首頁 奇妙的材料:改變世界的12種化學物質和它們背後的科學傳奇

“不生鏽的鐵”問世

英語中有這樣一句歇後語:給福斯橋刷漆——沒完沒了。福斯橋位於英國愛丁堡地區,全長2 467米,於1890年順利通車。由於它具有獨特的建造技術,於2015年被收錄進世界遺產名錄。

不過,這座橋處於一個日常遭受海風吹襲、極易鏽蝕的嚴酷環境中。因此,大約有30名專業人員負責日常檢查、維修的工作,而且每三年就要對福斯橋進行一次徹底塗漆。所以,“給福斯橋刷漆”形容的是那種“沒完沒了的重複作業”[1]。

這個故事生動地體現了鐵的最大弱點——易氧化性。如果沒有這麽多年為保住福斯橋的不斷維護,估計福斯橋在很久以前就垮掉了。因此,長久以來人類的最大夢想就是找到一種“不生鏽的鐵”。

德裏鐵柱

最著名的“不生鏽的鐵”應該是印度的大馬士革鋼,它最大的特征就是表麵帶有華麗的水紋。用大馬士革鋼製作的刀劍極為鋒利,可以輕易地斬入鐵製盔甲。據說,著名的德裏鐵柱就是用大馬士革鋼製作的,到了今天已曆經1 500多年的風雨,依舊屹立不倒、毫無鏽蝕。

為了保守秘密,大馬士革鋼的煉製技術嚴格遵循父傳子承的古老傳統。一些荒誕的傳聞說,在煉製大馬士革鋼的時候,鐵匠會將燒得熾熱的鐵鋌刺入強壯的奴隸體內進行冷卻,刀刃在冷卻過程中吸收了奴隸體內的精華,才能製作出強大的武器。不過,真正的大馬士革鋼煉製方法已經失傳,並未流傳到今天。

為了提高鐵的耐鏽蝕性,人們發明了金屬鍍層法。比較著名的製品包括:在鋼板表麵鍍錫成為馬口鐵、鍍鋅成為白鐵,用燒灼法形成琉璃質鍍層叫琺琅。不過,一旦這些鍍層出現破損,鏽蝕就會從破損處開始蔓延。

不鏽鋼的誕生應該算是讓人類終於圓滿實現了3 500年來的“不生鏽的鐵”這個夢想。不鏽鋼的發現完全出於偶然,1912年,英國人亨利·布雷爾利(1871—1948)在鋼企任職,負責開發不易磨損的合金鋼。他試製了一種鉻含量20%的鋼,不料這種鋼樣品的加工難度極大。布雷爾利將其作為失敗產品丟在了腦後。幾個月後,他再次想起這些樣品,發現這些樣品表麵絲毫沒有生鏽的痕跡。後續經過反複研究,加工的難題終於被克服了,不鏽鋼就此問世。在此,筆者不再贅述不鏽鋼如何深入我們的生活,給社會帶來了多麽巨大的改變。