维度网讯，一项关于古代印度制铁工艺的研究揭示了传统方法生产的铁具有卓越耐腐蚀性的复杂机制。该研究分析了来自印度中部恰蒂斯加尔邦（Chhattisgarh）阿加里亚部落（Agaria）传统工艺生产的铁样品，发现其耐腐蚀性源于矿石、炉渣、表面矿物相、氧化过程及热锤击等多种因素的共同作用，而非单一原因。

分析的样品来自恰蒂斯加尔邦科尔巴区（Korba）的阿马丹德（Aamadandh），由阿加里亚部落成员提供。研究团队还收集了同一地区的矿石和炉渣，以便将最终铁制品与其生产过程中的原材料进行对比。阿加里亚人采用布鲁姆式炉（bloomery）生产铁的技术可能存在于公元1200年之前。与高炉不同，这种炉子生产的是混合炉渣的海绵铁，需要后续手工加工。传统炉子呈碗形，多建于地下，炉坑高约800毫米，直径约200毫米，炉轴位于600毫米标记以下，碗形炉膛直径约240毫米，深约100毫米。生产时通过鼓风保持温度在1150°C左右，每生产一公斤铁需耗时5到6小时。

海绵铁经初始生产后需进行锻造。热锤击有助于压实金属块、减少孔隙并去除部分炉渣。中子断层扫描对比显示，锤击后的铁内部孔隙固结，夹杂物减少，并且形成了更厚的钝化腐蚀膜。研究认为，这种更厚的保护层是解释其优越耐腐蚀性的关键因素之一。

研究核心发现之一是铁表面存在一层厚实的腐蚀产物，这层物质不仅代表降解，还充当了阻碍腐蚀向内发展的保护屏障。显微镜分析显示，表面膜中存在宽度约4到5微米的裂缝，但在膜层较厚的区域裂缝较少。表面形成的薄片与大气腐蚀有关。通过掠入射X射线衍射分析，腐蚀层的主要成分为赤铁矿（Fe2O3）、石英（SiO2）和方解石（CaCO3），其质量分数分别为70%、19%和11%。其中赤铁矿是观察到的氧化铁中最稳定的相，形成自由能为-744.4 ± 1.3 kJ mol⁻¹；磁赤铁矿也被识别为不稳定相，其形成自由能为-731.4 ± 2.0 kJ mol⁻¹（298 K，1 bar压力）。中子衍射分析还检测到样品内部含有约92%的铁、1.1%的Fe3O4和1.7%的Fe3C，并发现了尚未完全识别的相，对应的未分类峰位角度为40.62°、42.38°、64.49°、76.86°、96.73°和115.34°。

关于耐腐蚀机制，研究排除了磷的作用。在许多关于古代印度铁器（如著名的德里铁柱）的讨论中，磷被认为是抗腐蚀因素之一。然而，在此次分析的阿加里亚样品中，在所采用技术的检测限度内，铁和腐蚀层中均未发现磷。这表明不同古代铁器的耐腐蚀机制各异，该样品的保护主要源于氧化物和矿物化合物形成的保护层、热锤击工艺以及材料的固结结构。

钙的来源也被追溯。分析发现矿石中不含钙，因此研究人员推测钙可能来自炉子使用的粘土、煤尘或用于将炉料滑入炉内的涂有粘土的竹平台。这表明铁的抵抗力不仅取决于矿石，也与生产过程的环境和辅料密切相关。

研究结论强调，并非所有古代铁都优于现代钢。通过传统技术生产的铁可能形成有效的抗腐蚀保护层，但不应与含铬的不锈钢相混淆。该研究的主要贡献在于揭示了古代冶金学能够在不依赖现代工业控制工具的条件下，通过复杂的工艺组合（富含氧化铁的矿石、炉渣、热锤击、减少孔隙及形成保护膜），制造出具有优异性能的材料。

研究结果已发表于《科学报告》（Scientific Reports），论文标题为《揭示通过古代印度制铁实践制造的铁的卓越耐腐蚀性》（Uncovering the superior corrosion resistance of iron made via ancient Indian iron-making practice）。

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