Чугун в Китае и Европе

На диаграмме состояния железоуглеродистых металлов видно, что атомное состояние железоуглеродистых сплавов зависит от температуры. Чем выше содержание углерода, тем ниже температура плавления. В прошлом использовали железо с низким содержанием углерода и могли достигать высоких температур при его обработке, но тогда еще не было огнеупорных материалов, с помощью которых можно было бы управлять расплавленным железом. Такие инструменты появились лишь в конце 19 века в Великобритании.

При более высоком содержании углерода, 3-4%, осуществлять литье значительно проще, а температура плавления будет на порядок ниже. Железо с таким содержанием углерода назвали «чугун». Чугун можно было производить в больших количествах, что было очень важно для Древнего Китая. Когда чугун стали производить массово, это позволило каждому крестьянину иметь собственные железные орудия труда.

Древние чугунные артефакты

Белый чугун

Чугун производили массово, и стоил он дешево, но в большинстве случаев его механических свойств было недостаточно. Многие изделия из китайского чугуна имели низкое содержание кремния, около 0,5%, поэтому после охлаждения получался «белый чугун», в котором углерод присутствует в виде цементита Fe3C, а  металл при этом становился очень хрупким. 

К примеру, если сделать микрофотографию наконечника мотыги, то можно увидеть, что это белый чугун. Этот материал очень твердый и устойчив к истиранию. Но рабочему, использовавшему такую мотыгу, надо было быть очень осторожным, поскольку если, она натыкалась на камень, она могла расколоться. Монеты обычно делали из медных сплавов, но когда меди не хватало, их изготавливали из железа. Вот изображение трех железных монет династии Западная Хань, Сун и Цин периоды.

Ученые исследовали 37 монет этого периода, хранящиеся в Британском музее и пришли к выводу, что они все были сделаны из белого чугуна. Если эти монеты просветить рентгеновскими лучами, то можно заметить один интересный факт, иногда в них можно наблюдать большие пузыри, образованные в процессе литья. Возможно, что эти пузыри делали специально в целях экономии материала.

Интересной особенностью традиционной китайской металлургии является то, что чугун зачастую сочетали с другими материалами. К примеру, ноги этого сосуда выполнены из чугуна, а корпус из бронзы. Возможно, что для изготовления ног использовали именно белый чугун.