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通常来说,铁分为熟铁和生铁。这两者之间的区别主要在于含碳量。
学过化学都知道,日常生活中我们所用到的“铁”,都不是铁单质,而是铁碳合金。它的性质和真正的铁单质相去甚远。举个最简单的例子,铁很容易生锈几乎是人尽皆知的常识,但实际上,铁单质,也就是百分之百由零价铁原子构成的金属,其实具有相当强度的抗腐蚀性,也就是说,并不太容易生锈。
这是因为铁碳合金中的碳原子很容易和铁原子形成原电池反应,所以极大地提高了铁原子的氧化速度,即表现为生锈。而铁单质中,只有铁原子,它与氧气的反应速率非常慢,因而十分抗腐蚀。
扯远了。
熟铁是指含碳量在0.2%以下的铁碳合金,而生铁的的含碳量通常在2.0%以上。因为含碳量的不同,它们表现出不同的性质。简单地理解起来,熟铁更接近于铁单质,质地较软,容易铸成各种形状,但是强度不够,应用范围不广。而生铁则表现出更高的硬度,同时韧性不足,比较脆,也不是很理想的材料。
很自然的,人们就应该想到——如果能综合生铁和熟铁的优势,得到一种又有硬度又有韧性的材料,那该多好啊?
没错,这种材料就是钢。它的含碳量在0.2%到2.0%之间,兼具了硬度和韧性,在很多领域都有广泛应用,随随便便铸成一把剑,那就是削铁如泥寒光闪闪的名剑,轻轻松松就是巨阙、湛卢这个级别的宝剑。
这就是科学的力量。古人们穷尽聪明才智,耗费大量时间精力做出来的珍品,只要有充分的材料和条件,都可以用科学的方法进行量产。
当然,不得不承认,这样的量产,很没有美感。但是,很有力量。
这五天里,李信拉着一大票工匠在这河流边上试验水排的效果,顺带着想要找到最合适的炼钢比例。
炼铁时,用水排往高炉里鼓进热风。氧气与碳发生不完全氧化,生成一氧化碳,将氧化的铁还原出来,同时,还能带走多余的碳元素,降低含碳量,提高铁的纯度。
水排的鼓风量当然与以前那种老式的人力或畜力鼓风不可同日而语。刚开炉的第一天,炼铁的师傅就被这鼓风机震撼了,忍不住连连称赞。
接着,工匠们分成三班倒,昼夜不停地开始试验,并不断地向李信汇报数据。
李信也没有计算器,只能靠自己的双手,用炭笔在纸上一一记录,并且计算出自己想要的数据。
陈辛恒曾问过李信,这是在算些什么。
李信告诉他,这是在算成功之路。
陈辛恒当场翻了个白眼。
正所谓失败是成功之母。经过了不知道多少次失败以后,李信终于算出了合适的生铁和熟铁的混合比例,终于找到了这条完美的灌钢之路。如果他的计算没有错误,那么一会儿将要出炉的这一锅铁,正是大家梦寐以求的钢铁。
以往来说,制作熟铁和生铁都是通过炒铁法,这也是“生”、“熟”二字的由来。具体怎么炒暂且不管,简单来说,就是炒得多,含碳量低,铁就比较熟;炒得少,含碳量就高,铁就生。
钢的含碳量区间并不大。百分之一的微小差别,带来的可能就是钢材质量的巨大波动。所以,很难在炒制的过程中直接炒出钢。这也就是俗话说的“百炼成钢”的由来——古代的铸剑师必须通过反复锻打来进一步控制铁块的含碳量,直到它变成钢为止。
但现在,不需要了。
李信和陈辛恒来到一座高炉前——这些高炉也是临时锻造好的,到时候会全部销毁——一个脸被烟气熏得通红的师傅正在忙碌着。一见王爷过来,他正打算放下手里的东西行礼,李信却摆了摆手,示意他不用多礼,专心工作。
“怎么样?”李信问。
师傅回答:“快了,马上就成了。”
不一会儿,炉子打开,下方流出橘色的铁水,散发出惊人的热量,将所有人的瞳孔映得通红。
光凭肉眼看是看不出区别的。想要分辨眼前的铁材是否是李信想要的钢,最好的办法只有一个——将他们打成武器。
“老王,过来,开工了!”李信叫道。
经常为村里人打锄头的铁匠老王分开人群,走了过来。
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