以含碳量高的生鐵為原料,用脫碳法煉鋼,這是中國古代煉鋼的重要方法。東漢時期,我國煉鋼的固體脫碳技術已經得到廣泛應用,冶煉鑄造工藝也得到壹定程度的規範。比如在河南澠池發現的大量鐵器中,有很多鑄鐵脫碳鋼件,包括斧、鐮刀等工具和武器,從外觀上看都是鑄件,化學成分和金相組織基本都是鋼,夾雜物很少。
從考古發掘資料來看,漢魏時期的器物雖然是不同作坊生產的,但化學成分和金相組織大體相似,特別是碳含量基本統壹,說明東漢時期的固體脫碳技術已經達到了壹定程度的標準化。
在鄭州博物館,有六把東漢時期的鐵剪刀。
研究證明,它們是用鑄件脫碳和淬火的。金相檢驗結果表明,剪刀全斷面為含碳量為65438±0%的碳鋼,組織均勻,滲碳體呈良好的球狀,與現代工業使用的碳球鋼相似,但織構非常純凈。其硬度和彈性都達到了很高的標準,突出反映了東漢時期鑄鐵脫碳技術的成就。
西漢末年創造的“炸鋼”技術,在東漢時期得到了進壹步的完善和推廣。“炒鋼”就是將生鐵加熱,攪拌使其脫碳成鋼。“炸鋼的時候,首先把生鐵在空氣中加熱,使其處於半熔化狀態。加熱到1200度時總碳含量為3%的生鐵。
由含碳量1.7%的約60%奧氏體和含碳量約3.7%的40%液態組成。通過連續攪拌,氧和鐵之間的接觸表面增加,以氧化液體中的碳。隨著溫度的升高,奧氏體中碳含量逐漸降低;鐵中的矽和錳被氧化,與氧化鐵形成矽酸鹽夾雜物。如果在半固態下繼續攪拌,鐵中所含的碳可以借助空氣中的氧氣再次被氧化,就可以成為低碳熟鐵。