第149章 合金钢第1/2段

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  【铁水冷却后得到的是生铁,碳含量一般在2% - 4.3%之间。

  过高的碳含量使得生铁比较脆,其韧性较差,不能承受较大的冲击和变形。

  例如,直接用铁水浇铸成型的铁器,若受到外力撞击容易断裂。

  并且因为含有过多杂质,一些杂质元素在生铁凝固过程中会富集在某些区域,影响这些区域的收缩与凝固,使表面变得不平整。

  使得生铁难以作为高精度器具材料使用。

  而要将生铁变成钢,最主要的目的就是去除生铁之中的硅、锰、硫、磷等杂质元素,同时适当降低碳含量。

  将高炉炼出的铁水导入炼钢炉中,向生铁水中吹入氧气或加入氧化剂(可以是生锈老化的铁器,或者钢材在加热、轧制等加工过程中表面脱落的氧化物)。

  氧气与生铁中的碳发生反应,生成一氧化碳或二氧化碳气体逸出,从而降低碳含量。

  再加入生石灰、萤石(即氟化钙,与银、铅矿伴生,萤石因色彩斑斓、质地晶莹,常被古人当做宝石或观赏石)等造渣材料,这些材料与铁水中氧化生成的杂质(如二氧化硅、氧化锰等)反应,形成炉渣。

  炉渣可以吸附和裹挟这些杂质,通过排渣操作将其从铁水中分离出去,从而进一步净化铁水。

  到了这一步,铁水实则已经变成了钢水。

  不过在脱碳过程中钢水被一定程度氧化,需要再加入脱氧剂,如硅铁、锰铁、铝等。

  这些脱氧剂与钢水中的氧反应,生成稳定的氧化物可被捞出,减少钢水中的氧含量,提高钢的质量。

  到了这一步,钢水已经可以经过浇铸或锻造成为各种钢制品。

  而后世经过摸索和实验,积累了很多合金知识。

  在这一步往往会根据不同的用途,向钢水中添加不同比例的各种合金元素,如铬、镍、钼、钒等。

  例如,添加铬可以提高钢的耐腐蚀性,形成不锈钢。

  添加镍可以改善钢的韧性和强度,成为特种钢,从而满足不同的工业应用需求。

  再比如大炮炮管的合金钢就是多种金属元素组合成的。

  成分为:碳含量在0.30% - 0.60%之间的中碳钢。

  1% - 3%的铬。

  2% - 4%的镍。

  0.2% - 0.6%的钼。

  0.1% - 0.3%的钒。

  枪管所需的合金钢,也与此配方相近,不过出于成本和重量考虑,一些稀有金属的添加量会有所下调。

  有了成体系的大规模炼钢手段后,以往的低质量农具、刀具、铁甲都可以作为氧化剂加入钢水中重塑为性能优异的钢材。

  只要通过模具浇铸成各种想要钢材,再根据不同需求进行淬火,最后打磨掉钢材在冷却过程中于表面形成的锈迹,便可获得大量统一制式的钢制品。

  比如锄头和铲子的刃口,经过水淬后可以使刃口获得更高的硬度。

  而刀具的淬火可以采用油淬。

  油的冷却速度比水等淬火介质慢,可以提高刀具刃口的韧性。

  使其在砍剁骨头等硬物体时,承受较大的冲击力而不崩刃或折断。

  枪管也可以采用油淬。

  满足其在射击过程中对耐磨性和强度的要求。

 &剂加入钢水中重塑为性能优异的钢材。


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