中國科學技術館之鋼鐵是怎樣煉成的？

◎文圖 王紫色

中國科學技術館之鋼鐵是怎樣煉成的？

◎文圖 王紫色

無處不在的鋼鐵材料

喜歡看好萊塢大片的小朋友，是不是曾多次夢想能像鋼鐵俠一樣，穿上賦予自己強大力量的紅金色鋼鐵衣去保護世界？除了在科幻電影中的卓越表現，鋼鐵材料在我們的日常生活中也扮演著極其重要的角色。看看我們的周圍，大到鐵路、摩天大樓、立交橋等基礎設施，小到桌椅板凳、鍋碗瓢盆等日常用品，鋼鐵可謂無處不在，為人類的生活提供著無盡的便利。

電影《鋼鐵俠》（左）和《變形金剛》劇照（右）

“鳥巢”鋼結構

什么是鋼鐵？

究竟什么是鋼鐵？嚴格說來，鋼和鐵雖然都是以鐵和碳為主要元素組成的合金，但卻是不同的材料，實際上鋼鐵材料分為生鐵、鑄鐵和鋼3種，它們之間的主要區(qū)別在于組成中的碳元素含量不同。而人們日常所說的鋼鐵，是對鋼和生鐵的總稱。

鋼鐵從哪里來？

鋼鐵是從哪里來的呢？小朋友們都看過神話故事《西游記》，一定對太上老君八卦爐火燒孫悟空的情景記憶猶新。“六丁神火爐中煉，煉得渾身硬似鋼”，其實鋼鐵和孫悟空“火眼金睛、刀槍不入”的本領一樣，都是在熊熊大火中煉就的。

中國科技館“探索與發(fā)現”A廳有一件名為“鋼鐵是怎樣煉成的”展品，展墻上鑲嵌著兩個高大的深藍色半立體火爐模型，爐內LED屏中火焰熊熊燃燒，鐵礦石、焦炭等卡通角色在熾熱的火焰中紛紛登場，以故事的形式向我們講述鋼鐵冶煉的具體過程。

位于北京石景山區(qū)的工業(yè)遺產—北京首鋼集團三號高爐

中國科技館“探索與發(fā)現”A廳展品“鋼鐵是怎樣煉成的”

既然鋼和鐵不同，那么“煉鋼”和“煉鐵”也是有所區(qū)別的。煉鐵，是采用一定的工藝將金屬鐵從鐵礦石中提煉出來，這個過程采用高爐（左圖中的左側爐），生產的產品叫生鐵，即通常人們所說的鐵。煉鋼則是按照一定工藝，以生鐵為原料，嚴格調節(jié)和控制成分進行熔煉，這個過程一般采用轉爐（左圖中的右側爐），這樣會得到不同性能的鋼材，來滿足人們的各種鋼鐵需求，比如不銹鋼、耐磨鋼等。

古代的寶劍如何制成？

我國早在春秋戰(zhàn)國時期就開始使用鐵器，那時的人們使用鐵鋤、鐵斧等作為農具。后來，鐵在農具、手工工具、兵器上大規(guī)模應用，堅硬、鋒利的鐵器大大提高了生產效率，冶鐵業(yè)迅速發(fā)展。然而，古人由于技術和工藝水平的限制，冶煉的鐵里面有很多夾雜質。我們常常看到電影中的打鐵匠，通身烏黑、滿頭大汗，一邊在爐火中將鐵器燒得通紅，一邊用重錘反復鍛打，其實這樣做既可以使鐵器制成想要的形狀，又能使夾雜物減少、變細小或均勻，大大提高了質量。考古出土的很多寶劍或寶刀就是這樣制成的，而很多成語如“百煉成鋼”“千錘百煉”也便由此而來。