機(jī)械社區(qū)

高溫足以融化堅(jiān)硬的鋼鐵，但卻對一種容器無可奈何，甚至還需要靠它來容納滾燙的鋼水，這一容器就是坩堝，一種歷史悠久的冶煉工具。很多人都會好奇，坩堝究竟是用什么材料制成，竟然能夠承受住如此高溫？并且高溫下依然有著絕佳的穩(wěn)定性。. z, R) ]; L0 u! ?
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歷史悠久的坩堝
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坩堝的出現(xiàn)可以說非常久遠(yuǎn)了，而且數(shù)千年來僅在形制上出現(xiàn)了一些變化，其他并無太大的改變。早在中國商代的時(shí)候，就已經(jīng)出現(xiàn)了成熟系統(tǒng)的坩堝制作工藝和體系。那時(shí)候的人用坩堝將金屬熔煉后將其制成金銀首飾佩戴，但當(dāng)時(shí)人們對于坩堝的用途開發(fā)的并不多，對于坩堝的探索還處于比較單一的狀態(tài)。, s/ q  B; D. D+ p. G. p

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到了春秋戰(zhàn)國時(shí)期，鐵器開始大規(guī)模出現(xiàn)在人類生活生產(chǎn)當(dāng)中，坩堝成為了當(dāng)時(shí)十分重要的一種冶金工具，當(dāng)然除了鐵器，金銀銅的金屬材質(zhì)同樣會用坩堝來冶煉。在長時(shí)間的實(shí)際應(yīng)用中，古人也發(fā)現(xiàn)坩堝的熔煉效果實(shí)際上是由燃料的種類和火候決定的，熔煉不同的金屬需要不同的燃料才能達(dá)到最完美的狀態(tài)，以現(xiàn)代材料學(xué)的角度，當(dāng)時(shí)的古人就清楚金屬存在不同的熔點(diǎn)。
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為此古代的匠人甚至還總結(jié)出了一些不同合金的冶煉工藝，以制造用途不同的兵器、禮器和容器。相比于在冶煉結(jié)果上的不斷精進(jìn)，古代坩堝本身的發(fā)展很早就停滯了，其基本材料就是黏土和石英砂，其中黏土又是最主要的材料，在自然界中，黏土是可塑性和耐熱性最好的材料之一，足以承受上千度的高溫。

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石英砂則是古人為了強(qiáng)度和耐磨性專門添加的，適當(dāng)?shù)氖�英砂能夠防止坩堝被冶煉過程中出現(xiàn)的一些化學(xué)腐蝕成分破壞，有經(jīng)驗(yàn)的匠人使用的坩堝甚至可以代代相傳，用于冶煉金屬的材料卻比金屬應(yīng)用本身更加落后，讓人不得不感嘆材料學(xué)的發(fā)展真是充滿戲劇性。
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. ^3 u" F; L3 S3 y4 z0 W: h不過坩堝的成分雖然簡單，但配比卻有講究，不同的師傅選擇的黏土和石英砂配比是不一樣的，將其混合時(shí)的手法也是不傳之秘，在進(jìn)行完一系列的操作后，坩堝原型會進(jìn)入燒制，這一關(guān)同樣是制鍋師傅技術(shù)的展現(xiàn)，坩堝充滿著古時(shí)候勞動人民淳樸的智慧。
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現(xiàn)代坩堝有說法2 C. j8 v$ B6 D. l4 F
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相比于古時(shí)候，現(xiàn)代坩堝的成分就復(fù)雜很多了，大致分為陶瓷、石墨和金屬三個(gè)大類，每種坩堝都有不同的用途和特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代材料學(xué)所需的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。不同材質(zhì)的坩堝最大的不同是熔點(diǎn)，其中石墨坩堝在耐熱上是絕對的佼佼者，熔點(diǎn)超過3000度，能夠輕松融化金屬。7 u% f& v  W" _

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石墨本身就是一種被廣泛應(yīng)用的化學(xué)材料，它的化學(xué)穩(wěn)定性在自然界中堪稱得天獨(dú)厚，不光耐得住高溫?zé)�灼，還能夠抵御大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，可以說是百毒不侵。在軍事裝備中，石墨就經(jīng)常被用作隔熱層，用以隔絕動力裝置的高溫對武器操作人員產(chǎn)生不良印象。
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不過耐高溫不是石墨被選作融化鋼鐵的唯一理由，石墨還有著出色的導(dǎo)熱性，是一般金屬的2倍以上。目前世界上提煉金屬幾乎都用的是石墨坩堝，我們平�？吹降臒掍搹S里那些裝有鋼水的坩堝基本都是石墨制成的，石墨的應(yīng)用也極大推進(jìn)了人類材料學(xué)的發(fā)展。
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相比于石墨坩堝，現(xiàn)代陶瓷坩堝可以說是古代坩堝的繼承人，陶瓷坩堝的熔點(diǎn)大約在1500度左右，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)，很多藥物制備就需要用到陶瓷坩堝，其導(dǎo)熱性和耐熱性都更適合比例較為精確的熔煉，不少現(xiàn)代藥物都是靠陶瓷坩堝在實(shí)驗(yàn)室里燒出來的。& T. v# t; w1 W3 U5 i7 |

6 M- I  Q: b6 C金屬坩堝則比較少見，畢竟坩堝最初的用途就是用來冶煉金屬，所以在3種坩堝中，金屬坩堝的熔點(diǎn)也是最低的，一般的鋁坩堝也就660度左右。不過金屬畢竟性質(zhì)比較特殊，所以在一些特定的工程行業(yè)里，金屬坩堝也是必不可少的冶煉小工具。/ I' B6 {& P- {$ m7 K1 |

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坩堝有個(gè)特點(diǎn)，就是其加熱后導(dǎo)熱既平均又穩(wěn)定，這也是為何坩堝能夠用來制藥，在中醫(yī)里，甚至存在坩堝煎出的湯藥療效更好的的情況。坩堝對于軍事的發(fā)展也起到了至關(guān)重要的作用，很少有人知道火藥就是在坩堝里燒出來的。
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! j% }0 [/ z; n傳統(tǒng)火藥燒制后其實(shí)是一種深色醬汁，對其進(jìn)行處理后才會成為我們所說的火藥，要知道火藥的成分是十分不穩(wěn)定的，也就是說在燒制過程一旦出現(xiàn)任何偏差，都可能造成災(zāi)難性的生產(chǎn)事故，所以直到今天現(xiàn)代火藥的制備中，坩堝仍舊是十分重量的一環(huán)。/ K3 o2 B2 V$ X% q  }* j7 ?8 D
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雖然坩堝已經(jīng)算是世界上最為堅(jiān)固的材料，但坩堝同樣有克星。有一種腐蝕性極強(qiáng)的化學(xué)液體叫作王水，這種物質(zhì)是一種混合而成的強(qiáng)酸，包括濃鹽酸和濃硫酸，幾乎可以腐蝕世界上所有物質(zhì)。石墨坩堝也在其中，即便其已經(jīng)是比較強(qiáng)大的抗腐蝕材料。
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