. המתכות שבהן השתמשו בזמנים קדומים אלו היו נחושת, זהב וברזל, והעיבוד שלהן כלל ריקוע באמצעות פטיש.

בסביבות שנת 4000 לפנה"ס (בתחילת תקופת הארד) פיתח האדם שיטות לצרוף את הנחושת מעפרותיה, ובכך התאפשר שימוש נרחב יותר בנחושת על ידי כרייה של הנחושת מהאדמה במקומות בהם הנחושת מעורבבת בחומרים אחרים. הנחושת הותכה בכור ושימשה ליציקה בתבניות. באותה תקופה החל גם השימוש בכסף טבעי.[2] בסביבות שנת 3500 לפנה"ס נצרפו עפרות מעורבות של נחושת ובדיל באזור ארם־נהריים על־מנת לייצר ארד (ברונזה). כ-500 שנה לאחר מכן נעשה שימוש בתהליך " יציקת שעווה מתכלה" (Lost-wax casting) לביצוע יציקות מסובכות.

בסביבות שנת 1500 לפנה"ס התחילו החיתים להפיק ברזל בהיקף נרחב באנטוליה. התהליך מניב ברזל ספוגי, המקביל לברזל החשיל בן ימינו. בסביבות שנת 1000 לפנה"ס יוצרו כלים מפלדה קשה על ידי חימום מחדש של הברזל הספוגי, הבא במגע עם פחם, המלווה בצינון במים. בסביבות שנת 600 לפנה"ס התחילו הסינים להפיק ברזל בכבשנים משופרים, ויצרו מתכת מותכת, הניתנת ליציקה. ההתכה אפשרית משום שלעפרה יש תכולה זרחנית גדולה, והברזל הנוצר נמס בקלות רבה יותר.

בסביבות שנת 200 לפנה"ס הקימו הרומאים תעשיית פליז פורחת, ונעשה לראשונה שימוש נרחב בסגסוגת. בסביבות שנת 100 לפנה"ס בוצע לראשונה זיקוק הכספית מתוך עפרותיה. הכספית שימשה ל אמלגמציה - טיפול באמצעות כספית היוצר אמלגמה, ומאפשר הוצאת זהב מעפרותיו.

במאות הראשונות לספירה, אלכימאים ביצעו מחקרים רבים על מתכות במטרה להפוך מתכות זולות לזהב. מחקרים אלו שימשו יסוד למטלורגיה. בסביבות שנת 700 לספירה, חרשי ברזל בקטלוניה, ספרד, פיתחו כבשן משופר להפקת ברזל, הידוע כיום בשם מפוח קטלוני.

במאה ה־14 התחיל השימוש באירופה באב טיפוס של כבשן ההפחה. בכבשן ההפחה, הברזל נשאר במגע עם פחם עץ לזמן ממושך יותר. הוא סופח יותר פחם, המוריד את נקודת ההתכה שלו אל מתחת לטמפרטורת הכבשן. כך מייצר הכבשן ברזל מותך, אותו אפשר לצקת.

במאה ה-17 בבוהמיה פותחה טכניקה של ציפוי ברזל בשכבת בדיל.

במהלך המאה ה-18 השתכללו שיטות עיבוד הברזל. ב-1709 אברהם דרבי, חרש ברזל אנגלי, הציג היתוך ברזל באמצעות קוק, המחליף את פחמי העץ, אותם קשה היה אז למצוא באנגליה. כתוצאה מכך, נבנו כבשנים גדולים יותר, משום שהקוק חזק יותר מפחם העץ ויכול לתמוך בכמויות גדולות יותר של עפרת ברזל. ב-1740 פיתח שען אנגלי בשם בנג'מין האנטסמן תהליך לייצור פלדה ב כור היתוך. המטלורג האנגלי ויליאם צ'אמפיון פיתח תהליך להפקת אבץ. ב-1779 השלים אברהם דרבי (נכדו של חרש הברזל שהוזכר קודם לכן) את בנייתו של גשר עשוי ברזל יציקה בשרופשייר שבאנגליה. גשר הברזל הראשון, שאורכו 43 מטר, שימש למעבר תנועה עד לשנות ה-50 של המאה העשרים. ב-1784 פיתח חרש הברזל האנגלי הנרי קורט את " תהליך המירוס" (או: תהליך הביסה), להפיכת ברזל גולמי ל ברזל חשיל, על ידי חימום הברזל הגולמי יחד עם עפרת הברזל, וערבובו במצקת.

במהלך המאה ה-19 מחקר מדעי הוביל למספר פריצות דרך בהבנת תכונות המתכות ועיבודן. במהלך השנים 1807-1808 פיתח הכימאי אנגלי, האמפרי דייווי, את תהליך האלקטרוליזה לבידוד מתכות מתרכובותיהן מותכות. הוא בודד את הנתרן, האשלגן, הסידן, המגנזיום והבריום. ב-1827 הופק החמרן על ידי המדען הגרמני פרידריך ולר. בשנת 1828 מהנדס סקוטי, ג'יימס נילסון, השתמש במשב אוויר חם בתוך הכבשן מפוח ובכך הצליח להקטין את צריכת הדלק. ב-1839 ממציא אמריקאי, אייזיק באביט, פיתח את מתכת באביט - סגסוגת של בדיל המשמשת לייצור מסבים. במהלך המחצית השנייה של המאה ה-19 פיתח ושיכלל הנרי בסמר את התהליך הקרוי על שמו - תהליך בסמר לייצור פלדה במהירות וביעילות. התהליך הוריד משמעותית את מחיר הפלדה ואיפשר את הרחבת השימוש בה.