如果没有误打误撞……
他是亿万富翁,风流倜傥,玩世不恭,钢铁大王。
他是个军火头子。
他是穿着吊带背心,沾着油污,顶着一头蓬松的卷发,在火星四溅中一脸专注,堪称天才科学家的性感男人。
他是完美的男一号,拯救世界的不二之选,就是Iron Man——钢铁侠。
我们今天说主题是“钢”。
1
当金属来源于陨石……
在石器时代,金属非常罕见,因此备受珍惜。铜和金是当时仅有的金属来源,因为地壳上只有这两种金属是自然存在的(其他必须从矿石中提炼),只是数量不算多。地壳上也有铁,但绝大部分来自天上的陨石。
对史前人类来说,发现金属是划时代的一刻,但金属数量不多的基本问题仍没有解决。其中的一个解决方法,是等天上掉下更多陨石来,但这么做需要很有耐心。每年约有几公斤的陨石掉落地球,但多数都落入了海里。后来有人发现了一件事,正是这一发现终结了石器时代:他们发现有一种绿色的石头,只要放进热焰里再覆以火红的灰烬,就会变成发亮的金属。我们现在知道这种绿色石头是孔雀石,而发亮的金属当然就是铜了。
从黄铜时代、青铜时代到铁器时代,在文明不断发展中,合金也越来越坚硬。
2
钢是谜样物质
钢是加了碳的铁,比青铜还硬,而且成分一点也不稀有。我们的祖先不知道钢是合金,更不知道以木炭形式出现的碳,不只是加热和锻造铁的燃料,还能嵌入铁晶体里。
一直到20世纪,人类在彻底掌握合金形成的原理后,才可以制造出高质量的钢。
3
不再夜夜磨刀
20世纪之前,钢刃和手术刀都非常昂贵,必须手工制作,而且要用最高级的钢材,因为只有如此才能把刀磨得锋利,轻松刮净胡子而不会刮到胡根。钢铁接触到空气和水会生锈,因此用水清洁刀锋会让锐利的尖端锈掉,使刀刃变钝。
然而,1903年有一个名叫吉利的美国商人改变了这一切。吉利决定采用贝塞麦法制造的廉价工业用钢来制作抛弃式刀刃。他的想法是,只要剃须刀够便宜,钝了就直接扔掉。
4
误打误撞不锈钢
1913年,欧洲列强忙着整军经武面对第一次世界大战,布雷尔利受雇钻研合金,以便改良枪管。他在英国雪菲德俊一间冶金实验室工作,把不同的元素掺入钢里来模铸枪管,再用机械测试硬度。比方说他某一天用铝来试验,隔天就用镍,以此类推。
布雷尔利毫无进展。新铸的枪管如果不管用,就直接扔到角落里。有一天,布雷尔利经过实验室,发现有东西在那堆生锈的枪管里闪闪发亮,他没有置之不理,而是找出了那根没生锈的枪管。他手上拿的是世界上第一块不锈钢。
布雷尔利掺入的两种成分是碳和铬,因为比例刚好,意外创造出非常特别的晶体结构,让碳原子和铬原子同时嵌入铁晶体内。
布雷尔利开始制作全世界第一把不锈钢刀,但立刻便遇到困难。含铬的钢不够坚硬,无法磨利,很快就被戏称为“什么都不能切的刀”。布雷尔利也没有拿它来做枪管,因为它不够硬。但是在很久以后,它几乎遍布了英国所有的家庭:那就是厨房的水槽。
(本文材料源自《迷人的材料》)
不锈钢是现代世界的缩影。它的外表干净明亮,感觉坚不可摧却又非常亲民,才出现短短一百年,就已经成为我们最熟悉的金属。
不锈钢是人们从无数次实验中创造出来的,有偶然因素,也有必然因素。因为材料是为了适用于人们的生活而被一点一点的创造出来,我们为了满足自己的需求在材料界不断摸索着。然而,复杂又巨大的微观物质世界我们只探索了其中的一小部分。
在今后的日子里,让我们充满好奇,饱含兴趣,不断挖掘材料的有趣故事吧!
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