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坩埚是啥材料，为何能装载上千度高温的钢水？印度：只要一块木头

发布者：鼓捣么宁 2023-10-9 19:20

金属是世界上最常被回收的材料，因为在不破坏材料属性的情况下，几乎没有什么比金属的可塑性更强。

回收的金属只要重新熔融，然后装上模具，就能重新投入到新的领域，不过在重塑的过程中需要用到一个工具——坩埚。

坩埚通常被设计成杯状的，它可以装载熔化的金属液体，然而一些金属液体的温度之高难以想象，坩埚又要用什么样的材料打造才能装载这些高温液体呢？

古代的熔炉

坩埚是材料制成的？

其实，从人类冶炼技术出现开始，坩埚紧随其后就有了，最初人类的冶炼技术有限，所以最早被人类冶炼的金属是熔点较低且较为普遍的青铜。

人类开始出现大量青铜制作的工具的时代，被称为青铜时代，不过在青铜时代之前，人们就已经开始使用天然铜来锻造工具了——因为铜的质地较软，塑造的技术要求低，这个被称为铜石并用时代。

青铜是红铜（含有氧）与锡或铅的合金，它的熔点只有700-900℃之间，所以相对来说还是比较容易利用的，因此全世界的古文明最早都是冶炼了青铜。

青铜制成的后母戊鼎

而那时候的坩埚材料其实就是泥土——用泥土做的熔炉，以及用泥土做的坩埚。

人们将收集来的铜矿放入熔炉的坩埚中加热，让这些材料变成液体并结合在一起，然后用模具做成各种各样的工具。

随着冶炼的技术的成熟，铁器便出现了，铁比铜要硬许多，其制造的器具自然更加能够提升生产效率，但是它的熔点也要高得多。

铁的熔点达到1538°C，而古人最早炼铁，用的熔炉也好，坩埚也罢，都和青铜时代没啥太多升级，所以最早其实只能够将铁炼软，然后通过锻造得到自己想要的工具，和前青铜时代铜的利用大致相似。

虽然最初没法将铁炼熔，但焚烧和锻造的过程已经可以将矿石中一些熔点更低的杂质去除，所以实际上已经能够符合当时人们的需求了。

打铁或锻造自然是一件低效且粗糙的工艺，要想高效得到自己想要的工具，还是要将铁熔化才行。

我这边查到的资料显示，直到西汉时期，人们才从材料层面改变了熔炉和坩埚——在熔炉和坩埚壁上涂上由木炭、石英砂、黏土等掺杂而成的黑色耐热材料。

纯黏土的材料无法忍受过高的温度，它很容易开裂，而涂了黑色耐热材料之后，更加耐高温，熔铁也成为了可能。

今天，坩埚可以有各种各样的材料制成，不同用途会有不同材料制成的坩埚，只要它比需要装载的物质更加耐热就好了。

石墨坩埚

但是木炭，石英砂，黏土制造的坩埚依然是目前最主流的材料，它们分别是石墨坩埚，石英坩埚，以及陶瓷坩埚。

碳是非常优秀的耐热材料，实际上它在常压下不会熔化，只有温度超过3500℃时，它直接升华，但它也有缺点，就是容易被氧化。

石墨坩埚的耐热温度能够达到1800℃，基本符合各种金属冶炼的需求了。

而石英的熔点也能达到1750℃，石英坩埚的耐热温度则能超过1400℃；陶瓷坩埚也一样十分优秀，耐热温度也能达到1200℃左右。

据说几乎每个印度金匠都用木炭做坩埚

民间有趣的“简易坩埚”

从古至今，印度人对黄金都是非常执着的，所以印度有着十分惊人的民间黄金储备量，据统计这个数字至少达到3万吨——比任何一个国家的黄金储备量都要多许多，而其中统计在案的可能只有0.22%。

由于印度惊人的民间黄金储备量，所以他们也有着发达“黑作坊”式的黄金冶炼店铺，这些店铺经常会将一些零碎的黄金一起熔化，然后将其变成更大的一块黄金，从而方便做成首饰等东西。

而他们用到的坩埚简单到难以想象，实际上只要一块木头就好了。金铺的工作人员将木头挖个洞，然后用火烤黑，再将碎末黄金放入其中并喷火，没一会儿功夫黄金就熔化并融合在一起了。

除了“木头坩埚”之外，在网上还有一个非常有趣的“土豆坩埚”，就是直接将一个新鲜土豆切对半，并在其中一面上挖个洞，然后将黄金碎末放入其中，直接淬火。

“土豆坩埚”相对于“木头坩埚”更简洁，但是它通常是一次性的，而“木头坩埚”可以一直使用很长时间。

这两种坩埚殊途同归，两者都是应用了碳的耐热性，金和银的熔点都只有1000℃左右，远没有达到碳的升华的温度，所以它确实可以用。

最后，坩埚看似很难寻找材料，但其实我们现实生活中都有这些材料，而且老早已经被古人利用。

坩埚材料钢水高温

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