坩堝鋼
維基百科,自由的 encyclopedia
坩堝鋼(英語:crucible steel)指在坩堝中融化鐵合金製成的鋼。生鐵碳含量高,雖硬但容易斷裂;熟鐵碳含量低,雖有彈性但容易變形;鋼的碳含量介於兩者之間,兼具兩者優點,因此控制鋼的碳含量關乎其品質。坩堝鋼由於隔離了原料與熱源,可以精準控制產品的碳含量,得以鑄造品質優良的機械或工具用鋼[1]。在坩堝中添加助焊劑(如石灰石)則可以去除鐵漿中的硫、矽和其他雜質。
中世紀鍊坩堝鋼時,使用煤或木炭來加熱坩堝,很難升溫至可以融化熟鐵或鋼的溫度,但可以融化含碳量較高、較易融化的生鐵。因此,南亞和中亞的工匠會將熟鐵或鋼浸泡在融化的生鐵中,使生鐵中的碳擴散到熟鐵或鋼裏,以降低生鐵的含碳量。融化的生鐵和無法完全融化的熟鐵或鋼會組成一種高碳、不均勻的複合鋼,鍛造或拋光時鋼材上會自然出現複雜的圖案,著名的例子為用以鑄造大馬士革劍的烏茲鋼。坩堝鋼與當時以其他方法煉製的鋼相比,其碳含量與品質更高。
18世紀,英國的本傑明·亨茨曼(Benjamin Huntsman)改良了坩堝鋼的煉製方法,去除更多雜質,並消除了中世紀複合鋼的不均勻性。亨茨曼使用焦炭來加熱,產生的溫度可以完全融化熟鐵和鋼,使不同含碳量的原料可以均勻混和;不再使用生鐵鍊鋼;花更長時間融化並冷卻鐵漿,讓碳可以更均勻的擴散;加入助焊劑使雜質可以浮到鐵漿表層以方便去除。亨茨曼開啟了現代化的煉鋼工藝,優質鋼材製造的零件、機械有助於工業革命的發展。