成钢。再经过反复锻打,去除杂质,就能得到不错的精钢。
不过……”他指着那边正在挥汗如雨、观察火候的老头,“好钢难出,全凭老师傅的眼力、经验和手感。炉温高低、生熟铁配比、炒炼时间、锻打次数……差之毫厘,出来的东西可能就谬以千里。
你要的那种既硬又韧、适合做弹性件的钢,我们偶尔能出一炉,但没法保证每次都成,更没法大量生产。”
林清源走近观察,心中快速分析。灌钢法,本质上是通过固态或半固态扩散进行渗碳,原理先进,但过程控制完全依赖经验,变量太多,成品率和不稳定性是必然的。
他仔细观察了使用的矿石、燃料主要是木炭,也有少量煤,以及炉渣的形态和颜色。脑中化学知识与眼前景象迅速结合。
“赵工头,”林清源开口,声音比平时清晰平稳了许多,一旦进入他的专业领域,那种厌世的咸鱼感似乎都褪去不少,“我觉得,问题可能出在几个地方。”
赵磊挑眉:“哦?你说说看。” 他倒要听听这少年能说出什么道理。
“第一,配比。”林清源蹲下身,捡起一小块生铁料和一小块熟铁料,“灌钢法成败,生熟铁比例是关键。太多生铁,碳含量过高,钢会脆;太少,碳含量不够,钢太软。不能靠‘大概’,得有个准数。” 他用随手捡的炭块在地上写下“生铁七成,熟铁三成”。
这个知识点现代的高中生都知道,但是这里的人们对于一个准确的生产规范还没有完整的认知,这就是他们做不到批量生产的原因。
赵磊看着石板上的数字,眼神认真起来。他们确实凭经验,但“七分生三分熟”还是“六分生四分熟”全看老师傅当天感觉,从没如此明确量化过。
“第二,原料纯度,主要是磷和硫。”林清源指向堆放矿石的区域,“如果矿石里磷含量高,炼出的钢会‘冷脆’,就是低温下特别容易断裂。硫则会导致‘热脆’,热加工时易裂。” 他顿了顿,思考如何用古人能理解的方式解释去除方法。
“磷……可以通过预处理矿石来降低。我知道一种方法,或许可以试试:用硝石和绿矾一起焙烧,可以得到一种很强的‘酸水’,用这种酸水浸泡矿石,能溶解掉一部分导致脆性的坏东西,然后将水仔细冲洗干净矿石再入炉。”
这是利用硝酸的强氧化性将磷转化为可溶的磷酸根离子去除,虽然无法制备纯硝酸,但通过硝石与绿矾(硫酸亚铁)加热,确实能产生硝酸蒸气和氮氧化物,溶于水可得稀硝酸,这在古代炼丹术中是有类似记载的,只是无人将其系统用于冶金除杂。
赵磊听得有些云里雾里,“硝石”、“绿矾”、“酸水”、“坏东西”……这些词组合起来很怪异,但“浸泡冲洗去除有害物”的思路他听懂了。将炼丹术融入冶炼这倒是从未想过的新思路!
“第三,炉内环境。”林清源走到炉渣堆旁,用木棍拨弄了一下,“看这炉渣颜色和形态,你们用的应该是酸性炉衬。对于去除磷、硫其实不利。如果能找到一种叫白色的菱形有的会弯成马鞍型的石头,烧成灰后加入炉内,它能杂质结合,形成稳定的炉渣上浮,这个过程叫‘碱性造渣’。而且,有了这个石头融入钢中,能直接提高钢的强度和韧性。不须要再用人力去千锤百炼去除杂质。”
“你说的那种石头我知道!叫白云石。咱们库房里有。”旁边一个年轻的小伙计叫起来。
碱性炼钢能有效脱磷脱硫,是现代炼钢的基础原理之一,白云石作为碱性熔剂和镁元素来源,在现在已有零星被使用,但多用于道士炼丹。
赵磊这次是真的震惊了!他看着眼前这个年纪轻轻的仆役,嘴里蹦出一连串他听不懂的专有名词,但核心意思他抓住了:加入所谓的白云石烧成灰,能直接