鐵柱不銹奧秘

奇聞

在印度德里城附近的麥哈洛里，矗立著一根公元5世紀鑄造的巨大鐵柱。這根鐵柱高6.7米，直徑約1.37米，用熟鐵鑄成，實心，柱頂有著古色古香的裝飾花紋。據(jù)說這根鐵柱是為紀念旃陀羅王而鑄造的。

但最令人驚異的是，鐵柱在露天中聳立了1500余年，經(jīng)歷了無數(shù)風(fēng)吹雨打，至今仍沒有一點生銹的痕跡！人們都知道，鐵是最容易生銹的金屬，一般的鑄鐵，不用說千年，幾十年就銹蝕貽盡了。

如果說古代的印度人早已掌握了冶煉不銹鐵器的技術(shù)，只是這種技術(shù)后來失傳了，那他們?yōu)槭裁礇]有在同時代冶煉出其他任何不生銹的鐵制器具呢？而且古印度的典籍中，也沒有任何關(guān)于這方面的記載。

幾個世紀以來，印度德里的鐵柱一直高高聳立，歡迎著來參觀圖布尖塔的游客。始建于700年前、位于印度普里和科納克的廟宇內(nèi)的鐵梁卻有明顯腐蝕過的痕跡。即使在現(xiàn)代，鋼鐵的防腐蝕也是一個難題，那么究竟是什么神奇的力量守衛(wèi)著古老的德里之柱？

德里鐵柱一直都惹人注目，亞歷山大·克寧奧姆爵士在1862年～1865年發(fā)表的《印度的考古學(xué)概述》中提到鐵柱的上端呈現(xiàn)奇怪的金黃色，這種表現(xiàn)導(dǎo)致一段時間的猜疑，認為該鐵柱是鋼做的。之后，很多研究者都對此做了一番評論。

羅伯特·哈德費爾德爵士在1911年從鐵柱上取了一小塊鐵做檢驗，后來又對一塊大的鐵柱樣品做了一番詳盡的研究。研究結(jié)果表明，該鐵柱含0.08%的碳、0.046%的硫、0.114%的磷、0.032%的氮、99.72%的鐵，銅和其他元素0.034%。哈德費爾德爵士說，這塊鐵柱是一個完全沒有雜質(zhì)的加工鐵制品中的精品。從鐵的純度和統(tǒng)一性來看，甚至比現(xiàn)代瑞典的碳鐵還好;從結(jié)構(gòu)上看，該鐵柱由大的鐵晶粒組成，只有一小部分水泥。此外，這塊鐵柱還有大量的正常形態(tài)的小線條，似乎與小顆粒結(jié)構(gòu)有關(guān)，據(jù)記載可能歸因于老化。哈德費爾德的實驗室將鐵柱上的一小片取下來后，上面淋上水，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一夜之間鐵片就生銹了，但是鐵柱的斷端在同樣的實驗室條件下4天都不腐蝕。

這根神奇的柱子吸引著全世界許多科學(xué)家的眼光，從考古學(xué)家到腐蝕化學(xué)家都對這個現(xiàn)象提出各種各樣的理論。但最終是當(dāng)?shù)氐囊晃粚W(xué)者、坎普爾大學(xué)的材料工程師拉馬穆爾西·巴拉蘇布拉馬尼安發(fā)現(xiàn)了這根柱子的奧秘。

他首先分析了鐵柱的表面，提取了上面的一塊銹斑，發(fā)現(xiàn)它含磷量很高。這種元素與鐵和空氣接觸發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，形成磷酸氫鹽的水合物，在鐵柱開始生銹時，由磷、鐵和空氣形成的保護膜防止了銹跡的進一步發(fā)展。

通常，鐵的生銹是由兩種原因造成的，一是化學(xué)腐蝕，另一種是電化學(xué)腐蝕。同一種金屬在經(jīng)過熱處理和機械加工之后會造成內(nèi)部的不均勻，也會形成微電池，使金屬受到腐蝕，在這種情況下，潮濕的空氣往往充當(dāng)了電解質(zhì)。

因此，德里鐵柱在建立起來之后就面臨著生銹的可能，由于澆鑄和鍛造時必定會形成一些不均勻和細小的瑕疵，直接面臨著化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。

但是，德里鐵柱中的磷是使其免遭銹蝕厄運的直接保護神。正是這種元素促成了保護膜的形成，保護了這根柱子，一開始就阻止了腐蝕反應(yīng)的發(fā)生。

另外，巴拉蘇布拉馬尼安認為，德里溫和的氣候也是這根柱子免受腐蝕的重要原因之一。這一地區(qū)一年的大部分時間里，相對濕度從未超過70%。只有在這種情況下，空氣才足以凝結(jié)成為傳導(dǎo)微電流的導(dǎo)體。而在德里，這樣高的濕度一年只有20天，濕度超過70%的天數(shù)僅2個多月。