中國古代的冶鐵技術生鐵和柔化處理技術生鐵我們通常說的“鐵”分“生鐵”和“熟鐵”兩種，包括“鋼”在內，都是以鐵（Fe）和碳（C）兩種元素為主的壹種合金。人們通常把含碳量在百分之○○五以下的叫熟鐵，百分之○○五到百分之二○的叫鋼，百分之二○到百分之六六七的叫生鐵。人類早期煉得的熟鐵通常叫塊煉鐵，它是鐵礦石在八百到壹千攝氏度左右的條件下，用木炭直接還原得到的。出爐產品是壹種含有大量非金屬夾雜的海綿狀固體塊。塊煉鐵和生鐵比較起來，有如下幾個缺點：壹是它不能從爐裏流出，取出鐵塊時，爐膛要受到不同程度的破壞，不能連續生產，生產率比較低，產量比較小。二是成形費工費時。三是所含非金屬夾雜比較多，要通過反覆鍛打才能排除。四是含碳量往往比較低，因而很軟。生鐵的冶煉溫度是壹千壹百五十到壹千三百攝氏度，出爐產品呈液態，可以連續生產，可以澆鑄成型，非金屬夾雜比較少，質地比較硬，冶煉和成形率比較高，從而產量和質量都大大提高。由塊煉鐵到生鐵是煉鐵技術史上的壹次飛躍。我國鋼鐵冶煉技術的發展道路和世界各國是不完全相同的。國外壹般是先有塊煉鐵，經過長期緩慢發展之後才有生鐵。歐洲許多地方的塊煉鐵是公元前1000年前後發明出來的，但是直到公元十四世紀才有生鐵。我國卻不是這樣。我國冶鐵術大約發明於西周時期，比歐洲晚，可是它壹經發明，不久就出現了生鐵，後來者居上，使我國成為世界上最早發明並使用生鐵的國家。1964年，江蘇六合程橋鎮出土壹件春秋晚期的鐵塊，經鑒定是白口生鐵。這是到現在為止我國出土並且經過科學分析的最早生鐵實物。戰國中晚期，鐵器在我國農業、手工業生產中占據了主導地位。據不完全統計，目前出土的戰國鐵質生產工具大約十六種左右，其中多數是生鐵和它的柔化處理件，塊煉鐵處於輔助地位。這表明這時我國生鐵生產已經有了比較大的發展。我國生鐵技術發明比較早的原因是多方面的，我們以為在技術上至少應包括以下幾點：壹是我國冶銅術中很早就使用了比較強的鼓風裝置。二是很早就對冶煉用的原料進行了比較好的選擇和處理。三是很早就發明了比較高大的冶煉豎爐。壹般認為，我國生鐵技術的發明和發展同青銅技術有密切的關系。可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵原是白口鐵經高溫退火得到的壹種高強度鑄鐵，具有壹定的塑性和沖擊韌性。依熱處理條件的差別，又可分成白心可鍛鑄鐵和黑心可鍛鑄鐵兩種：白心可鍛鑄鐵以脫碳為主，又叫脫碳可鍛鑄鐵；黑心可鍛鑄鐵以石墨化為主，又叫石墨化可鍛鑄鐵。國外的白心可鍛鑄鐵是公元1722年由法國人首先發明的。公元1826年，美國人又發明了黑心可鍛鑄鐵。此後壹個相當長的時期裏，人們都把白心可鍛鑄鐵叫做“歐洲式可鍛鑄鐵”，把黑心可鍛鑄鐵叫做“美洲式可鍛鑄鐵”。其實，這兩種可鍛鑄鐵，我國早在兩千多年前都已經發明了。“洛陽水泥制品廠戰國早期灰坑遺址出土過壹件鐵鏟，鏟體基本銹蝕，只在銎（qióng）部（裝柄的孔）有部分金屬殘留，在金相顯微鏡下顯示了黑心可鍛鑄鐵組織，基體是鐵素體，上面分布著團絮狀退火石墨。這是到現在為止世界上經過科學分析的最早的鑄鐵可鍛化退火處理件。戰國中晚期後，可鍛化處理工藝有了比較大的發展，主要表現在：第壹，分布地域更廣了。在北方，目前經分析過的有河北易縣燕下都遺址的鐵钁、鐵鋤、鐵鐏等，在南方有湖北包山出土的空首斧、湖南長沙出土的鐵鏟等。第二，部分器件已經處理得比較好，器件斷面基本上是可鍛鑄鐵組織，中心沒有白口鐵殘余，如燕下都的鐵鐏等。漢代到南北朝時期，鑄鐵可鍛化技術發展到比較成熟的階段：壹是使用範圍有了進壹步擴展。近年在山東薛城、河南南陽、澠池和鞏義市，北京清河和大藻臺，湖北銅綠山等地，都發現了這類器件。南陽瓦房莊出土的農器有十二作，經過分析，九件是普通可鍛鑄鐵，兩件是鑄鐵脫碳鋼，只有壹件是白口鐵。二是技術水平有了進壹步提高。凡處理過的器伴，中心很少有白口鐵組織殘留，石墨發育比較好，形態多和現代可鍛鑄鐵相當。這些可鍛鐵中，有白心的，也有黑心的，多數是農具。鑄鐵可鍛化處理有十分重要的意義。在常溫下，碳在鑄鐵中主要有兩種存在形式：壹是化合態，主要是滲碳體；二是自由石墨態，有條狀、團絮狀、球狀石墨等。碳的存在形式不同，同壹成分的鑄鐵，性能也是不盡相同的。白口鐵中，碳全部以滲碳體形式存在，因滲碳體硬度很高，塑性極低，所以白口鐵性硬而脆。通過可鍛化處理，白口鐵中的碳或以自由石墨態形式析出，或因氧化而去除，從而使材料強度提高，硬脆性減少，綜合機械性能得到改善。戰國中期以後，我國在農業、手工業中這樣廣泛地使用了鐵器，可鍛鑄鐵的發明和發展是起了重要作用的。球墨可鍛鑄鐵球墨可鍛鑄鐵因所含石墨呈球狀而得名。它有比較高的強度、塑性和韌性，鑄造加工性能也比較好。1974年，河南澠池發掘了壹個北魏鐵器窖，裏面藏有從漢代到北魏的鐵器四千多件，種類有生產工具、兵器、日用器皿以及鑄範、鐵
上一篇:求小學體育老師編試題下一篇:如何給小學生寫劇本