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一般來說，鋁鍋的熔點在1535℃左右，也就是說，只要達到1500℃左右，鋁鍋就會熔化。 但我們經(jīng)常看視頻，發(fā)現(xiàn)坩堝里盛滿了幾千度的鐵水就可以了。 為什么是這樣？ 是不是因為坩堝比較無情，而鋁鍋卻很溫柔？ 雖然不是，原因是坩堝的鍋不是鋁鍋的鍋，它的旁邊是土字。 開玩笑，明天我們要討論這些叫做坩堝的神奇容器。

材料演變

坩堝正如其名。 早期的坩堝是用粘土制成的，所以旁邊有土這個詞。 它于公元前3000年左右首次出現(xiàn)在中國和俄羅斯。

我國商代、西周時期，已廣泛使用粘土坩堝。 西周時期的青銅鑄造活動中，先民制造了大量的粘土坩堝。 這種坩堝有不同的形狀和規(guī)格，如方形、方形、長頸、短頸等。在這種坩堝中，有的坩堝上還刻有銘文，記錄著鑄造年代、鑄造者姓名等信息。

廣東龍山文物中曾發(fā)現(xiàn)坩堝。

粘土坩堝的最大優(yōu)點是制造工藝簡單，價格實惠。 粘土坩堝一般由粘土、沙子、石英等原料制成。 制造工藝相對簡單，價格實惠，因此廣泛應(yīng)用于實驗室和小規(guī)模生產(chǎn)。 它還具有良好的高溫耐熱性，通常可以承受1000℃左右的水溫，適合燒制瓷器等高溫實驗。 由于材質(zhì)比較柔軟，在物理反應(yīng)和分析時不會影響樣品，所以現(xiàn)代也用于物理反應(yīng)和分析。

然而，隨著時間的推移，人們逐漸認識到粘土坩堝在低溫下容易破裂，不能用于熔化低溫金屬。 早期的銅還可以，后來的鐵等低溫金屬就不能用了。 于是人們開始嘗試使用金屬制成的坩堝。

金屬坩堝的出現(xiàn)打開了新世界的大門。 最早的金屬坩堝出現(xiàn)在公元前2000年左右的古希臘，由銅制成。 隨著冶金技術(shù)的不斷進步，人們開始使用更多的金屬來制造坩堝，如鐵、銅、鎳等金屬。 人們可以利用金屬坩堝冶煉鐵器，促進了冷兵器的進一步發(fā)展。 都說戰(zhàn)爭促進了科技的發(fā)展，這確實是事實。

坩堝的進一步發(fā)展 18世紀(jì)末，西班牙科學(xué)家拉瓦錫在進行燃燒和二氧化碳的實驗時，使用了用粘土制成的坩堝，但在實驗過程中，坩堝因低溫而破裂，實驗失敗。 于是，拉瓦錫開始尋找更耐熱的材料來代替粘土坩堝。 他在實驗室找到了一塊天然石墨，將其制成坩堝，成功地進行了低溫實驗，并得到了良好的結(jié)果，于是石墨坩堝就出現(xiàn)了。

石墨坩堝具有良好的導(dǎo)熱性，可以快速傳遞熱量，從而使金屬的熔化和加熱速度更快。 可在強堿、強堿等惡劣環(huán)境下使用，不易被物理物質(zhì)腐蝕。 能承受一定的壓力和沖擊，不易破裂，使用壽命長。 它可以熔化低溫金屬和陶瓷材料。 但缺點是成本太高，而且容易氧化。

近年來，出現(xiàn)了石英坩堝、氧化鋁坩堝等新型坩堝，每種坩堝都有各自的優(yōu)點。 我們可以根據(jù)不同的使用場景選擇不同材質(zhì)的坩堝。 熔化銅、青銅、紫銅等高溫金屬，通常使用粘土坩堝。 粘土坩堝具有良好的耐熱性和機械硬度，價格也比較實惠，是高溫熔煉常用的坩堝。 但如果要冶煉鋼鐵等高溫金屬，通常需要使用石墨坩堝。 那么問題來了，為什么這個坩堝不熔化呢？

坩堝為什么不熔化？

首先是使用不同的材料。 石墨坩堝是最常見的。 其主要材質(zhì)為石墨，具有良好的導(dǎo)熱性、耐腐蝕性、機械硬度等特性。 由于石墨的熔點非常高，達到3700℃左右，在低溫下，石墨坩堝不會熔化，而是會變得更加穩(wěn)定、堅固。

據(jù)悉，石英坩堝是一種由高含量石英材料制成的低溫容器，具有極高的耐低溫性、化學(xué)穩(wěn)定性和機械硬度。 石英的熔點約為1713℃，因此在低溫下，石英坩堝不會熔化，而是會保持其原有的化學(xué)和物理性質(zhì)。 這類坩堝的熔點比較高，因此可以承受通常的低溫，但也有例外，那就是陶瓷坩堝。

陶瓷坩堝是一種由陶瓷材料制成的低溫容器。 其主要成分為碳化硅、硅酸鋁等，具有較高的耐低溫性、化學(xué)穩(wěn)定性和機械硬度。 由于陶瓷的熔點相對較低（1200℃），在極低的溫度下可能會出現(xiàn)陶瓷坩堝熔化或破裂等問題。 因此，它一般被用作物理實驗室的工具。

除了材料的影響外，坩堝的結(jié)構(gòu)對于熔化與否也起著重要的作用。 坩堝的結(jié)構(gòu)一般分為雙層結(jié)構(gòu)和復(fù)合結(jié)構(gòu)兩種。

雙層結(jié)構(gòu)的坩堝一般為整體制成，具有良好的機械硬度和穩(wěn)定性。 然而，在極低的溫度下，雙層結(jié)構(gòu)的坩堝可能會扭曲變形，導(dǎo)致實驗結(jié)果不準(zhǔn)確或設(shè)備損壞。 于是復(fù)合結(jié)構(gòu)的坩堝就出現(xiàn)了。

復(fù)合坩堝一般由多層材料組成，例如石墨和石英的復(fù)合結(jié)構(gòu)。 這些結(jié)構(gòu)可以充分利用不同材料的優(yōu)點，同時彌補其缺點，具有更好的耐低溫性、化學(xué)穩(wěn)定性和機械硬度。 據(jù)悉，采用復(fù)合結(jié)構(gòu)的坩堝還可以根據(jù)不同的環(huán)境要求設(shè)計不同的結(jié)構(gòu)，以提高可靠性和精度。

那么問題來了，我們?nèi)绾沃圃斐鋈绱四偷蜏氐嫩釄迥兀?/p>

如何生產(chǎn)？

坩堝的生產(chǎn)制造主要涉及選材、成型、燒結(jié)、加工等工序。 前面提到，坩堝常用的材質(zhì)有石墨、石英、陶瓷等，我們以最耐低溫的石墨坩堝為例。

石墨坩堝的主要原料是高含量的天然石墨或人造石墨。 在原料制備過程中，必須注意保證原料的含量和均勻性。 生產(chǎn)過程的第一步是將石墨原料粉末與粘結(jié)劑混合，通過壓制或擠壓制備石墨軋制。 在準(zhǔn)備和軋制過程中，必須注意控制鑄件的密度和致密性，以保證軋制件的硬度和耐磨性。 然后將制備好的石墨進行滾壓，放入干燥室進行干燥，除去水分和揮發(fā)物后，放入低溫爐中進行焙燒。 燒成溫度通常在2000℃以上，石墨鑄件將在低溫下燒成致密的坩堝。 烘烤后的石墨坩堝還需要進行加工，包括精密加工和表面處理（涂防滲材料等）。 由此制造石墨坩堝。

寫在最后

隨著冶煉技術(shù)的發(fā)展和進步，我們對坩堝的要求也越來越高。 它不僅必須含有鐵水，而且還必須能夠承受過程中脫氧和合金化的影響。 工業(yè)中使用的坩堝往往很重，表面有各種材料碎片，受到物理反應(yīng)的侵蝕。 這種侵蝕往往會使坩堝越來越重，最終直接報廢。 這就促使了坩堝技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)造，碳化硅坩堝等新型坩堝也隨之出現(xiàn)。 相信隨著科技的發(fā)展，未來別說是一兩千度的低溫，就是上萬度都對付不了坩堝。

綜上所述，坩堝材質(zhì)分為粘土、石英、石墨、金屬等多種材質(zhì)，每種材質(zhì)都有各自的應(yīng)用環(huán)境。 它們不會融化的原因并不是因為它位于“土壤”一詞旁邊。 這主要是由于其材料和結(jié)構(gòu)的特點決定的。 石墨、石英等材料具有較高的耐低溫性和物理穩(wěn)定性，不易熔化，能夠承受低溫。 據(jù)悉，坩堝的復(fù)合結(jié)構(gòu)可以充分利用不同材料的特性，使其具有更好的耐低溫性、化學(xué)穩(wěn)定性和機械硬度，最終達到不怕火的特性。

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