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。