一提起金屬,你會聯想到什么呢?硬、光亮、不可燃、易傳熱、導電,這就是我們對在線亞洲日產一區二區:金屬的感覺。
學生教科書上的元素周期表中,左下(xia)方(fang)的元素都屬于金(jin)(jin)屬。而在(zai)元素周期表里的100多種中,金(jin)(jin)屬元素就占(zhan)了3/4左右(you)。
在元素(su)周期表(biao)中,化(hua)學元素(su)分為金(jin)(jin)屬元素(su)、非(fei)金(jin)(jin)屬元素(su)及具(ju)有雙重性(xing)能的(de)兩(liang)性(xing)元素(su)。金(jin)(jin)屬元素(su)一般具(ju)有熔點高、有金(jin)(jin)屬光澤、易(yi)傳熱(re)、易(yi)導電等物理特性(xing)和容易(yi)形成陽(yang)離子(zi),其氧化(hua)物和水反應后(hou)生產堿等化(hua)學特性(xing)。但也有和鋁一樣,平(ping)常被當作金(jin)(jin)屬,而按化(hua)學性(xing)質分類時就歸屬于兩(liang)性(xing)金(jin)(jin)屬的(de)元素(su)。所以說金(jin)(jin)屬的(de)定義并不是很明確,而且它(ta)的(de)分類也比較麻煩(fan)
按物理學與化學詞典,金(jin)屬的定義是:在(zai)常(chang)溫下,在(zai)游離狀態(tai)下,呈不(bu)透明的固體(ti)(ti)(ti)狀態(tai),具有光澤和(he)(he)延(yan)展(zhan)性,可(ke)以對其進行機(ji)械加(jia)工的店和(he)(he)熱的導體(ti)(ti)(ti);但(dan)也有像汞(gong)(俗稱水銀)一樣,在(zai)常(chang)溫常(chang)壓(ya)下呈液(ye)體(ti)(ti)(ti)狀態(tai)的金(jin)屬。
金(jin)(jin)屬一(yi)(yi)般較硬(ying),但軟(ruan)的(de)也(ye)很多,在(zai)(zai)學術上(shang)雖(sui)(sui)然(ran)作(zuo)為金(jin)(jin)屬,但一(yi)(yi)般常(chang)識上(shang)不把它(ta)當(dang)作(zuo)金(jin)(jin)屬的(de)也(ye)不少。在(zai)(zai)元素周期(qi)表上(shang)雖(sui)(sui)然(ran)列為金(jin)(jin)屬,但也(ye)沒(mei)有實物的(de)金(jin)(jin)屬。曾經對(dui)鎂進行切(qie)削(xue)加工(gong)的(de)人,就(jiu)知道還有可燃的(de)金(jin)(jin)屬。從(cong)常(chang)識上(shang)說(shuo),可以把日常(chang)能見到的(de)機械(xie)材(cai)(cai)料當(dang)作(zuo)金(jin)(jin)屬或(huo)金(jin)(jin)屬材(cai)(cai)料。雖(sui)(sui)然(ran)說(shuo)是金(jin)(jin)屬,但在(zai)(zai)理(li)化上(shang)的(de)定義與(yu)相關金(jin)(jin)屬行業(ye)從(cong)事者及一(yi)(yi)般人對(dui)金(jin)(jin)屬材(cai)(cai)料的(de)認(ren)識有很大的(de)不同。
理化上的(de)(de)定義(yi)和(he)元素(su)意(yi)義(yi)上的(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu),對(dui)于(yu)書本的(de)(de)讀者(zhe)來說(shuo)意(yi)義(yi)不大。對(dui)在(zai)日(ri)(ri)常生(sheng)活中見不到的(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu),還有那樣的(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)了解程就夠了。而(er)對(dui)于(yu)在(zai)日(ri)(ri)常機(ji)械加工中頻繁(fan)接觸的(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu),應盡最大努力多了解,起碼要(yao)比一般(ban)人多了解一些。
能對(dui)金屬(shu)進(jin)行分(fen)類和整理固然很方便,但不可能做得(de)很完整。金屬(shu)首先可以劃(hua)分(fen)為鐵(tie)(tie)和非(fei)鐵(tie)(tie)金屬(shu)。在這個地球上(shang),鐵(tie)(tie)的數量比鋁次(ci)之(zhi),居(ju)第二(er),用(yong)途很廣,實際用(yong)量也最(zui)多。可以說(shuo)鐵(tie)(tie)是金屬(shu)的代名詞。相對(dui)于鐵(tie)(tie),把(ba)不是鐵(tie)(tie)的金屬(shu)劃(hua)分(fen)為非(fei)鐵(tie)(tie)金屬(shu)。
金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)按照(zhao)常識(shi)來講是(shi)重(zhong)的(de),而重(zhong)的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)里也(ye)有相(xiang)對說輕(qing)的(de),它就(jiu)是(shi)輕(qing)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)。輕(qing)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)密(mi)度(du)小,大概在4g/cm以下,例如鋁、鎂等(deng)。與(yu)輕(qing)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)相(xiang)對應的(de)當然是(shi)重(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu),雖(sui)因公害問題經常見報,但(dan)(dan)人(ren)類(lei)還未做到正確(que)使用(yong)它。貴(gui)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)因產量少,且賞心悅(yue)目,所(suo)(suo)以價格高,多用(yong)于貨幣、裝飾品等(deng),這是(shi)常識(shi),貴(gui)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)有:金(jin)(jin)(jin)、銀、鉑等(deng)。還可以劃分低熔(rong)(rong)點(dian)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu),金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)不(bu)(bu)燃燒、不(bu)(bu)輕(qing)易熔(rong)(rong)化,這是(shi)一(yi)般常識(shi)。低熔(rong)(rong)點(dian)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)熔(rong)(rong)點(dian)低,例如鉛、錫(xi)等(deng)。汞在常溫下就(jiu)是(shi)液體,所(suo)(suo)以當然屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)于低熔(rong)(rong)點(dian)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)。低熔(rong)(rong)點(dian)的(de)界限不(bu)(bu)嚴(yan)密(mi),所(suo)(suo)以有時把鋅和鏑也(ye)劃分為低熔(rong)(rong)點(dian)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)。當然,也(ye)有相(xiang)對應的(de)高熔(rong)(rong)點(dian)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu),高熔(rong)(rong)點(dian)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)界限也(ye)不(bu)(bu)嚴(yan)密(mi),鎢、鉬(mu)等(deng)高熔(rong)(rong)點(dian)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)熔(rong)(rong)點(dian)都在2000℃以上。此外(wai),還有堿金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、稀有金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)、稀土類(lei)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)等(deng)特殊金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu),但(dan)(dan)它們在金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)材(cai)料中(zhong)所(suo)(suo)占比例很小。
據說人類從石器時代開始利用金屬,已有4000~5000年的歷史了,當時使用的是青銅。已經回使用火的人類在某種動機下,或者在偶然的情況下,把色彩斑斕的銅礦石扔進了火堆里,發現了火燒后留下的被還原銅。或者發現并利用了自然狀態下的青銅。這只是我們推測。
不(bu)管怎(zen)么說,距(ju)今3600年從中(zhong)國的(de)殷(yin)朝(chao)的(de)遺跡中(zhong)就發掘出(chu)了(le)青(qing)銅器。據下一(yi)個朝(chao)代即(ji)周(zhou)朝(chao)(約3000年前)的(de)史料記載,當時的(de)人類(lei)根據不(bu)同的(de)目的(de)可以調整銅和錫(xi)的(de)比例。還有(you)一(yi)種說法是(shi)周(zhou)朝(chao)時期就已出(chu)現了(le)鐵器,但(dan)由于鐵容易生銹腐爛,所以沒有(you)被保存下來。
按(an)當時的技術如何(he)提(ti)煉出鐵(tie),目前(qian)我們尚未知道。有人推(tui)測當時的人類(lei)發現并使用了從宇宙飛來的隕(yun)石(隕(yun)石大多數是以鐵(tie)和鎳(nie)為主要(yao)成分(fen)的隕(yun)鐵(tie))。
初期(qi)有關金屬技(ji)術是(shi)鑄(zhu)(zhu)造。因為(wei)在日本也(ye)發現了石(shi)制的鑄(zhu)(zhu)型,所以可以肯定(ding)首先是(shi)金屬利器代(dai)替了石(shi)器,特別(bie)是(shi)使用青(qing)銅鑄(zhu)(zhu)造了劍。
遠(yuan)古時(shi)代,中國的青銅鑄造技術(shu)是(shi)通(tong)過什么(me)途徑傳到日(ri)本呢(ni)?是(shi)物(wu)品先傳入(ru),還是(shi)持有技術(shu)的人(ren)(ren)和物(wu)品一起(qi)并(bing)傳入(ru)的,或者(zhe)是(shi)人(ren)(ren)到日(ri)本后尋找礦(kuang)石,現(xian)在還不清楚(chu)。
公(gong)元708年(nian)(nian),在日本武(wu)藏國(guo)秩(zhi)父郡發現了銅(tong)礦。煉(lian)出銅(tong)后,上貢(gong)給(gei)朝(chao)廷,并(bing)把年(nian)(nian)號改(gai)為(wei)了“和銅(tong)”。這在日本歷史上很有名。
根據史料記載(zai),日(ri)(ri)(ri)本人早已懂得使用鐵(tie)。公元252年朝(chao)(chao)鮮半(ban)(ban)島的(de)百(bai)濟國就進貢(gong)了叫(jiao)“七支刀”的(de)鐵(tie)劍。由于公元200年日(ri)(ri)(ri)本征伐三韓戰(zhan)爭的(de)緣故(gu),朝(chao)(chao)鮮半(ban)(ban)島的(de)很多制鐵(tie)藝(yi)人都到了日(ri)(ri)(ri)本,所以認為日(ri)(ri)(ri)本當時也有(you)煉鐵(tie)技(ji)術。
直到現(xian)在(zai)也很(hen)著名的(de)“風箱(xiang)制鐵(tie)(tie)法”是(shi)否是(shi)從那個時(shi)期開始興(xing)起(qi)來(lai)的(de),而(er)且像制造日本(ben)到所(suo)需的(de)高(gao)難度的(de)煉(lian)鐵(tie)(tie)、制鋼、熱(re)處(chu)理技術,是(shi)經(jing)歷了(le)何(he)種發展過程,現(xian)在(zai)還不得而(er)知(zhi)。但不管怎么說這個時(shi)期日本(ben)的(de)金屬文(wen)化水(shui)平(ping)是(shi)相(xiang)當高(gao)的(de)。
就因(yin)為有了(le)這樣的(de)鍛造技術,所以(yi)日(ri)本從引進(jin)大炮開(kai)始,就短時(shi)(shi)間內實(shi)現(xian)了(le)火藥(yao)槍的(de)大量生產。當時(shi)(shi)日(ri)本制(zhi)造的(de)第一支火藥(yao)槍的(de)尾栓就是(shi)(shi)(shi)用(yong)了(le)螺栓,但是(shi)(shi)(shi)現(xian)在還不知道這個螺栓是(shi)(shi)(shi)如何(he)加工處理的(de)。
鑄(zhu)造是指把金屬熔化并注入到鑄(zhu)型內(nei),制造出所需要形狀的物品。但(dan)鑄(zhu)造并不只取決(jue)于(yu)形狀。像(xiang)大(da)(da)佛那(nei)種巨大(da)(da)的鑄(zhu)件(jian),外觀細節是無(wu)關緊要的,且(qie)看不見內(nei)部更(geng)不成問題。但(dan)是,還有(you)一種鑄(zhu)件(jian),不僅尺寸相(xiang)當(dang)大(da)(da),金屬成分(fen)要求(qiu)也很高,而(er)且(qie)必須(xu)要保證形狀及(ji)尺寸,特別要保證內(nei)部沒有(you)砂眼(yan),這(zhe)就(jiu)是鐘。
鐘可(ke)以發(fa)出一種(zhong)嗡(weng)(weng)嗡(weng)(weng)的(de)響亮聲音(yin)。它(ta)(ta)要求壁的(de)上部要厚,到肩部逐(zhu)漸變(bian)薄(bo),往下再逐(zhu)漸變(bian)厚。這個壁厚變(bian)化(hua)是(shi)鑄造師的(de)看(kan)家本(ben)領,也是(shi)微妙地影(ying)(ying)響音(yin)色的(de)決定(ding)因素。而砂(sha)眼會影(ying)(ying)響壁厚從而影(ying)(ying)響音(yin)色。為了解(jie)決這一不易發(fa)現(xian)的(de)問題(ti),當時的(de)藝人(ren)可(ke)能采取了提高鑄造溫度(du)、使用脫酸劑防止氣體(ti)(ti)被吸(xi)收等措(cuo)施。鐘雖然形狀(zhuang)簡單,也很樸實,但它(ta)(ta)也是(shi)高水平金(jin)屬金(jin)屬的(de)體(ti)(ti)現(xian)。
此后(hou)(hou),德川幕府(fu)(fu)的鎖國政(zheng)策阻(zu)滯(zhi)了新的金屬技(ji)術(shu)發展步伐。而(er)到了江戶時代(dai)末期,日(ri)本(ben)在與(yu)西歐列強(qiang)的交流(liu)中認(ren)識到了技(ji)術(shu)的落后(hou)(hou)。為(wei)減少這種差異,日(ri)本(ben)政(zheng)府(fu)(fu)曾倡導(dao)各地(di)引進近代(dai)技(ji)術(shu),但(dan)短期內未能(neng)取得很好的效果(guo)。