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古代铁的冶炼

 

中国古代对铁的冶炼
      中国开始和使用铁器的年代,目前尚无定论。考古发现的最早人工冶炼铁器属于年龄时期,目前已知有大约二十件左右,有凹形锄(臿)刃,梯形锛刃、削、刮刀、剑、鼎等,经金相核验,多数属固态还原的块炼铁(指不含炭的铁)。战国时期,把握了块炼渗碳钢及其淬火工艺,大大进步了铁器的实用机能,为战国中期以后的铁器大量应用于军事和农业出产创造了技术前提。  
  冶铁技术是古代化学工艺的应用实例,也是应用化学知识的集中表现。人类最早炼得的铁,是铁矿石在800℃~1000℃前提下,由木炭还原直接得到的。江苏省六合县程桥出土的公元前6世纪前后东周墓内的铁凡、铁条,在湖南省长沙市洞坡等地的遗址中,发现经由人工冶炼的铁块,这是世界上最早的生铁什物。  
  商周时代,我国的青铜锻造业非常发达,这意味着采矿、鼓风、冶炼等技术都很提高前辈。在这个基础上,冶铁业也迅速发展起来。因为早期的冶炼技术底下,炼炉很小,鼓风能力也不强,无法使矿石充分熔化,因此只能炼成海绵状的熟铁块。在海绵铁中还含有良多杂质,需要经由反复煅打才能得到较纯的铁块,这种技术叫做块铁法。欧洲曾经长期使用这种方法炼铁,一直要到14世纪发明了水力鼓风炉以后才能冶炼铸铁,比我国晚了1900多年。  
  文献上关于冶炼生铁的记载最早见于《左传》。公元前513年,晋国曾在国都征收“一鼓铁”的军赋,并把成文的刑法铸在铁鼎上,即所谓的“铸刑鼎”。这说明年龄晚期民间已经泛起了炼铁作坊,并且已经能够锻造鼎这样复杂的铁容器了。目前发现的最早的铁器都是年龄时代的,这些铁器经金相分析,有的是块铁法制造的,有的是铸铁锻造的,有的是把铸铁加热退火柔化处理为展性铸铁制成的,显示出技术已经非常纯熟了。  
  早期的铸铁是白口铁,质地脆而硬,轻易折断,不耐用。战国时期人们已经把握了铸铁柔化技术。他们把铸铁加热锻打脱碳,得到白心可锻铸铁,或经由长时间加热退火,得到韧性更好的黑心可锻铸铁。假如脱碳不完全,仅使铸件外层成为钢而内层仍是铸铁,就可以得到一种钢和铁的复合品,使铸件的质量更加优良,欧洲要到18世纪才有白心可锻铸铁,美国要到19世纪才有黑心可锻铸铁,我国的铸铁柔化技术比他们早发明了两千多年。  
  生铁、熟铁和钢的区别在于含碳量的不同,生铁的含碳量大于2%,熟铁的含碳量小于0.04%,钢的含碳量界于二者之间。钢可以通过生铁脱碳得到,也可以通过熟铁渗碳制得。燕下都出土的一部门刀兵就是把块炼铁放在炽热的木炭中长期加热使其表面渗碳,在经由锻打成为渗碳钢片,又把渗碳钢片对折锻打多次制成的,这种炼钢法也叫“百炼成钢”,汉代有些用这种方法制成的钢刀上经常刻有“卅炼钢”、“百炼钢”等字样。  
  汉代冶铁的一项凸起成就,就是泛起了球墨铸铁,而现代的球墨铸铁要到1947年才研制成功。百炼钢工艺的日益成熟和炒钢技术的发明,也是汉代钢铁冶炼技术提高的标志。西汉中晚期泛起了利用生铁炒成熟铁或钢的新技术,即将生铁加热到半液体、半固体状态再进行搅拌,利用空气或铁矿粉中的氧进行脱碳以获得熟铁或钢。运用这种技术可以有控制的把生铁炒到所需要的含碳量,然后再加热锻打成质量较好的钢件,从而大大的促进了百炼钢的发展。

 

 
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点击次数:  更新时间:2017-01-07 10:54:05
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