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        新聞詳情

        中國鋼鐵冶煉的起源

        發布時間:2016-07-28 瀏覽次數:2082
        東西方的冶鐵技術是循著不同的途徑發展的。
        如果說西方早期的鐵器文化是一種鍛鐵的文化,那么中國早期的鐵器文化是一種以鑄鐵為主的文化。 
        已知中國最早的鐵器是河北出土的商代鐵刃。后確認為是用含鎳較高的隕鐵鍛成。另外有同時代的北京平谷的隕鐵刃,河南商末的銅兵鐵刃。這些說明,原始民族早期使用天然鐵是具普遍性。 
        我國許多地區都有豐富的鐵礦藏。特別是在中原地區,源遠流長的古代青銅技術的故鄉,也是中國古代冶鐵工藝的搖籃。 
        在公元前6世紀前后,中國就發明了生鐵冶煉技術。尤其是在春秋戰國時期,塊煉鐵和生鐵冶煉兩種工藝,幾乎是同時產生,這兩種方法在我國歷史上曾長期平行發展,在不同情況下發揮各自的作用。 塊煉鐵的方法即“固體還原法”。從江蘇六合縣程橋東周墓出土的鐵條,就是塊煉鐵的產物。 
        在春秋末期和戰國初期,以塊煉鐵為材料,在反復鍛打塊煉鐵的實踐中,人們又總結出塊煉鐵滲碳成鋼的經驗。
        因塊煉鐵質柔不堅,滲碳塊煉鋼又太堅硬,人們又發明了煉鋼的淬火工藝,進一步提高了塊煉鋼的機械性能。在河北易縣武陽臺村的燕下都遺址出土的79件鐵器,大部分就是經過淬火處理的。
        塊煉鐵的爐溫大約1000℃左右,離純鐵的熔點(1534)相差甚遠。生鐵的冶鑄工藝與塊煉法的差異在于,它的爐溫達到1100-1200℃。在這種爐溫下,通過被還原生成的固態鐵吸收碳,降低其熔點,從而得到液態的生鐵,液態生鐵可以直接澆鑄成器。江蘇東周墓出土的鐵丸,洛陽出土的鐵錛、鐵鏟等,都是那個時期的生鐵器物。生鐵的早期發明,是中國對世界冶金技術的杰出貢獻。
        歐洲一些國家,雖很早出現塊煉鐵,但出現生鐵則是公元十三世紀末到十四世紀初。 鐵器的較多使用,標志著新一代社會生產力的形成,春秋戰國之交中國已進入鐵器時代。人們日常用語“陶治”“就范”“范圍”“模范”等也是由冶鑄技術轉變而來的,取得普遍意義,在中國文學中表現鐵匠形象也甚多。 
        從戰國到西漢,生熟鐵并用平行發展。早期的鑄鐵都是白口鐵,鑄造性能較好。但碳是以化合碳的形式存在于鐵中,導致生鐵脆硬,不耐碰擊。那么中國早期冶鐵匠師就面臨雙重難題,一是如歐洲古代鐵匠那樣使柔軟的塊鐵變硬,另外是設法使脆硬的白口鐵變軟。因此,在戰國早期,人們就創造了白口鐵柔化術。 
        即通過長時間加熱,將白口鐵中的碳化鐵分解為鐵和石墨,消除大塊的滲碳體,這對提高鐵的柔性起了良好作用,而歐洲的鑄鐵柔化術是在17世紀下期才出現的。 戰國中期以后,鐵器已取代銅器成為主要的生產工具?!豆茏?。海王篇》說:“一女必有一針、一刀”“耕者必有一耒、一(耒+呂)、一銚”?!安粻柖烧哒?,天下無有?!闭氰F器的普遍應用,才極大推動社會生產發展,使奴隸制向封建制轉變,造就了戰國時期經濟繁榮,百家爭鳴的昌盛局面。邯鄲等地以冶鐵致富,并設有專門管理煉鐵的“鐵官”,專門經營煉鐵的“鐵商”。 
        西漢,在塊煉滲碳的基礎上興起了“百煉鋼”技術。它的特點是增加了反復加熱鍛打的次數,這樣既可加工成型,又使夾雜物減少、細化和均勻化,大大提高了 鋼的質量。如河北滿城一號西漢墓土的劉勝佩劍、鋼劍和錯金寶刀,就是“百煉鋼“的產物?!卑贌挸射摗啊鼻уN百煉“成語由此而來。西漢中期,又出現了炒鋼,即將生鐵炒到成為半液體半固體狀態,并進行攪拌,利用鐵礦物或空氣中的氧進行脫碳,借以達到需要的含碳量,再反復熱鍛,打成鋼制品。這省去了煩難的滲碳工序,又使鋼的組織更加均勻。山東蒼山縣東漢墓出土的煉環首鋼刀,就是用炒鋼鍛打而成的。炒鋼的發明,也打破了先前生鐵不能轉為熟鐵的界限,使原先各行其是的兩個工藝系統得以溝通,成為統一的鋼鐵冶煉技術體系。這是繼生鐵冶鑄之后,中國古代鋼鐵技術史上又一重大事件。 
        從古鐵器分析中,中國科學工作者,陸續發現了漢魏時期的球狀石墨的鑄鐵工具多件,引起了國內外學術界的重視,而球墨鑄鐵是現代科技的產物,是1949年由英美學者發明的。經測定,西漢時期的石墨性狀鑄鐵不遜于現代球墨鑄鐵的同類材料,這是冶鑄史上一件很有意義的事。 西晉南北朝時,新的灌鋼技術出現。它是將生鐵炒成熟鐵,然后同生鐵一起加熱,由于生鐵的熔點低,易于熔化,待生鐵熔化后,它便“灌”入熟鐵中,使熟鐵增碳而得到鋼。這種方法比生產炒鋼容易掌握,也使鋼鐵技術較為完備,成為南北朝以后的主要方法。 
        在漢代,鋼鐵業的發展通過多方面展現。如爐型有了擴大,用石灰石作熔劑,風口也從一個發展到了多個,鼓風設備從以前的人力鼓風,畜力鼓風到創造了水力鼓風的“水排”。這項發明比歐洲早一千二百多年。 從唐代到明代,是古代鋼鐵技術全面發展和定型的時期。唐宋時期實現了農具從鑄制改為鍛制這一具有重大意義的歷史性轉變。以生鐵冶煉──生鐵炒煉熟鐵──生、熟鐵合煉成鋼為主干的鋼鐵工業體系趨于定型。 到了明代,采用了“生鐵淋口”法鍛制生產工具。這種方法的原理是和灌相同的。這在宋應星的《天工開物》中有記載。
        另外,《天工開物》還描述了冶煉史上的半連續性系統,即把煉鐵爐流出的鐵水,直接流進炒鐵爐里炒成熟鐵,從而減少了再熔化的過程。這時,人們不僅懂得了煉焦,還用焦炭進行了冶煉。明代中葉到清末,傳統鋼鐵技術繼續緩慢發展,生鐵年產量達數十萬噸。煉鐵豎爐高9米,佛山煉鐵廠還采用裝料機械(機車)代人力加料。 總之,在18世紀中葉工業革命之前,中國冶鐵工業的生產規模和技術水平與當時的英法等國相比并不遜色,各領風騷。中國的封建制度發展到明代已進入衰亡階段,極端腐敗的專制主義政治,龐大的官僚機構和腐朽的上層建筑,嚴重束縛了生產的發展。明末礦稅之害迫使各階層人民群起反抗,階級矛盾異常尖銳。 繼起的清政府是鎮壓了農民起義和抗清斗爭之后建立起來的,滿漢地主階級聯合專政的專制政府??滴?、雍正和乾隆三朝號稱盛世歷時134年(公元1661-1795年)。
        但正在此時,西方爆發了工業革命,其工業、科技、軍事實力卻以封建制度無法想象的速度發展起來,在很短時期就把中國拋在后面。
        而清政府恰從雍正時代起頑固地實行閉關自守政策,自封天朝大國,對世界范圍的重大變化茫然無知,更談不上采取措迎頭趕上。
        在隨后的帝國主義侵略和清廷賣國行徑的內外夾攻下,舊有的手工業和傳統技術隨之衰落,瀕于破產和失傳,曾經獨樹一幟的中國冶煉工業也黯然失色,失去了建立獨立的金屬工業,使傳統工藝發展為現代金屬技術的可能性。
        縱觀五千年的中國冶金技術,它的發生和發展,進退和起落都是和中華民族的發生和發展、興衰和榮辱息息相關的。
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