歐洲煉鐵技術(shù)的進(jìn)步之四-滲碳法煉鋼以及坩堝煉鋼的誕生
滲碳法煉鋼:
中世紀(jì)時(shí),鋼是用滲碳或煉熟鐵的方法直接煉鋼方式冶煉的,除此以外還有“互融法”。此時(shí)多數(shù)國家還很少煉鋼,由于對低磷、低硫的鋼的需求,便使用由北歐各國輸入的純木炭生鐵再煉制成的鋼,鋼的主要用途是劍、刀具、大鐮刀等。在精煉過程中,在生鐵完全脫碳以前中止作業(yè)可以煉成鋼,但至中世紀(jì)結(jié)束為止的主要煉鋼方法是滲碳法。最初是用冶鍛爐分別對各個(gè)工具進(jìn)行局部滲碳,以后才在專門的工廠滲碳大量生產(chǎn)鋼。了解更多的有關(guān)世界著名鋼廠(瑞典烏德霍姆UDDEHOLM工具鋼、日本大同模具鋼、瑞典一勝百模具鋼、德國葛利茲模具鋼、美國熔爐斯伯粉末工具鋼、日本不二越高速鋼、日立模具鋼等)的最新產(chǎn)品動態(tài)資訊,敬請關(guān)注東莞市弘超模具科技有限公司模具鋼材專業(yè)網(wǎng)站www.syfukang.com。
瑞典鐵是比較適合采用此法的,英國從瑞典輸入鋼,又從俄國補(bǔ)充輸入木炭生鐵和鋼,滲碳是在大型爐或隔焰爐(間接加熱爐)中進(jìn)行,這種滲碳鋼由外觀而被稱為泡面鋼。16世紀(jì)以前,刀具廠家是少量購入這種鋼、用各地區(qū)的熟鐵鑲嵌而做成刀具的。由于滲碳鋼斷面的碳含量是有梯度的,為了使其均勻,將薄塊的泡面鋼反復(fù)鍛打。但這樣的滲碳鋼價(jià)格昂貴,只能用在刀具的刀尖部分,兩側(cè)使用熟鐵制成。最近發(fā)現(xiàn)的16世紀(jì)的刀具即是這樣的制品,刀刃的碳含量為0.8%、557HV,是經(jīng)淬火、回火處理的,兩側(cè)的熟鐵硬度為151HV。 由上述方法制成的刀具與日本刀的制造方法(反復(fù)鍛打)很相似,這種制品作為鋼制品的制造方法已有很大進(jìn)步。但滲碳法本身的缺點(diǎn),也即有呈線狀排列的點(diǎn)狀缺陷或碳含量的微小差異等是較難避免的,到1740年發(fā)明了坩堝煉鋼法后才得以克服。而在日本刀制造時(shí)常常利用一些缺陷構(gòu)成藝術(shù)的修飾,是其特點(diǎn)之一。坩堝煉鋼的誕生:
坩堝煉鋼法是1740年由英國人亨茨曼發(fā)明的,這種方法是19世紀(jì)末以前主要的高級鋼的冶煉方法。亨茨曼使用德國或瑞典輸入的熟鐵在坩堝內(nèi)再精煉成均質(zhì)的鋼的方法,并堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)終獲成功。而此前英國的滲碳鋼質(zhì)量不佳,也不能很好地進(jìn)行鍛接。他的方法是將滲碳鋼裝入坩堝,用高煙囪的焦炭爐高溫加熱,而得到坩堝內(nèi)均質(zhì)的熔融鋼。注:美國熔爐斯伯鋼公司(英文名:Crucible),又稱為“坩堝鋼”公司,是北美地區(qū)最大的工具鋼生產(chǎn)商和供應(yīng)商,該公司獨(dú)創(chuàng)著名的CPM粉末冶金工具鋼工藝,產(chǎn)品享譽(yù)美國及歐洲,是世界公認(rèn)的頂級工模具制造材料,美國熔爐斯伯粉末工具鋼的CPM系列產(chǎn)品包括:CPMM4、CPM3V、CPM9V、CPM10V、CPM15V、CPMS30V、CPMS90V等。
亨茨曼的均質(zhì)鋼使煉制泡面鋼的其他同行十分驚訝,當(dāng)時(shí)采用其他方法所生成的沿加工方向的筋帶缺陷及接縫等在亨茨曼的均質(zhì)鋼中得到完全消除,而且均勻地得到淬火。亨茨曼為了競爭的需要,對自己發(fā)明的方法進(jìn)行嚴(yán)格保密和管理。
同行福克裝成乞丐在冬天雪夜來到亨茨曼的工廠求救,得到憐憫進(jìn)入現(xiàn)場,窺竊了坩堝煉鋼的秘密,2~3周后便開始用坩堝煉鋼。亨茨曼的這種鋼以其使用坩堝而稱為坩堝鋼。為了與滲碳鋼也即泡面鋼進(jìn)行區(qū)別,也稱之為鑄鋼。但其并非以鑄鋼產(chǎn)品為目的,而是作為可鍛鋼原料使用,亨茨曼本人是鐘表制造者,本意是要冶煉良好的彈簧發(fā)條鋼。當(dāng)然,以上所述也許有一部分只是傳說。
亨茨曼的“鑄鋼”在當(dāng)初的謝菲爾德的鍛冶工場評價(jià)并不太好,因?yàn)榕c過去的熟鐵相比鍛打比較困難。最初的成功還是在法國,法國的工匠用亨茨曼的“鑄鋼”制造出了比謝菲爾德制的刀具更好的產(chǎn)品。謝菲爾德刀具聯(lián)合會請求禁止輸出“鑄鋼”,但未成功。好容易才消除了對“鑄鋼”的偏見,不久便成為19世紀(jì)末以前世界最大的煉鋼基地。
此后坩堝鋼工藝?yán)^續(xù)發(fā)展,采用生鐵+廢鋼來代替泡面鋼再熔化,或是采用熟鐵與碳系化合物混合,在熔煉過程滲碳、煉制所希望的碳含量的鋼,都由坩堝鋼工藝來實(shí)現(xiàn),從而成為工具鋼、特殊鋼、合金模具鋼的基本冶煉工藝。
明治初年,日本河合左兵銜從歐洲輸入了鋼,他認(rèn)為輸入的刀具鋼中以英國的最佳,瑞典的一般,德國的最次。而且主要是輸入從謝菲爾德的安德烈公司制的工具鋼,輸人貿(mào)易開始成功。更多信息
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