《物理故事300篇》293金属的健身法“冷水浴”

293金属的健身法——“冷水浴”1943年冬天，比利时一座叫哈塞尔特的大铁桥落成了。大桥跨度75.4米，颇为壮观。使人费解的是新桥建成以后不久的一天，桥身突然地发出一阵阵震耳的断裂声，不到6分钟，桥就断成三截，坠入河中。奇怪，为什么好端端的铁桥会不明不白地毁于一旦？调查结果发现，这是由于金属先天不足的缺陷造成的。固体金属内部都是晶体结构，也就是说，在金属中，金属原子彼此“手拉手”地紧密连在一起，就像装在一个盒子中的弹子一样，排列得规则而又紧密。本来这种结构是很结实的，按理论值计算，一根直径不到2毫米的纯铁丝，居然可以吊起一辆卡车！然而实际上，纯铁的强度只是理论值的四分之三。这是为什么呢？原因在于金属晶体内部不可避免地存在着一些缺陷，这些缺陷破坏了金属原子有规则的排列。金属一旦受力，这些微小的缺陷的移动或扩张，都会导致金属强度大大降低。哈塞尔特大桥的悲剧，正是由于金属内部的这些隐患造成的。有没有办法克服金属的这个弱点呢？有。早在几千年以前，我国劳动人民就懂得，在钢铁烧到红热的时候，迅速放入油或水中冷却，会改变它的性能。这种方法叫“淬火”。钢铁经淬火后，变得更坚硬了。不过由于技术条件的限制，淬火的温度不太高，冷却速度不快，只能很有限地改变金属的性能。不久前科学家发现，如果把熔融的液态金属或金属，以大于每秒100万度的速度骤然冷却，金属凝固后，性质就会发生惊人的变化，其强度和耐腐蚀性都大大地提高了。科学家把这种方法叫作“骤冷”。骤冷法的优越性很多。用骤冷法制成的铁金属的耐腐蚀能力，比不锈钢还强一千万倍，腐蚀性很强的酸、碱也奈何它不得。骤冷后得到的电器铁芯材料，大大降低了能量消耗。有趣的是，有些金属原来脾气各不相同，用通常的方法无法使它们融合在一起制成合金。但是在骤冷条件下，它们却“重归于好”，几乎可以不受限制地合成一些不同种类、性能优异的新合金。骤冷技术是当前制造超强度材料的尖端技术之一，已经引起了冶金学家的高度重视。在制造燃气涡轮发动机、火箭燃烧塞、导弹等尖端领域，它已经得到率先应用。