坩埚是什么材料做的？为什么一千多度的钢铁水，都不能熔化它？

时间：2023-04-22 13:36:10 来源: 科普足迹

都说“百炼才成钢”，但有一种工具，将它放到一千多度的钢水里冶炼，也“毫发无损”，不会熔化,这种器具便是“坩埚”。坩埚到底是何种神奇的存在，竟然在1000多度的钢水里也熔化不了呢？

(相关资料图)

坩埚，是用来对固体进行高温加热的一种器具，在实验室里或者一些大中小型的工业冶炼中都会用坩埚作为载体，来熔炼金属液体，或者是用坩埚作为一种容器，用承载不同的反应物。坩埚的形状看上去像捣蒜的罐子，上大下小，看上去很有标识度。

那么，坩埚究竟是究竟是什么时候出现的呢？

放眼人类历史的发展长河，坩埚的出现可以追溯到公元前2000年左右的古代巴比伦时期。这一时期之所以能缔造巴比伦帝国，并且创建世界七大奇迹之一的巴比伦空中花园，想必都离不开坩埚的贡献。

随着时间的流逝，进入中世纪时，坩埚也发挥了重要的作用。在公元9世纪—12世纪期间，欧洲人开始从中东和印度进口钢铁，并通过坩埚来重新熔化和精炼这些钢铁。于是产生了一种叫做 “坩埚钢” 的高质量钢，也称为 “乌兹钢” ，它比欧洲本土的钢铁更硬更强，此时的坩埚钢常被用来制作各种盔甲等。

在近代历史上，坩埚同样发挥了重要的作用。18世纪末到19世纪初，在英国工业革命期间，出现了一种新型的坩埚炉，叫做克鲁西伯尔炉。这种炉子是由一系列相互连接的坩埚组成的，可以同时熔化多种金属，还可以控制它们之间的比例和温度。这样就可以生产出不同性能和不同用途的钢铁产品，像工具钢、弹簧钢、不锈钢等。

现如今，随着科技的不断进步和发展，坩埚的材料的不再局限于某种单一的材料，材料构成开始变得各式各样，常见的有石墨、钼、钨、石英、不锈钢等。这些不同的材料，决定了坩埚不同的特点和用途。

石墨坩埚的主要原料是结晶形天然石墨，这种物质耐高温，还具有非常好的热导性，同时对酸、碱等溶液具有很强的抗腐蚀性。得益于这些特点，让石墨坩埚在是冶金和电力行业中扮着重要的角色，常常将它们用来铸造有色金属和黑色金属。

钼坩埚由纯钼制造。钼是一种天然的韧性金属，具有很强的耐腐蚀性，钼的熔点高达2610℃，十分耐高温。钼坩埚普遍用于冶金工业和稀土产业等行业。

钨坩埚的主要材料是金属钨。众所周知，钨具有非常高的耐热性，爱迪生选择用钨做灯丝，也是看中了钨的耐热性。而坩埚温度高达3410℃，正因钨坩埚熔点很高，所以才会被大力用在稀土冶炼、石英玻璃、电子喷涂、晶体生产等行业。

石英坩埚是由高纯石英砂烧制而成，有很强的抗高温和抗化学腐蚀性特点，也具有很强的化学惰性和稳定性。因此常用于化学反应和电力行业，可以确保反应物质的纯度。像在太阳能电池制造的过程中，石英坩埚就被大力用于纯化硅材料的处理加工。

不锈钢坩埚由单件材料制成，耐高温，强韧性，可以加热铝粉、锌粉等低熔点的材料，但是钢坩埚的抗腐蚀性较差。

现如今，坩埚已经成为了工业生产中不可或缺的部分，在化学、冶金、制药、食品加工和电力等领域中，都可看到坩埚的身影。但也有人好奇，在那么高的温度中加工或者冶炼，坩埚怎么会不融化呢？其实原因很简单，这取决于构成坩埚的材质。

首先，从材质构成来说，虽然像石墨、钨、石英等不同的材质，影响决定了坩埚的不同用途，但这些不同的材质有个共同的特点：耐高温。像石英坩埚、石墨坩埚，它们都具有极高的熔点，比如石墨坩埚，它的熔点在3000℃左右，而石英坩埚的熔点在2713℃。

与此同时，从普遍现象来看，大多数金属的熔点均低于1000℃，所以这样的温度根本不会改变坩埚的状态。但这种温度，可以改变坩埚里面的其他物质的状态，因而在高温加热的过程中，即使是在1000℃的钢水里，只会看到的金属熔化，而坩埚不被熔化的现象。

其次，从材质特性来说，构成坩埚的材料具有极好的热传导性能，正因具备这一功能，才能够保证坩埚内部的温度和受热均匀分布，从而可以有效防止坩埚在高温灼烧下出现部分融化或裂开现象。

说到底，坩埚没有多狠，主要是它的构成和材料“够狠”！

标签：