歷經千年不變的鐵柱

震驚冶金專家的古鐵柱

在印度首都新德里南郊一個72米的高塔旁有一根舉世聞名的鐵柱，看外觀，就像一根黑黝黝的煙囪，高7.21米，加上埋在地下起支撐的部分，共有8.14米高，直徑約0.4米，越往上逐漸變細，頂部則是鈴鐺一樣的圓形裝飾。鐵柱上的一些部位還刻有一些梵文。它全部是鑄鐵造就，估計總共重達6噸多。這外貌和這些數據並沒有什麼吸引人的地方。但是如果了解它的歷史，就會覺得它很不一般了。據考證，它很可能是在公元375年到公元413年建造的，為的是紀念印度古代一位王，現在人把它與叱吒一時的阿育王聯繫起來，把鐵柱叫成「阿育王鐵柱」。還有人考證說鐵柱是公元前912年建造的。就是說，這根鐵柱大約經歷了1600年到2900年的歲月，如今依然保持著最初的模樣！

我們知道，鐵是很容易鏽蝕的，一塊鐵塊或一根鐵棍扔在外面，不出幾年，它就全部鏽蝕成鐵鏽了，非常純凈的鐵或許鏽蝕很慢，但是要冶煉出接近100%的鐵，現在的技術也難以達到。這也許就是古代留下的巨石建築和巨石柱很普遍，但留下的金屬物體很少的原因吧。然而阿育王鐵柱並非純鐵製造，它含鐵量為98%左右，這樣的鑄鐵如何能歷經千年而不銹？這可以說震驚了全世界的考古學家和冶金專家。

鐵柱竟然自有防護能力

是鐵柱的成分特別嗎？根據成分化驗，冶金專家能化驗出鐵柱中除了鐵之外，還含有接近2%的磷，這種成分在現在的冶金技術冶煉的鐵中很少有。現在的冶金過程一般會加入石灰石，石灰石的加入會把原本礦石中的磷變成磷酸鈣等礦渣濾掉了。不過如果向鐵中加入磷，試驗的結果鐵塊也是很容易鏽蝕。

是鐵柱有一層保護膜嗎？檢測發現，鐵柱外層確實有一層膜，根據X光衍射技術分析這層膜的結構，發現它是磷酸鐵、磷酸和水形成的結晶膜，這層結晶膜規則而緻密，正是這層膜保護了鐵柱不被氧化鏽蝕。

當研究者用特殊打磨方法把這層膜打磨掉後，露出的鐵很快就生鏽了。研究者後悔，他的破壞會不會讓鐵柱鏽蝕出一個洞，進而整個毀掉鐵柱？若是這樣，他就是罪人了。但讓他驚奇而高興的是，這個保護膜被破壞掉的部分在鏽蝕了一段時間後，竟然不會再繼續鏽蝕下去了！含磷鐵柱竟然自有防護自己被氧化鏽蝕的能力，這與鐵等物質扔進濃硫酸中的表現差不多，鐵表面會因濃硫酸的氧化而形成緻密氧化膜，阻礙濃硫酸進一步氧化內部的鐵，從而保護了鐵。

鐵柱的自我保護膜是如何形成的

看來古代的冶金工藝很有絕招，他們並不用石灰把磷除掉，而是保留了磷的成分，盡量把別的雜質去除。含磷的鐵柱開始並不耐腐蝕，可以說氧化鏽蝕得很快，在表面會快速形成不規則的氧化鐵粉末。對於一般的鐵來說，氧氣和水之後會繼續透過氧化鐵粉末，氧化內部的鐵。但是對於阿育王鐵柱來說，外層鐵的氧化導致鐵表面磷的含量相對增大，于是之後磷會與氧氣和水反應生成磷酸等成分，氧化鐵也會變成磷酸鐵和水。

開始這幾種成分只是覆蓋在鐵柱表面，隨著外界空氣乾燥和潮濕的不斷更替，磷酸及磷酸鐵等會不斷經歷脫水和吸水的過程，相當於反覆溶解和結晶一樣，這幾種成分就逐漸在鐵柱表面形成了一層緻密的結晶膜，這個過程需要很長時間，時間越長，這層結晶膜越緻密，就像酒越釀越香一樣。於是阿育王鐵柱經歷的年代越久遠，它外層的保護膜越緻密，它就越不容易被氧化鏽蝕。

印度模仿鐵柱研製防腐蝕鐵

這就是阿育王鐵柱耐鏽蝕的原因。據報道，印度的冶金專家之後也仿照鐵柱的成分研製耐腐蝕的鑄鐵，但是要得到阿育王鐵柱這樣的鐵還是不容易。

現在的鐵含有的是少量的碳和錳，磷則是現代冶煉技術極力要去除的雜質，因為磷會在鐵的顆粒之間的界面上呆著，讓鐵整體上變得很脆。但是同樣是含磷的阿育王鐵柱卻為什麼能夠異常堅韌？

印度冶金專家可以說是克服了重重困難，通過加入另一種金屬並採用特殊的熱處理方式，終於能夠讓磷進入鐵的顆粒內部，與鐵均勻地混合，如此得到的鐵果然不脆，而且很堅韌。印度在2006年公布了這項研究成果，含磷2.5%的耐腐蝕鑄鐵！但這項技術與古人的冶煉工藝好像還不太一致，因為古鐵柱中並沒有加入另一種金屬，看來古人的煉鐵工藝很可能更簡單。

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