熔点#为何人类要先用青铜器,而不是直接使用铁?其中奥秘令人意外( 三 )
四、青铜如何被发现?
青铜是如何被发明的,似有两种可能的途径:
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其一,是在冶炼红铜的长期实践中逐渐发明的,只有首先学会制造红铜器、才有可能进一步掌握青铜合金技术。
最早用矿石炼出的红铜,当然不可能达到自然铜那样纯,其中含有一些从矿石中带来的杂质,如少量的铅、锡、铁等,只是由于锡、铅含量很少,还不能称为后来的青铜。但是人们可能由此而无意中认识了这种与青铜接近的合金,并且逐渐认识到这种合金比纯铜(红铜)有许多优越性,因而开始有意识地先冶炼出红铜,然后再加入锡配制出青铜。
其二,也有的学者指出青铜与青铜冶炼术并非皆要通过冶炼红铜这条途径,而还有另一种途径被发现。
他们指出,最初采掘金属矿时,有一种方法是用火烧烤岩石,然后浇水,使矿石裂缝。锡青铜含锡25%时,熔点只有800℃,如果矿石是铜锡共生矿,则在800℃左右的木炭或干柴火焰中并不难得到青铜。最初的青铜大概即是这样发现的。这种经验长期积累,再与烧陶业所提供的技术条件相结合,即会导致有意识地提炼青铜。
有一种铜锡共生矿含锡0.94%、铜12.3%,可以炼出铜和锡的比例为93:7即含锡7%的青铜。与此相比起来,冶炼纯铜则并非容易,因为纯铜的熔点为1083℃,氧化铜矿如孔雀石和蓝铜矿虽然可以在低于铜熔点的温度下还原出铜,但也必须升高温度使铜熔化,并使脉石或无用的造岩矿物转变成炉渣,否则铜仍然呈浸染状态不能利用。
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显然,以上第二种途径必须要在炼铜地点附近有铜锡(或铜铅)共生矿的条件下才有可能,所以这种途径只适合于部分具有此种地质矿产条件的地区。
【 熔点#为何人类要先用青铜器,而不是直接使用铁?其中奥秘令人意外】五、为什么是铜被人类先发现和使用而不是铁呢?
还有一个相关问题,即为什么是铜被人类先发现和使用而不是铁呢?
根据学者们的研究,这主要是由于:
(一)地球上有自然铜而很少有自然铁。
自然铁有一种称为“陆上铁”,乃岩浆中的氧化铁经由玄武岩喷出时和煤层接触,还原得到的所谓粒状铁。此种铁仅存在于少数个别地区(例如格陵兰)。铁容易氧化,地球上的铁多存在于氧化物或其它化合物形态中,只有含镍的铁可以持久不锈。天体上落下来的陨铁有自然铁。人类利用陨铁一般都比使用铜晚。
(二)在古代,铁矿石与普通石头不易区别,不像孔雀石由于具有特殊的美丽色彩而易引人注意。
(三)铁的熔点为1537℃,比铜的熔点高不少,虽然实际上铁矿石还原温度不需这么高,但温度低则还原速度慢,所以对实际生产没有意义,低温生产出来的铁在冷却时容易氧化,生出铁锈(铁的氧化物)。
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(四)铁由铁矿石中提炼出来时,最初是海绵状,暗无光泽,必须加热锤打才能去掉渣滓,不像铜,一提炼出来即有光泽。
(五)原始铁——生铁质脆,而熟铁质柔不硬,只有在发明淬锻法后(加热即投入冷水中急剧冷却)才能增高硬度,胜过青铜。
由于以上几点原因,人类利用金属只能从铜开端,而不能从铁开始。
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