熟鐵到底有什麼用途?為什麼價格反而更高?
01-11
有關生鐵熟鐵還有鋼,其實都是鐵碳合金,區別在於含碳量的多少。這幾種合金中,人類最早得到的是熟鐵,方法是用鐵礦石在一定溫度下和一氧化碳(古時候一般通過在爐子里燃燒木炭得到)進行還原反應,從而得到鐵。這種方式得到的鐵含碳量小,而且整個煉製過程中,鐵都沒有融化(純鐵的熔點在1535度,在古代,人們幾乎不可能得到這樣的溫度),以赤鐵礦為例(主要成分是三氧化二鐵),在還原反應中,它的三個氧原子變成了最終產物二氧化碳,所以最終得到的鐵上面滿是氣孔,形狀像海綿,所以又叫海綿鐵。鐵礦石並不是純凈的三氧化二鐵,所以海綿鐵中,有時候也會有其他的渣滓,這些就需要通過鍛打,將渣滓從熟鐵中擠壓出來。這樣最終得到的海綿鐵純度很高,同時也相對很軟,這就是熟鐵。
熟鐵的延展性好,但是不夠硬,比如說如果做成刀劍,也許砍幾下整個刀就彎了(不過處理起來也簡單,用腳踩一下就直了),所以很多時候不好用。這時候就需要採用採用各種滲碳工藝了。這個很複雜,就不多說了。總之就是通過滲碳的方式,逐漸增加熟鐵中的碳含量,從而最終得到合適的強度的鋼。因為滲碳的流程複雜,耗時耗力,所以古代獲得高品質的鋼是非常困難的。不過靠著滲碳法,鋼成為了人類得到的第二種碳合金。鋼的硬度韌性俱佳,是用途最為廣泛的鐵碳合金。
至於生鐵,那是後來高爐出現後,在高爐中溫度得以上升,足以融化碳含量較高的鐵碳合金也就是生鐵(生鐵的熔點較低)在生鐵融液中,渣滓會浮起,而生鐵就通過高爐的放鐵口以液態放出,這樣生產起來就非常方便,使得鐵的大規模生產成為可能。但是生鐵的性能不太好,雖然硬,但是脆,而且無法鍛打處理。所以獲得生鐵之後,其中很大一部分還是要進一步煉成鋼,或者熟鐵。在古代,就是所謂的炒鋼法。整個過程相對複雜,我就不多說了。總之,炒鋼法雖然能直接得到鋼,但是很難控制,而且鋼中會夾有很多的雜質,需要通過反覆鍛打來消除,而鍛打柔軟的熟鐵來排除雜質,顯然比鍛打鋼來排除雜質方便。所以炒鋼的時候,常常會直接將生鐵炒成熟鐵,然後再通過鍛打排除雜質,通過滲碳法得到鋼。因為這個規程需要反覆鍛打,所以這樣得到的鋼,就是古代所謂的百鍊鋼。而放在現在,則是通過鐵水在鍊鋼爐中通入氧氣燃燒掉多餘的碳從而直接得到鋼,在這個過程中還會加入一些造渣劑什麼的,讓雜質在鋼水中結渣,並漂浮到鋼水的表面,從而被去除掉,這樣就能得到相對純凈的鐵碳合金了,而通入氧氣燃燒的時間的長短,則決定了最終產品的含碳量的多少。這樣通過這一過程,幾乎就可以用同一設備,同一流程生產各種碳含量的鐵碳合金(鋼或者熟鐵)。當然這樣得到的鋼,所含雜質還是有不少的,只能稱之為粗鋼,如果需要性能更好的鋼材,那就又還需要一系列的精鍊流程,比如電渣重熔什麼的。
至於用途,生鐵用於鑄造。適用於製造那些對於硬度和耐磨要求高,對於韌性要求不高的東西。至於熟鐵,用於一些對硬度沒啥要求,對韌性有要求的東西,在生活中嘛,家裡最常見的精鐵鍋,就是熟鐵的。此外採用直接還原法生產的海綿鐵(這種方法雖然老,但現在還在用),也常被用於粉末冶金。這要從鋼鐵的來源說起。首先要知道鋼和鐵不是同一種東西,它們之所以經常被放在一起是由於二者都是由鐵和碳組成的合金。鋼和鐵的來源如下,首先得有一定的鐵礦石,在現代工業中,人們通常將鐵礦石經高爐冶煉,得到碳含量大於2.11%的鐵碳合金,稱為生鐵。通常我們說的鑄鐵鍋就是由生鐵製成的。生鐵中由於碳含量太高,表現出較大的脆性,古代打仗用的兵器如果用生鐵製造,刀和劍互砍之下很容就斷了,所以生鐵用途有限。後來人們發現,降低生鐵中的碳含量,可以提高鐵碳合金的性能,當鐵碳合金中碳含量為0.0218~2.11%時,稱為鋼。所謂「百鍊成鋼」,就是要將生鐵煉成鋼需要經過鍊鋼、精鍊等過程,所以鋼一般比生鐵要貴。我們日常生活中常接觸到的碳鋼就是這一類。當碳含量進一步降低到0.0218%以下時,該合金稱為純鐵,也稱作熟鐵。熟鐵是由鋼進一步精鍊而成,多了一道工序,因而其價格更貴。熟鐵在我們生活中一般不容易接觸到,因為其主要用途是用於冶煉對成分要求較高的合金鋼,如不鏽鋼,工具鋼,軸承鋼等高品質特殊鋼。
現代熟鐵比大多數鋼更難煉!現代熟鐵比大多數鋼更難煉!
現代熟鐵比大多數鋼更難煉!
熟鐵是比較純的鐵,含碳量更低。日常說的鐵,基本上是生鐵。生鐵最好煉(含碳量高),大多數鋼次之(含碳量中等),熟鐵(除海綿鐵外)最難煉。比較純的物質一般都比雜誌多的貴(或者說混合物的價格接近於成分價格的加權平均數),就像純銀比925的銀貴這個道理。推薦閱讀: