第十八章 高碳钢(1 / 1)

不过儘管这个改良配方更成熟、更適合规模化生產,但王选也没有照单全抄。

他把其中的焦炭换回了木炭。

用焦炭代替木炭粉是为了提高渗碳效率,因为焦炭的空隙更大,然而王选並不知道他得到的焦炭的具体来源在哪里。

眾所周知,国內的煤矿往往品质不高,王选无法確定以这些煤炭生產的焦炭的含硫量,也不知道大明的乾馏工艺中有没有脱硫的环节。

古人炼製焦炭的歷史很长,但大规模应用於炼铁则是明朝中后期的事情了。

王选能找到焦炭,但他暂时只准备把这些焦炭填入反射炉当原料,而不是填入坩堝进行渗碳。

还是老老实实先用木炭吧,使用活性炭的话渗碳效率也还可以,平替不存在问题当然了,这样做的话生產成本也更高。

萤石取代玻璃做助熔剂,可以將铁条的熔化温度降低到一千三百度。

氧化铁皮可以促进渣铁分离。

骨灰也必不可少,它能在反应过程中提供持续的脱硫能力。

王选按照特定的比例分层装料,最后將萤石盖在表面。

由於王选往坩堝里撒了骨灰,周围的工匠看他的眼神都有些古怪开炉炼钢还需要作法,工匠们初觉得惊奇,但一想又觉得很合理。

这个环节是不是有点像传说中先秦铸剑师的以身殉剑?蒙昧时代,开炉炼铁炼铜,往往会跟巫术联繫在一起。

毕竟靠“鬼神之力”带来的偶然性,古人才有概率铸成神兵利器。

但还真別说,从骨灰对脱硫的贡献度方面讲,以身殉剑居然有一定科学依据。

王选將这些工匠的神態看在眼里,最后不得不开口说道:“这是牛骨,不是人骨。”

然而身边的薛闕非但不配合,甚至鬼使神差的问道:“要是用人骨呢?”

王选想了想,然后是实事求是的说道:“也行,但效果不如牛骨,而且有社会道德伦理问题。”

说到“人骨”,王选想到了一则大英笑话。滑铁卢战役结束多年后,英政府突然想把阵亡將士的遗骨从战场上挖回来安葬表彰忠义嘛,放之四海而皆准。

结果到地方一挖,居然什么都没挖到。

后来他们一查,发现那些骨头早就被带嚶国內的无良商人挖回来製造化肥了

“那什么,最好別用人骨,没有牛骨可以用其他动物骨头。”

王选心说我这是材料科学,又不是巫术。

这话让工匠们纷纷点头,不管古人还是现代人,看来都非常忌讳摆弄人骨骨灰。

调整熟铁条和木炭的比例、改变熔炼的时间,坩堝炼钢可以得到高品质刀具钢、工具钢、弹簧钢甚至中碳结构钢儘管生產方法是手搓,但正如王选所说,这確实是材料科学。

王选决定先生產一炉中碳钢和高碳钢再说。

往反射炉里早已开始升温,王选让一个铁匠把坩堝夹入炉中,隨后熔炼开始。

王选有理论依据、也提前做好了各种现实准备,本以为炼个坩堝钢会手拿把掐一次性成功,然而真正操作起来还是出现了问题。

“温度不达標。”

不知道是焦炭的问题还是炉子的问题,总之肉眼看坩堝里铁水的顏色都知道温度有问题。

王选稍微想了想,而后立刻给出了改进方案。

“改炉子,开鼓风口,在风箱前面加个空气预热室。”

温度不够那就升温,王选立刻要求熄火、改进。

要不说坩堝钢成本高呢,刚刚的坩堝废了,里面的铁料基本也废了。

一直快折腾到晚上,炉子的改造终於搞完了。

风箱风力有限,而且目前只能靠工人手拉,但空气预热带来的效果明显,看反射炉里的火焰就知道这次温度升上来了。

“装坩堝吧,装两个。”

整个熔炼的过程,说起来很简单,除去前面升温的过程,先是高温熔炼两小时、接著保温精炼半小时(过程中分数次撇去『浮沫』),然后取出坩堝、倒出钢水浇筑成钢锭就可以了。

然而在缺乏设备的情况下,判断温度只能依靠经验好在时间王选可以掐的很准,除了“系统时间”外,他还有一块机械錶。

铁水暗红色,那就是一千三百度左右,橙红色一千四百度,亮白色就超过一千五百度了。

“时间到了,取一个坩堝出来,浇成钢锭还有,浇一根细铁条。”

熔炼时间到了,王选指挥工匠从炉子里夹出一只坩堝,另一只坩堝则继续精炼。

又过了五十分钟之后,他让人取出第二只坩堝。

这时候时间已经来到了深夜,作坊里依然灯火通明,第一只坩堝取出之后,还留在这里的铁匠议论声就没停过仅凭经验,他们就能知道得到了一炉子好钢。

炉子熄火,轮流拉风箱的工匠们都累惨了。

王选道声辛苦,让他们在一旁休息,隨后他先拿过来第一根细铁条,他双手用力想要將其掰断,然后他没成功。

“老师傅,你掰断它。”

没办法,他將细铁条递给一旁的一个铁匠,对方双手用力,非常轻鬆的將其一掰两截。

王选拿回铁条,他藉助火光观察断面。

断面呈现深灰色绒状,可以肉眼观察到金属的粗晶颗粒,断口边缘还有塑型凹陷。

他拿著两截“铁条”,相互敲了敲,又感受了下硬度后,说道:

“中碳钢,没毛病。”

等第二根细铁条冷却下来之后,他再次命人將其掰断,这次的断口呈银白色瓷状,断面的金属颗粒形如细沙,而且整个断面很平直,掰断的边缘没有任何变形。 “是高碳钢,今天没白加班。”

“王监正,成功了吗?”

“成功了。”

儘管只是復刻实验,说起来没什么原创性,但真成功后,王选也是挺激动的。

这跟在现代生產条件下中燃气一点、把坩堝墩进去的感觉是不一样的。

有了高品质钢材,就会有各种工具,接下来干其他事情就能事半功倍了。

“上官,这是好钢啊,真好钢。”

铁匠们也跟著欣喜,他们高兴的挺纯粹的。铁匠看到好钢,就会自然而然的抒发这样的情绪。

“只是阶段性成果,各位做的非常好,接下来就是扩大生產规模了,为此开採石墨是必须的高碳钢不是终点,我有一个梦想,我要在大明生產高速钢。”

炼钢的成功给了王选信心,他看著深沉的夜色、忽明忽暗的火光,感觉在大明朝果然大有可为。

“高、高速?什么是高速钢?”

眾人自然不明所以。

高碳钢、超高碳钢的硬度用来做各种工具是没问题的,但在使用过程中会有其他问题例如钻头之类,当它高速运转,摩擦升温到两百度以上的话,钢材就会面临退火软化的问题。

为了解决这个问题,高速钢应运而生。

不过在大明生產高速钢確实有点痴心妄想,不说別的,里面得用到钨,而钨的熔点都快到四千度了,这是古代无法处理的。

第一代高速钢可以耐温到六百度,然而它只存在於想像中。但高速钢不行,“中速钢”还是有奔头的,六百度很夸张,四百度却是可以尝试的。

这个时代確实熔炼不了钨矿,然而钨依然可以靠“偏门方法”加以利用就像此前王选使用石墨矿石一样。

不过这还很远,可以以后再说。

虽然劳作了一整天很辛苦,但因为最后有了成果,大家都能很高兴的各自散去。

王选很想奖励一下这些工匠,然而他不能,掏私人腰包奖励朝廷的工匠,意欲何为?这里面有程序问题。

只能等一切提上正轨之后,再试著用比较正式的方法提高工匠待遇了不是他圣母,实在是这些工匠过的太惨,让人於心不忍。

自备乾粮来上班、待遇如同奴隶,確实比较难令人接受。

成果有了,那么王选接下来面临的问题就是该怎么以皇帝能理解的方式展示出来呢?

思考了一番,王选决定走古人的老路,那就是给皇帝打造一把“神兵利器”。

接下来王选需要石墨矿,寻矿、探矿、开矿这得靠老朱的支持。

否则就算王选搞出坩堝钢,空有质量没有產量的话,那也是无用功。

一夜过后,王选补睡到下午,睡醒后他振奋精神,这才来到了作坊。

首先,继续復刻昨晚的过程,开炉炼钢他只有十多个坩堝,因此炉子暂时不用改,先慢慢烧吧。

常公公在南京城挖地三尺也找不到更多石墨,烧完一个坩堝算一个。好吧,今天这位公公真挖地去了——他带著一部分工匠按王选的要求去修拦水坝了。

这边炉子烧著,那边王选找来了作坊里技艺水平最高的一个铁匠。

“钱师傅,你来,有个工作得靠你完成。”

“上官,您说。”

王选掏出一张图纸,然后指著上面的图样说道:“我需要你按上面的方法打造一把大马士额,纹钢宝剑。”

钱铁匠看著图纸上把一块块铁堆起来又截开的,简直眼繚乱,这是在搞什么,还是折腾?

然而他不敢问为什么,也不敢不接受。

“上官,我可以试试,只是”

“放心,我会在一旁告诉你每一步该怎么做的。”

“那就好,那就好。”

王选口中的大马士革跟这个时代的大马士革並不是一回事。

此时的大马士革刀剑会呈现出纹,是因为使用了乌兹钢的缘故,那些纹是自然產生了金属纹理。但王选说的现代大马士革纹,那確实是为了搞出各种纹使劲穷折腾出来的。

现代大马纹是一种工艺品,它不怎么追求刀具的性能,是为了纹而產生纹的工艺。

“把低碳钢或者熟铁,与中碳钢交替堆叠焊接,焊没问题,先用铁汁焊吧对了,至少应该先锤几把钢锯出来。”

王选倒是觉得镜面研磨是一种高级审美,中国古代刀剑別搞的里胡哨,研磨处理后是最顺眼、最美观的,但镜面研磨並不新鲜。

越复杂、越稀有的工艺,才越显得越珍贵。

用不同碳含量的铁料多次堆叠,之后就可以酸浸显现纹,那么问题来了,这样搞出来的刀具性能怎么保证?刃口的含碳量怎么確定?

王选手里的材料可不是现代各种成品钢。

总不能中看不中用吧?

答案是锤完了纹之后中间再夹一片高碳钢就可以了。

所以搞得这么复杂,跟直接使用高碳钢锻造刀剑有什么区別?

区別就是这么搞的刀剑,性能可能还不如直接使用高碳钢呢。

然而它的纹又是那么与眾不同只有跟別人都不一样,甚至天下仅此一件,才能体现皇帝的尊贵。

这就是传说中的不买最好的、只买最贵的。

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