马镫的作用就是让骑在马上的人能够和马匹更好的结合,身体不会左右晃动。
因为人骑在马上支撑点只有一个,两脚踏在马镫上以后,支撑点就变成了三个。
这个原理古人很早就知道,在金属马镫出来之前,类似于马镫,骑在马上可以固定腿的东西已经出现了。
●这是一个现代的金属马镫,和古代的金属马镫没有区别。
老实说马镫没有什么制造难度,但是对材料的要求是比较高的。
因为它是一个异形的,有孔的金属结构。而且还必须承受脚蹬踏力,在使用的过程中,必须绝对可靠,一旦在使用的过程中突然断裂的话,那么会对使用的人造成很大程度上的意外伤害。
因为马镫的形状,必须要用纯钢打造才会结实,如果用铸铁很容易断裂,用熟铁会很容易变形。
这里就要涉及到古代的冶炼技术的问题,实际上在古代的时候,世界各地的冶铁技术、打铁的技术都是差不多的,唯一的区别是原料的不同导致结果不同。
铁在自然界中以化合物形态的存在,有三种主要形式:一种就是硫化铁,一种是三氧化二铁,还有一种就是四氧化三铁。
硫化铁就是假黄金,看起来闪闪发亮的那种金黄色的,三氧化二铁是最重要的铁矿石,也就是所谓的赤铁矿、褐铁矿,四氧化三铁是磁铁矿。
对于钢铁的冶炼来说,硫、磷都是有害成分,必须从钢铁中去除才会得到比较好品质的铁和钢。
我们看一下现代冶炼过程中是怎样去除硫和磷这些有害元素的,马上就会搞明白为什么古人这些东西是搞不定的。
硫的沸点只有440度,但是硫和铁形成的化合物的熔点就会高达1800度,这还是在一个大气压下。而且不仅铁矿石里面会含有硫,炼铁的焦炭里面也会含有硫。
即使在现代工艺条件下,彻底去硫也是不可能的,但是优质的钢材会把硫的含量限定0.05‰以下。
在钢铁中除去硫的常规做法,就是用更加活跃的元素去置换铁元素。在现代工艺里面,会往融化的铁水里面添加粉末状的镁,或者是镁金属颗粒,通过还原条件下的渣液金属反应去除硫,然后硫被分离到矿渣中。
除磷就更加麻烦了,在单独的一个冶炼过程中,根本就没办法完成。首先要制备出过可滤掉钢铁中磷的炉渣,然后再把钢水放到钢包里面,钢水浇到这些炉渣上,通过炉渣的过滤除去磷。这些设备需要转炉或者是电渣重熔炉。
镁是一种非常活跃的金属元素,现代工艺制备镁金属需要用电解法或者是高温硅还原法,第1个方法需要大电流和高温熔炉,第2个方法需要高温熔炉和抽真空。
从这些现代化的工艺里面,我们就可以看得出来,古人绝对是搞不定磷和硫这样的杂质的。
而且对于这些杂质的存在,他们也没办法认识的。
古人炼铁唯一能够控制钢铁中微量元素含量的,就是碳。
古人可以打出优秀的中碳钢,甚至可以采用折叠锻打的技术让钢铁的金相结构形成极薄的纳米层,具有极高的韧性和延展性。
汉代的时候,中国已经开始大规模冶炼钢铁了,而且用于冶炼钢铁的高炉是椭圆型的,这种先进高炉西方一千年以后才使用。但是由于原料的原因,汉代铁产量很高,但是钢产量很少。有限的好钢都用来做兵器了。
这一点上中国和外国是一样的,也就是说只能通过优质铁矿石的品质来保证钢铁的品质。
古人很早就知道马镫这样的结构,但是在汉朝以前,舍不得用优质的钢铁来打造。
●河南省挖掘的汉代高炉遗址。
正因为缺乏优质的铁矿石,没有足够的优质钢材,中国古代很少有防护优良的铠甲(与西方相比,文物出土的都很少),中原的战马也没有办法着甲。
大部分的优质铁矿都在北方,那里是游牧民族活动的地带。
中国古代的人马具甲是在隋唐时期达到高潮。后来,因为失去对北方的统治,金国的铁浮屠才会成为宋朝的心腹大患。
《水浒传》里面,鲁智深去打造兵器,铁匠有点好钢,还要特别炫耀说明一下。
优质铁矿石缺乏的问题是中国永远的痛,直到今天都没有办法改变,所以我们不得不买澳大利亚和巴西的铁矿石。
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