Cột sắt Delhi ít gỉ sau hơn 1.500 năm vì hai lý do chính: sắt của nó chứa nhiều phốt pho, và chính phốt pho giúp hình thành một lớp màng mỏng, đặc, bám chặt trên bề mặt, ngăn ôxy và hơi ẩm ăn sâu vào trong; khí hậu khô của Delhi phần lớn thời gian trong năm cũng góp phần. Cột không phải "không bao giờ gỉ" — nó vẫn có gỉ, chỉ là gỉ rất chậm và lớp gỉ lại có tác dụng bảo vệ.
Cột sắt Delhi là gì, nằm ở đâu, cao bao nhiêu?
Cột sắt đứng trong sân khu di tích Qutb, phía nam thủ đô New Delhi (Ấn Độ), cạnh tháp gạch Qutb Minar. Cả khu này được UNESCO công nhận là Di sản Thế giới năm 1993.
| Thông số | Giá trị thường được dẫn (gần đúng) |
|---|---|
| Chiều cao tổng | Khoảng 7,2 m, trong đó khoảng 1,1 m chôn dưới đất |
| Đường kính | Khoảng 41 cm ở chân, thu nhỏ dần lên đỉnh |
| Khối lượng | Hơn 6 tấn |
| Vật liệu | Sắt rèn, rất ít cacbon, nhiều phốt pho |
| Niên đại | Thường xác định khoảng thế kỷ 4–5 |
Trên thân cột có một bài minh văn bằng tiếng Phạn, khắc theo lối chữ thời Gupta, ca ngợi một vị vua tên "Chandra". Phần đông học giả đồng nhất vị vua này với Chandragupta II, trị vì khoảng năm 375–415. Đỉnh cột có phần đầu trang trí, minh văn cho biết cột được dựng như một cột cờ dâng thần Vishnu.
Cột có lẽ ban đầu không đứng ở Delhi. Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng nó được dựng ở Udayagiri (miền trung Ấn Độ) rồi được chuyển về Delhi nhiều thế kỷ sau, có thể vào khoảng thế kỷ 11. Ai chuyển và chuyển bằng cách nào vẫn còn tranh luận.
Người thợ thế kỷ 4–5 làm ra khối sắt hơn 6 tấn bằng cách nào?
Đây chính là điều làm giới luyện kim kinh ngạc, thậm chí hơn chuyện ít gỉ. Thời đó, như ở mọi nơi khác, sắt được luyện trong lò sắt xốp: mỗi mẻ chỉ cho một khối sắt nhỏ, vài ký đến vài chục ký. Không thể đúc một cây cột sắt hơn 6 tấn vì không lò nào nấu chảy được sắt.
Phân tích cho thấy cột được làm bằng hàn rèn: nung từng khối sắt tới gần trắng rồi đập cho dính vào nhau, lần lượt nối thêm, có lẽ xoay thân cột trên giá trong lúc làm. Trên bề mặt vẫn còn thấy những vết đập, những đường nối. Ghép hàng trăm khối sắt xốp thành một thân trụ liền như vậy đòi hỏi tổ chức xưởng lớn và tay nghề rất cao.
Người Ấn thời đó còn để lại những khối sắt lớn khác, như các dầm sắt ở đền Konark (thế kỷ 13) hay cột sắt ở Dhar. Cột Delhi nổi tiếng nhất vì vừa lớn, vừa giữ gần nguyên vẹn.
Vì sao cột sắt Delhi lại ít gỉ như vậy?
Trong nhiều thế kỷ, người ta đưa ra đủ loại giải thích, từ hợp lý tới hoang đường. Câu trả lời được chấp nhận rộng rãi nhất hiện nay đến từ loạt nghiên cứu của giáo sư R. Balasubramaniam (Viện Công nghệ Ấn Độ Kanpur), công bố chủ yếu cuối thập niên 1990 và đầu những năm 2000.
Phốt pho cao, lưu huỳnh thấp
Sắt của cột có khoảng 0,1% phốt pho — cao hơn nhiều so với thép ngày nay, nơi phốt pho thường bị coi là tạp chất cần khử vì làm thép giòn ở nhiệt độ thấp. Phốt pho đến từ quặng và từ cách luyện: lò sắt xốp thời đó không có chất trợ dung đá vôi để kéo phốt pho vào xỉ. Lưu huỳnh và mangan thì rất thấp.
Lớp màng tự bảo vệ
Khi sắt giàu phốt pho bị ẩm rồi khô đi, khô lại ẩm qua các mùa, trên bề mặt dần tạo thành một lớp màng nhiều lớp. Phân tích phát hiện trong lớp này có một dạng sắt ôxy-hyđrôxit vô định hình và sắt phốt phát hyđrat hoá kết tinh. Lớp màng mỏng (cỡ vài phần mười milimét), đặc và bám chặt, khác hẳn gỉ sắt thông thường vốn xốp, bong tróc và để ẩm thấm tiếp vào trong.
Khí hậu và các yếu tố phụ
- Delhi khô phần lớn năm, độ ẩm thường thấp hơn ngưỡng làm gỉ phát triển nhanh.
- Khối lượng lớn giúp cột giữ nhiệt, ban đêm ít bị đọng sương.
- Xỉ xen trong thớ sắt rèn cũng có thể góp phần vào hành vi điện hoá của bề mặt.
Không yếu tố nào một mình giải thích đủ; chính sự kết hợp giữa thành phần sắt, chu kỳ ẩm – khô và khí hậu mới tạo nên kết quả.
Đâu là phần thật, đâu là phần bị thổi phồng?
Cột sắt Delhi là đề tài ưa thích của các bài viết huyền bí, và nhiều chuyện đã đi quá xa sự thật.
| Lời đồn | Thực tế |
|---|---|
| Cột hoàn toàn không gỉ | Có gỉ, nhưng lớp gỉ mỏng và bảo vệ. Phần chân sát mặt đất, nơi ẩm hơn, từng bị ăn mòn rõ rệt |
| Người xưa có công nghệ bí ẩn đã thất truyền | Kỹ thuật là luyện sắt xốp và hàn rèn bình thường thời đó, chỉ ở quy mô và tay nghề cao. Tính chống gỉ phần lớn là "quà" của quặng giàu phốt pho |
| Cột làm từ vật liệu ngoài Trái Đất | Không có cơ sở. Thành phần là sắt rèn từ quặng, khác với sắt thiên thạch giàu niken |
| Không ai giải thích được | Đã có giải thích khoa học khá đầy đủ, được nhiều nghiên cứu kiểm chứng |
Một chi tiết thú vị: phần thân cột khoảng ngang tầm người từng bóng lên rõ rệt. Đó là vì theo một tục lệ, du khách đứng quay lưng vào cột, vòng tay ra sau ôm cho hai bàn tay chạm nhau thì được may mắn. Hàng triệu bàn tay mài bóng mặt sắt. Để bảo vệ cột, ban quản lý di tích đã dựng hàng rào quanh chân cột từ cuối thập niên 1990.
Thép ngày nay có học được gì từ cột sắt Delhi?
Có, và bài học hơi bất ngờ. Ngành luyện kim hiện đại vẫn khử phốt pho vì nó làm thép giòn, nhất là thép có cacbon cao dùng trong kết cấu chịu va đập. Sắt của cột Delhi gần như không có cacbon nên ít bị cái hại này.
Ý tưởng "để một lớp gỉ đặc biệt tự bảo vệ" lại sống tiếp trong thép chịu thời tiết — loại thép có thêm một ít đồng, crom, niken, phốt pho, để ngoài trời sẽ phủ lớp gỉ nâu sẫm bám chặt và gỉ chậm dần. Loại thép này được dùng cho cầu, mặt dựng công trình, tượng ngoài trời. Đây không phải là sao chép trực tiếp cột Delhi, nhưng cùng một nguyên lý: không phải mọi lớp gỉ đều xấu.
Một số nhóm nghiên cứu cũng thử nghiệm thép cốt bê tông có phốt pho cao để tăng khả năng chống ăn mòn, nhưng đây vẫn là hướng nghiên cứu, chưa thành chuẩn chung.
Đến thăm cột sắt Delhi cần biết gì?
- Vị trí: khu di tích Qutb, khu Mehrauli, phía nam New Delhi. Đi kết hợp với tháp Qutb Minar và tàn tích đền đài quanh sân.
- Nhìn vào đâu: bài minh văn tiếng Phạn trên thân; màu sẫm đều của bề mặt; các vết đập, đường nối của kỹ thuật hàn rèn; phần đỉnh trang trí. So sánh với các trụ đá, cổng đá xung quanh để thấy cột sắt là vật khác thường thế nào.
- Thời điểm: mùa khô, sáng sớm hoặc chiều muộn để tránh nắng gắt.
- Đừng chạm vào: hàng rào được dựng để giữ di tích. Ôm cột cầu may là tục cũ, nay không còn được phép.
Muốn đọc sâu hơn, tìm các công trình của R. Balasubramaniam về cột sắt Delhi; tài liệu của Cục Khảo cổ học Ấn Độ; và các bài tổng quan về luyện kim cổ Ấn Độ trong tạp chí chuyên ngành ăn mòn và vật liệu.
Câu hỏi thường gặp
Cột sắt Delhi có thật sự không gỉ?
Không hẳn. Cột vẫn có gỉ, nhưng lớp gỉ mỏng, đặc, bám chặt và có tác dụng bảo vệ nên tốc độ gỉ rất chậm. Phần chân sát đất ẩm hơn từng bị ăn mòn nhiều hơn phần thân.
Cột sắt Delhi bao nhiêu tuổi?
Cột thường được xác định có niên đại khoảng thế kỷ 4–5, dựa trên lối chữ của bài minh văn thời Gupta. Như vậy cột đã hơn 1.500 năm tuổi. Vị vua được nhắc tới thường được cho là Chandragupta II.
Vì sao cột sắt Delhi ít gỉ?
Sắt của cột chứa khoảng 0,1% phốt pho và rất ít lưu huỳnh. Qua nhiều chu kỳ ẩm – khô, phốt pho giúp tạo một lớp màng bảo vệ bám chặt trên bề mặt. Khí hậu khô của Delhi cũng góp phần.
Cột sắt Delhi được làm bằng cách nào?
Cột không được đúc mà được hàn rèn: nhiều khối sắt xốp được nung tới gần trắng rồi đập cho dính vào nhau, nối dần thành thân trụ. Trên bề mặt vẫn còn thấy dấu đập và đường nối.
Cột sắt Delhi nặng bao nhiêu?
Cột nặng hơn 6 tấn, cao khoảng 7,2 m tính cả phần chôn dưới đất khoảng 1,1 m. Đường kính chân khoảng 41 cm. Với kỹ thuật thế kỷ 4–5, đây là một khối sắt rèn khổng lồ.
