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古代是如何冶煉的?

1古代冶煉技術的演變春秋以前,我國的冶煉技術處於比較原始的階段,當時使用的冶煉方法稱為“塊冶法”。當時煉鐵用的燃料是木炭,熱量少,爐體小,鼓風設備差,所以爐溫比較低,達不到鐵的熔化溫度。因此,生產出來的鐵是海綿狀的固體塊狀物,被稱為“塊狀煉鐵”。塊狀煉鐵耗時長,質地軟,雜質多,鍛造後可作為熟鐵使用。鋼鐵冶煉技術進壹步發展到“塊狀滲碳鋼”。出土文物表明,中國最遲在戰國末期就已經掌握了這種初步的煉鋼技術。在煉鐵和熟鐵的鍛塊過程中,人們需要反復加熱。鐵吸收木炭中的碳,增加碳含量,減少夾雜物變成鋼。這種鋼結構致密,碳含量均勻,適合制作兵器和刀具。“百煉鋼”技術的進壹步發展。制作器皿時,人們有意識地增加折鍛次數。壹塊鋼往往需要燒、打,反復多次,甚至上百次,故稱百煉鋼。鋼的含碳量更多,組織更細,成分更均勻,因此鋼的質量提高,主要用於制作寶刀、寶刀。西漢中後期,中國出現了壹種新的煉鋼技術“炒鋼”,這是在生鐵冶煉和鑄造技術的基礎上發展起來的。大約在春秋末期,中國已經發明了生鐵冶煉和鑄造技術,經過長時間的實踐和探索,他逐漸形成了以生鐵為原料炸鋼的技術。基本方法是將生鐵加熱成半液態和液態,然後加入鐵礦粉,同時不斷攪拌,利用鐵礦粉和空氣中的氧氣除去生鐵中的部分碳,從而降低生鐵中的碳含量,並除去爐渣直接獲得鋼,這就是炒鋼技術。這項技術的發明是煉鋼技術的重大突破,使冶煉業能夠提供大量廉價優質的熟鐵或鋼材,以滿足生產和戰爭的需要。炒鋼的出現推動了煉鋼技術的發展。人們以炒鋼為原料,經過反復加熱、折疊、鍛造,制成質量良好的鋼件。但炸鋼煉鋼技術仍存在壹些缺陷,如炸鋼工藝復雜,難以掌握;煉鋼需要時間和勞動。

2.吳懷文對澆鋼法的發展大約在東漢末年,新的煉鋼工藝“澆鋼法”的最初形態可能出現。南北朝時,齊武懷文對這種煉鋼工藝進行了很大的改進和提高。齊梁南朝的陶弘景最早記載了澆鋼的方法。北魏齊時,萬懷文就用這種方法制作了非常鋒利的“鐵刀”。吳晴懷文,本姓吳晴,名懷文,是我國南北朝時期著名的冶金學家。他生活在公元6世紀東魏至北齊之間,具體的生卒年月在史書中沒有記載。只知道他擅長道教,曾是北齊新州(今四川奉節縣)刺史。據史書記載,齊武懷文的煉鋼方法是:“燒生鐵精,用重軟領,數夜而成鋼”,也就是說,選擇高品位鐵礦石冶煉優質生鐵,再將液態生鐵倒在熟鐵上,經過數次冶煉,將鐵滲碳成鋼。因為生鐵和熟鐵是“夾”在壹起的,所以煉出來的鋼叫“夾鐵”。澆鋼法是中國古代煉鋼技術的壹大成就。與百煉法或煎炸法相比,具有1)的優點作為1滲碳劑,生鐵由於熔化後溫度高,加快了滲碳成熟鐵的速度,縮短了冶煉時間,提高了生產率。(2)熟鐵因碳的滲入而變成鋼,生鐵也可因脫碳而變成鋼,增加了鋼的產量。(3)在高溫下,液態生鐵中的碳、矽、錳與熟鐵中的氧化物夾雜反應,去除雜質,凈化金屬組織,提高金屬質量。(4)澆鋼法易於操作和掌握。為了獲得不同碳含量的鋼,只需將生鐵和熟鐵按壹定比例混合後熔煉即可。3推動中國古代刀劍技術的發展,吳懷文是壹位優秀的制刀專家,他研究和比較了以往人造刀的經驗,通過不斷的實踐,創造了壹套新的制刀技術和熱處理技術。

刀的制作方法是:先用生鐵和熟鐵澆鋼燒成鋼做刃口,再“以軟鐵為刀脊,五獸溺淬成脂”。用這種方法制作的刀被稱為“蘇鐵刀”,鋒利無比,壹次可以削去30片甲胄。對於含碳量較高的鋼,理想的淬火介質應該是:當工件在650 ~ 400℃的較高溫度下具有較高的冷卻速度時,在300 ~ 200℃的較低溫度下具有較慢的冷卻速度。這就需要使用雙液淬火法。齊武懷文先用動物尿,再用動物油進行雙液淬火,可以做出高質量的“鐵刀”。中國早在戰國時期就使用了淬火技術,但在很長壹段時間裏,人們普遍使用水作為淬火的冷卻介質。雖然三國時期制刀專家濮院等人已經認識到用不同的水作為淬火冷卻介質可以得到不同性能的刀,但仍然沒有突破水的範圍。然而齊武懷文實現了這壹突破。他在制造“鐵刀”時,采用了雙液淬火法,即先在冷卻速度高的動物尿液中淬火,再在冷卻速度低的動物脂肪中淬火,這樣可以獲得性能更好的鋼材,同時也避免了只能使用1種淬火(即單液淬火)的局限性。雙液淬火法,即在工件溫度較高時,選擇冷卻速度較快的淬火介質,以保證工件的硬度;當溫度較低時,選擇冷卻速度相對較低的淬火介質,防止工件開裂變形,並使其具有壹定的韌性。雙液淬火法是1種復雜的淬火技術,在當時沒有溫度測控設備的情況下完全依靠操作和經驗,是壹個驚人的成就。

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