Раньше считалось, что получение хромосодержащих сплавов стало возможным лишь с началом промышленной революции.
Почти тысячу лет назад на территории современного южного Ирана мастера производили металл, который, по представлениям современной науки, не мог появиться раньше индустриальной эпохи. Археологи, исследовавшие деревню Чахак, нашли доказательства того, что местные ремесленники намеренно добавляли хром в сталь еще в XI–XII веках.
Хром – элемент, который стал основой для создания нержавеющей стали. В Европе систематические эксперименты с хромовыми сплавами начались в 1800-х годах, а сама нержавеющая сталь появилась в начале XX века. Таким образом, иранская технология опередила европейскую примерно на семь столетий.
Открытие основано на остатках мастерской по производству тигельной стали. Технология заключалась в следующем: кусочки железа запечатывали в толстые глиняные контейнеры (тигли) и нагревали в угольной печи до температур, достаточных для плавления металла. В закрытом сосуде железо поглощало углерод, переходило в жидкое состояние, а при охлаждении превращалось в плотную высокоуглеродистую сталь. Этот метод обеспечивал более однородный материал по сравнению с ранним железом.
Радиоуглеродное датирование древесного угля, обнаруженного внутри сломанного тигля и в кузнечном шлаке (отходы, образующиеся в процессе ковки и обработки железа или стали), указывает на то, что производство функционировало между X и XII веками. Средневековые исторические рукописи описывают Чахак как центр производства пулада – так в Персии называли тигельную сталь.
Лабораторный анализ шлака и застрявших в нем металлических капель принес неожиданные результаты: железные гранулы неоднократно содержали около 1 процента хрома по весу, а сам шлак показал наличие оксида хрома. Одинаковые концентрации элемента в нескольких образцах свидетельствуют о том, что хром не был случайной примесью в руде, а целенаправленно вводился в ходе производственного процесса.
Исследователи полагают, что источником хрома выступал хромит – природный минерал, залежи которого имеются в регионе. Небольшие порции хромита, добавлявшиеся в компоненты тигля, объясняют обнаруженный химический отпечаток в остатках производства.
Важное подтверждение технологии найдено в труде персидского ученого XI века Абу Райхана Бируни. В рецепте изготовления тигельной стали перечислены ингредиенты, включая вещество под названием «русахтадж». Долгое время его сущность оставалась неясной, но сейчас ученые считают, что это, скорее всего, хромит. По описанию Бируни железные предметы, например подковы и гвозди, помещались в тигель вместе с отмеренным количеством минералов, сосуд запечатывался глиной и нагревался в угольной печи с помощью мехов, которыми управляли два человека. После длительного обжига тигель оставляли остывать, а затем извлекали стальной слиток.
В настоящее время Чахак – единственное подтвержденное место производства тигельной стали в границах современного Ирана. Рукописи позднего средневековья и раннего нового времени свидетельствуют, что производство продолжалось после монгольского нашествия и вплоть до эпохи Сефевидов (1501-1722 гг.). Данные из Чахака показывают, что уже к XI веку персидские мастера умели строить печи для плавления железа, производить высокоуглеродистые стальные слитки и целенаправленно включать хромсодержащие минералы в шихту (смесь исходных материалов, загружаемых в тигель для последующей плавки), демонстрируя высокий уровень технологических знаний для своего времени.