第149章 合金鋼 (第1/2頁)

【鐵水冷卻後得到的是生鐵，碳含量一般在2% - 4.3%之間。

過高的碳含量使得生鐵比較脆，其韌性較差，不能承受較大的衝擊和變形。

例如，直接用鐵水澆鑄成型的鐵器，若受到外力撞擊容易斷裂。

並且因為含有過多雜質，一些雜質元素在生鐵凝固過程中會富集在某些區域，影響這些區域的收縮與凝固，使表面變得不平整。

使得生鐵難以作為高精度器具材料使用。

而要將生鐵變成鋼，最主要的目的就是去除生鐵之中的矽、錳、硫、磷等雜質元素，同時適當降低碳含量。

將高爐煉出的鐵水匯入鍊鋼爐中，向生鐵水中吹入氧氣或加入氧化劑（可以是生鏽老化的鐵器，或者鋼材在加熱、軋製等加工過程中表面脫落的氧化物）。

氧氣與生鐵中的碳發生反應，生成一氧化碳或二氧化碳氣體逸出，從而降低碳含量。

再加入生石灰、螢石（即氟化鈣，與銀、鉛礦伴生，螢石因色彩斑斕、質地晶瑩，常被古人當做寶石或觀賞石）等造渣材料，這些材料與鐵水中氧化生成的雜質（如二氧化矽、氧化錳等）反應，形成爐渣。

爐渣可以吸附和裹挾這些雜質，透過排渣操作將其從鐵水中分離出去，從而進一步淨化鐵水。

到了這一步，鐵水實則已經變成了鋼水。

不過在脫碳過程中鋼水被一定程度氧化，需要再加入脫氧劑，如矽鐵、錳鐵、鋁等。

這些脫氧劑與鋼水中的氧反應，生成穩定的氧化物可被撈出，減少鋼水中的氧含量，提高鋼的質量。

到了這一步，鋼水已經可以經過澆鑄或鍛造成為各種鋼製品。

而後世經過摸索和實驗，積累了很多合金知識。

在這一步往往會根據不同的用途，向鋼水中新增不同比例的各種合金元素，如鉻、鎳、鉬、釩等。

例如，新增鉻可以提高鋼的耐腐蝕性，形成不鏽鋼。

新增鎳可以改善鋼的韌性和強度，成為特種鋼，從而滿足不同的工業應用需求。

再比如大炮炮管的合金鋼就是多種金屬元素組合成的。

成分為：碳含量在0.30% - 0.60%之間的中碳鋼。

1% - 3%的鉻。

2% - 4%的鎳。

0.2% - 0.6%的鉬。

0.1% - 0.3%的釩。

槍管所需的合金鋼，也與此配方相近，不過出於成本和重量考慮，一些稀有金屬的新增量會有所下調。

有了成體系的大規模鍊鋼手段後，以往的低質量農具、刀具、鐵甲都可以作為氧化劑加入鋼水中重塑為效能優異的鋼材。

只要透過模具澆鑄成各種想要鋼材，再根據不同需求進行淬火，最後打磨掉鋼材在冷卻過程中於表面形成的鏽跡，便可獲得大量統一制式的鋼製品。

比如鋤頭和鏟子的刃口，經過水淬後可以使刃口獲得更高的硬度。

而刀具的淬火可以採用油淬。

油的冷卻速度比水等淬火介質慢，可以提高刀具刃口的韌性。

使其在砍剁骨頭等硬物體時，承受較大的衝擊力而不崩刃或折斷。

槍管也可以採用油淬。

滿足其在射擊過程中對耐磨性和強度的要求。

又考慮到槍管在射擊過程中，要承受子彈高速透過時的摩擦以及火藥燃氣產生的高壓。

所以淬火之後，還要進行一次回火，透過加熱使合金內部的原子進行一定程度的擴散和重排，有效降低內應力，避免槍管過熱時變形阻礙射擊。

（鍊鋼，或者說工業化必不可缺的，耗費最多的就是焦煤。