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揭秘为什么古代神秘的铁柱屹立千年不生锈?

铁柱独自站在那里,就像一个不可理解的物证,在挑战人类的智慧。

在印度德里城附近的麦哈洛里,有一根公元五世纪铸造的巨大铁柱。这根铁柱高6.7米,直径约1.37米。它是用熟铁铸造的。它是坚固的。柱顶有古色古香的装饰图案。据说这根铁柱是为纪念国王而铸造的。

但最令人惊讶的是,铁柱在露天已经站了1500多年,经历了无数的风雨,仍然没有生锈的痕迹!众所周知,铁是最容易生锈的金属,一般铸铁,更不用说几千年了,几十年的锈蚀耗尽了。

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到目前为止,人们还没有找到有效的方法来防止铁锈。虽然从理论上讲,纯铁不生锈,但纯铁难以细化,成本高。一些科学家分析了铁柱的成分,发现它含有很多杂质,而不是纯铁。它应该比普通的熟铁更容易生锈。

如果古印度人已经掌握了冶炼不锈铁器的技术,但这种技术后来消失了,为什么他们不在同一时代冶炼任何其他不生锈的铁器呢?在古印度的经典中也没有关于这方面的记录。

几个世纪以来,印度德里的铁柱一直高高耸立,欢迎游客参观图布尖塔。因为它位于入口的前面,所以吸引了许多游客的注意。这根柱子建于公元4世纪左右,高6.7米,最细的地方直径32厘米,底部直径42厘米,埋在地下的地方只有0.5米,地下的形状像洋葱,重6.5吨。

几个世纪给人类历史留下了不可摧毁的印记,但这根柱子似乎不为所动:虽然它是由铁制成的,但表面几乎没有锈迹。然而,建于700年前的印度普里和科纳克寺庙的铁梁有明显的腐蚀痕迹。即使在现代,钢的防腐也是一个难题,那么什么神奇的力量保护着古老的德里柱呢?

德里铁柱一直引人注目。亚历山大·克宁奥姆爵士在1862年至1865年发表的《印度考古概述》中报道,铁柱为锻造铁柄,上端直径16英寸,长约22英尺。他在书中提到,铁柱的上端呈现出奇怪的金黄色,引起了一段时间的怀疑。铁柱是钢做的,后来很多研究人员对此发表了评论。铁柱上的刻印文字非常清晰,使人们能够将其制作时间定在公元310年。

似乎毫无疑问,这根铁柱是由铁盘焊接而成的。据说焊接标志仍然清晰可辨。罗伯特·哈德·费尔德爵士在1911年从铁柱上取了一小块铁进行测试。后来,他对一个大的铁柱样品做了详细的研究。研究结果表明,铁柱含有(%)0.08碳、0.046硫、0.14磷、0.032氮、99.72铁、铜等元素0.034。哈德费尔德爵士说,铁柱是一种完全无杂质的加工铁产品,从铁的纯度和统一,甚至比现代瑞典碳铁,从结构上看,铁柱由大铁颗粒组成,只有少量水泥,有时在颗粒的边缘,偶尔在铁柱上,较小的颗粒结构,独立于大颗粒,几乎看不见。

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此外,还有大量正常形式的小线条,似乎与小颗粒结构有关。据记载,这可能是由于老化。哈德费尔德的实验室取下铁柱上的一小部分后,将其倒入水中。结果发现铁片一夜之间生锈,但在相同的实验室条件下,铁柱的断端四天不腐蚀。哈德费尔德描述了铁柱的地下部分有腐蚀性。

这根神奇的柱子吸引了世界各地许多科学家的注意。从考古学家到腐蚀化学家,他们对这一现象提出了各种理论,这通常归因于气候条件和大型铸件。但最终是当地的学者坎普尔(Kanpur)大学材料工程师拉马穆尔西·巴拉苏布拉马尼安发现了柱子的奥秘。

他首先分析了铁柱的表面,提取了上面的锈斑,发现它含磷量很高。该元素与铁和空气接触发生化学反应,形成磷酸氢盐水合物(FePO4·H3PO4·4H2O)。当铁柱开始生锈时,磷、铁和空气形成的保护膜防止了锈的进一步发展。

一般来说,铁锈是由两个原因引起的,一是化学腐蚀,直接与一些非金属元素发生化学反应,如与空气中的氧发生氧化反应,产生三氧化二铁。另一种是电化学腐蚀,即当两种不同的金属接触时,当电解质存在时,由于电位不同,会形成微电池,导致其中一种金属腐蚀。同一种金属经过热处理和机械加工后,会造成内部不均匀,形成微电池,腐蚀金属。在这种情况下,潮湿的空气通常充当电解质。

因此,德里铁柱在建立后可能会生锈,因为铸造和锻造会形成一些不均匀和小的缺陷,直接面临化学腐蚀和电化学腐蚀。

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然而,德里铁柱中的磷是直接保护神,使其免受腐蚀和厄运。正是这种元素促进了保护膜的形成和柱的保护,从一开始就防止了腐蚀反应。

此外,巴拉苏布拉马尼安认为,德里温和的气候也是柱子免受腐蚀的重要原因之一。在这个地区的大部分时间里,相对湿度从未超过70%。只有在这种情况下,空气才能凝结成传导微电流的导体。在德里,如此高的湿度一年只有20天,超过70%的湿度只有2个多月。

这根柱子是当时世界上最大的锻造物,锻造工艺非常精细。考古学家发现,印度人至少比欧洲人提前1000年使用了非常高超的铁加工工具。巴拉苏布拉马尼安认为,虽然古印度铁匠可能不知道会发生什么化学反应,但他们可能会故意选择具有耐腐蚀性的铁材料。

柱的底部看起来很粗糙,可能是由于加工过程中铸造不够好,或者故意埋在地下。上部非常光滑和干净。柱子的上部非常精致,游客们经常错误地认为它是由青铜制成的。

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似乎毫无疑问,古印度人很早就知道铁的存在。铁最早在公元前1000年的古代记载中提到。根据希罗多德的记载,波斯国王薛西斯在印度派遣的军队在公元前500年左右用铁作军事物资。古代医学书籍中提到的铁制手术设备、墓地挖掘的金属武器和保存至今的铁制金属柱,如印度德里和达哈铁柱,反映出随着年龄的增长,铁制品稳步增多。

英国统治者早就对印度制造钢铁的方法和质量感到好奇。乔治·皮尔森博士于1795年发表了一篇题为“Wootz“这种钢是在印度孟买制造的。当时,可行的分析和检验方法只能得出非常模糊的结论。例如,金属非常硬,含有约0.03%的碳。据信,铁是通过矿石还原直接制造的。布卡南博士在1807年出版的《南印度旅游》一书中,它描述了印度人加工和制造钢铁的土壤方法,这些方法被认为是从祖先传下来的。随着检验方法的改进,大量关于铁的研究开始增加,研究深度也有所提高。


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