神秘鐵柱千年不銹……

在印度德里城附近的麥哈洛里，矗立著一根公元五世紀(jì)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(shí)心，柱頂有著古色古香的裝飾花紋。據(jù)說這根鐵柱是為紀(jì)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(diǎn)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。

直到現(xiàn)在，人們也沒有找到能夠防止鐵器生銹的有效辦法。盡管從理論上說，純鐵是不生銹的，但純鐵難以提煉，造價(jià)高昂。而且有些科學(xué)家分析了鐵柱的成份，發(fā)現(xiàn)其中含有很多雜質(zhì)，絕非純鐵。照理說應(yīng)該比平常的熟鐵更容易生銹才是。

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(shí)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(gè)世紀(jì)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。由于它位于入口的正前方，所以吸引著眾多游客的目光。這根柱子建于公元4世紀(jì)前后，高6.7米，最細(xì)的地方直徑為32厘米，底部直徑42厘米，埋在地下的部分僅有0.5米，地下部分的形狀似一個(gè)洋蔥頭，重6.5噸。若干世紀(jì)的光陰給人類歷史留下了不可魔滅的印跡，但這根柱子卻似乎不為所動：盡管通身由鐵鑄成，但是表面幾乎沒有任何銹跡。然而，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(gè)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年至1865年發(fā)表的《印度的考古學(xué)概述》中報(bào)告該鐵柱是一根鍛造的鐵柄，上端直徑為16英寸，長約22英尺，他在書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(shí)間的猜疑，該鐵柱是鋼做的，其后很多研究者都對此做了一番評論，據(jù)該鐵柱上的刻印文字非常清晰，這些文字使人們能將它的制造時(shí)間定到公元310年。

似乎沒有疑問這根鐵柱是由鐵盤焊接而成，據(jù)說焊接的標(biāo)志仍然清晰可辨，羅伯特·哈德費(fèi)爾德爵士在1911年從鐵柱上取了一小塊鐵做檢驗(yàn)，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(fèi)爾德爵士說這塊鐵柱是一個(gè)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，有時(shí)在晶粒的邊緣，偶然在鐵柱體上，一個(gè)更小的粒狀結(jié)構(gòu)，獨(dú)立于大粒子，幾乎看不見。此外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(fèi)爾德的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室條件下四天都不腐蝕。哈德費(fèi)爾德記述到鐵柱的地下部分卻有腐蝕。

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(gè)現(xiàn)象提出各種各樣的理論，一般歸結(jié)為：氣候條件以及大塊鑄件。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(shí)，由磷、鐵和空氣形成的保護(hù)膜防止了銹跡的進(jìn)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，與一些非金屬元素直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如與空氣中的氧發(fā)生氧化反應(yīng)，生成三氧化二鐵。另一種是電化學(xué)腐蝕，即當(dāng)兩種不同的金屬接觸時(shí)，由于它們的電位不同，在電解質(zhì)存在的情況下就會形成微電池，從而造成其中一種金屬的腐蝕。同一種金屬在經(jīng)過熱處理和機(jī)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(shí)必定會形成一些不均勻和細(xì)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(yùn)的直接保護(hù)神。正是這種元素促成了保護(hù)膜的形成，保護(hù)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(rèn)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(shí)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(gè)多月。

這根柱子是當(dāng)時(shí)世界上最大的鍛造物，鍛造工藝非常精細(xì)?？脊艑W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，印度人使用非常高超的技術(shù)加工鐵器，比歐洲人提前了至少1000年。巴拉蘇布拉馬尼安認(rèn)為，盡管古代的印度鐵匠們可能不知道會發(fā)生何種化學(xué)反應(yīng)，但他們很可能有意選擇了已經(jīng)證明具有抗腐蝕特性的鐵質(zhì)材料。

這根柱子的底部看起來相當(dāng)粗糙，也許應(yīng)歸咎于加工過程中鑄造得不夠精細(xì)，或者是為了埋入地下而故意做得粗糙不平。而其上部則非常光滑干凈。柱子的上部如此精細(xì)，以致于參觀者常誤以為它是用青銅制作的。

似乎毫無疑問的是在很早以前古印度人就知道了鐵的存在。最早在公元前1000年的古老的記載中就提到了鐵。根據(jù)希羅多德的記載，大約在公元前500年時(shí)，波斯國王薛西斯在印度的分遣軍隊(duì)就用鐵來用做軍用物資。從古代醫(yī)書中提到的鐵制手術(shù)設(shè)備、從墓地挖掘出的金屬武器以及保存至今的鐵制金屬柱，比如印度德里和達(dá)哈鐵柱，反映出隨著歲月的增長，鐵制品穩(wěn)步增多。

印度制造鋼鐵的方法以及鋼鐵的質(zhì)量很早就引起英國統(tǒng)治者的好奇。在1795年，喬治·皮爾森博士發(fā)表了一篇文章，論述一種名為“Wootz”的鋼，然后在印度的孟買開始制造這種鋼，那時(shí)可行的分析和檢驗(yàn)方法只能得到非常模糊的結(jié)論，比如金屬很硬，含有大約0.03%的碳，據(jù)信鐵是直接通過礦石的還原而制造出來的，布卡南博士在1807年出版的《在南印度旅游》一書中，描述了印度人加工制造鋼鐵的土著方法，這些方法相信是從祖輩上傳下來的。隨著檢驗(yàn)方法的改進(jìn)，大量的有關(guān)鐵的研究開始增多，并且研究深度也提高了。endprint

達(dá)哈鐵柱

卡辛人詳細(xì)地描述了在達(dá)哈發(fā)現(xiàn)的這根巨大的鐵柱。這根鐵柱有三段，在公元14至15世紀(jì)的宗教混亂中被切斷。鐵柱上沒有銘刻的文字，別處也沒有足夠肯定的參考文獻(xiàn)，所以關(guān)于鐵柱是何時(shí)制造的，沒有任何根據(jù)來做哪怕是最模糊的推斷。從它的形狀來看，它屬于古普塔時(shí)期（公元320-480），人們普遍認(rèn)為這根鐵柱和德里鐵柱大約是同一時(shí)期的。

原始的達(dá)哈鐵柱大約50英尺長，切面面積大約是104平方英寸，重約7噸，就象德里鐵柱，這根鐵柱似乎是由鍛造的鐵盤焊接在一起的。在柱體上有一些洞，大約1-1/4英寸的直徑，深度從1-3/4英寸到3英寸，卡辛人認(rèn)為這是在鐵柱被鍛造的時(shí)候使用撬棒轉(zhuǎn)動大鐵柱的洞眼，一節(jié)斷的鐵節(jié)被擠進(jìn)了一個(gè)洞眼里，這個(gè)現(xiàn)象也支持這個(gè)猜測。羅伯特·哈德費(fèi)爾德爵士檢驗(yàn)了鐵柱的成份，這個(gè)鍛造鐵含（%）碳0.02，磷0.28，鐵99.6。壓球硬度差異很大，不規(guī)則，上下限為240及121；鐵柱斷端光亮、晶瑩，顯現(xiàn)疊片結(jié)構(gòu)。史密斯埃爾和可博教授的進(jìn)一步的分析和顯微分析沒有發(fā)現(xiàn)新的特征。在實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境下鐵柱很快就生銹了。

古老的辛哈勒斯鐵柱

在1911年至1912年間，羅伯特·哈德費(fèi)爾德爵士第一次對古印度的鋼進(jìn)行了深度的研究，他對一些從被埋葬的斯蘭城里挖出來的鐵器進(jìn)行了研究，許多的鐵器被挖掘出來，都嚴(yán)重地生銹了，并且在科倫伯博物館里繼續(xù)生銹，除非是得到特別防護(hù)的。但是不管怎樣，確實(shí)存在一個(gè)防腐蝕的、質(zhì)量相當(dāng)好的鐵器，一個(gè)古老的辛哈勒斯鐵器，制造于5世紀(jì)，成份為（%）鐵99.3，磷0.28，硫0.003，硅0.12，沒有錳，只有微量碳，0.3%的熔渣、氧化物。微切片研究發(fā)現(xiàn)使得哈德費(fèi)爾德爵士相信這根鐵柱曾經(jīng)被滲碳，曾經(jīng)被淬火，然后在漫長的時(shí)間里被部分回火。一個(gè)釘子和一個(gè)同年代和來源的古鉤鐮顯示出同樣的分析結(jié)果。所有的樣品都包含大量的凹凸不平、不規(guī)則的熔渣。低含硫量表明金屬最初制造的方式是把礦石碳化還原。顯微檢驗(yàn)表明這些鐵樣品更象現(xiàn)代的混凝鐵，而且從機(jī)械測驗(yàn)上也證實(shí)如此。

克那拉克的鐵柱

一些大鐵柱被用于克那拉克倒塌了的黑寶塔的建筑中，現(xiàn)在仍留在一些被保護(hù)的毀壞了的寺院廢墟中，這個(gè)寺院據(jù)認(rèn)為是在公元1240年建造的，所以鐵柱也被認(rèn)為是那時(shí)鑄造的，在墓銘記中詳細(xì)地記錄了這些鐵柱的外觀。

大約有29根大柱子，大多數(shù)在倒塌時(shí)斷裂了。最大的兩個(gè)鐵柱分別是大約35英尺長、8英寸方，以及21-1/2英尺長、11英寸見方。已有非常確定的證據(jù)表明它們是由一些小的鋼坯焊接而成，這些小鋼坯的尺寸一般為截面1英寸，長6英寸。斷面呈不規(guī)則性，但可在一些均勻分布的空穴點(diǎn)搜索到殘留的熔渣。有的柱梁已經(jīng)嚴(yán)重腐蝕，但很多還是基本沒受什么影響，因其表面有一層非常薄的粘結(jié)涂層。Friends和Thornycroft曾從一根柱上取樣分析。由于許多裂縫處存在熔渣，使顯微組織分析困難。研究發(fā)現(xiàn)，裂紋與鐵素體條帶相鄰，晶界模糊可辨。樣品中遠(yuǎn)離裂紋的部分呈現(xiàn)相當(dāng)均勻的典型低碳鋼組織結(jié)構(gòu)，含碳量低于0.15%。這種金屬很柔軟，布氏硬度只有72。對一片不含爐渣的樣品進(jìn)行成分分析結(jié)果是（%）：碳-0.110，硅-0.100，硫-0.024，磷-0.015，錳-痕量。

對該古鐵與現(xiàn)代低碳鋼的抗銹蝕能力進(jìn)行了比較：兩種被稱重的樣本被同時(shí)交替用水潤濕并放置于空氣中，一年后清除鐵銹再稱重，發(fā)現(xiàn)古鐵柱被銹蝕量只是現(xiàn)代低碳鋼的89%。浸泡在海水里一年的對比樣同樣證明了古鐵柱比現(xiàn)代低碳鋼抗蝕力更強(qiáng)，失重比為75：100。但是，這種實(shí)驗(yàn)，只用一個(gè)樣品，只包含一種現(xiàn)代鋼鐵，所以對古代金屬的抗腐蝕性的表現(xiàn)只是很少的一點(diǎn)點(diǎn)。endprint