末世文明重启法则——百炼成钢（末日文明）

钢铁作为文明的重要标志，具备很多其他材料没有的性质。钢铁等金属异常坚硬和强韧，十分适合制造工具、武器或者钉子及桥梁等建筑构件。和易碎的陶瓷不同，它们还具有可塑性，可以被拉成细丝用来捆扎、制造围栏或者导电。很多金属能够耐受很高的温度，可以各类制造高性能机器。

钢铁铸就的建筑

钢与铁之歌

文明失落之后，我们需要尽快重新获得的，不仅有铁，还有铁和碳的合金——钢。钢本质上是对含碳量质量百分比介于0.02%至2.11%之间的铁碳合金的统称，有着二者都不具备的优点。

碳的加入从根本上改变了金属的性质，而通过改变合金中碳的比例，你可以控制钢的强度和硬度，来满足不同的使用需求。从碳含量的角度来说，钢位于纯熟铁和易碎的生铁(3%~4% 的碳）之间：用于制造机械装置或者结构钢架的韧性钢含有大约 0.2% 的碳，而用来制作滚珠轴承或者车床切削工具的特制硬钢则含碳大约1.2%。

含碳量不同的铁拥有不同的作用

在实际生产中，钢往往根据用途的不同含有不同的合金元素，比如：锰、镍、钒等等。例如，标准的304不锈钢成分是 18 % 铬加 8 % 镍，而市面上常常有黑心商贩以次充好，用便宜的201不锈钢假冒，以锰代镍，这些不锈钢耐腐蚀性比较差且重金属含量不明，不建议使用。

市面上经常用廉价的201来冒充304不锈钢

钢铁的冶炼

首先，矿石冶炼出来的是生铁，也称为铸铁，并不是真正意义上的钢铁。生铁有一个很大的弱点：这种金属含碳量高，工业生铁含碳量一般在2.11%--4.3%，并含C、Si、Mn、S、P等元素，坚硬、耐磨、铸造性好，但十分易碎。

明宋应星《天工开物·五金》："凡铁分生、熟，出炉未炒则生，既炒则熟。生熟相和，炼成则钢。……若造熟铁，则生铁流出时相连数尺内，低下数寸筑一方塘，短墙抵之。其铁流入塘内，数人执持柳木棍排立墙上，先以污潮泥晒干，舂筛细罗如面，一人疾手撒匀艳，众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。其柳棍每炒一次，烧折二三寸，再用则又更之。炒过稍冷之时，或有就塘内斩划成方块者，或有提出挥锤打圆后货者。"也就是说，要铸造钢铁，还需要将铁矿石从生铁继续锻造锻打，直到成为熟铁或钢。

炼铁炉是用掺盐的泥土砌成的，原始炼铁炉的总体设计与烧石灰用的窑类似。炉中装满层层木炭燃料和经过粉碎的铁矿石。一些石灰石混在矿砂中充当熔剂，降低铁矿的熔点，令其在炉中变成液体，吸收金属中的杂质。

铁矿石化成了铁水之后，就会从炼铁炉腰孔中流出来，这个孔要事先用泥塞住。约4-8小时可出一次铁水，之后需立即用叉拨泥把孔塞住，然后再鼓风熔炼，如此反复。

如果是造供铸造用的生铁，就让铁水注入条形或者圆形的铸模里。如果是造熟铁，便在离炉子几尺远而又低几寸的地方筑一口方塘，四周砌上矮墙。让铁水流入塘内，几个人拿着柳木棍，站在矮墙上。事先将污潮泥晒干，舂成粉，再筛成像面粉一样的细末。一个人迅速把泥均匀地撒播在铁水上面，另外几个人就用柳棍猛烈搅拌，这样很快就炒成熟铁了。柳木棍每炒一次便会燃掉二三寸，再炒时就得更换一根新的。炒过以后，稍微冷却时，有的人就在塘里划成方块，有的人则拿出来锤打成圆块，然后出售。

天工开物中关于炼铁的描述

冶炼钢铁的普遍原理是去除氧、硫或者其他矿砂中与金属结合的元素。这需要能够产生高温的燃料、一种还原剂和一种熔剂。木炭（或者焦炭）能够完美地实现前两项功能：它燃烧剧烈，而且在熔炉中燃烧时能够释放出一氧化碳，这是一种强还原剂，可以夺走矿砂内的氧，留下纯金属。

中国古代钢铁技术

中国人早在公元前东汉时期就发明了鼓风炉（一千五百多年后，鼓风炉才在欧洲出现），后来用水力驱动的活塞风箱改进了设计。为了更加高效地获得高温，可以用从烟道排出的炙热可燃废气预热鼓风气流。鼓风炉内的初熔铁吸收大量的碳，熔点在碳的作用下降低到大约 1200 °c。金属液化后可以从炉子底部流出，经过地面上凿刻出的渠道，进入成排的铸块模中冷却。最终得到的是生铁。

如果你的熔炼炉温度不够高，没有炼出成型的铁，就需要将海绵状的金属团块取出，在铁砧上反复锤打，使铁质融合在一起，敲榨出剩余的矿渣。为了让这种纯锻铁有足够的强度来制作有用的工具，必须将其与木炭混合，再次加热到高温，使其吸收一些碳，再拿到铁站上去锻打。通过反复折叠和砸平，你实际上是在搅拌这种固体的材料，制造出可以锻打成最终形状的均质钢材。

中国古代利用杠杆、齿轮和水力制作的鼓风箱

现代炼铁技术

古代的炼钢效率低，传统钢的制取都是一项高成本低效率的工作，制约着工业的发展，直到 19 世纪贝氏炼钢法发明。贝氏转炉是一种内壁衬有防火砖的巨大梨型桶，装在一根轴上，因此可以被倾倒。转炉中装着熔化的生铁，空气从底部的孔中被泵入，就像是冒泡的水族箱通风器一样。过多的碳与氧气反应，释放出二氧化碳气体，其他杂质也被氧化，作为矿渣被刮除。幸运的是，碳燃烧时释放的热量足以令铁一直保持熔化状态。