转载袁雪峰—袁老师—中国古代炼钢技术

炒钢

炒钢因在治炼过程中要不断地提半好像炒

菜样而得名。炒钢的原料是生铁，操作要点是

把生铁加热到波态或半波态，利用鼓风成撒人

精矿粉等方法，令硅锰、碳氧化，把含碳量降低

到钢和熟铁的成分范围。炒自的产品多是低碳

时收2鸭树但是 如果应制导负子， 也可品码室中中心

钢和高碳钢。

炒钢工艺大约发明于西汉，文献上关于炒

钢的记载最早见于东汉(太平经》。炒钢的优点

是成分可适当控制，生产率比较高，质量也比较

好。在现代，人们常把由矿石直接制够的工艺叫

步冶炼或直接治炼， 而把先由矿石冶炼成生

铁、然后再由生铁炼钢的工艺叫两步治炼成间

接治炼。炒铜的生产过程也分两步:先炼生铁，

后炼钢。因而在某种意义上说.炒有的出现便是

两步炼钢的开始，是具有时代意义的重大事

件、它进一步促进了我国古代铁器的广泛使用

和社会生产力的发展。

十八世纪中叶.英国发明了炒钢法，马克思

怀着极大的热情给予了很高的评价，说不管怎

样赞许也不会夸大了这一革新的重要意义。

百炼钢

“百炼钢"以一.种含碳量比较高的炒炼产

品作为原料,操作要点是反覆加热锻打，千锤

百炼。现在见到的最早百炼钢实物是东汉晚期

的制件。

宋代沈括《梦溪笔谈》卷三曾对百炼钢的工

艺操作作了比较详细的记载，说把"精铁"锻炼

百多火，一锻一称一 轻,待到斤两不减，就成

“纯钢”了;“凡铁之有钢者，如面中有筋,濯尽柔

|面，则面筋乃见。”沈括所说的“精铁”,不应是生

铁，也不是现代意义的熟铁，由建初“五十口”长

剑、永初”“卅口大刀”等器物的科学考察，以及有

关文献来看，应是含碳量稍高的一种炒炼产品。

这种炒炼产品所含非金属夹杂是比较多的。一

锻一称一轻,是因为逐渐排除这些夹杂，氧化铁

皮不断产生并脱落了。说最后“斤两不减”,这是

相对来说的，实际上，不断地加热锻打，氧化铁

皮不断地产生又脱落，重量总要不断减轻的。渗

碳和脱碳都不是百炼过程的主要环节。百炼钢

工艺的主要操作是反覆加热锻打。锻打可以去

除夹杂，减小残留夹杂的尺寸，使成分均匀，组

织致密，有时也可以细化晶粒,从而使材料强度

大大提高。

百炼钢是在块铁渗碳钢反覆锻打的基础

， 上，伴随着炒钢技术、刀剑工艺的发展而兴起的。

“十炼”,“三十炼”的说法在公元前一世纪的西汉

后期就已出现,最初是用在炼铜上的。魏晋时期

百炼钢发展到了鼎盛的阶段,之后,虽因一些技

术和社会的原因而有所减弱，但一直沿用到了明

清时期。百炼钢制作比较艰难成本比较高，主要

用来制造宝刀、宝剑等类 贵重器物，它凝聚着

我国古代劳动人民的勤劳和智慧，一定 程度上

反映了当时金属冶炼和力加工技术的先进水平，

铸铁脱碳钢

护铁脱酸何是用热处理友法制作出来的。

它的操作要点是先生产出白口铁铸件，然后在

氧化性气氛中脱碳退火，使含碳量降低到钢的

成分范围以下，不析出或很少析出石墨。它的金

相组织同近代的钢和熟铁相似。铸铁脱碳技术

大约可以追溯到战国早期。洛阳水泥制品厂战

国早期灰坑遗址出土过两件铁镇，对其中件

的銎部作了金相分析，知道它的表层已经脱碳，

稍里是珠光体,中心是白口铁组织。这表明铁锛

进行过不完全的脱碳退火处理，应属铸铁脱碳

钢的前身或早期阶段。经秦汉、魏、晋到南北朝

时期，这项技术发展到相当成熟的阶段，主要表

现在:第一，进行这种处理的器物更多了。近年

在北京大葆台河北武安和河南渑池、南阳瓦房

庄、郑州古荥镇、鲁山望城岗等处都有发现，种

类有铁斧、铁剪、铁铲、铁小刀、铁凿、铁笄、铁

犁铁铧等成形件,以及梯形和长方形的小铁板

等半成品件。第二，多数器件的整个断面都已经

脱碳成钢或熟铁，中心再没有白口铁组织残余，

没有或只有微量石墨在晶粒间界析出。第三,部

分器件在整体脱碳成钢或熟铁后，经过局部锻

打、刃部渗碳或其他加工，获得了更加良好的使

用性能。第四，铸铁脱碳钢主要用作手工业工具

的斧、剪以及农具的镰类锋刃器 ，而-般可锻

铸铁主要用作农具的锄、口、铲类,至于铁釜、

铁范、轴承类生活用器、生产工具和交通用

具，多用白口铁和灰口铁制作，说明当时人们对

这些材质的性能已经有了相当认识，也说明铸

铁脱碳钢技术、可锻化处理技术已经达到比较

高的水平。南北朝时期以后，由于炒钢等冶炼工

艺和加工工艺的发展等，铸铁脱碳钢技术、可锻

铸铁技术逐渐失去了它们在生产中的重要地

位,唐代以后就很少看到了。

铸铁脱碳钢的发明具有十分重要的意义。

古代一般是没有铸钢的，而锻钢生产率很低，加

工成形比较难，所含杂质比较多。我国古代利用

生铁生产率比较高容易成型夹杂比较少的优

点,通过脱碳退火的办法,得到一一种组织和性能

同近代铸钢相近的铸件，这是我国古代冶金技

术上的一项重大发明。

灌钢

，所谓”灌钢”.用末代苏源的话来说，就是“以

生柔相杂和，用以作刀剑锋刃者”。“生“就是生

铁,“柔”应是种可银铁， 只从含碳量看，应包括

现代意义的和熟铁。所以依苏颂所说，灌钢号是

由生铁和可般铁在起合炼得到的用来制作刀

剑来刀的种含碳比交高 、质量比交好的管。

灌钢发明时间似可追溯到汉魏晋时期。南

北朝时期，灌钢工艺有了一定的发展 .南朝梁代

陶弘景说灌钢是“杂炼生口作刀镰者”。既然滥

钢已用作刀、镰类普通生产 工具和生活用器，

可见它的生产已经比较普遍。北朝东魏北齐间

的綦毋怀文用灌钢制造了一把大钢刀，叫“宿铁

刀”，“斩甲过三十机”，非常锋利。

在历史上，灌钢有过好几种不同的操作工

艺。种是把生铁和柔铁片捆在 起，用泥封

住，人炉治炼，如沈括(梦溪笔谈》卷三所说:“用

柔铁屈盘之.乃以生铁陷其间，泥封炼之，锻令

相入，谓之“团钢" ,亦谓之‘灌钢"。”

种是把生铁放在熟铁可锻铁片的 上面，

生铁先化,渗淋到熟铁中如宋应星(天工开物》

卷十四所说:“用熟铁打成薄片如指头阔，长寸半

许，以铁片束包尖紧生铁安置其上，又用破

草履盖其上，泥涂其底下，洪炉鼓精，火力到

时，生钢先化，渗淋熟铁之中,两情投合。取出

加锤，再炼再锤，不而足。俗名团钢，亦日灌

钢者是也。

种是“苏钢" ,它是灌钢发展的高级阶段，

灌钢的优点在这里得到了最充分的表现。苏钢

操作的要点是:先把熟铁料放到炉里鼓风加热，

后把生铁的-端斜放到炉口里加热。 当炉温达

到一千三百摄氏度左右时，炉里生铁不断熔滴，

熟铁料已经软化，便用钳子钳住生铁块，使铁水

均匀地浇淋到熟铁料上。浇淋完毕后，停止鼓风，

夹出钢团，砧上锤击，去除夹杂。一般要渗淋两

次。苏钢冶炼高明的地方有两点:一是熟铁组织

比较疏松,所含氧化夹杂比较多,硅、锰、碳含量

比较高，灌炼时氧化反应比较剧烈，有利于渣、铁

分离。二是熟铁所含铁氧化物和生铁中的碳作

用后，部分铁可被还原出来,提高了金属获得率。

灌钢以生铁和可锻铁作为原料，灌炼操作

在生铁熔点以上进行，因此生产率比较高,渣、

铁分离比较好:人们可以通过控制原料配比和

鼓风等操作来控制产品成分,因此产品质量也比

较好。在公元1740年坩埚波态炼钢法发明以

前,世界上制钢工艺基本上属于固态冶炼和半液

态冶炼,渣、铁分离比较难。像灌钢这样成分比

较容易控制,渣、铁分离也比较好，在古代制钢技

术中是十分

罕见的。