140:钢铁是怎样炼成的?

读喜马拉雅作者:gezhong日期:3月前点击:169
作为当今人类使用最多的金属材料,工业的粮食!我们的衣食住行方方面面,都离不开钢铁或者得益于钢铁。而有意思的是,其实直到20世纪,科学家们才对它有了深入的了解。今天,我们就一起说说这“钢铁是怎样炼成的!”

140:钢铁是怎样炼成的?

原来是这简单,是这羊,是,这是你的点的样子啊。原来是这样,欢迎各位来到,原来是这样,各位好,我是徐东,我是姜文,今天和大家说说钢铁是怎样炼成的。嗯,这本书我看过人最宝贵的是生命生命,每个人只有一次。人的一生应当这样度过,回首往事,他不会因为虚度年华而悔恨,也不会因为卑鄙庸俗而羞愧啊。所以今天请姜文同学回家教一篇关于这本书的1000字读后感,还有20条好句,好断斋抄吧。

你还真把自己当成语文老师啦?

不过叙读你用钢铁是怎样炼成的,这个名字估计要和大家说的应该就是钢铁吧。对,虽然我个人挺欣赏巴尔科查经的啊,但今天我们说的是钢铁本身作为当今人类使用最多的一种金属材料,也称作是工业的粮食,在我们的衣食住行方方面面,可以说都离不开钢铁,或者说得益于钢铁。

但很有意思的是,其实直到20世纪,科学家们才对他有了比较深入的了解。 今天呢,我们就一起来说说这。

钢铁是怎样炼成,其实我有点担心,哎,今天这期节目该不会是讲工业上的各种炼钢的方法吧。

感觉我已经准备进入放空状态,什么高炉链铁法啊,这等等等等的。

要了解钢为什么会有如此大的用处呢?

其实我们还是老套路啊。得回到最初我们先来看看没有钢,甚至没有金属的年代,我们的祖先是如何生活的,这个我有一点印象。哎,动画里的原始人不是动不动就扛着一根大骨头,然后或者是那种大木棍高级一点的话,应该是木头和石头捆成的锤子吧。

这就是石器时代我们祖先的工具啊。

他们呢,知道用石头,木头或者是骨头来制作工具,而如果大家使用过这些材料的话,可能都知道用它们做成的工具用途可以说是相当有限。

虽然说也能够用来砍树或者打架,但毕竟能做的事情不多,你想木头一敲不是折了就是裂了石头骨头之类的,其实也不例外,这就是我们所说的石器时代。 哦,那个时候你说要是切个白闪机什么的,可怎么办呀啊,还没披下去呢,结果这刀就先断了,就是啊。

那么大约到了一万年前啊,一些地方的人类呢?

终于找到了一种和岩石差不多硬,但是在一定条件下又像泥巴一样可以塑形,而且还能够无限重复使用的材料。

相比于木头,石头,骨头,哎,这种材料从根本上就不相同,它可以被锻造,加热之后呢,又变得可以流动,而且具有很强的可塑性。

不仅如此,他们呢还会越敲越强韧,光靠锤打就可以使刀刃变得更坚韧。 而且呢,只要把淘汰来的。

由这种材料制成的工具重新放到火炉当中去加热,就能够反转整个过程,让它们重新变软,在制作成新的工具,这就是钢铁。

不好意思,钢铁虽然是具有上述的所有优点,也是今天的主题,但是其实离他的正式登场还有那么一些时间啊。我们要说的这种材料呢,其实是一大类,而不是具体的一种,那就是金属对于我们的祖先来说,发现并开始利用金属的确是划时代的,伟大的意义又要被人吐槽小白了,不过想想也是啊,虽然看上去。

就是一种漂亮一点的石头。但是相比之下,金属的优点真的是太多了,能从科学上解释一下,这是为什么吗?

金属为什么和石头有那么多的不一样,它为什么能够变成实用的工具呢?

这里呢,咱们得到微观世界去看一看啊。

其实我们在讲玻璃的时候就和大家提过,金属是由金属晶体组成的,比如说小小的一个回形针,它平均就含有几1000000000个晶体。

每次脑补微观世界都会觉得好不可思议哦,我们以前也说过,晶体里的原子都按照特定的方式来堆积。

它们会堆积出一种形状接近完美的立体金格金属键,把原子固定在位置上,使晶体变得强韧。

比如说刀具之类的用久了为什么会变顿,就是因为他们在反复撞击之后,晶体结构改变了。 金属剑被打断,或者说金阁发生了华夷于是呢,平滑的刀刃上就出现了一些小凹洞。

其实我相信有很多朋友可能跟我一样,即使知道金属是由晶体组成的,但是这个想法听起来依然会觉得很怪,因为提到晶体的话,我们首先可能会想到的就是我们去年聊过的宝石就是那种透明的多面铁矿石,又或者是就是像糖之类的冰藤。 嗯,这样子的晶体对像才叫晶体啊。

我明白,总之呢,就是得透明的。

然后呢,有一个宏观上课可见的几何结构,对这些问题大家可以回听宝石那两期,再加上玻璃那两期。其实呢,我们解释过。

总而言之,金属的晶体特质啊,从表面上看,或者说从我们宏观的尺度上看是看不到的,因为他不透明,而且呢,晶体结构啊,通常是小到必须得用显微镜才能看得见。而如果说我们真的使用电子显微镜来观察金属晶体,就会感觉。

他们虽然是晶体吧,但又像是那种铺的毫无章法的地砖。

大家可以回忆一下,一些老市小区的花园里,往往会有这样的地砖铺房,大家可以挠不挠。嗯,这个有就是各种各样的多边性拼接起来的。

对,好像往往是用一些这个地砖的边角料对,最后能够扑出一大片,就是类似于这样的形状,而每个多边形呢。

它就是一个小晶体,这个小晶体里边儿啊,还博杂着各种线条,这个线条很重要,我们叫它未错,嗯?

为错呃,位置错了,感觉像是瑕疵什么的,就是位置错了的位和错啊,这么简单吗?他呢,的确就是金属晶体内部的瑕疵,他表示啊,原子偏离了原本完美的构造是不该存在的。

原子断裂,这听上去好像挺糟糕的。嗯,但其实呢,它大有用处。

我们说金属之所以能够成为制作工具的好材料,很大程度上呢,就是因为。

胃错嗯,因为胃错能够让金属改变形状。

可以说啊,正是这样的胃错造就了金属带给我们的绝大多数优点,听上去很神奇的样子,那我们如何感受到未错的力量呢?

其实我们不需要用锤子那么大的劲儿就能够感受到未错的力量,比如说当我们掰弯回形针的时候,其实呢就是把?

金属晶体给弄弯,要是晶体不弯回星针就会像木棍一样脆裂折断。而金属材料这种宝贵的可塑性呢,其实就来自于未错在晶体内的移动胃侧的移动呢,会带着微量的这种物质以极快的速度从晶体的一侧移向另一侧。

虽然每个胃错只移动了一小块晶体,也就是相当于一个原子面,但已经足以让晶体成为超级可塑性的物质,而不是易碎的岩石。 哇,真的有点不可思议啊,感觉未错,明明就是缺陷嘛,原子们大家好好排队不就行了是吧,结果这队没排好,反而成优点了。嗯。

这里呢,我们再引用一个更形象的笔。

对于晶体来说,啊,材料内部的原子呢都是按照一定规律排列的,我们如果凑近去看,就会发现无数个一模一样的小单元。

我们叫它精包无限的重复。

但是呢,好死不死,有一个原子发脾气跑掉了,留下了一个空位,那么这样晶体排列就不完美了,传说中的点缺线就产生了。 同样,如果有个调皮的原子跑过来看亲戚。

在不该他出现的地方出现了,把周围其他的园子挤到一边去,这个呢我们也可以理解成是一种点缺陷。

点缺陷其实还好,那如果说正好赶上有些原子放假整排的原子跑过来看亲戚就出现了一排的点缺陷。

那么这一排就被叫做现缺陷,也就是我们前面提到的未错。

我对于我这种完美主义者来讲,这种不完美的东西真的是令人抓狂啊,赶紧带回去听强迫症那一期治一下呃,实际上呢,有的时候啊,为了获得一些力学性能,我们还要人为的增加这种缺陷。生活中常见的金属材料,比如说钢。

铜,铝等等都属于晶体材料,其内部呢大量存在着未错。

而我们把它们加工成各种乱七八糟形状的时候,主要利用的就是未错的华夷。可以想象啊,如果有一块晶体,它近乎完美。

那么当我们想要拉长或者压扁它,就需要打断原子间的金属界。

这不仅需要巨大的能量,而且无法实现塑性行电材料内部呢将会产生大量的裂纹,甚至断裂。

好比我们要加工一块宝老师,我们不可能像金属那样把它弄软了。揉吧,揉吧,那肯定不能哎,而有了胃错呢?

这一切就变得非常简单了,大量慰挫向着应力方向滑移,足以使材料形变而不损坏。

所以材料的塑性型电,它的本质就是未错的产生和华谊。那这个胃错是不是越多越好啊?

凡事儿都得有个度,不是吗?未错的数量呢,也不是可以无限增加的。

当胃挫的密度高到了一定的程度,胃挫之间的距离变小,结果就导致了另外一种现象。

那就是他们之间会相互勾连缠结,未错,华夷呢,反而又变得困难起来,而这个时候呢,材料就会变得更硬更强。这让我想起来一件事情。

我小的时候玩那个回形针的时候,有一个现象就是,如果把一根回形针扭来扭去,那它变形的地方就会越来越难扭。

恭喜你在小的时候就独立探索出了金属的加工硬化很厉害啊。当然了,其实还有很多其他的方法来阻止未错的怀疑,比如说呢,加入一些合金原则来锁住位措,或者是减小精力尺寸。

用境界来阻挡胃错,再来说一点金属的熔点呢,它代表晶体内金属键的强度,也代表胃错。它不容易移动。

就好比签它的容点不高,因此呢,它里边儿的胃错移动就比较容易,这就使得铅变得非常的柔软。

而铜熔点就比较高了。因此呢,他也会比签更坚硬而加热呢会让胃挫移动,重新排列组合,结果之一呢,就是让金属变软。 嗯,从这个角度其实也可以看到。

未错,治愈金属的意义啊。

总而言之是未错赋予了材料的可塑性。

金属材料之所以能够为咱们人类完成各种高难度的任务,恰恰是因为它们的不完美。

如果晶体材料一个个都是顽固的处女座朋友大妈,嘿,我们不肯产生一点儿不完美,那咱们的生活呢,有可能将永远停留在石器时代。 嗯,原来是这样,就是这哎对了,怎么搞得要结束了?这好好的说钢铁呢?一个关于金属的小问题,讲不到就差那么远了。

我们快说回来吧,开始我们好像刚刚就是穿越到了石器时代,对吧?

那话说石器时代之后就应该是青铜时代了嘛。 所以说那个时候最常见的金属工具就是青铜咯。

哎,石器时代之后呢,金属是正式进入到了人类的生产生活当中啊。

但是呢,青铜器的真正流行呢,都还要再等上那么几千年,继续回到我们的老祖先那儿,他们一定觉得啊,金属这种软硬自如的能力非常神奇啊。其实呢,在石器时代的时候,金属材料它的确是非常罕见的,因此呢。

难得得到那么一点儿,大家都非常的珍惜。

这里呢。大家要知道一个概念啊,就是如果不通过提炼,当时人们能够从地壳上直接获取的金属。

其实只有金和铜而惊得稀有不言而喻。

但是大家都知道它很软,否则也就没有牙咬金牌这样的段子了,嗯?

所以呢,它不可能大量用来制作生产工具,而铜呢,它在地桥当中的含量虽然只有十万分之七。

但是因为铜矿床所在的地表上往往存在一些纯度达到99%以上的紫红色自然铜,这个呢,我们又叫它红铜。

它的质地呢,柔软啊,富有延展性,稍稍敲打一下呢,就可以加工成工具和生活用品。

再后来呢,人们又发现了一种绿色的石头,哎,这种石头很好玩儿,只要把它放到热焰里,在辅以火红的灰烬,它也会变出发量的金属。

但是现在我们知道啊,这种绿石头呢就是孔雀石而把它放到火焰里最后出来的那种发亮的金属呢?其实也就是同哦。不过想想,对于我们的祖先来说,这肯定是很神奇的发现。

注意到你一直在用铜而非青铜玉,那这个时候的铜和青铜有什么区别呢?

我们说铜这种金属虽然很好,但毕竟他也有很多的缺点,我们前面说过,其实他也不够硬啊。 那这样一来,它就并不适合凿切石灰石这样的硬石头。

比如说,用铜凿子去凿早,不了解一下,他就会变顿。

但是呢,古人发现啊,只要往一种金属里加入百分之几的其他金属做成合金,就会改变金属的颜色,甚至性质。比如说精加上一点银,它会变白加点,铜呢,它会变得有些红,最关键的不仅仅是颜色上的改变。

形成的合金,它会比纯金更硬,而且要硬上很多,这是关键哦。以此类推,本来是软软的铜那加了一点,其他的什么东西之后就会变硬。

没错,青铜呢就是一种合金,铜很软,而青铜呢则比黄铜坚硬许多精筒里呢,含有少量的吸,偶尔呢,还包括一些深。

因此,如果手上你有了铜矿,你又知道正确的方法,只需要费一点儿功夫,就能够做出强度和硬度,都要比同高十倍的武器,这就是称霸一时的青铜器。

而也正因为如此,在古时候西一度也成了非常宝贵的一种资源,那这个合计为什么会如此强硬呢?

我们说,金属只要参入少量,其他物质就会改变性质,这其实也是研究合金的乐趣所在,咱们就来举金和银的合金为例了,大家可能会很好奇,经营合金之后。

这里边儿的银原子跑到哪里去了呢?

其实啊,银原子它呢是占据了一个金原子的位置?

我们还是先把精想象成是这个晶体的状态。原子按照一个特定的结构排列银金合金之后呢,银原子就会占据其中一些金原子的位置,而正是因为银原子取而代之,精子从整体上它就会变得比较硬。合金通常比纯金属更硬。它的原因是什么呢?

就是因为外来原子的大小和化学性质都跟原本的金属原子不同,因此介入之后啊,它就会扰动金属晶体的物理和电子结构。

这就产生了一个关键的后果,让我们前面说到的胃错更难移动。

哎,中间有一些东西挡着了,嗯,没原来倚起来那么方便,于是就硬了啊。于是乎呢,晶体形状就更难改变,金属呢,也就更坚硬。因此制造合金其实也是一种防止未错的记忆。嗯,怪不得你前面要那么大篇幅的去讲未错了。

原来合金的背后也是这个道理。 不过说回来,既然说合金有很多优点。

那为什么后来这个铁器又取代了青铜器呢?

你比如说这个问题很有意思,我们曾经说过,青铜在当时可不是青的。

嗯,梅生秀的青铜是金灿灿的,非常漂亮,而且青铜呢,它的确也比铁器更加耐养。

画大名鼎鼎的越王剑也是青铜剑,感觉青铜优点不少。不过呢,我们需要清楚一点,经济是基础,毕竟地壳里铜的含量要比铁少得多,青铜工具就是有再多优点。

也无法普及到一般农民的手里太贵了,考古出土的青铜农具呢只是其他器物的零头,而绝大多数仍然是石器和木器。

可是你不是说过,最开始人们能够获得的金属只有金和铜吗?

其实呢,我说的还不是特别的严谨,因为在当时的情况下,如果运气足够好的话,高纯度的铁不是说是以化合态存在的铁,它也是能够被减到的。去哪儿捡,等天上掉啊,哈哈哈哈,那就是云帖。

陨石的一种啊哇,有机会讲陨石,可以和大家再好好的来说一说。

我们说啊,人类使用铁器制品的,至少有5000多年的历史,但是最开始的时候,就是用铁陨石中的天然铁来制成铁器。不过呢,那个时候人类并不会利用铁矿石来炼铁。

毕竟是天上掉下来的嘛。铁陨石他真的非常的少,所以在当时,铁制品是十分珍贵的物品啊。在那种不会练铁的年代,要获取它的唯一办法。

恐怕就是需要有足够的耐心,慢慢的等等天上砸铁下来,这这也太不现实了吧。

后来人们发现啊,诶和铜一样血,它也可以通过断烧溶炼一些矿石,甚至是一些泥巴来获得。

要知道啊,在我们生活的这颗星球上,铁它其实太普不变了。我们说纯铁虽然难得,但是铁元素它非常的丰富啊。

地壳当中铁元素的含量是占到了4.2%,这排在了所有元素的第四位。可以说,几乎每块岩石都含有那么一星半点儿的铁。

一旦你掌握了正确的方法,比起铜来说要获得铁,简直so easy,那就再也不用等天上掉铁了。是吗?

东西方的野铁技术呢是寻着不同的途径发展?

如果说西方早期的铁器文化是一种断铁文化,那么中国早期的铁器文化呢,就是一种以铸铁为主的文化。

简单的来区分一下断铁和铸铁啊。

断铁呢,就是我们俗称的打铁啊,它是通过加热敲打成型,而铸铁呢则是浇筑成型。

我国的炼铁呢始于春秋时代,那个时候炼铁的方法呢,是快炼铁,也就是说,在较低的冶炼温度下,将铁矿石固态还原成海绵铁。

然后呢断打成铁块。 我国在掌握了快练铁的技术,不久啊,就练出了寒炭2%以上的业态生铁。

并以此来铸成工具。哇,怪不得历史书上总是说什么春秋战国是个分水岭,看来是和铁器制造有很大的关系哦,没错。

战国初期我国呢,已经掌握了脱碳热处理技术方法,发明了韧性铸铁。

战国后期呢,又发明了可以重复使用的铁饭啊,饭是范围的饭,嗯,这是一种用铁制成的铸造金属器物的空腹器,相当于是一个框框啊。

那么铁器的较多使用呢,其实就标志着新一代社会生产力的形成。

春秋战国之交,中国呢已经进入到了铁器时代,这里其实有很多词汇啊,一直影响至今,比如说我们的日常用语,陶冶注意到那个野了嘛,炼金的感觉,那个野就是炼铁的这个过来的啊。

另外呢,刚才我们提到了范围的范,是不是啊,范围这个词模范就范,这些词儿其实都和当时的野猪技术有关啊,有铁饭,嗯,前面说的范在古代文献当中,其实用来表示的就是。

模子法则啊,那么其实呢,在我们古代的这个文学作品当中,对铁匠这个形象的描写也是非常多啊,那是太多了,敲敲打打。

我明白了,虽然说青铜有很多优点,但是它太贵了,老百姓用不起。

所以呢,当铁变得便宜之后,自然就逆袭了,对吧,嗯,其实啊,如果是纯铁的话,那相比于青铜这种合金。

从制作工具的角度,它除了轻那么一些之外,他还真没有什么太大的优势。嗯,但是如果咱们往铁里边儿也加一些。

别的东西,那它至于青铜的优势,就不仅仅是便宜那么简单。可以说,从青铜时代再到铁器时代,在文明的不断发展当中。

合金也变得越来越坚硬。

而每一个时代都有一种代表的用于制作工具的金属,所以钢铁我们的主角总算要登场了吧,基本上可以算作他隆重登场。

虽然我们说这个时候的铁合金,比如我们前面提到的筑铁,我们还不能够称作是现代意义上的。

钢铁,因为它们其实还是有一定的差距的,但如果广义来看,它也可以算作是钢的一种,这就看我们怎么定义纲了。如果钢是铁和碳的合金,那么这个时候钢已经出现,嗯,所以说刚也是合金,对钢其实是一种非常特别的合金。

很多朋友都知道啊,钢是加的碳的铁,它比青铜还硬,而且呢,它里边儿的成分一点儿都不稀有。

你想,我们前面说的铁实在是太普遍了,而且看更常见,是不是生活当中的燃料随处可得,只是说那个时候呢,我们的祖先还不知道刚适合合金,他们更不知道以木炭形式出现的碳元素,它不只是加热和锻造铁的燃料。

他还能够嵌入到铁,今天确实是想不到啊,对,有意思的是啊,碳在加热铜的时候,它并不会产生这种现象。

加热吸的时候也不会只在加热铁的时候会如此。

我们的祖先呢,一定觉得这种现象非常的神秘。

其实呢,我们人类也是在学会了量子力学之后,才逐渐明白这背后的道理。当然,今天我们不展缸里的碳原子呢,它并没有取代金阁的那个铁原子。 我们刚才其实说,到了金银合金的时候,银原子是取代了那个金原子的。对。

但是碳进入到铁里呢,并不是取代金格里的那个铁原子,他而是硬生生地挤在了铁原子之间。

这样呢,就好像是插入了一个气子,硬生生地把这个晶体给拉出。

嗯,排队排得更紧了。对,就是硬插队啊。他就是说把人换出来,他是直接插在了里边。

嗯,好像是和青铜的原理不太像,那这个碳式加的越多越好吗?

要是铁里餐了太多的炭,比如说这个比例达到了4%,而不是1%那形成的这个钢呢就会极为易碎,根本没有办法用来制作武器和工具,这会是一个很大的吗?

不是应该更硬吗?

应了它就带来了另外一个副作用,他就不够有韧性了啊。 又因为什么呢?因为火焰里。

它的这个含碳量通常不低,因为我们要获取火焰。最直接的方法就是烧炭对他总是里边会有那么一些炭啊。

铁在加热太久甚至液化之后呢,就难免参入大量的菜,这就往往会形成易碎的合金,这就使得啊,当时人们造出的铁,或者我们叫钢啊,这种高碳钢,如果说把它用来制作兵器的话,在战斗当中呢,就很容易折断。

一直到20世纪,我们在彻底掌握了合金形成的原理之后,其实才明白了为什么有些炼钢法行得通,有些却行不通。

我猜当时的人们一定是觉得需要新城才能练出好钢没错啊,在古人看来,炼钢呢,它有很多神奇的地方,也有很多谜团难以把握,于是乎呢,就有很多的传奇流传至今啊。这其实都和古时候一些著名的兵器有关,比如说亚瑟王的那把王者之剑。

据说这把剑具有魔力,谁能拥有他就能够统治不列颠。

其实我们放到现在去想一想,由于当时的刀剑,它因为冶炼技术不够发达,可能含碳量过高,所以在打斗的时候经常会折断。

那如果说有一把刀,他能够在打斗的时候,他自己不断,别人都断了,那拿这把刀的人一定不得了啊。传说中的削铁如泥嘛。

所以就不难理解,一把高品质的钢键为什么能够成为文明战胜野蛮的象征?看来这些神兵利器之所以成为传奇,是因为他碰巧用了合适的方法练成了一块好钢啊。

没错,而这也解释了。

古人为什么会觉得钢铁有活力炼钢的过程呢?当然就高度仪式化,这种情况其实在日本他就非常的明显。

日本有一个著名的象征武士刀,对铸造武士刀呢,它不仅需要数星期的时间,而且呢还是一种虔诚的仪式。

工匠们呢,凭借着经验区分出含碳量不同的钢料,当然,他们并不明白这个是含碳量在作怪啊。一旦分类完成呢,他们就利用那种低碳的钢。

制作长而强韧的刀身,通过折叠断打的方法改变其中的胃错分布,这样呢,在打斗当中,刀身就不会轻易折断。

而至于刀锋呢,他们则会选高碳的钢来制造。

虽然说他容易碎,但他非常的坚硬,因此呢,他可以被磨得极为锐利,这种工艺其实在当时看来是十分了得的。 真的想象那些年技术是如何进步的?

嗯,试错一点点摸索出来。

试错永远是淳朴,但是管用的好方法,过去的人们呢,只能够靠着尝试错误找出成功的炼钢法,然后呢代代相传。

而且呢,这些方法往往是行内机密,这就使得某些地区它的冶金技术非常了得,那么这个地方就会非常的繁荣和发达。 很奇怪的,是啊,断铁这门技术,尽管他代代相传了数千年,但我们最开始的时候就说过,即使在十九世纪的时候,这个时候的人类已经。

在天文学,物理学,化学等等方面展示出了惊人的理解能力。

但这个时候工业革命所仰赖的铸铁和炼钢,却还是凭借着经验和试错,靠的是直觉,仔细观察和大量的运气。而人类也是一直到工业革命之后,还有能力制造出比武士刀更强且更硬的钢等。 这没想到,即使是到了十九世纪的欧洲,那个时候的炼钢技术剧院还是靠试错试出来的。

没错啊,不过因为工业革命的大量机器的加入呢,那个时候?

我们说,钢铁的产量已经不可同日而语,不过那个时候呢,主要是铸铁。

这一会儿欧洲国家呢,就开始进行各种更大更夸张的工程,比如说他们造大桥,造铁路,造舰船,他们使用的材料呢是筑铁,因为铸铁可以大量制造,并且可以使用模具来铸形。

只是有一个问题,其实最开始我们就说过,筑铁在某些情况下非常容易破裂,由于工程越来越宏大,就使得破裂意外,越来越经常的发生。

就比如说,当时在苏格兰就发生过一次严重的意外,当时全球最长的铁道桥被冬季的强风给吹款了,这就导致桥上一列在有75名乘客的客运火车坠落,所有人不幸于难真惨。嗯,这场灾难呢其实也证实了许多人先前的疑虑就是铸铁这种材料,它虽然比较好获得,但并不适合兴建桥梁。

它们呢,急需一种可以大规模生产出像武士刀一样强韧的钢材。

很奇怪啊,同样都是铁和碳的合金,为什么铸铁那么多了,刚明确还是很难得呢。刚才我们谈到筑铁筑铁呢,一般指的是含碳量在2%以上的铁碳合金。

而钢呢则是含碳量为百分之零点零三到百分之二的铁碳合金,当然呢,这里面其实都不仅仅只有铁和碳这两种元素。

这个呢是后话,我们要说啊,含碳量2%可以算是一条分界线,前面说过含碳量高,铁碳合金呢,它就会变得硬而脆。而如果需要像武士刀的刀身那样强震的话。

这个含碳量呢就需要得到严格的控制,不能太多,但是大家应该还记得我上面还讲过火焰里?

往往还有不少的探视,嗯,这就使得我们无论怎么样去加热体,总难避免有挺多的碳参在里边儿。嗯,那究竟是谁改变了这一切?哈哈。

十九世纪的40年代末啊,英国呢,有一名叫做贝塞麦的工程师,他说他做到了上述的要求。

这位来自谢菲尔德郡的工程师宣称他可以铸造钢水,而且呢,方法不像日本武士刀那样复杂。

于是呢,一场真正的革命。

就此蓄势待发,而这种方法就是日后著名的背在脉转炉炼钢法,听起来很高大上的样子啊。原理是什么呢?

原理其实非常的简单,大家如果有过一点化学基础就能够知道。嗯,可以说这种方法他简单,而且是天才到了极点,那就是把空气灌入溶铁,让空气里的痒和铁里的炭发生化学反应,形成二氧化碳,这样就可以一次性把他们带走了。

现在我们可以想来啊,能够想出这种方法,那需要一定的化学知识。嗯,其实这也使得炼钢头一次成为一项伟大的科学事业,不再是靠什么诚意了,是吧?

对这个方法其实还有很多高明的地方,氧和碳的化学反应非常的剧烈,这会释放出大量的热能,这就能够让颅内的温度升高,可以使得刚继续保持滚烫,而且呈现业态。

那么,这套方法呢可以说是直接了当,又能够工业量产,似乎就是大家苦苦寻找的答案。

没想到炼钢技术的革命还是源于化学的进步,所以科学的进步,它不是单单一项的,对都是相通的感觉对,而且是一项接一项金字塔式的这样的发展。 说到这个化学,我不知道大家有没有参观过一些这个炼钢厂。

其实我觉得真的可以把它理解成是一座放的超级大的化学实验室,这个里边的炉子啊,烟囱啊,仓库等等,其实就是实验室里面的。

罐子,酒精灯烧瓶灯的。哇,那这个真的是放得好大呀,非常的巨大。

我们回到前面的故事啊,这个时候呢,被散脉的这个方法他只剩下一个问题,没有解决了什么,就是他不管用啊,哈哈,还在这么180度转弯的。

至少当时试过的人都那么说啊,当时他其实把这个方法就卖给了很多钢铁制造商,然后呢,那些制造商就试了,结果呢,往往就不管用那些气氛的钢铁制造商呢,很快就嚷着要退钱。

这个贝塞麦呢,其实也搞不清楚它的方法,为什么有的时候管用,有的时候就无效。不过呢,他还是决定继续尝试。

并且呢,在英国冶金家马希特的协助下,努力改良他的方法。

问题出在哪儿呢?原来啊,贝塞麦的方法,它的原始步骤呢是一直除探到残留量正确为止。也就是说,他本来可能估算出这里边的这个含碳量是3%。

那我就一直去除除除除到只剩1%停,那觉得这是一个比较合适的含碳量了。

但是这个做法很危险,为什么呢?

因为每家炼钢厂它购买来的这个铁矿来源不同,我们其实很难判断它的这个含碳量到底有多少。嗯。

因此呢,马西特就建议了,你干脆把全部的炭都除光了,然后再把1%的碳参回去,这样不就管用了,我好聪明,为什么我就没有想到呢。

其实现在想想,定式思维真的是挺可怕的啊。 当我们被困在一个问题里的时候,很好的一个解决方法呢,就是跳出原有的逻辑,换个思路去寻找答案。

那么经过这样的改良之后呢,这种炼钢技术?

他就变得非常有效。可惜啊,当时的钢铁制造商呢倒可能是被骗怕了,他们以为又是骗局异常。

他们坚称不可能用铁水来炼钢,说这个贝塞麦是大骗子,那这个贝塞麦呢,他最后别无选,他觉得我真的是有了一个好方法,你们干嘛就不信我呢?那我干脆自己开个钢厂哇。

几年之后,他制造出的钢铁呢,要比那些竞争对手的便宜许多关键。

这产量是相当惊人啊,可以想见,从此他富甲一方,而人类的钢铁时代也自此正式到来了。

成功打脸科学知识的,这是创造财富的第一生产力啊。这碗成功学鸡汤爆的漂亮,那至于之后出现的各种变钢技术,其实都是基于被塞脉的转读,炼钢法不断改进而来,这就是钢铁是怎样变成你的故事。嗯,原来是这样。

就是这样,好像最近我喜欢在正片之后再加一个知识性比较强的小番外啊,今天的新爱好今天也不例外啊,今天呢和大家再来说说这个不锈钢是怎么回事儿,对啊,这是怎么回事儿呢?是觉得很好玩儿是对其实呢?这里背后又有另外一个故事啊,也和大家分享。

那是在1913年的时候,那个时候呢,欧洲列强们是忙着要面对第一次世界大战,有一个叫不离耳地的人呢,他受雇要改良枪管他呢,在英国雪飞德郡的一家冶金实验室工作。

他的工作呢就是把不同的元素参到缸里做成枪管。

然后再用机器来测试印度,我会怪不得有人说,战争的一个副产品就是推动科学的进步。我没有不得不承认啊,现代生活的很多东西还真的就是源于战争的推动。 我们回到布里尔利,这个时候呢,布里尔利,他其实已经知道原理了,就是钢呢,它是碳和铁的合金,而且他还知道还有很多元素也能够加进铁里边儿来强化或者减弱铁的一些性质。

但是呢,当时没有人知道原因是什么,他呢,也开始尝试。他把铁溶链之后。

加入了各种成分,以观察它的效果,比如说有一天他加铝,第二天呢,再加一点锂,以此呢来类推。不过好在呢,它加了多少,其实都严格的记录了下来。这样呢,他就知道每一种合金的比例是什么。 运气似乎开始并不是特别好,因为布里尔利他的研究毫无进展。

这些新筑出来的枪管都不够硬,于是呢就被扔到了角落里,有点悲伤。一个月后呢,当他经过实验室的那一堆生锈的枪管时。

他发现了一件奇怪的事情。

就是里面竟然有一个枪管在闪闪发亮。嗯,这个东西一个月都没有生锈,对,他立即找出了那根生锈的枪管,而且明白了他的重要性。

好像据说本来他是准备去酒吧喝酒的,结果看到这根枪管立马就不去了,马上研究起来了,他手上拿的就是世界上第一块武秀刚,他就仔细去翻找了,到底是什么成分,还好记录下来了,记录下来了。

他发现啊,他参入的两种成分呢是碳?

和个啊,金字旁一个个因为比例刚刚好意外的就创造出了这种非常特别的晶体结构,这就让碳原子和各原子同时嵌入到铁晶体里。

虽然说这并没有让铁变得更硬,但却产生了一个有趣的效果,那就是普通的钢材接触到空气和水的时候,通常会在表面发生化学反应。

形成氧化铁,这也就是我们俗称的铁锈了。

铁灸剥落之后,新的钢面呢又会受到空气和水的侵蚀?

这就使得生锈成为钢铁的顾及会一点点被腐蚀掉,因此我们才会在铁桥或者是车子上刷上七来防袖,怪不得很多这个钢铁的建筑没事儿都要刷漆,原来是防袖啊,不是为了好看啊。

他的主要的目的就是为了防锈。

可是当刚参入了各一切就不同了,这个个啊,他很像是某些特别有礼貌的客人,氧还没有碰到主人的铁原子各呢,就抢先着跟他反应。

形成了氧化各而氧化各呢,是一种坚硬透明的矿物质。

他对铁的附着能力极强,换句话说,他不会剥落,但是从外表呢又看不见它,就好像是一道隐形的化学保护母磨把钢铁完全给包裹住了。

除此之外呢,这层膜还会自我修复。 也就是说,即使不锈钢的表面被磨掉了一点儿,这个保护膜遭到了破坏,它也会自行修复。 他继续抢先着出来氧化。

这就是不锈钢的基本原理。

嗯,好神奇哦,当然,我想可能也会有朋友问啊,为什么有了不锈钢之后我们还要用其他的钢材呢?

其实不锈钢一直有一个问题,就是它的印度。

嗯,我猜就是什么印度性质,什么还是不太一样。

当然其实我们说整个这个炼钢这个产业,包括炼钢这个学科,它背后其实是有非常非常多的这个学问啊。

今天呢,我们只是带大家来窥探着其中的冰山意见,啥意思,所以以后还会深入探究吗?教大家怎么去挖田。

怎么手在哪里,那个天上会掉铁陨石对,或者说像姜文一开始担心的就是这期节目教大家怎么样,什么高炉炼铁,嗯,提到了一点点啊。如果说大家有兴趣的话呢,也可以关注一下我们的微信订阅号,徐东刀科学啊,在这周六的?

我们的推送当中呢,其实也就准备了一些,在节目上听起来可能会有点枯燥,或者说在节目里很难表达的一些东西。

我们这次呢想告诉大家的就是这个钢铁是怎样炼成的各个维度的东。

嗯,这就把广告融合进去了,现在做广告越来越高明了。 呃,还是欢迎大家在我们的微信订阅号搜索旭东到科学啊,东史上面一个善,下面一个东。

今天为什么急着就开始做广告了呢,因为倒是想和大家说个事儿啊。

还有一个月,今年的原来是这样,就要和大叔再见了,所以你要开始发礼物了吗?

礼物当然要发,别忘了我们每年其实都有一个年终特辑,哦,对对对对对,很快啊,20142015,马上就要迎来2016的年终特辑了。

那么在这里呢?其实我也想向大家发出一个征集,这个其实也是跟我们今年的这个发礼物的方式有关啊。

我们前两年其实都是用那种特别变态的那个题目对为难大家今年呢,这种题目还会有的,现在开始做啊。

我们今年呢会用一种比较温暖的方式来给大家送礼是吗?当然需要大家有一点付出,这个付出呢就是献个生嗯声音的是吗?

希望呢,大家可以把你在。

这一年来,对于原来是这样当中印象特别深刻的句子也好,内容也好,录那么一小段话,同时呢,在结尾在附上,你们方言版原来是这样哦,比如说姜文,你们的苏州话是女雷子,葛大很像女雷怎么样子。

呃,各地的这个方言都可以。当然说,如果你在海外留学的话,也欢迎你用各国的语言来把你的,原来是这样发给我们。嗯,同时呢,我们也特别想听到的就是你是从什么时候开始听我们节目的,在原来是这样2016年的节目当中。

你觉得最好听的是哪一期,你觉得最难忘的彩蛋是哪一个?

你觉得最听的令人发指的段落又是什么,所以就是说要录一个音频,然后把你刚刚说的这些内容都包括在里面,是吗?对其实可以会分一些段落啊。现在可能表述的不是很清楚,我们会通过微信公众号整理出一个文字的范文,然后方便大家来录制发哪儿呢,发哪儿也会在我们微信订阅号的那篇推送当中显示出这样子的遗憾。

邮箱地址啊。那么我们会在十二月制作2016年年终特辑的时候呢,会在节目当中来使用大家的声音,也就是说今年的年终盘点会有你们的声音,会出现很多刀友的声音。其实在节目当中,我们一直在提到刀友和我们的陪伴,但是刀友的声音好像从来没有出现在。

哦,还真没有,今年呢,我们就先来破个例啊。当然期待大家的参与啊。在这里呢,我也先做一个预告,嗯,凡是参与这一次活动,并且在我们节目当中最终使用的声音。

就将获得我那次去德国回来。

跟大家说过的那个明星品哦,奖品对,但是其他的奖品我们现在也在这个争取当中啊。总之,希望大家能够参与进来参与的方法呢,详见我们续冬刀科学微信订阅号近期的推送啊啊,这里顺便说一下这个上周我用订阅号帮我和紫麟拉了一个票啊,然后这个投票的情况非常的震撼,这里呢再次表达向大家的感谢,没有一篇图文有那么高的回复哦,姜文以后需要这个拉票也可以照顾我妈妈,非常非常的厉害啊。 有人问为什么这次这个投票没有姜文,因为姜文跟徐东其实不在一个小部门里啊,但是我们是在一个大集团下,但是姜文是这个友情参与,原来是这没错。总之这个有这些导友在,我觉得我们以后。

投票什么的都不怕了,谢谢,谢谢你们好了。那么最后再说一下我们节目的几个互动方式啊。前面说了徐东当科学微信订阅号,大家千万记得要加,因为之后的活动呢都和这个有关。

另外呢就是我们两个的个人微博了,嗯,姜文是乖乖猫仔君真菌的菌,现在这个已经成为原来是这样贴吧,里面好像一个很经典的关于姜文的表述啊,真的吧,真菌的菌说到这个贴吧,大家也别忘了加这个虚冬刀科学的贴吧,那我的微博呢就是虚冬记住,冬是上面一个山,下面一个东,还有就是qq群了啊,对Qq群应该不出意外,可能是我们最后一次,或者是最后两次介绍织女对了,因为织女这次已经1900人以上啊,我估计就这一周下一周,说不定要介绍新群了,下一周可能就会有新群了。如果说大家还没有?

加入我们的道友会的话,这周应该是为数不多的能够加入织女的机会了啊。当织女满群之后。

新的群又要太贱了,所以你已经想好名字了吗?

名字想好了,其实也筹备的差不多,什么情况等开心群的时候正式和大家公布啊。

总之也欢迎大家继续到我们的原样。导友会织女和所有一起爱好科学知识的小伙伴谈天说地,嗯,好了,那么本周的原来是这样,真的就是这样了。

我是徐东,万事佳文,咱们下周再见。

也代表胃错啊,它不容易语动,现在想想,这个定40尾不断改进而来的,原来是这样加一句,这就是钢铁是怎么?

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