铜是😎⛸🟌低成本炼取性能较高合金钢的传统替代手段,通过减少铬的使用,添加铜☂☊元素,改善金属材料的性能。
然而铜的性能并不如铬元素在高级合金中的优势,铬元素的提取和🟘🝗冶炼当下十分困难,且成本高昂,以牺牲少数性能指标而降😳🅜低成本,无疑是是可行的。
正如航母甲板所用钢材,千分之三的铜含量,多不行,少也💑不行,就是那么一点,才恰到好处,但要做到这个精度,金属冶炼过程受高温影响,金属本身存在汽化挥发,因此千分之三的含量其实很难控制,即便是近现代,能冶炼航母钢的国家一只手都数的过来。
于是在向钢水中添加铜镍白铜之前,必须先以较低的炉温,利用矿石部分铜镍元素分离,并未形成天然合金的特点,用镍熔点比铜高得多的原理,将部分铜分离出白铜矿石。
由于铜镍白铜的镍含量少于铜,因此多数铜元素无法在自然环境下,与矿体中的镍元⚟💮🕊素充分融合为合金,因此铜镍白铜矿石冶炼之初通过温度差法,将大量单晶体的铜元素剥离,而剩下的都是含镍量较高的铜镍合金。
此时所剩铜镍因密度相近,原子缠绕紧密而新成的合金,在没有电解或酸解工业化规模提取镍的情况下,只能以化学冶炼剂还先原铜,形成铜化合🃞😹🆒物亦或者纯铜。
由于铜和镍的密度相仿,极难令镍或铜因密度而🞩沉淀,无法沉淀,以镍的特性会很快与铜再次形成合金。
因此可利用镍熔点比铜高的特性,通过降低炉温,减少镍的💑液态流动性,而铜的流动性高于镍,此时只需打开炉门,将炉中熔融液体引出,在冶炼剂的还原分离起效,而未再次形成合金的相对时间内,卸出部分熔融液体,流的最快的会是铜,而流的最慢的将是镍。
当炉温降低至无法继🙈续提供高温流动性时,关闭炉门,继续回温,炉内剩余的大量金属,💀镍的含量将显著提升。而炉外的铜水和镍水会因为温度降低与流动性的改变,形成铜和镍的金🃞😷属固体。
两者均含有🙭铜镍元素,但镍固体的铜含量显著会下降,而铜固体的镍含量则大幅降低,取铜含量降低后的镍固体回炉再炼,可逐步分离一些铜元素。
由于铜镍合金容易形成的特点,始终无法部分离。合金将随着铜的不断减少,而越发⚟💮🕊难以分离,而成本也将急剧攀升。☧🁯
于是这部分🙭的镍和铜形成镍含量较高的高镍白铜🞩,经过初级冶炼铜镍白铜,再投入铁水中冶炼,从而炼取铜镍铁🁯基合金。
整个冶炼过程纯粹只能依靠数学推算和时间掌控元素🕆🙀的比例和冶炼时间,最终如何取舍,如何调配配方,都需要人工试验,以找出最佳配方。
在没有金相试验和实验🞰🗷室设备的当下,只能⚾🗃😺以一炉一炉的原始穷举法探寻技术规律🁢。
这等办法也是无奈下的土法,由于技术超前,基础薄弱,必然导致技术💥跨度过大,而由此带来的时间、金钱、失败的风险成本成倍增加。
百里燕以能解决问题为宗旨,在此前提下保证成本🛁🙚、质量以及效率的相对平☥🁞衡的取舍。
当然,知识的预知性提供了对镍、锰、铜在材料领域的预先认知,从某程🛪🟍🛻度上而言,减少了必⚺🖛📑要的探索过程。