中国古代钢铁工艺：百炼钢的制作与影响

2023-12-07 百科知识版权反馈

【摘要】：炒钢炼制出来的百炼钢，质量很好。百炼钢—中国古代最好的钢材如果要问中国古代质量最好的钢材是什么？中国古代的打铁作坊所谓灌钢，是把生铁加热熔化，融入灌注到熟铁料中。《天工开物》对于中国古代农业和手工业生产技术作出了系统全面的总结，贡献是史无前例的，它的出版，对世界特别是东南亚地区产生了巨大的影响。

2.古代炼钢

（1）中国最早的炼钢术

中国最早提到炼钢术的古书是《春秋左氏传》。即公元前770至公元前221年，春秋战国时期，春秋阖闾传言：“干将作剑，干将夫妻乃断发剪爪投于炉中，使童女童男三百人鼓橐(风箱)装炭，金铁乃濡遂以成剑。”钢的机械性能远高于铸铁。《吴越春秋》和《越绝书》中，都记载着春秋吴国著名匠师干将和欧冶子炼制钢剑的传说，说明春秋时期已经掌握了制钢技术。从出土实物的科学分析，得知春秋战国时期的制钢工艺，有熟铁渗碳制钢和铸铁脱碳两种。

传说中的干将剑

（2）炒钢技术的发明

炒钢是把生铁加热到熔化或基本熔化以后，在熔池中加以搅拌，经过不停地搅拌，让氧气和铁更充分接触，借助于空气中的氧把生铁中所含的碳氧化掉，降低生铁的碳含量，再经反复锻打，得到组织较为均匀的钢材。在河南巩县铁生沟曾发现有一座炒铁炉。

传说中的宝剑

在西汉末期我们的祖先已经学会了炒钢，并且生产出了大量的钢或熟铁。掌握炒钢是需要掌握火候的，掌握火候需要很高的技术，需要积累丰富的经验，如果火候过了头，碳就会过多地溢出，这样炼出来的东西不是钢，而是熟铁。

所以，当时人们就干脆先把它炒成熟铁，再以这个熟铁为原料去锻制百炼钢。

炒钢炼制出来的百炼钢，质量很好。传说中的名剑就是这样炼制出来的。东汉卅炼钢刀是从山东苍山出土的，钢的内部组织比较均匀，火候掌握得很好，含碳量适中，钢中夹杂物细小，只有很高的炼钢技术，才能炼制出这样好的剑，它比西汉中期的刀剑好多了。

（3）百炼钢—中国古代最好的钢材

如果要问中国古代质量最好的钢材是什么？那就是百炼钢！它是怎么炼制出来的呢？那就是把熟铁反复加热锻打。加热的燃料可以用木炭，也可以用煤。在加热的过程中碳能逐渐渗入铁中，而锻打则可以把铁中的夹杂物清除，使钢的组织更加致密、成分更加均匀。百炼钢是对炼铁渗碳钢技术的延伸，最初的炼制材料为“块炼铁”，炒钢技术出现后，它的炼制材料就以熟铁或炒钢为主了。

炒铁的内部组织结构非常不均匀，而且还混有很多杂质。从电影电视里经常看到打铁的场面，这就是锻打。锻打的好处就是可以减少铁里的杂质，使组织变得均匀。人们在“叮叮当当”的锻铁中，匠师们发现这样锻打出来的锻件质量更好，最后他们终于打出了百炼钢。

（4）灌钢技术的发明

魏晋南北朝时期，人们发明了灌钢技术，大概是从炒铁中演化而来的。炒铁时，如果炒得过火，含碳量太低，就要加入一些生铁来补救，久而久之，便发明了灌钢工艺。

中国古代的打铁作坊

所谓灌钢，是把生铁加热熔化，融入灌注到熟铁料中。生铁里的碳含量比较高，而熟铁含碳量低。把生铁灌注到熟铁中，碳也就从生铁中扩散渗透到熟铁中。这样得到的东西叫灌钢，它再经匠师反复锻打，使其结构均匀。这样炼出的灌钢品质较好。

（5）刀剑的锻造

人类的历史实际上是一部人类战争史。魏晋南北朝时期，烽火连天，战乱频繁，是个大混战的时代，武器是战争的宠儿，刀、剑等高品质的钢铁武器格外受到人们关注。

锻打(www.chuimin.cn)

锻造刀、剑所用的材料有两种：除了上面提到的百炼钢还有花纹钢。花纹钢的炼制方法大约可有两种：

①把含碳量不同的钢片多层叠合在一起，再经反复锻打而炼成。

②用灌钢法炼制成。

花纹钢为什么有花纹呢，这是因为它的成分很不均匀，这样制造出来的锻材抛光后稍加腐蚀，在高碳部分光泽显得较亮，低碳部分光泽较暗。这样明暗相间，形成花纹。这种锻造方法，技术上的关键是要掌握好火候，要在加热到一定温度就锻打，加热温度不能过高，过高了，碳分布就趋于均匀，炼制出来的花纹钢就没有花纹了。

大马士革钢是花纹钢的一种，因产地而闻名于世，大约在魏晋时期或更早一些时候传入中国，当时名为镔铁。

（6）炒钢工艺的新成就

明朝冶铁技术有一项重要成就，那就是《天工开物》，这本书中介绍了使生熟铁连续生产的各种工艺。

书中说，如果要炼熟铁，在离炉子不远的地方筑一个方池子，四周砌上短墙，让铁水流入池子里面，几个人拿着木棍站在墙上，一个人迅速把用污潮泥制成的干粉均匀播撒在铁水面上，另外几个人就用木棍快速地搅动铁水，这样生铁就“炒成熟铁”了。其中的“污潮泥”或许是含有硅酸铁和氧化铁的泥土，用它能让生铁中的碳氧化成二氧化碳。由于碳的含量减少，生铁就成熟铁了。这种将炼铁炉和炒钢炉串联起来使用，可以免去生铁再熔化的过程，提高了生产效率。

带花纹的百炼钢

（7）灌钢技术进一步改进

灌钢，在宋元时期也叫团钢，这种技术在明代又得到进一步改进。团钢需用熟铁做原料，而熟铁是用生铁炼成的，“二三炼则生铁自熟，乃是柔铁（熟铁）”，“用柔铁（熟铁）屈盘的，以生铁陷其间，泥封炼的，锻令相入”，就制成团铁。

据《物理小识》和《天工开物》介绍，新的灌钢法和以前的灌钢法有许多不同的地方：

①不是把在盘绕的熟铁条中块嵌生铁，而是在捆紧的若干熟铁薄片上放生铁。

②为了让生熟铁相合，加热它们的时候不是用泥封，而是用涂泥的破草覆盖，“火力到时，生钢(铁)先化，渗淋熟铁之中，两情相合，取出加锤，再炼再锤，不一而足，俗名团钢，亦曰灌钢者是也。”

新灌钢法最大的优点就是使生铁液能够均匀地灌到熟铁薄片的夹缝中，让生熟铁能完美地结合，增加了生熟铁之间结合的接触面积，使生铁中的碳能够更快更均匀地渗透进熟铁中。另外，用涂泥的破草覆盖，能保持较高的温度，可使生铁在还原环境下逐渐熔化。

（8）手工艺专书—天工开物

未开刃的钢刀

明朝时期，宋应星的著作《天工开物》里面《冶铸》一章，详细地讲了许多中国传统铸造技术。《锤锻》一章，系统地讲述各种铁器和铜器锻造工艺，从万斤大铁锚到纤细绣花针，无所不包，其中还介绍了斧、凿、锄、锯等工具的制造方法，同时介绍了焊接、金属加热等加工工艺。《五金》一章，叙述金、银、铜、铁、锡、铅、锌等金属矿的开采、洗选、冶炼和分离技术。当然，也描绘了灌钢、各种铜合金的冶炼，以及生产设备图，像用煤炼铁、用活塞箱鼓风，直接将生铁炒成熟铁，以及生铁与熟铁合炼成钢等等。《天工开物》对于中国古代农业和手工业生产技术作出了系统全面的总结，贡献是史无前例的，它的出版，对世界特别是东南亚地区产生了巨大的影响。

战国时代的兵器

中国古代钢铁工艺：百炼钢的制作与影响

相关推荐