1856年到1861年以降随着转炉炼钢法和平炉炼钢法的相继出现和发展 到19世纪70年代钢铁的产量和品质都达到了前所未有的高度 灰口铸铁炮这才算彻底退出了历史的舞台。
但直到现代灰口铸铁仍是铸铁中使用得最多的一种。
灰口铸铁主要是碳以片状石墨形式析出的铸铁。
它具有一定的强度、硬度良好的减振性和耐磨性较高的导热性和抗热疲劳性 同时还具有良好的铸造性及可加工性生产工艺简单成本低。
所以它是第一种人类能稳定批量生产的性能优于白口铸铁的新型铸铁。
相比之下球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁的生产工艺就要复杂很多 不但生产成本比灰口铸铁高也很难在古代实现稳定批量生产。
球墨铸铁在熔炼过程中需要添加球化剂和孕育剂来改变石墨的形态使其呈球状。
球化剂和孕育剂的添加增加了原材料成本。
而且球化处理和孕育处理过程对熔炼设备和操作工艺要求较高 需要严格控制铁水的温度、成分和处理时间等参数。
如果操作不当可能会导致球化不良等质量问题增加废品率 也等于间接提高了生产成本。
球墨铸铁的熔炼温度虽然与灰口铸铁相近但由于处理过程复杂导致综合成本更高。
其实以古代的技术条件并非不能生产出球墨铸铁。
我国科学家用现代科技手段对335件战国至汉魏时期的铁器做过金相检测分析 在包括古荥汉代冶铁遗址在内的多个遗址出土的铁器中共发现10余件球墨铸铁。
国际冶金史专家对此进行验证后认为 古代中国已经摸索到了用铸铁柔化术制造球墨铸铁的规律。
尽管如此古人仍然无法大量产出球墨铸铁勉强生产也是得不偿失的。
可锻铸铁的生产首先要铸造出白口铸铁。
白口铸铁的熔炼温度较高一般在1250 ~1350℃之间这就增加了能耗成本。
不过在17世纪这倒不是什么问题毕竟白口铸铁是最容易生产出来的铸铁 泥模铸造随随便便就可以产出白口铸铁指望它产出灰口铸铁反而要烧高香。
可锻铸铁的不易生产成本高主要还在于工艺复杂。
要产生可锻铸铁就需要对白口铸铁进行长时间的石墨化退火处理。
这一过程需要消耗大量的能源并且退火设备的投资和维护成本也较高。
在古代的技术条件下也是可以制成可锻铸铁的。
现代在河南巩县铁生沟冶铁遗址、南阳瓦房庄冶铁遗址等汉代冶铁遗址中 就发现过退火脱碳窑完全可以将白口铸铁处理成可锻铸铁。
虽然可锻铸铁的性能有其优势但在古代要勉强批量生产它也是得不偿失的。
要批量稳定地生产球墨铸铁和可锻铸铁既需要成熟的冶金学也需要成熟的温度控制技术。
而这都要等到19世纪以后才行。
要控制温度首先就要先能准确测量温度。
而最早应用于冶金领域的温度计是热电偶温度计和热电阻温度计都是19世纪70年代才出现的。
1821年德国的塞贝克发现热电效应为热电偶温度计的发明奠定了理论基础。
同年英国的戴维发现金属电阻随温度变化的规律为热电阻温度计的发明提供了理论依据。
1876 年德国的西门子制造出第一支铂电阻温度计是热电阻温度计发展中的重要里程碑。
1877年法国化学家亨利?勒夏特列设计出了热电偶温度计的结构并交由卡彭特尔工厂制造这是最早实现工业生产的热电偶温度计。
所以在19世纪以前球墨铸铁、可锻铸铁都不可能像灰口铸铁一样实现稳定批量生产。
这需要的知识和技术积累实在是太多了一个草根穿越者的脑容量可装不下这些。
在熔炼过程中灰口铸铁不需要像球墨铸铁那样添加复杂的球化剂和孕育剂也不像可锻铸铁需要经过长时间的石墨化退火处理。
其熔炼温度一般在1145 ~1250℃之间这个温度范围相对较低能耗成本也相应较低。
从原材料角度来看灰口铸铁的原料主要是生铁、废钢和少量的合金元素。
这些原材料价格相对较为稳定并且获取比较容易。
基本上只要有合适的原材料并控制好铁水的温度及模具的强度、导热性、透气性等就能以较高的几率产出灰口铸铁。
所以18世纪工业革命期间灰口铸铁就已能被稳定批量生产并很快成为铸炮主材。
但其实不用等到18世纪第一次工业革命以中国悠久的铸造工艺传统 17世纪初就算不能稳定批量地生产灰口铸铁却也不难使其产出率超过50%。
所以李国助现在就企图引导翁翊皇去探索球墨铸铁和可锻铸铁实在是有些操之过急了。
还不如引导他尽快找到能大概率产出灰口铸铁的方法。
这样就足够使中国的铸炮技术领先欧洲一个世纪了。
果然听了李国助的话本来还处在兴奋状态的翁翊皇马上就露出了难色为难地说道: “诶这个嘛我觉得还是先找到能比较稳定地产出灰口铸铁的方法更现实一点。
” “如果连这个都做不到就算我找到了比灰口铸铁更适合铸炮的生铁品种” “也未必能找到稳定生产它的方法呀你说是不是?” 李国助略一沉吟马上就想通了其中的道理便点头笑道: “翁叔言之有理是我太着急了。
” 说到这里他又停下来想了片刻说道 “目前已经可以基本确定砂模铸造是比较容易产出灰口铸铁的铸造方法。
” “所以接下来我认为翁叔应该从砂模铸造工艺牵扯到的所有方面着手探索” “比如有意改变砂模的强度、透气性、散热性采用不同品质的铁矿石进行熔炼用不同温度的铁水进行浇铸等。
” “通过大量这样的对比实验就一定能够摸索出稳定产出灰口铸铁的方法。
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