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《戰國之天下縱橫》第161章 極致的性能 電解製鈉
“大哥,還有什麽,你再給講講吧。”

“是啊小友,我雖然看過幾次你們鍛造,但是所知甚少,再給講講如何?”

“好吧,既然你們還是想聽,那就給你們在說道說道。”

此時很多工學的學生一聽說先生要講課,馬上就圍攏了過來,雷雲虛空壓壓手,示意大家都坐下。此時天氣已經較熱了,大家也不顧及,紛紛坐下。

“其實這二十多天你們看到了,這個世界上沒有真正的廢物,只要運用得法,一樣可以產出你想要的東西。”

“比如說這小刀,看上去沒什麽。”

雷雲拿起一把戰術刀,一邊說,一邊對著蘆席卷隨意劃了一刀,蘆席卷瞬間就被切開了很長的口子。

然後雷雲又拿起一些熟鐵的鐵皮,一刀就扎了上去,小刀直接就洞穿了鐵皮,然後雷雲順勢向下一劃,鐵皮整個就被切開了。

“你們看,這就是你們切削下來的殘渣加上一些鐵粉,一些碳粉,一些硼砂。經過鍛打之後,它照樣鋒利無比。”

“咱們作為匠人,追求的是最大的性能,但是到目前來說,鐵加碳就是鋼,但碳鋼也算是鐵的極限了。”

“那麽極限之外能不能在加強其強度?”

“答案是肯定的,可以。比如說墨影她們現在正在鑄造的那些鋼管,看著不起眼,和很短,但是如果你用我手中的刀去斬那些鋼管,這刀怕是要蹦刃了。”

“因為墨影她們的鋼材,實在碳鋼中添加的鎢,同時還含有鎳和鉻,因此準確說,她們目前正在製作的器物的鋼,叫做鎢鉻鎳鋼。”

“當然,這樣的東西打造兵器就有點不值當了,添加如此所的其他金屬進去,當然不只是為了打造兵器,而是有其他用途。”

“不過在追求兵器的極致的情況下,咱們當然還可以添加一些其他的金屬,讓鋼更加的堅硬,比如說,錳矽鋼、錳鋼。”

“錳是個很神奇的東西。鋼添加了錳,比如說在半成以內,此時的鋼就好像陶瓷一樣,很容易碎掉。”

“但是如果你把蒙的添加量加到一成以上到兩成從而形成錳鋼,那這錳鋼的脾氣就十分古怪而有趣了。”

“然而,如果加入一成五左右的錳,製成高錳鋼,那麽錳鋼就變得既堅硬又富有韌性。高錳鋼加熱到淡橙色也就是一千一百度左右的時候,變得十分柔軟,非常容易加工。”

“但是淬火之後,其堅硬和韌性,呈現兩個極端,也就是說,此時如果打造成劍,其普通鍛造的劍胚性能,就會超過折疊鍛造的劍的性能。”

“另外,它沒有磁性也不產生磁性,不會被磁鐵所吸引。如果咱們將錳增加的三成的時候,錳鋼的抗彎曲,抗拉,抗擴張,抗折斷,抗衝擊強度是碳鋼的數倍以上。”

“準確說,在軍事上,用高錳鋼製造盔甲和兵器,要比用同等數量的鋼更好,當然,以後你們就會知道,不僅僅是盔甲和兵器。”

“當咱們煉製錳鋼時,把錳的添加量增加達到七成,此時就不能鑄造盔甲和兵器了,需要鑄造的是坦克裝甲,穿甲彈的彈頭。”

“你們先別問坦克是什麽,穿甲彈又是什麽,這個你們以後會知道。”

“那麽,除了加入錳,難道就沒有其他的了嗎?當然不是。”

“給鋼中除了添加鎢,錳之外還可以加入鉬。從而得到鉬鋼。這種鋼的特點是極其的抗高溫,高硬度、高強度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨、紅硬性極好。”

“什麽是紅硬?就是燒紅之後還能保持很大的硬度。用鉬鋼做成的刀劍,

有一個專門的稱呼,鉬鋼刀劍。”“為什麽要這樣叫它?因為他無需任何的折疊鍛打,只要在高溫下成型,然後用壓製和軋製的方法代替鍛造,最後開鋒即可使用。”

“這種鋼不講柔韌性,即便是低碳,中碳鋼也能被他劈開,如同切菜一般的切成一段一段,當然,鉬這種東西並不比鎢更容易得到。

“因此,一般不會被用來打造刀劍,而是用它來造飛機發動機,和大炮的炮管。尤其是高射速的炮具,都必須用鉬鋼來打造。”

“當然,特種鋼還有鉻鋼,鉻鎳鋼,鎢鉻鉬鋼,鉻鉬鋼,錳鎳鋼等等,這些都是比碳鋼具備更強大的性能和優勢的材料。但他們的共同點就是,一般很少用於刀劍兵器的製造。”

“那麽除去特種鋼之外,還沒有更厲害的材料可以鍛造出更強大的兵器?”

“當然有,那就是合金鋼。嚴格說特種鋼也屬於合金鋼一個大類。”

“但是這個大類中剩下的都是更強大的,可以說,削鋼如泥,但是他們不能用於製造兵器了,只能用於加工各種鋼的切削。”

“合金鋼的主要合金元素有矽、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、铌、鋯、鈷、鋁、銅、硼、錸、稀土等等。”

“以前咱們說過,鋼中含碳量增加,屈服點和抗拉強度升高,但塑性和衝擊性降低,當碳含量超過兩端臨界值,那麽鋼不是變成鑄鐵,就是變成熟鐵。”

“當然,不管熟鐵還是鑄鐵,也自然都有其用途,那麽這個時候,為了追求鋼材更好的應用,自然免不了要加入其他的東西,以便讓鋼有更強大的性能表現。”

“這裡首先要加入的就是矽,沒錯,以前咱們說過,矽這個東西是在冶煉的時候要被造渣排掉的。”

“在煉鋼過程中加矽作為還原劑和脫氧劑,是主要的使用范圍,但是隨後發現,如果鋼中含矽量在一定的程度上,比如說,半成到一成之間。”

“那麽矽能顯著提高鋼的彈性極限,屈服點和抗拉強度,也就是說,鋼材變的很有彈性,因此,矽鋼就誕生了,矽鋼也被稱為彈簧鋼。”

“而在前邊說的特種鋼中,比如說鉬鋼中適量加入矽,那麽鉬鋼、鎢鋼、鉻鋼就會變得有足夠的強度之外,還有了韌性。”

“同時還有有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用,可以讓特種鋼避免性能上的短處。想象一下,一把鉬鋼刀加入一定的矽之後是什麽狀態?剛柔相濟,斷鋼如泥。還有比這更好的形容嗎?”

“你們經常聽我說鉻,之前咱們還鍍鉻,那麽實際上,鉻能顯著提高鋼的強度、硬度和耐磨性,但同時降低塑性和韌性。”

“也就是說,同樣是低碳鋼,如果加入一定的鉻,其性能就接近高碳鋼了。但如果是高碳鋼中必須加入鉻增加耐磨性,那麽只能再加一些鎳來增加柔韌性,避免斷裂的風險。”

“同時鉻還能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性,簡單說就是鋼鐵不生鏽了,所以添加了鉻和鎳的碳鋼,也被叫做不鏽鋼。”

“那麽鎳又是什麽玩意?簡單說鎳能提高鋼的強度,而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸鹼有較高的耐腐蝕能力,在高溫下有防鏽和耐熱能力。也就是說,和鉻一樣,他也不生鏽。”

“其實這鎳啊,咱們造就發現了,但是因為不了解,也叫做白銅,被當做銅來使用,但這東西比較稀少,目前我知道的也就是楚國和燕國,越國有這樣的礦。”

“鉬,前邊說了,鉬能使鋼的晶粒細化,提高淬透性和熱鋼性,在高溫時保持足夠的強度和抗變能力。”

“但鉬除了製造鉬鋼之外,最大的用處就是用它來做坩堝,高溫爐,硬質模具,因為他耐高溫。”

“其熔煉溫度高達兩千六百三十度左右並且堅硬,強度大,可以做好模具直接把鋼水倒進去。”

“你們想想,如果咱們要批量生產碳鋼的零件,比如說劍胚,可以用鉬做成的模具,成百上千的一次鑄造出來,這比鍛打快了不知道多少倍。”

“可能你們不知道,還有一種金屬叫做鈦,他的性能和鋼一樣,但是重量只有鋼的一半,如果在鈦中加入鉻,錳等金屬,得到的合金比特種鋼性能還要好。”

“並且重量很輕,你可以想象這樣的金屬打造的盔甲,士兵穿上依然可以健步如飛,拚殺格鬥絲毫不受影響。”

“此外鈦是鋼中強脫氧劑。它能使鋼的內部組織致密,細化晶粒力;降低時效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。”

“在不鏽鋼中加入適當的鈦,抗腐蝕性能更好,即便是硫酸,鹽酸,硝酸,燒鹼,也不能將其腐蝕。咱們以前講故事說可以造出宇宙戰艦。”

“那麽鈦合金就是造宇宙戰艦的主要材料。”

“咱們作為匠人,追求的是極致的造器性能,那麽一個很重要的元素就是釩,釩是鋼的優良脫氧劑。鋼中加百分之一以內的釩可細化鋼組織晶粒,提高強度和韌性。”

“加入釩的鋼,被稱為釩鋼。釩在鋼中的作用是增強淬透性和碳化物,並且能耐高溫,有強烈的二次硬化作用,對提高硬度和強度有顯著作用。”

“也就是說,他和鎢,鉬一樣,都可以極大的強化鋼材本身,讓碳鋼的性能成倍的增加。”

“铌也是一個很神奇的元素,首先就是它的熔煉溫度是兩千四百七十度左右,它能細化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性,提高強度,但塑性和韌性有所下降。”

“在普通低合金鋼中加铌,可提高抗氣體腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。铌可顯著改善融焊性,可以讓鋼很容易的用鋼水焊接在一起。”

“同時铌在常溫空氣中很穩定,在氧氣中即便紅熱時也不被完全氧化,高溫下與硫、氮、碳直接化合,能與鈦、鋯、鉿、鎢形成合金。”

“你們注意,如果鉻,錳,鈦,铌形成合金,咱們可以用它切削任意一種鋼材,哪怕是特種鋼,可以任意的雕刻出咱們需要的形狀。”

“在所有金屬中,還有一種非常奇特的磁性金屬,鈷。鈷是稀有的貴重金屬,多用於特殊鋼和合金中,如熱強鋼。”

“但最關鍵的就是鈷這種金屬,可以和純鐵,鎳一起做成磁性材料。而這種磁性材料可以用在咱們的發電機,電動機上。”

“同時,如果用鎢和鈷加一定的鋼做成熱強鋼,以此來鑄造大炮,生產槍管,記得我以前講故事的時候告訴你們。”

“能量巨炮的威力可以毀滅一個星球,當然,這種大炮做不到,但是這種大炮幾十門加在一起,連續發射半個時辰的炮彈,把夷山炸平了還是沒問題的。”

“下來就是你們最常見到的銅,也許你們很奇怪,為什麽銅這種東西明明比不上鋼,那麽為什麽還要說它?”

“其實你們誤會了,這鋼啊,尤其是合金鋼,往往添加了一些諸如鎢,鉬之後,硬度越來越大,這個時候柔性,韌性往往不足了。”

“那麽這個時候稍微加一點點的銅進去,能提高強度和韌性,特別是大氣腐蝕性能。缺點是在熱加工時容易產生熱脆。所以要嚴格控制加入的量。一般就是千分之一到千分之五。”

“同時啊,銅這種東西如果和鎳煉成合金,就可以用來鑄造錢幣,比銅和錫好的多的多。”

“接下來要給你們說的是一個重量級的元素,錸。這個東西可是很變態的,因為他的熔煉溫度高達三千一百八十度。”

“也就是說,加入錸會提升合金的熱變強度達到目前的溫度極限。錸合金一般含有百分之三至百分之六的錸。”

“這足以讓合金承受三千度以上的高溫了,你們以前不是問的製造宇宙戰艦需要什麽?那麽我現在告訴你,是強勁的發動機。”

“如果咱們找到足夠的錸,就可以生產出錸合金,然後生產出飛機渦輪發動機。錸高溫合金還用於船舶燃氣輪機。”

“同時啊,錸可增強鎢的物理性質。鎢錸合金在低溫下可塑性更高,易於製造、塑形,且在高溫下的穩定性也得極大的提高。”

“這一變化會隨錸的含量而增加,所以鎢錸合金含有接近三成的錸,這也就是錸在鎢中的溶解極限。”

“因為錸和鎢在高溫下十分穩定,即便用這些東西的氧化物做成模具,坩堝,也對咱們的冶煉,鍛造有巨大的幫助。”

“想想你們可以吧前邊的很多高級合金用鑄造的辦法直接澆鑄出需要的零件,甚至可以進行硬膜的高精度鑄造。難道不興奮嗎?”

“其實這只是錸的一部分作用,它最大的作用是電子管、顯像管,電子技術、熱力控制、核子技術和宇宙航行技術,這些你們暫時聽不懂,以後給你們講。”

“你們知道咱們做坩堝的紅泥吧,也就是我說的鋁土。其實那裡邊就含有一種金屬元素,叫做鋁。”

“鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁,可細化晶粒,提高衝擊韌性,比如說,如果咱們折疊鍛打,需要高碳鋼和低碳鋼兩種鋼材折疊鍛打,才能取得很好的性能。”

“但是在高碳鋼中加入適量的鋁,效果和折疊鍛打的效果是一樣的,無需折疊,只需要鍛造成劍胚即可。所得到的劍身韌性和鋼性都很好。”

“鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能,鋁與鉻、矽合用,可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。但缺點是熱脆和塑性不好。”

“我在鍛造中總是喜歡用硼砂,這個你們知道。其實硼砂不僅僅可以清潔鋼鐵表面的氧化,汙垢。”

“鋼中加入微量的硼就可改善鋼的致密性和熱軋性能,提高強度。這也是的習慣用硼砂的主要原因。”

“此外,其實煉鋼,提高鋼材性能的,最好的東西就是稀土。其實稀土是個總稱。它是指十五種元素。”

“包括鑭、鈰、鐠、釹、鉕、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鑥,這些元素都是金屬,但他們的氧化物很象土。”

“所以被統稱為稀土。鋼中加入稀土,可以改變鋼中夾雜物的組成、形態、分布和性質,從而改善了鋼的各種性能,比如說同時提升鋼材的韌性、鋼性,融焊性,冷鍛性等等。”

“記住,是同時提升,並不是降低那一項,提高那一項,這一點很重要,也就是說,如果現在咱們有稀土。”

“也加入了這些所鍛造的刀劍中,那麽這些刀劍的整體性能都會提升不止一個檔次。如果比例合適,甚至可以說,讓這些刀劍的性能成倍的提高。”

“所以,只要你們不斷的去追求極致的製造,追求強度,硬度,柔韌度,耐高溫的極致,我相信,不僅僅是飛機,大炮。”

“我們早晚有一天,會造出宇宙飛船,飛出地球到太空中俯瞰這個美麗的星球,也放眼更遙遠的世界。”

這一堂課算是講完了,不過這堂課是針對所有人的,並非只是講給學生的。當然,這些新學生也從老學生那裡聽了雷雲講述的科幻故事。

也大感驚奇,但也有些一笑了之,隻當是先生講故事而已。但是今天不一樣了,一下子蹦出來如此多的金屬元素。

並且很多金屬添加形成合金之後,居然可以漸漸的接近先生所講的故事中的一些內容,那麽這種感覺就不同了。

這就是說,這不僅僅是個故事,而是一個可以逐步實現的事實,那這種情況就變化了,很多工學弟子眼中,迸發出前所未有的光芒。

“先生,我有疑問。”

“哦?你什麽疑問?”

其實雷雲此時已經看到了,工學的學生雖然人多,但是次序很好,裡層外層的聚在一起,加上雷雲說話的習慣,聲音較大,所以基本還算能聽清楚。

而這個提問的正是索盧參的徒弟,盧末。雷雲倒也沒在意,隻當他也是學生。

“先生說了有如此多的金屬,而我們知道的不過是金,銀,銅,鐵,錫,鉛,區區幾種而已,那麽先生,其他的金屬在什麽地方?如何得到?”

“這個倒也簡單,現在我手頭沒有太多的設備,這樣,咱們就做個最普通的試驗,製取一些金屬鈉。”

“白冰,去取大概一斤燒鹼,一個小號坩堝,一個大號酒精燈,一個托架,把直流發電機拿來,在哪一個石墨壓製的電極。兩個一些蠟,還有開水。魏嗣, 去剪一節鐵絲過來。”

“是,大哥。”

“諾,先生。”

一會功夫,所有東西就都被拿過來擺在一張桌子上,雷雲先將蠟放進試管,讓後放在開水中蠟漸漸溶解成了液態。

之後雷雲點燃了酒精燈,至於托架之下,開始加熱坩堝,等坩堝預熱之後,將燒鹼倒入了坩堝。

燒鹼開始逐漸融化,此時雷雲擺擺手,示意魏嗣和田因齊幾個人過來。

“你們幾個,搖動直流電機,不要停,最起碼一刻鍾以上,累了就趕緊換人。”

“是,先生。”

隨後,發電機被搖動了起來,雷雲將負極接上石墨電極,正極接上了鐵絲,然後將電極至於坩堝中,電解瞬間就開始了。兩個電極附近開始密集的冒泡。

“你們注意,這個時候,反應出來的是氫氣和氧氣,尤其是在室內,要注意通風,不然積累足夠數量會爆燃,咱們是在室外,所以無所謂。”

大概十分鍾的時間,燒鹼夜中開始浮出圓珠裝的液態鈉,雷雲用小瓷杓將其舀出來,涼一下之後待其凝固,用小刀撬下來,放進液態蠟中。

“這個東西,叫做鈉,因為它很容易氧化,所以必須放在蠟液中,並且這東西不能見水,不然就會產生劇烈反應。”

“燒鹼叫做氫氧化鈉,電解氫氧化鈉,釋放其中的氫和氧,最後就會得到鈉。好,咱們繼續。”

隨著不斷的反應,半個時辰就過去了,試驗結束。但是雷雲得到了一兩多純鈉,此時他將裝著鈉的試管整體加熱,逐漸的所有的鈉珠漸漸融在一起。

成為了一個整塊的鈉,並且發出金屬的光澤。
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