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坩堝到底是什么?幾千度的鋼水都難以熔化它,我國(guó)3000年前

時(shí)間:2023-07-23 16:04:23 點(diǎn)擊:440次

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一般來(lái)說(shuō),鋁鍋的熔點(diǎn)在1535℃左右,也就是說(shuō),只要達(dá)到1500℃左右,鋁鍋就會(huì)熔化。 但我們經(jīng)??匆曨l,發(fā)現(xiàn)坩堝里盛滿了幾千度的鐵水就可以了。 為什么是這樣? 是不是因?yàn)檑釄灞容^無(wú)情,而鋁鍋卻很溫柔? 雖然不是,原因是坩堝的鍋不是鋁鍋的鍋,它的旁邊是土字。 開(kāi)玩笑,明天我們要討論這些叫做坩堝的神奇容器。

材料演變

坩堝正如其名。 早期的坩堝是用粘土制成的,所以旁邊有土這個(gè)詞。 它于公元前3000年左右首次出現(xiàn)在中國(guó)和俄羅斯。

我國(guó)商代、西周時(shí)期,已廣泛使用粘土坩堝。 西周時(shí)期的青銅鑄造活動(dòng)中,先民制造了大量的粘土坩堝。 這種坩堝有不同的形狀和規(guī)格,如方形、方形、長(zhǎng)頸、短頸等。在這種坩堝中,有的坩堝上還刻有銘文,記錄著鑄造年代、鑄造者姓名等信息。

廣東龍山文物中曾發(fā)現(xiàn)坩堝。

粘土坩堝的最大優(yōu)點(diǎn)是制造工藝簡(jiǎn)單,價(jià)格實(shí)惠。 粘土坩堝一般由粘土、沙子、石英等原料制成。 制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單,價(jià)格實(shí)惠,因此廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室和小規(guī)模生產(chǎn)。 它還具有良好的高溫耐熱性,通常可以承受1000℃左右的水溫,適合燒制瓷器等高溫實(shí)驗(yàn)。 由于材質(zhì)比較柔軟,在物理反應(yīng)和分析時(shí)不會(huì)影響樣品,所以現(xiàn)代也用于物理反應(yīng)和分析。

石墨坩堝_石墨坩堝圖片_石墨坩堝耐溫多少度

然而,隨著時(shí)間的推移,人們逐漸認(rèn)識(shí)到粘土坩堝在低溫下容易破裂,不能用于熔化低溫金屬。 早期的銅還可以,后來(lái)的鐵等低溫金屬就不能用了。 于是人們開(kāi)始嘗試使用金屬制成的坩堝。

金屬坩堝的出現(xiàn)打開(kāi)了新世界的大門。 最早的金屬坩堝出現(xiàn)在公元前2000年左右的古希臘,由銅制成。 隨著冶金技術(shù)的不斷進(jìn)步,人們開(kāi)始使用更多的金屬來(lái)制造坩堝,如鐵、銅、鎳等金屬。 人們可以利用金屬坩堝冶煉鐵器,促進(jìn)了冷兵器的進(jìn)一步發(fā)展。 都說(shuō)戰(zhàn)爭(zhēng)促進(jìn)了科技的發(fā)展,這確實(shí)是事實(shí)。

坩堝的進(jìn)一步發(fā)展 18世紀(jì)末,西班牙科學(xué)家拉瓦錫在進(jìn)行燃燒和二氧化碳的實(shí)驗(yàn)時(shí),使用了用粘土制成的坩堝,但在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,坩堝因低溫而破裂,實(shí)驗(yàn)失敗。 于是,拉瓦錫開(kāi)始尋找更耐熱的材料來(lái)代替粘土坩堝。 他在實(shí)驗(yàn)室找到了一塊天然石墨,將其制成坩堝,成功地進(jìn)行了低溫實(shí)驗(yàn),并得到了良好的結(jié)果,于是石墨坩堝就出現(xiàn)了。

石墨坩堝具有良好的導(dǎo)熱性,可以快速傳遞熱量,從而使金屬的熔化和加熱速度更快。 可在強(qiáng)堿、強(qiáng)堿等惡劣環(huán)境下使用,不易被物理物質(zhì)腐蝕。 能承受一定的壓力和沖擊,不易破裂,使用壽命長(zhǎng)。 它可以熔化低溫金屬和陶瓷材料。 但缺點(diǎn)是成本太高,而且容易氧化。

近年來(lái),出現(xiàn)了石英坩堝、氧化鋁坩堝等新型坩堝,每種坩堝都有各自的優(yōu)點(diǎn)。 我們可以根據(jù)不同的使用場(chǎng)景選擇不同材質(zhì)的坩堝。 熔化銅、青銅、紫銅等高溫金屬,通常使用粘土坩堝。 粘土坩堝具有良好的耐熱性和機(jī)械硬度,價(jià)格也比較實(shí)惠,是高溫熔煉常用的坩堝。 但如果要冶煉鋼鐵等高溫金屬,通常需要使用石墨坩堝。 那么問(wèn)題來(lái)了,為什么這個(gè)坩堝不熔化呢?

坩堝為什么不熔化?

石墨坩堝_石墨坩堝圖片_石墨坩堝耐溫多少度

首先是使用不同的材料。 石墨坩堝是最常見(jiàn)的。 其主要材質(zhì)為石墨,具有良好的導(dǎo)熱性、耐腐蝕性、機(jī)械硬度等特性。 由于石墨的熔點(diǎn)非常高,達(dá)到3700℃左右,在低溫下,石墨坩堝不會(huì)熔化,而是會(huì)變得更加穩(wěn)定、堅(jiān)固。

據(jù)悉,石英坩堝是一種由高含量石英材料制成的低溫容器,具有極高的耐低溫性、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械硬度。 石英的熔點(diǎn)約為1713℃,因此在低溫下,石英坩堝不會(huì)熔化,而是會(huì)保持其原有的化學(xué)和物理性質(zhì)。 這類?ài)釄宓娜埸c(diǎn)比較高,因此可以承受通常的低溫,但也有例外,那就是陶瓷坩堝。

陶瓷坩堝是一種由陶瓷材料制成的低溫容器。 其主要成分為碳化硅、硅酸鋁等,具有較高的耐低溫性、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械硬度。 由于陶瓷的熔點(diǎn)相對(duì)較低(1200℃),在極低的溫度下可能會(huì)出現(xiàn)陶瓷坩堝熔化或破裂等問(wèn)題。 因此,它一般被用作物理實(shí)驗(yàn)室的工具。

除了材料的影響外,坩堝的結(jié)構(gòu)對(duì)于熔化與否也起著重要的作用。 坩堝的結(jié)構(gòu)一般分為雙層結(jié)構(gòu)和復(fù)合結(jié)構(gòu)兩種。

雙層結(jié)構(gòu)的坩堝一般為整體制成,具有良好的機(jī)械硬度和穩(wěn)定性。 然而,在極低的溫度下,雙層結(jié)構(gòu)的坩堝可能會(huì)扭曲變形,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確或設(shè)備損壞。 于是復(fù)合結(jié)構(gòu)的坩堝就出現(xiàn)了。

復(fù)合坩堝一般由多層材料組成,例如石墨和石英的復(fù)合結(jié)構(gòu)。 這些結(jié)構(gòu)可以充分利用不同材料的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)彌補(bǔ)其缺點(diǎn),具有更好的耐低溫性、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械硬度。 據(jù)悉,采用復(fù)合結(jié)構(gòu)的坩堝還可以根據(jù)不同的環(huán)境要求設(shè)計(jì)不同的結(jié)構(gòu),以提高可靠性和精度。

石墨坩堝_石墨坩堝圖片_石墨坩堝耐溫多少度

那么問(wèn)題來(lái)了,我們?nèi)绾沃圃斐鋈绱四偷蜏氐嫩釄迥兀?/p>

如何生產(chǎn)?

坩堝的生產(chǎn)制造主要涉及選材、成型、燒結(jié)、加工等工序。 前面提到,坩堝常用的材質(zhì)有石墨、石英、陶瓷等,我們以最耐低溫的石墨坩堝為例。

石墨坩堝的主要原料是高含量的天然石墨或人造石墨。 在原料制備過(guò)程中,必須注意保證原料的含量和均勻性。 生產(chǎn)過(guò)程的第一步是將石墨原料粉末與粘結(jié)劑混合,通過(guò)壓制或擠壓制備石墨軋制。 在準(zhǔn)備和軋制過(guò)程中,必須注意控制鑄件的密度和致密性,以保證軋制件的硬度和耐磨性。 然后將制備好的石墨進(jìn)行滾壓,放入干燥室進(jìn)行干燥,除去水分和揮發(fā)物后,放入低溫爐中進(jìn)行焙燒。 燒成溫度通常在2000℃以上,石墨鑄件將在低溫下燒成致密的坩堝。 烘烤后的石墨坩堝還需要進(jìn)行加工,包括精密加工和表面處理(涂防滲材料等)。 由此制造石墨坩堝。

寫(xiě)在最后

隨著冶煉技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,我們對(duì)坩堝的要求也越來(lái)越高。 它不僅必須含有鐵水,而且還必須能夠承受過(guò)程中脫氧和合金化的影響。 工業(yè)中使用的坩堝往往很重,表面有各種材料碎片,受到物理反應(yīng)的侵蝕。 這種侵蝕往往會(huì)使坩堝越來(lái)越重,最終直接報(bào)廢。 這就促使了坩堝技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)造,碳化硅坩堝等新型坩堝也隨之出現(xiàn)。 相信隨著科技的發(fā)展,未來(lái)別說(shuō)是一兩千度的低溫,就是上萬(wàn)度都對(duì)付不了坩堝。

綜上所述,坩堝材質(zhì)分為粘土、石英、石墨、金屬等多種材質(zhì),每種材質(zhì)都有各自的應(yīng)用環(huán)境。 它們不會(huì)融化的原因并不是因?yàn)樗挥凇巴寥馈币辉~旁邊。 這主要是由于其材料和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)決定的。 石墨、石英等材料具有較高的耐低溫性和物理穩(wěn)定性,不易熔化,能夠承受低溫。 據(jù)悉,坩堝的復(fù)合結(jié)構(gòu)可以充分利用不同材料的特性,使其具有更好的耐低溫性、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械硬度,最終達(dá)到不怕火的特性。

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