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历史那些事,炼钢技术的新成就,“灌钢”冶炼法

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-04-27  浏览次数:114
核心提示:  中国早期冶炼钢铁技术,最突出的成就,就是灌钢冶炼法的创造。这种新的炼钢方法,至少在南北朝时已经普遍应用了。陶弘景是记
   中国早期冶炼钢铁技术,最突出的成就,就是“灌钢”冶炼法的创造。这种新的炼钢方法,至少在南北朝时已经普遍应用了。陶弘景是记述我国古代“灌钢”冶炼法的第一人,东魏、北齐的著名冶金家紊毋怀文,应用此法后才迅速地传播开来,因此世人就认为灌钢是他发明的。实际上,这种灌钢冶炼法,是劳动人民在长期实践过程中创造出来的。我国古代的炼钢技术有一个发展过程。在春秋以前,炼铁术已有发展,但由于炉体小,鼓风设备差,用木炭做燃料,炉温比较低,炼出来的铁是呈海绵状的固体块,等到炉子冷却后再取出铁块。这种冶炼方法叫“块炼法”。块炼铁含碳量低、质软,含磷、硅等杂质,必须经过锻打才能成为可以使用的熟铁。江苏六合程桥春秋吴墓出土的铁条,就是用块炼铁锻成的,这是我国考古发掘关于生铁冶铸器物的最早的实物见证。

  熟铁和钢的主要区别是含碳量的不同。熟铁含碳量在0,05%以下,钢含碳量在0,05%一2%之间,生铁含碳量大于2%。熟铁性韧,可耐锤击,但是太软。生铁质硬而脆。钢则脆、韧适宜,用途广泛。人们在锻打熟铁的过程中,由于反复在木碳中加热,使铁吸收了碳,提高了含碳量,减少了杂质,因而成为钢。这是最早的炼钢技术,这种钢叫渗碳钢。把这种钢反复折叠锻打,使碳分布均匀,组织更加致密,提高了质量,又叫百炼钢。出土文物表明,这种炼钢法在战国中晚期已经掌握了,西安半坡秦墓出土的铁凿即用这种钢制成。这种钢的产量很低。到西汉中、晚期,炼钢技术有了新的进步,出现了“炒钢”新技术。就是把生铁加热成半液体、半固体状态,再加人铁矿粉,不断搅拌,利用铁矿粉和空气中的氧,烧去生铁中一部分碳,降低了含碳量,除去渣滓,得到了钢和熟铁。

  这种把生铁当炼钢原料是炼钢技术的一个重大发展。1974年山东苍山县出土东汉永初六年(112)“三十谏”环首钢刀,谏就是炼的意思。这把刀由含碳0,6% -0,7%的炒钢反复折叠锻打而成的。在河南巩县铁生沟汉代冶铁遗址发现了西汉后期炒钢炉一座,炉内尚有未经炒炼的铁块。炒钢炼钢技术在欧洲直到18世纪中叶才出现,比我国要晚1900年。用生铁直接炒炼成钢,工艺比较复杂,在古代缺乏化学分析的条件下,要在炒钢过程中控制所需要的一定含碳量是比较困难的,因此,多数是把生铁先炒炼成低碳熟铁,再用固体表面渗碳方法重新增碳而炼制成钢的。这样,仍然要经过百炼才能得到纯钢,花费的人力和时间是很多的。

  两晋南北朝时期人们发明了灌钢冶炼法。就是利用生铁的溶液灌人未经锻打的熟铁,使碳分较快地、均匀地渗人,只要配合好生铁和熟铁的比例,就能得到适合于钢的含碳量,然后反复锻打,挤出杂质,成为质量较好的钢铁。《重修政和经史证类备用本草》卷4《玉石部》引用梁陶弘景的话:“钢铁是杂炼生揉作刀镰者”。这是最早具体记载的灌钢冶炼法。“生”就是生铁,“揉”是指熟铁,“杂炼生揉”是把生铁和熟铁混杂起来冶炼。生铁含碳量高而熔点低,先熔化后灌入熟铁,这样就得到了比较好的钢,可以用来制作刀镰。茶母怀文也用这种方法冶炼质量很高、十分锋利的钢刀。

  茶毋怀文,匈奴人,是道教的炼丹师,曾作过东魏北齐的信州(今四川奉节县一带)刺史,在高欢与宇文泰作战时,建议高欢把全军红色旗改为黄色,取得了胜利。史书记载茶毋怀文的炼钢方法是“烧生铁精,以重柔挺,数宿则成刚。”就是说,选用较好的铁矿石,冶炼出优质生铁,把液态的生铁浇注在“柔挺”即熟铁上,然后让生铁熟铁如同雄雌两性动物“宿”在一起交配,也就是《天工开物》中所说“生钢(铁)先化,渗淋熟铁之中,两情投合”,经过几度交配后就成钢东普张僧抓(五里二十八扁神形图—斗里神)铁。这种钢也叫“宿铁”。

  綦毋怀文用这种钢制成的刀十分锋利,一刀可以砍断登了30多层的铠甲。这种冶炼方法后来在襄国(今河北省邢台县西南)一带长期为冶炼家所采用。灌钢冶炼法是我国早期炼钢技术上的一项了不起的成就。它与百炼法或炒钢法比较,有很多优点。它缩短了冶炼时间,提高了钢的产最,工艺简便,容易操作,成本低,比较能保证质量。因此,宋代以后一直到明代,这种炼钢方法不断发展,一直是炼钢的主要方法。中国封建社会唐宋以后所以能高度发展,社会生产率大幅度提高,应该与此有关。

 
 
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