将铁不停的锻打最后会剩什么？

古人炼铁，铁从高炉出来，硫磷等有害杂质比较多，碳元素含量高，普遍超过6%,这时叫铸铁，熔点比较低约1100度左右，便于进行铸造，钢和纯铁熔点1500度左右，干将用反复加热锻打的方法让硫磷

铁的锻打，用专业术语来说叫做锻造，是材料成型中的一种常见的成型方式。锻造的过程，宏观角度来看是尺寸形成的过程，微观角度来看是内部微结构组织优化的过程。下面，我就简单介绍下什么是锻造、锻造的力学原理、金属的微观结构、锻造之后的产物，以及绝对高压下铁的变化。

1、什么是锻造

锻造是依靠外力，将高温金属胚体进行优化的过程。在外力施加的过程中，高温金属会产生塑性变形（不可恢复的变形），通过这种变形，来调节外形尺寸。同时，由于巨大的外力，也让高温金属内部结构更加紧密，整体上提升金属材料的力学性能。

未经锻造之前，金属通常会进行加热，以便获得较好的锻造性能。生产出来的普通金属，内部必定含有大量的微小的空隙，如下图。有些空袭内部可能还有一些杂质。高温过后，内部的空隙会变得更加圆滑，内含的杂质也会高温后变成渣渣。

此时，利用机械外力锻打金属表面，内部的空隙就会在挤压的作用下，逐渐闭合。由于温度依然较高，闭合以后，并不是形成一个界面，而是互相融合，空隙消失。当然，内部空隙完全消失，这是不可能的。

2、锻造的力学原理

锻造通常需要加热金属。实际上，按照温度划分，锻造分热锻（>800°）、温锻（>300°, <800°）、冷锻（室温）三种，温度对金属的力学性能影响非常显著，如下图。

图中可见，随着温度的升高，曲线整体上呈下降趋势，即力学整体性能在下降。一些力学指标，如屈服极限、强度极限都在往下降（变小），承载能力随温度升高而下降。在高温状态下，尽管各项力学指标都变小了，但是对锻造来讲却是个好事。这就意味着，可以用更小的力，来改变金属的形状尺寸了。所以，高温锻造比低温要容易些。

3、金属的微观结构

前面，我们看到了放大镜下的金属微观结构。实际上，金属的微观结构有很多种类型，不同的温度范围内，就呈现不同的微观结构，从而反应在力学性能上。

上图为铁的金相图，横坐标是碳含量，纵坐标是温度。可以看到，图中分了几个区，不同的区对应不同的金相组织。如：奥氏体、铁素体、珠光体等。在锻造的过程中，加热到不同的温度，其内部金相组织就会发生相应变化。

上图为40Cr的金相图，从中可以难道一些组织结构：奥氏体晶粒边界的回火索氏体。值得说明的是，金相组织的形成是热处理的结果，包括淬火、回火等等，不同的温度下，形成不同的金相组织，从而具备不同的力学性能。

4、锻造产物

从上面的分析知道，锻造是依靠外力挤压金属，它并不会改变金属本身。在人力可及的外力下，铁的本质不会发生改变，甚至连微观的金相组织也不会发生改变。但是，由于内部结构更加紧密，锻造后的金属通常具有更加优越的力学性能。所以，锻造一般用于承载能力要求较高的结构成型上。

5、绝对外力下铁的变化

这要从铁的晶体结构说起。铁的晶体结构主要有三种，分别是α-Fe、γ-Fe、δ-Fe。下图为面心立方的铁晶体结构，是γ-Fe。三种晶体结构跟温度息息相关，所以也是上面不同金相结构的原因。图中，原子与原子的力是电磁力，本质上与金属收到的外力是同一种力。由于原子之间的斥力，在人力可及的范围内，很难将这原子间的距离缩短。假设存在这样的绝对外力，但是又不会破坏铁的原子结构，那么铁原子就是一个挨着一个，紧密排列在一起，我们可以认为他是一种新的金相，但是原子不变的话，依然还是铁。

当绝对外力继续变大，铁原子都无法保存其完整性，那么此时就不是铁了。铁原子靠的太近，外层电子就可能会被临近的铁捕捉，此时应该称之为“铁离子”。甚至，更近一步，原子核也破碎了，这时候就完全不能称为铁了。

6、总结

锻造是金属常见的一种成型方式，通过锻造可以消除一部分内部的微小空隙，提升整体的力学性能。但是，人力可及的锻造条件下，铁还是铁。

我是王小胖，专注日常生活现像的力作解释，欢迎关注。