1856年到1861年以降,随着转炉炼钢法和平炉炼钢法的相继出现和发展,
到19世纪70年代,钢铁的产量和品质都达到了前所未有的高度,
灰口铸铁炮这才算彻底退出了历史的舞台。
但直到现代,灰口铸铁仍是铸铁中使用得最多的一种。
灰口铸铁主要是碳以片状石墨形式析出的铸铁。
它具有一定的强度、硬度,良好的减振性和耐磨性,较高的导热性和抗热疲劳性,
同时还具有良好的铸造性及可加工性,生产工艺简单,成本低。
所以它是第一种人类能稳定批量生产的,性能优于白口铸铁的新型铸铁。
相比之下,球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁的生产工艺就要复杂很多,
不但生产成本比灰口铸铁高,也很难在古代实现稳定批量生产。
球墨铸铁在熔炼过程中,需要添加球化剂和孕育剂来改变石墨的形态,使其呈球状。
球化剂和孕育剂的添加增加了原材料成本。
而且,球化处理和孕育处理过程对熔炼设备和操作工艺要求较高,
需要严格控制铁水的温度、成分和处理时间等参数。
如果操作不当,可能会导致球化不良等质量问题,增加废品率,
也等于间接提高了生产成本。
球墨铸铁的熔炼温度虽然与灰口铸铁相近,但由于处理过程复杂,导致综合成本更高。
其实以古代的技术条件,并非不能生产出球墨铸铁。
我国科学家用现代科技手段,对335件战国至汉魏时期的铁器做过金相检测分析,
在包括古荥汉代冶铁遗址在内的多个遗址出土的铁器中共发现10余件球墨铸铁。
国际冶金史专家对此进行验证后认为,
古代中国已经摸索到了用铸铁柔化术制造球墨铸铁的规律。
尽管如此,古人仍然无法大量产出球墨铸铁,勉强生产也是得不偿失的。
可锻铸铁的生产首先要铸造出白口铸铁。
白口铸铁的熔炼温度较高,一般在1250 ~1350c之间,这就增加了能耗成本。
不过在17世纪,这倒不是什么问题,毕竟白口铸铁是最容易生产出来的铸铁,
泥模铸造随随便便就可以产出白口铸铁,指望它产出灰口铸铁反而要烧高香。
可锻铸铁的不易生产,成本高主要还在于工艺复杂。
要产生可锻铸铁就需要对白口铸铁进行长时间的石墨化退火处理。
这一过程需要消耗大量的能源,并且退火设备的投资和维护成本也较高。
在古代的技术条件下,也是可以制成可锻铸铁的。
现代在河南巩县铁生沟冶铁遗址、南阳瓦房庄冶铁遗址等汉代冶铁遗址中,
就发现过退火脱碳窑,完全可以将白口铸铁处理成可锻铸铁。
虽然可锻铸铁的性能有其优势,但在古代要勉强批量生产它也是得不偿失的。
要批量稳定地生产球墨铸铁和可锻铸铁,既需要成熟的冶金学,也需要成熟的温度控制技术。
而这都要等到19世纪以后才行。
要控制温度,首先就要先能准确测量温度。
而最早应用于冶金领域的温度计,是热电偶温度计和热电阻温度计,都是19世纪70年代才出现的。
1821年,德国的塞贝克发现热电效应,为热电偶温度计的发明奠定了理论基础。
同年,英国的戴维发现金属电阻随温度变化的规律,为热电阻温度计的发明提供了理论依据。
1876 年,德国的西门子制造出第一支铂电阻温度计,是热电阻温度计发展中的重要里程碑。
1877年,法国化学家亨利?勒夏特列设计出了热电偶温度计的结构,并交由卡彭特尔工厂制造,这是最早实现工业生产的热电偶温度计。
所以在19世纪以前,球墨铸铁、可锻铸铁都不可能像灰口铸铁一样实现稳定批量生产。
这需要的知识和技术积累实在是太多了,一个草根穿越者的脑容量可装不下这些。
在熔炼过程中,灰口铸铁不需要像球墨铸铁那样添加复杂的球化剂和孕育剂,也不像可锻铸铁需要经过长时间的石墨化退火处理。
其熔炼温度一般在1145 ~1250c之间,这个温度范围相对较低