第694章 前沿技术（2）（1/2）

关于轴承的问题，仍需要配套的磨床与加工设备，用以制造滚珠、滚针与内外圈，尤其是测量量具和热处理工艺，尤其是热处理与装配工艺对轴承至关重要。

而在化石燃料驱动力与金属切削机床成熟之前，金属加工部分仍然只能以手工完成，即便是滚磨工作，只能以人力或是畜力、水力风力，一切可用的动力去完成。

轴承的原理很简单，但要做好，具备最基本的周期寿命，热处理和钢材，都是重要很大问题。前者可以凑合，但后者凑合不起来。

去年砡工派在岁当郡发现了锰矿，无疑提供了锰钢的可能。但直到两月前，永兴城才解决弹簧钢材问题，为此先后调拨了十八万贯钱，用一百斤的试验炉炼废一百二十多缸铁水，才摸索出高碳弹簧钢工艺，用于解决弹簧所需钢材。

同时还在进行的炮钢冶炼已经持续两年之久，先后投入六十余万贯钱，至今没有正式成果，不禁让人感到绝望。前后试来试去，只有添加有铜镍白铜的低铜镍合金钢耐受性更强，

而铜镍白铜与铜锌白铜、铜锌镍白铜，最大的区别在于铜镍白铜质地非常坚硬，传说中的陨铁，本质就是一种含有镍的铁元素。

掌握这一规律，进行对比试验，便可轻易筛选出只含有镍的白铜，而无需通过金相实验和化学试验，再判别其是否含有镍。

当然，如果铜镍白铜偶尔会有其他伴生物出现，但情况较少，伴生物或是铅、锌，或是银、锡，无论那种，其冶炼后的金属标本硬度较软，通过简单的硬度试验，即可筛选。

然问题却是镍元素密度与铜几乎一致，且镍金属惰性强，无法在冶炼中通入空气进行氧化，也无法使用炭还原原理，使之还原分离，因此也就无法通过密度法分离镍和铜，在没有冶炼催化剂或电解、酸解措施下，很难以冶炼手段使之与铜分离，而镍合金与钨化合物都有个特点，其合金的熔点较低。

镍的熔点高于一千四百五十度，铜的熔点高于一千度，铜镍白铜的熔点低于一千度，这意味着镍合金的熔点比铜低。

当熔点较高的镍，与熔点低的金属形成合金之后，镍铜合金的熔点随之变低，想要通过密度温差法提炼镍将很困难，而镍的密度与铜大致相当，因此单纯依靠冶炼获非常困难。

而分布于自然界的镍矿资源百分之九十以白铜形势存在，要获取镍元素，多数情况下只能用白铜，少数情况也会出现镍银矿，但情况并不多见。

因此当铁水中铜含量过高时，令钢材的耐压性会显着降低。但铜太少，将使得钢材变的很硬而变脆。如果有铬元素，可以通过调控铬元素中和钝化猛和镍的硬度。

铬元素兼具高硬度和高韧性特点，是铅的主要伴生物，但铬的提取极为困难，至少当下很困难，无法以传统冶炼法分离。

而添加化学还原剂，则需要极高的温度，将铅和铬分别还原，不仅推升冶炼所需的温度和焦炭，而且铅、铬的蒸发气体有毒性。

而含铅较高的铬元素对钢材品质有害，百里燕尝试过红铅矿后，便放弃了使用铬铅的打算，仍然需要等待化工的配套发展。

在铜无法提取干净，而没有铬元素情况下，最终只能无奈以铜元素调和镍、锰的特性。

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，镍的含量将显着提升。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着会下降，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。