ผลิตกรรมจากโลหะ

โลหะบนผิวโลก

      ขณะที่ผิวโลกเริ่มเย็นตัว โลหะต่าง ๆ ที่อยู่บริเวณผิวโลกหรือในบรรยากาศรอบโลกจะเริ่มเปลี่ยนสภาพเป็นสารประกอบซึ่งจะรวมตัวอยู่ในรูปต่าง ๆ กัน เช่น รวมกับหินหรืออยู่ในชั้นดิน เมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพของผิวโลกหรือเกิดการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยา เช่น เกิดการยุบตัวของผิวโลก แผ่นดินไหว ภูเขาไฟระเบิด สารประกอบโลหะที่มีอยู่บนผิวโลกและส่วนที่อยู่ลึกลงไปใต้ดินก็จะเปลี่ยนแปลงไปด้วย การกัดกร่อนของหินเนื่องจากลมหรือกระแสน้ำเป็นเหตุให้เกิดการเคลื่อนย้ายสารประกอบหรือเกิดการรวมตัวในรูปอื่นลึกลงไปจากผิวโลกมาก ๆ ยังเป็นหินละลายที่ปนกับสารประกอบโลหะ เมื่อเกิดภูเขาไฟระเบิด หิน และสารประกอบโลหะจะขึ้นมาบนผิวโลกในรูปของลาวา เมื่อลาวาเย็นตัวแล้ว หินจะรวมตัวกับสารประกอบอยู่บนผิวโลก สารประกอบโลหะที่รวมตัวกับหิน ดิน หรือรวมกับสารอื่น ๆ เรียกว่า สินแร่ โลหะที่พบเป็นสินแร่จะอยู่ในรูปของสารประกอบที่เป็นออกไซด์ ซัลไฟด์ คาร์บอเนต หรือเป็นสารประกอบหลายชนิดรวมกันโลหะบางชนิดอาจเกิดขึ้นเกือบบริสุทธิ์ตามธรรมชาติหรือเป็นโลหะอิสระ (free metals) เช่น ทองคำ ทองแดง ดีบุก เป็นต้น เรามักจะพบโลหะเหล่านี้แยกตัวอยู่ในรูปโลหะบริสุทธิ์ตามธรรมชาติแต่ก็พบน้อยมาก

      ทองคำและทองแดงเป็นโลหะพวกแรกที่มนุษย์รู้จักและนำมาใช้ประโยชน์ มนุษย์เริ่มสนใจโลหะทั้งสองชนิดนี้ในตอนปลายยุคหินแต่ยังไม่เป็นที่นิยมใช้เท่ากับหินเพราะทั้งทองคำและทองแดงแข็งน้อยกว่าหิน ครั้นพบว่าโลหะทั้งสองชนิดนี้สามารถเปลี่ยนรูปร่างได้ง่ายกว่าหินจึงเริ่มสนใจที่จะนำมาใช้ประโยชน์ เช่น ใช้ทำเครื่องใช้ ภาชนะ และเครื่องประดับ

โลหะใต้ผิวโลก 

      ลึกลงไปใต้ผิวโลกจะมีแร่โลหะต่าง ๆ กระจายอยู่ แร่บางชนิดจะมีมากในบางที่หรือบางส่วนของโลก แร่บางชนิดอาจอยู่ปนกัน เช่น แร่ดีบุกกับแร่ทังสเตน ในพื้นที่บางแห่งจะมีแร่บางชนิดอยู่มาก และมีแร่ชนิดอื่นน้อยมากหรือไม่มีอยู่เลย เช่น ทางภาคใต้ของประเทศไทยมีแร่ดีบุกอยู่มาก เมื่อพบว่าแห่งใดมีแร่อยู่จะมีการสำรวจทางธรณีวิทยาด้วยวิธีต่าง ๆ เพื่อให้รู้ชนิดของแร่ ปริมาณ และจำนวนเนื้อแร่ (เปอร์เซ็นต์แร่) เพื่อที่จะประมาณการได้ว่าพอที่จะทำเหมืองหรือนำขึ้นมาใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมหรือไม่ (การขุดหาเพื่อนำเอาแร่โลหะหรือแร่อื่น ๆ มาใช้ทำประโยชน์เรียกว่า การทำเหมืองแร่) การทำเหมืองแร่มีหลายวิธี เช่น แร่ที่อยู่บนผิวดินหรือลึกจากผิวดินไม่มากนัก จะขุดหรือตักแร่เรียกว่า การทำเหมืองเปิด เช่น การขุดแร่บอกไซต์ (bauxite) เพื่อใช้ทำอะลูมิเนียม แร่ที่มีสายแร่อยู่ลึกลงไปใต้ดินมาก ๆ จะต้องขุดทำอุโมงค์ลงไป เช่น การทำเหมืองทองคำ การทำเหมืองถ่านหิน แร่บางชนิด เช่น แร่ดีบุกอยู่กับดินหรือดินทราย อาจใช้น้ำฉีดให้แร่ดีบุกและดินทรายหลุดออก แล้วแยกเอาแร่ดีบุกซึ่งหนักกว่าออกจากดิน และทรายอีกชั้นหนึ่ง การทำเหมืองแร่วิธีนี้ เรียกว่า การทำเหมืองฉีด เมื่อได้แร่โลหะจากเหมืองแร่แล้วจะนำไปผ่านกรรมวิธีเพื่อให้ได้โลหะที่บริสุทธิ์ (หรืออาจจะไม่บริสุทธิ์) เรียกวิธีการนี้ว่า การถลุงโลหะ การถลุงโลหะอาจใช้ความร้อนเป็นหลัก หรืออาจใช้วิธีการทางเคมี หรือการแยกด้วยไฟฟ้า ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของโลหะ ปัจจุบันนี้มีโลหะที่ใช้ทำประโยชน์ในด้านอุตสาหกรรม และงานด้านวิทยาศาสตร์อยู่เป็นจำนวนมาก โลหะบางชนิดหาได้ยาก และถลุงยากจึงมีราคาแพง เช่น ทองคำขาว (platinum) แทนทาลัม (tantalum) ส่วนโลหะที่หาง่าย และถลุงไม่ยากมีราคาถูก เช่น เหล็ก และอะลูมิเนียม เป็นต้น

       หลักฐานทางประวัติศาสตร์เท่าที่พบในขณะนี้ ยังไม่สามารถนำมายืนยันแน่ชัดว่ายุคโลหะเริ่มที่ใด แต่สันนิษฐานว่ายุคโลหะเริ่มในเอเชียตอนกลาง บริเวณประเทศอียิปต์เมื่อประมาณห้าพัน-หกพันปีก่อน พุทธศักราช ทองแดงเป็นโลหะที่มนุษย์นำมาทำ ประโยชน์ โดยได้จากการถลุงแร่ทองแดงด้วยถ่าน ไม้ และนำทองแดงที่ถลุงได้ไปหล่อเป็นของใช้ ภาชนะ อาวุธ และเครื่องประดับ นอกจากการทำสิ่งต่าง ๆ จากทองแดงด้วยการหล่อแล้ว ยังมีการตีขึ้นรูปโดย ใช้ค้อนหิน จึงนับว่า มนุษย์ได้เริ่มเรียนรู้เรื่องของ โลหะวิทยาเกี่ยวกับการถลุงโลหะ การหล่อโลหะ และ การขึ้นรูปโลหะจากโลหะชนิดนี้

      ประมาณ ๓,๕๐๐ ปีก่อนพุทธศักราชได้มีการพบโลหะชนิดใหม่อีกหลายชนิด เช่น เงิน ตะกั่ว และ ดีบุก ดีบุกเป็นโลหะ ที่มีลักษณะคล้ายตะกั่ว เมื่อพบตอนแรก ๆ ไม่มีผู้สนใจแต่เมื่อลองเอาดีบุกละลาย ผสมกับทองแดงได้โลหะชนิดใหม่มีสีอ่อนกว่าทองแดงแต่มีคุณสมบัติที่ดีกว่าทองแดงและดีบุกมากคือแข็งกว่าและเมื่อทำเป็นอาวุธคมกว่าทองแดงมาก โลหะผสมนี้เรียกว่า สัมฤทธิ์ (bronze) นับเป็นโลหะผสม (alloy) ชนิดแรกที่มนุษย์ค้นพบและเป็นโลหะที่นิยมใช้มาก ในยุคนั้นโดยใช้ทำอาวุธ เสื้อเกราะ ภาชนะต่าง ๆ ของใช้ และเครื่องประดับ ในยุคนั้นจึงได้ชื่อว่ายุคสัมฤทธิ์ (Bronze Age) ถึงแม้ว่า ในยุคต่อมามีการใช้เหล็กเป็นโลหะหลักก็ตามแต่สัมฤทธิ์ยังเป็นโลหะที่มีความสำคัญต่ออุตสาหกรรมจนถึงปัจจุบันนี้

      ๙๐๐ ปีก่อนพุทธกาล ชาวฮิตไทต์ (Hittites) ซึ่งเป็นกลุ่มชนที่มีอำนาจในเขตเอเชียไมเนอร์บริเวณตอนใต้ของทะเลดำได้พบวิธีถลุงเหล็กจากแร่เหล็ก หลังจากนั้นความรู้เกี่ยวกับการถลุงเหล็กได้กระจายไป ยังประเทศต่าง ๆ ในทวีปยุโรป จนเกิดอุตสาหกรรมถลุงเหล็กขึ้นเนื่องจากเหล็กมีคุณสมบัติหลายอย่างเหนือกว่าสัมฤทธิ์ เช่น แข็งกว่า เหนียวกว่า ใช้ทำอาวุธทุกชนิดที่มีอำนาจการทำลายเหนือกว่า มนุษย์จึงหันมาใช้เหล็กทำเครื่องมือเครื่องใช้ต่าง ๆ โดยเฉพาะเครื่องมือในงานช่างและที่นิยมมากที่สุดคือ ใช้ทำอาวุธ เช่น ดาบ หอก และปืน อุตสาหกรรมเหล็กได้พัฒนาไปถึงการทำเหล็กกล้า (steel) ซึ่งมีคุณสมบัติดีกว่าเหล็กธรรมดาเพราะนอกจากจะแข็งและเหนียวกว่าแล้วยังสามารถเพิ่มความแข็งโดย การอบชุบ (hardering) ได้ดีอีกด้วย ต่อมาได้มีการทำเหล็กกล้าเจือ (alloy steel) ซึ่งเป็นเหล็กที่มีคุณสมบัติดีเด่นเฉพาะขึ้นไปกว่าเหล็กกล้าธรรมดา ปัจจุบันมีเหล็กกล้าผสมหลายร้อยชนิดแต่ละชนิดก็มีคุณสมบัติเฉพาะและเหมาะแก่การใช้งานที่มีลักษณะพิเศษออกไป