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将铁不停的锻打最后会剩什么?

2020-09-14 15:03阅读(234)

将铁不停的锻打最后会剩什么?:将铁不停地打只是发生了物理变形。不会对材质造成什么影响?只不过改变了它的形状。但是钢铁有疲劳。不停的打可能会断裂。但不会:

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将铁不停地打只是发生了物理变形。不会对材质造成什么影响?只不过改变了它的形状。但是钢铁有疲劳。不停的打可能会断裂。但不会对铁本质产生变化。




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古人炼铁,铁从高炉出来,硫磷等有害杂质比较多,碳元素含量高,普遍超过6%,这时叫铸铁,熔点比较低约1100度左右,便于进行铸造,钢和纯铁熔点1500度左右,干将用反复加热锻打的方法让硫磷减少到很低的程度,减小了硫磷引起的脆性,铸铁加热表面的硫磷碳,化学性质比铁活泼,先与空气中的氧气反应或抢夺氧化铁中的氧,变成二氧化硫或二氧化碳气体散失了,磷变成氧化物混合与氧化铁渣皮中,反复加热捶打揉捏,碳散失到只剩下2%的时候就可以称做钢了,这时的钢硬度大,比较脆,继续加热锤揉,碳散失到只剩下0.6%的时候,钢硬度比较大,能够承受一定变形,这就是所说的中碳钢,常见的45号钢碳含量就是0.45%,碳含量只剩下0.3%时候,就是所说的低碳钢,建筑架子钢管就是低碳钢,能承受很大变形和多次反复变形纠正,碳低于0.15时就叫铁素土,纯铁,硬度最弱,可反复进行大变形,捆绑用的铁丝就是

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老铁匠说铁,铁矿石十焦炭十石灰石进入高炉中后在两千多度高下铁矿石中的氧被焦炭燃烧时产生的一氧化碳急烈的夺去,变成二氧化碳气体排放,铁矿石失去氧后变成铁和碳的化合物铁水,铁水出炉后,一是送至铸铁机,冷后就是生铁。二是被送入煉钢炉用氧气吹煉,烧掉多余的碳,就变成钢水,浇入钢模中变成钢锭,经过轧机,轧制成各型钢材,而石灰石及他灰份在高温下变成炉渣,出高炉后遇水暴裂成水渣,可用作生产水泥。

如果将钢材不断的烧红了锻打,就会烧一次脱一层皮(氧化铁)中药叫铁落,最终就变成氧化铁皮了。

锻造工艺中,有一种叫\"冷打成钢”的工艺,如锻打刀剑成型后,经过热处理(淬火)后,把工件放在铁钎上用铁锤冷打,使工件的金相组织更紧密,经这样\"千锤百煉\"后,刀剑刃口更锋利。

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铁的锻打,用专业术语来说叫做锻造,是材料成型中的一种常见的成型方式。锻造的过程,宏观角度来看是尺寸形成的过程,微观角度来看是内部微结构组织优化的过程。下面,我就简单介绍下什么是锻造、锻造的力学原理、金属的微观结构、锻造之后的产物,以及绝对高压下铁的变化。

1、什么是锻造

锻造是依靠外力,将高温金属胚体进行优化的过程。在外力施加的过程中,高温金属会产生塑性变形(不可恢复的变形),通过这种变形,来调节外形尺寸。同时,由于巨大的外力,也让高温金属内部结构更加紧密,整体上提升金属材料的力学性能。

未经锻造之前,金属通常会进行加热,以便获得较好的锻造性能。生产出来的普通金属,内部必定含有大量的微小的空隙,如下图。有些空袭内部可能还有一些杂质。高温过后,内部的空隙会变得更加圆滑,内含的杂质也会高温后变成渣渣。

此时,利用机械外力锻打金属表面,内部的空隙就会在挤压的作用下,逐渐闭合。由于温度依然较高,闭合以后,并不是形成一个界面,而是互相融合,空隙消失。当然,内部空隙完全消失,这是不可能的。

2、锻造的力学原理

锻造通常需要加热金属。实际上,按照温度划分,锻造分热锻(>800°)、温锻(>300°, <800°)、冷锻(室温)三种,温度对金属的力学性能影响非常显著,如下图。

图中可见,随着温度的升高,曲线整体上呈下降趋势,即力学整体性能在下降。一些力学指标,如屈服极限、强度极限都在往下降(变小),承载能力随温度升高而下降。在高温状态下,尽管各项力学指标都变小了,但是对锻造来讲却是个好事。这就意味着,可以用更小的力,来改变金属的形状尺寸了。所以,高温锻造比低温要容易些。

3、金属的微观结构

前面,我们看到了放大镜下的金属微观结构。实际上,金属的微观结构有很多种类型,不同的温度范围内,就呈现不同的微观结构,从而反应在力学性能上。

上图为铁的金相图,横坐标是碳含量,纵坐标是温度。可以看到,图中分了几个区,不同的区对应不同的金相组织。如:奥氏体、铁素体、珠光体等。在锻造的过程中,加热到不同的温度,其内部金相组织就会发生相应变化。

上图为40Cr的金相图,从中可以难道一些组织结构:奥氏体晶粒边界的回火索氏体。值得说明的是,金相组织的形成是热处理的结果,包括淬火、回火等等,不同的温度下,形成不同的金相组织,从而具备不同的力学性能。

4、锻造产物

从上面的分析知道,锻造是依靠外力挤压金属,它并不会改变金属本身。在人力可及的外力下,铁的本质不会发生改变,甚至连微观的金相组织也不会发生改变。但是,由于内部结构更加紧密,锻造后的金属通常具有更加优越的力学性能。所以,锻造一般用于承载能力要求较高的结构成型上。

5、绝对外力下铁的变化

这要从铁的晶体结构说起。铁的晶体结构主要有三种,分别是α-Fe、γ-Fe、δ-Fe。下图为面心立方的铁晶体结构,是γ-Fe。三种晶体结构跟温度息息相关,所以也是上面不同金相结构的原因。图中,原子与原子的力是电磁力,本质上与金属收到的外力是同一种力。由于原子之间的斥力,在人力可及的范围内,很难将这原子间的距离缩短。假设存在这样的绝对外力,但是又不会破坏铁的原子结构,那么铁原子就是一个挨着一个,紧密排列在一起,我们可以认为他是一种新的金相,但是原子不变的话,依然还是铁

当绝对外力继续变大,铁原子都无法保存其完整性,那么此时就不是铁了。铁原子靠的太近,外层电子就可能会被临近的铁捕捉,此时应该称之为“铁离子”。甚至,更近一步,原子核也破碎了,这时候就完全不能称为铁了。

6、总结

锻造是金属常见的一种成型方式,通过锻造可以消除一部分内部的微小空隙,提升整体的力学性能。但是,人力可及的锻造条件下,铁还是铁。

我是王小胖,专注日常生活现像的力作解释,欢迎关注。

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钢!百炼成钢。

一些利器的必有材料,象古代欧冶子大师,就是把铁矿石不停的加热煅打,最后成钢铸剑,千古留名。

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不停的烧,不停的打,百炼成钢。古时候有种刀叫叠铁钢刀,就是上千次锻打而成,烧一次退一层皮最后剩下钢精,打成刀,硬而不脆绵而不卷。

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如果是纯铁,不停锻打最后还是铁。事实上现代铁匠打铁,主要是锻打整形,增加密度,或者做包钢夹钢。古代铁匠打铁,是为了排碳,因为土法炼出来的铁,含碳量太高,也叫草钢,需要反复锻打,使含碳量逐渐减少,变成钢,这就是百炼成钢,如果钢继续无限加热锻打下去,含碳量越来越少,最后无限接近为零,就成了铁,这就是百炼钢化绕指柔。

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千锤百炼可能说得就是这个事情,将铁不停地锻打,锻打一次掉下一些杂质和氧化皮,最终这块铁变成了一块高纯度的铁。可能这种高纯度的铁在性质上会有一些变化吧,不然的话,为什么过去管一些铁器叫“折铁锅”、“折铁刀”呢。

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如果一直打下去就只剩,氧化铁,四氧化三铁一类的铁渣。古人锻打的目的是把铁弄成钢,原理就是让铁里面的碳烧了减少含碳量!锻打过程中铁也在不断氧化,这就是为什么从炉子里拿出来要用铁刷刷一下去掉表面氧化层。

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将铁不停地锻打,最后剩的还是铁。

打铁是古代遗留至今的加工制造铁器的方法,以前用这种方法生产铁质兵器和农具,是古代军事和农工生产的重要环节,如今,更多的是把它应用在制作日常生活所需的炊具、茶具、农具和工艺品等。

打铁师傅在打制时,都要对铁器进行加温、锻打和淬火3个过程。其中加温是把铁原料放在大火上猛烧,增加铁器原料的内能。锻打是把烧红的原料用硬物不停的敲打,通过物理做功再次增加原料内能,使之发生形变,直至达到目标形状。淬火是把锻打完毕的铁器,迅速浸入冷却介质中,提高制品的硬度和耐磨性。

铁器在锻打过程中,由于瞬间的高温,使其中的碳等杂质发生氧化反应,生成二氧化碳和其他一些氧化物,在反复敲打时可以有效分离出去,从而消除原铁中的杂质,这也是越锻打原料就会越少的原因。但是,锻打后要想拥有硬度强的铁器,还必须有一定的碳含量,否则硬度也会打折扣,这也是为什么锻打铁器要掌握好火候的原因,古代的干将、莫邪都是这方面的典范。另外,通过锻打,可以使铁原料中的原子晶格变得更加紧密,成品也就越来越结实。