尽管铁在自然界中分布极广,但我们在地球上却找不到天然单质状态的铁,所以,人类发现和利用铁的时间比黄金和铜要晚。直到19世纪末,许多关于钢铁的秘密才被人类发现。
早在1841年,俄国人阿诺索夫就在放大镜下研究了大马士革钢剑上的花纹。1863年,英国人索比展示了钢铁在显微镜下的6种不同的金相组织,证明了钢在加热和冷却时,内部会发生组织改变,例如,钢处于高温时的相在急冷时会转变为一种较硬的相,从而促进了金相技术的发展。此后,马滕斯用自制的显微镜观察了铁的金相组织,并在1878年发表了《铁的显微镜研究》论文,阐述了金属断口形态以及其抛光和酸浸后的金相组织。可以说,他们都为现代光学金相显微术奠定了基础。至此,钢铁中的许多秘密被人们一一揭开。
马滕斯
马滕斯是19世纪德国的冶金学家,他早年作为一名工程师,从事铁路桥梁的建设工作。在研究光学金相显微术时,他观察到生铁在冷却和结晶过程中的组织排列很有规则,并预言显微镜研究必将成为最有用的分析方法之一。为了进一步研究金相技术,马滕斯在柏林皇家材料实验所建立了一流的金相实验室,对钢铁的物理性能和化学性能的研究作出了巨大贡献。直到现在,德国依然有一个声望颇高的奖项以他的名字命名。
钢铁建筑物随处可见。
在黑色金属材料的组织中,还会经常听到这样一个名称——奥氏体,它是根据英国冶金学家罗伯茨·奥斯汀的名字命名的。奥氏体是一种塑性很好、强度较低的固溶体,具有一定韧性,不具有铁磁性,因此分辨奥氏体不锈钢刀具的方法之一就是用磁铁来看刀具是否具有磁性。
奥斯汀于1843年3月3日出生于英国的肯宁顿,18岁时进入皇家矿业学院,后来在造币厂从事金、银和合金成分的研究。奥斯汀用量热计法测定了银铜合金的凝固点,并首先用冰点曲线表示其实验成果。1876年,奥斯汀与别人合作用光谱仪作定量分析,取得了突破性进展。进入19世纪80年代,奥斯汀开始研究钢的强化,同时着手研究少量杂质对金的拉伸强度的影响。他将研究成果写成论文发表,成为早期用元素周期表解释一系列元素特性的范例。
学海拾贝
中国是世界上最早生产钢的国家之一。考古工作者曾经在湖南长沙杨家山春秋晚期的墓葬中发掘出一把“铁剑”,通过检验,结果证明是钢制的。
奥斯汀是一位在多项研究领域都作出了杰出贡献的科学家。他是第一幅铁碳相图的绘制者,第一个用定量试验验证菲克扩散定律的人,他还与法国的勒夏忒列并称为“差热分析的鼻祖”。此外,他还是举世闻名的铸币权威。1875年,奥斯汀当选为英国皇家学会会员,并于1899年被授予爵士爵位。
今天,钢铁已经成为人们生活中使用最普遍的物质了,钢铁工业是最重要的基础工业,是其他工业发展的物质基础。
奥斯汀
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