坩堝是啥材料(只要一塊木頭)
不與君同
金屬是世界上最常被回收的材料,因?yàn)樵诓黄茐牟牧蠈傩缘那闆r下,幾乎沒有什么比金屬的可塑性更強(qiáng)。
回收的金屬只要重新熔融,然后裝上模具,就能重新投入到新的領(lǐng)域,不過在重塑的過程中需要用到一個(gè)工具——坩堝。
坩堝通常被設(shè)計(jì)成杯狀的,它可以裝載熔化的金屬液體,然而一些金屬液體的溫度之高難以想象,坩堝又要用什么樣的材料打造才能裝載這些高溫液體呢?
古代的熔爐
坩堝是材料制成的?
其實(shí),從人類冶煉技術(shù)出現(xiàn)開始,坩堝緊隨其后就有了,最初人類的冶煉技術(shù)有限,所以最早被人類冶煉的金屬是熔點(diǎn)較低且較為普遍的青銅。
人類開始出現(xiàn)大量青銅制作的工具的時(shí)代,被稱為青銅時(shí)代,不過在青銅時(shí)代之前,人們就已經(jīng)開始使用天然銅來鍛造工具了——因?yàn)殂~的質(zhì)地較軟,塑造的技術(shù)要求低,這個(gè)被稱為銅石并用時(shí)代。
青銅是紅銅(含有氧)與錫或鉛的合金,它的熔點(diǎn)只有700-900℃之間,所以相對來說還是比較容易利用的,因此全世界的古文明最早都是冶煉了青銅。
青銅制成的后母戊鼎
而那時(shí)候的坩堝材料其實(shí)就是泥土——用泥土做的熔爐,以及用泥土做的坩堝。
人們將收集來的銅礦放入熔爐的坩堝中加熱,讓這些材料變成液體并結(jié)合在一起,然后用模具做成各種各樣的工具。
隨著冶煉的技術(shù)的成熟,鐵器便出現(xiàn)了,鐵比銅要硬許多,其制造的器具自然更加能夠提升生產(chǎn)效率,但是它的熔點(diǎn)也要高得多。
鐵的熔點(diǎn)達(dá)到1538°C,而古人最早煉鐵,用的熔爐也好,坩堝也罷,都和青銅時(shí)代沒啥太多升級,所以最早其實(shí)只能夠?qū)㈣F煉軟,然后通過鍛造得到自己想要的工具,和前青銅時(shí)代銅的利用大致相似。
雖然最初沒法將鐵煉熔,但焚燒和鍛造的過程已經(jīng)可以將礦石中一些熔點(diǎn)更低的雜質(zhì)去除,所以實(shí)際上已經(jīng)能夠符合當(dāng)時(shí)人們的需求了。
打鐵或鍛造自然是一件低效且粗糙的工藝,要想高效得到自己想要的工具,還是要將鐵熔化才行。
我這邊查到的資料顯示,直到西漢時(shí)期,人們才從材料層面改變了熔爐和坩堝——在熔爐和坩堝壁上涂上由木炭、石英砂、黏土等摻雜而成的黑色耐熱材料。
純黏土的材料無法忍受過高的溫度,它很容易開裂,而涂了黑色耐熱材料之后,更加耐高溫,熔鐵也成為了可能。
今天,坩堝可以有各種各樣的材料制成,不同用途會(huì)有不同材料制成的坩堝,只要它比需要裝載的物質(zhì)更加耐熱就好了。
石墨坩堝
但是木炭,石英砂,黏土制造的坩堝依然是目前最主流的材料,它們分別是石墨坩堝,石英坩堝,以及陶瓷坩堝。
碳是非常優(yōu)秀的耐熱材料,實(shí)際上它在常壓下不會(huì)熔化,只有溫度超過3500℃時(shí),它直接升華,但它也有缺點(diǎn),就是容易被氧化。
石墨坩堝的耐熱溫度能夠達(dá)到1800℃,基本符合各種金屬冶煉的需求了。
而石英的熔點(diǎn)也能達(dá)到1750℃,石英坩堝的耐熱溫度則能超過1400℃;陶瓷坩堝也一樣十分優(yōu)秀,耐熱溫度也能達(dá)到1200℃左右。
據(jù)說幾乎每個(gè)印度金匠都用木炭做坩堝
民間有趣的“簡易坩堝”
從古至今,印度人對黃金都是非常執(zhí)著的,所以印度有著十分驚人的民間黃金儲(chǔ)備量,據(jù)統(tǒng)計(jì)這個(gè)數(shù)字至少達(dá)到3萬噸——比任何一個(gè)國家的黃金儲(chǔ)備量都要多許多,而其中統(tǒng)計(jì)在案的可能只有0.22%。
由于印度驚人的民間黃金儲(chǔ)備量,所以他們也有著發(fā)達(dá)“黑作坊”式的黃金冶煉店鋪,這些店鋪經(jīng)常會(huì)將一些零碎的黃金一起熔化,然后將其變成更大的一塊黃金,從而方便做成首飾等東西。
而他們用到的坩堝簡單到難以想象,實(shí)際上只要一塊木頭就好了。金鋪的工作人員將木頭挖個(gè)洞,然后用火烤黑,再將碎末黃金放入其中并噴火,沒一會(huì)兒功夫黃金就熔化并融合在一起了。
除了“木頭坩堝”之外,在網(wǎng)上還有一個(gè)非常有趣的“土豆坩堝”,就是直接將一個(gè)新鮮土豆切對半,并在其中一面上挖個(gè)洞,然后將黃金碎末放入其中,直接淬火。
“土豆坩堝”相對于“木頭坩堝”更簡潔,但是它通常是一次性的,而“木頭坩堝”可以一直使用很長時(shí)間。
這兩種坩堝殊途同歸,兩者都是應(yīng)用了碳的耐熱性,金和銀的熔點(diǎn)都只有1000℃左右,遠(yuǎn)沒有達(dá)到碳的升華的溫度,所以它確實(shí)可以用。
最后,坩堝看似很難尋找材料,但其實(shí)我們現(xiàn)實(shí)生活中都有這些材料,而且老早已經(jīng)被古人利用。