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第25章 炒钢的谎言

长河复生记 大简 5091 2022-11-05 01:28

  从温度上说,炼钢比烧玻璃要容易。炼钢是每个穿越者绕不过去的环节,不妨考虑考虑踏踏实实地炼钢造枪炮。

  后世把钢铁按含碳量分成三类:

  含碳量小于0.2%的叫做纯铁,熔点是1538°C。纯铁很软,订书机的钉子就是纯铁,用指甲就可以掰弯;

  含碳量在0.2%至2.1%的叫做钢,随着碳含量的增加,钢熔点会下降。当含碳量为1%时,熔点降为1470℃;碳含量为2.1%时,熔点为1380℃,所以炼钢的炉子必须能达到最低1380°C。含碳量在这个区间内,钢会产生独特的内部结晶,所以钢性能优异,造枪造炮杀人越货最好不过。

  含碳量高于2.1%的叫做铸铁,熔点最高是1375℃,而当含碳量为4.27%或更高时,熔点降为1148℃。铸铁的结晶和钢完全是两回事。铸铁硬而脆,不适合做武器。经常有故事说一家人要分离,老人拿出家里的铸铁锅,一块石头下去就把铸铁打破成几块,然后兄弟几个一人一块,几百年后同一家族就分成了锅沿、锅邦、锅底几个分支——可见铸铁有多脆!

  木炭燃烧的温度,在供氧充分的情况下,只能达到1000℃到1100℃,如果加上特别设计的保温炉子,最高极限就是1200℃。所以木炭炉子不管怎么折腾,炼出来的只能是铸铁。

  想升高温度,就必须使用煤炭、燃气等能量密度大的燃料。

  遗憾的是,中国的煤含硫量太高,不管是直接炼铁,还是炼成焦再炼铁,都会导致铁中的含硫量增加,造成热脆性——看上去红红软软的铁块,一锤子下去就象玻璃一样碎成渣渣了,根本就是废铁。

  煤炭的脱硫技术太复杂,复杂到孙一根本看不懂。所以孙一只能转而求其次,先炼铸铁,再想办法把铸铁变成钢。

  传说中,把铸铁变成钢有三种办法:炒钢、灌钢、百炼钢。

  炒钢在后世被许多人追捧,比如某文对炒钢的介绍:“炒钢是将生铁加热到1150~1200℃以上时,在熔池中搅拌,使其中所含的碳氧化,氧化完全则成为熟铁或低碳钢;在脱碳不完全时终止炒炼而得到的是中碳钢或高碳钢,然后出炉锻打成器。中国汉代炒钢技术的发明,是炼钢史上的一次革命,比欧洲早1800多年。”

  多么伟大的发明!

  只要在1150~1200℃以上的熔池中搅拌就能得到低碳钢、中碳钢、高碳钢!

  叫首钢、宝钢、鞍钢的专家情何以堪!

  无知、无畏且无耻!

  1150~1200℃,你再搅拌也是铸铁!——无知。

  追捧“炒钢法”的人公认对炒钢介绍最详细的是明朝的《天工开物》,并有插图为证。

  实际上,《天工开物》原文中根本没有“炒钢”的字样!文字描述和插图画的是造“熟铁”!

  追捧“炒钢法”的人的逻辑是:“熟铁都能搅拌出来,搅拌一半当然就是钢。

  铁分生熟,是东方特有的分类。《天工开物》记载“凡铁分生、熟,出炉未炒则生,既炒则熟”,然后详细平实地介绍了“炒熟铁”的办法:在炉口直接凝固得到的铁锭是生铁,用柳木棍搅拌一下、同时撒入干的污泥粉,再凝固的铁锭就是熟铁。

  由于不知道从什么时候开始,在后世“熟铁”一词的定义变成了等同于“纯铁”,所以就有含碳量大于2%的铸铁经“搅拌”变成含碳量小于0.2%的纯铁,所以搅拌一半当然就是含碳量在此之间的钢,这种匪夷所思的逻辑。——很无畏。

  于是有人就发明了“伟大的古代发明”,然后不容质疑地鼓吹。——非常非常无耻。

  事实上,你去查阅任何一本古书,都没有“炒钢”两个字!

  用严格的后世科学的术语来说,古代的“生铁”实际上是“白口铸铁”,这点是没有任何异议的。

  “白口铸铁”在熔池内用柳木棍搅拌——混入柳木棍的碳,再撒入泥粉——混入泥巴中的硅,硅有助于碳以石墨的形态存在,形成的“熟铁”其实就是增加了韧性的“石墨铸铁”。

  灌钢,又叫团钢,是同炒钢一样的“伟大的古代发明”。其过程是把古代的“生铁”和“熟铁”混在一起,就变成了钢。

  ——两种铸铁,你再怎么混和,得到还是高碳的铸铁!虽然古代人称之为“钢”。

  北宋,沈括的《梦溪笔谈》中明确指出:

  “世间锻铁所谓钢铁者,用柔铁屈盘之,乃以生铁陷其间,泥封炼之,锻令相入,谓之“团钢”,亦谓之“灌钢”。此乃伪钢耳,暂假生铁以为坚,二三炼则生铁自熟,仍是柔铁。然而天下莫以为非者,盖未识真钢耳。”

  翻译成白话就是:

  “世上锻铁所称的钢铁,是先把柔铁弯曲盘卷起来,又将生铁陷入其中,然后用泥包裹好加以烧炼,炼好后再加锻打,使柔铁和生铁互相掺杂渗透,这样锻炼出来的钢就称为“团钢”,也叫“灌钢”。这其实是一种假钢,只不过暂时借生铁提高硬度,经过两三次烧炼之后,生铁自然变熟,则得到的还是柔铁。然而天下人都不以为这办法有什么不对,兴许是因为不知道什么是真钢。”

  “灌钢”的鼓吹者从来不会提这段话。

  孙一确信,用这种“灌钢”造枪,绝对会炸膛!

  沈括在文中紧接着描述了真正的钢——百炼钢。

  “余出使至磁州锻坊,观炼铁,方识真钢。凡铁之有钢者,如面中有筋,濯尽柔面,则面筋乃见。炼钢亦然,但取精铁,锻之百余火,每锻称之,一锻一轻,至累锻而斤两不减,则纯钢也,虽百炼不耗矣。此乃铁之精纯者,其色清明,磨莹之,则黯黯然青且黑,与常铁迥异。亦有炼之至尽而全无钢者,皆系地之所产。”

  翻译成白话就是:

  “我出使到磁州的锻坊看炼铁,才知道什么是真钢。凡是铁里面含有钢的,如同小麦面粉和成的面团里头有面筋,把面团的软面洗干净了,才会见到面筋。炼钢也是这样,只取精铁,锻炼百余火,每次锻打都称重,锻一回轻一回,直到屡次锻打而斤两不减,那就是纯钢了,即使炼上百次也不会再有损耗。这是最精纯的铁,其色看上去清澈有光亮,而磨光之后又显得暗暗的,青而且黑,和普通的铁迥然不同。也有铁炼尽了而全无钢的,这都和铁的产地有关系。”

  百炼钢的原料一定要是“精铁”,可惜沈括没有讲明什么才是“精铁”。

  西方有一种类似的炼钢法叫“块炼法”。在炉温仅1000℃上下的炉口收集烧红的块状铁疙瘩,反复敲打,一直把铁疙瘩中的杂质和炭含量敲到钢的程度。

  从逻辑上推导,沈括的“精铁”就是西方“块炼法”中的铁疙瘩。

  为什么要加个“精”呢?

  因为中国的普通铁矿石琉含量比较高,在炉口直接收集的普通铁疙瘩因为热脆性会经不起“百炼”或“块炼”的敲击。

  所以要一定精选上好的铁疙瘩才行。

  ——总之,炼铁也没有捷径,老老实实地抡大锤才是唯一正途。

  ————————

  参考资料(与情节无关,不感兴趣的读者可跳过)

  《天工开物》有关“炒钢”、“灌钢”的原文

  凡铁分生、熟,出炉未炒则生,既炒则熟。生熟相和,炼成则钢。凡铁炉用盐做造,和泥砌成。其炉多傍山穴为之,或用巨木匡围,朔造盐泥,穷月之力不容造次。盐泥有罅,尽弃全功。凡铁一炉载土二千余斤,或用硬木柴,或用煤炭,或用木炭,南北各从利便。扇炉风箱必用四人、六人带拽。土化成铁之后,从炉腰孔流出。炉孔先用泥塞。每旦昼六时,一时出铁一陀。既出即叉泥塞,鼓风再熔。

  凡造生铁为冶铸用者,就此流成长条、圆块,范内取用。

  若造熟铁,则生铁流出时相连数尺内,低下数寸筑一方塘,短墙抵之。其铁流入塘内,数人执持柳木棍排立墙上,先以污潮泥晒干,舂筛细罗如面,一人疾手撒扌艳,众人柳棍疾搅,即时炒成熟铁。其柳棍每炒一次,烧折二三寸,再用则又更之。炒过稍冷之时,或有就塘内斩划成方块者,或有提出挥椎打圆后货者。若济阳诸冶,不知出此也。

  凡钢铁炼法,用熟铁打成薄片如指头阔,长寸半许,以铁片束尖紧,生铁安置其上,(广南生铁名堕子生钢者妙甚。)又用破草履盖其上,(粘带泥土者,故不速化。)泥涂其底下。洪炉鼓鞲,火力到时,生钢先化,渗淋熟铁之中,两情投合,取出加锤。再炼再锤,不一而足。俗名团钢,亦曰灌钢者是也。

  凡倭夷刀剑有百炼精纯、置日光檐下则满室辉曜者,不用生熟相和炼,又名此钢为下乘云。夷人又有以地溲淬刀剑者,(地溲乃石脑油之类,不产中国。)云钢可切玉,亦末之见也。凡铁内有硬处不可打者名铁核,以香油涂之即散。凡产铁之阴,其阳出慈石,第有数处不尽然也。

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