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科学好好玩



    “傲娇爱变身”的铁

    然而,成功逆袭的铁一开始却并不怎么“合作”。它们显示出“傲娇”的个性,老是给人类出难题。

    最初,冶炼炉的温度还不太够,只有1000℃左右。这时,铁会化身为质地较软、疏松多孔的“熟铁”。熟铁虽然已经是铁了,但杂质较多,需要经过上千次的锻打,将杂质都打出来才能使用,费时又费力。

    后来,炉温终于达到了铁的熔点,能将铁熔成铁水。这个过程中,部分杂质也会自觉地和铁水分离。于是,铁有了更加纯净的化身——生铁。但是生铁质地脆硬,只能一次成型,之后想再改或是增添点儿花纹什么的,几乎不可能。而且,它们还特别爱生锈。

    熟铁和生铁,都是人类能够直接通过冶炼铁矿石得到的,但各有各的问题。幸运的是,人们进一步加工发现,铁居然还有第三种化身!

    绞尽脑汁只为钢

    铁的第三种化身既有硬度,又有韧性,还容易锻造,而且不易生锈,堪称完美。于是,人们给它送上了一个更加霸气的名字——钢!

    事实上,无论生铁、熟铁还是钢,都是铁和碳的合金,区别在于碳含量的多寡:碳含量小于0.02%的,是熟铁;碳含量高于1.7%的,则是生铁;只有当碳的含量处于0.02%至1.7%这个狭小区间时,才是钢。

    怎么得到钢呢?古代的中国人绞尽脑汁,想出的办法可不少。

    第一个办法是以熟铁为原料,反复加热和锻打。加热是为了增加碳的含量,锻打则是要将其中的杂质打出来。经过千锤百炼之后,钢就从熟铁中诞生了。

    第二个办法是以生铁为原料。首先,要把生铁再熔化成铁水,然后用力搅拌,让空气中的氧充分与铁水中的碳接触并将其氧化。碳一走,钢就来了。由于搅拌的过程就像炒菜一样,所以这种办法又被形象地称为“炒钢法”。

    到了南北朝时期,北齐信州刺史綦毋(qí wú)怀文又成功实践出“灌钢法”。“灌钢法”就是将生铁熔化后直接浇注到熟铁上。这样,生铁自身过多的碳元素会渗透到熟铁中,不但熟铁会因为接受了生铁的碳而成为钢,生铁也会因为把自己的碳元素交出去了而变成钢,可谓一举两得。“灌钢法”不但提高了钢的产量和品质,中国古代的炼钢技术也由此宣告成熟,并大大领先于世界。

    正是凭借綦毋怀文的“灌钢法”打下的基础,唐朝的军队才能继续保持兵器质量上的优势,边塞将士“欲将轻骑逐”也就显得底气十足!

摘自《课堂内外小学版》2018.06

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