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中國古代煉鋼工藝流程介紹
時間: 2005/7/5 0:00:00        來源: 中國工業設備網        瀏覽量: 268985        字體選擇:     
 
   三國時期蜀漢**的兵器制造家蒲元在斜谷口(今陜西周至縣西南),“镕金造器,特異常法”,為諸葛亮鑄刀三千口。刀鑄成以后,為了檢驗質量,蒲元讓士兵用竹筒灌滿鐵珠,舉刀猛砍,如截芻草,竹筒斷而鐵珠裂,人們交口稱贊蒲元鑄造的鋼刀是能夠“斬金斷玉,削鐵如泥”的“神刀”。 

  “神刀”是怎樣煉成的呢?這要從中國古代先進的煉鋼工藝談起。 

 
   中國是世界上*早生產鋼的國家之一。考古工作者曾經在湖南長沙楊家山春秋晚期的墓葬中發掘出一把銅格“鐵劍”,通過金相檢驗,結果證明是鋼制的。這是迄今為止我們見到的中國*早的鋼制實物。它說明從春秋晚期起中國就有煉鋼生產了,煉鋼生產在中國已有2500多年的歷史。 

 
   春秋戰國時期,楚國制造的兵器聞名天下。《史記·禮書》和《茍子·議兵篇》中都談到楚國的宛(今河南省南陽)出產的兵器刃鋒象蜂刺三樣厲害,這肯定是鋼制的。因為鐵制的刀劍過于柔軟,不可能達到象蜂刺一樣的銳利程度。當時西方古羅馬士兵使用的刀劍是熟鐵的,在戰場上交鋒時一刺便彎,再刺之前非要放在地上用腳踩直不可。公元1世紀時歐洲人普利尼曾經說過:“雖然鐵的種類多而又多,但是沒有一種能和中國的鋼比美。”可是春秋戰國時期,中國人究竟是采取什么方法進行煉鋼生產的呢?人們在文獻資料中還沒有找到記載,而考古工作者在對河北易縣燕下都出土的部分鋼兵器進行科學檢驗的時候卻揭示出中國*古老的煉鋼法。 

 
   我們知道,生鐵、熟鐵和鋼的主要區別在于含碳量上,含碳量超過2%的鐵,叫生鐵;含碳量低于0.05%的鐵,叫熟鐵;含碳量在0??05%-2%當中的鐵,稱為鋼。中國古代*早的煉鋼工藝流程是:先采用木炭作燃料,在爐中將鐵礦石冶煉成呈海綿狀的固體塊,待爐子冷后取出,叫塊煉鐵。塊煉鐵含碳量低,質地軟,雜質多,是人類早期煉得的熟鐵。再用塊煉鐵作原料,在碳火中加熱吸碳,提高含碳量,然后經過鍛打,除掉雜質又滲進碳,從而得到鋼。這種鋼,叫塊煉鐵滲碳鋼。河北易縣燕下都出土的鋼兵器,都是用塊煉鐵滲碳鋼制造的。 

 
   用塊煉鐵透碳鋼制造的刀,雖然比較鋒利,但仍然達不到能夠“斬金斷玉,削鐵如泥”的程度。因為這種鋼的質量還不夠好,煉這種鋼碳滲進的多少,分布的是否均勻,雜質除掉的程度,都非常難掌握,而且生產效率極低。為了提高鋼的質量,中國古代工匠從西漢中期起發明了“百煉鋼”的新工藝。 

    所謂“百煉鋼”,就是將塊煉鐵反復加熱折疊鍛打,使鋼的組織致密、成份均勻,雜質減少,從而提高鋼的質量。用百煉鋼制成的刀劍質量很高。1974年,山東省臨沂地區蒼山漢墓中,出土了一把東漢永初六年(公元112年)制造的鋼刀,全長111.5厘米,刀背有錯金銘文:“永初六年五月丙午造卅湅大刀吉羊宜子孫”。“湅”,即是煉的意思。這是迄今為止發掘出的*早的百煉鋼類型的產品。科學檢驗表明,這把鋼刀含碳量比較均勻,刃部經過淬水,所含雜質與現代熟鐵相似。百煉鋼的品種繁多,見于記載的有:“五煉”、“九煉”、“卅煉”、“五十煉”、“七十二煉”及“百煉”。煉字前面這些具體數字的特定含義,研究者一般認為是指加熱的次數,即煉了多少火。北宋**科學家沈括在《夢溪筆談》里敘述磁州百煉鋼的過程,就是連續燒鍛百余次,至斤兩不減為止。曹操曾命有司造“百辟刀”五把,在《內誡令》中稱它們為“百煉利器”。孫權有三口寶刀,其中一口名“百煉”。蒲元為劉備造的寶刀,上刻“七十二煉”。由此可見,在三國時期,百煉鋼已經相當普遍了。  百煉鋼的需要越來越大,由于它的原料塊煉鐵的生產效率很低,冶煉出來以后必須經過“冷化”,才能得到,所以,百煉鋼的發展受到限制。為了突破這種限制,中國古代工匠又發明了一種新的生鐵煉鋼技術——炒鋼。 

 
   炒鋼,就是把生鐵加熱到熔化或基本熔化之后,在熔爐中加以攪拌,借空氣中的氧把生鐵中所含的碳化掉,從而得到鋼。這種煉鋼新工藝,可以在東漢末年的史籍中找到間接的描述。《太平經》卷七十二中記載:“使工師擊冶石,求其鐵燒冶之,使成水,乃后使良工萬鍛之,乃成莫邪(古代的利劍)耶。”這段話雖然沒有明確提出炒鋼二字,卻把炒鋼工藝包含進去了。因為把鐵礦煉成液體,當然只能是生鐵水,而在“乃后萬鍛”之前一定要炒成鋼或熟鐵才行(實際上熟鐵就是含碳極低的炒鋼),否則生鐵是不能鍛的,更甭說“萬鍛”了。這是一個從鐵礦石煉成生鐵水,再炒出鋼,*后鍛造成**兵器的全過程。炒鋼的發明,是煉鋼史上的一次技術**。在歐洲,炒鋼始于18世紀的英國,比中國要晚1600多年。 

 
   在三國時期,炒鋼還是一種新技術,大多數的冶鐵匠還沒有掌握它。從《諸葛亮別傳》關于蒲元在斜谷口為諸葛亮鑄刀,“镕金造器,特異常法,的記載中,我們可以判斷:蒲元這次鑄刀使用的一定是炒鋼技術。另外,要想鍛制出能夠“斬金斷玉,削鐵如泥”的“神刀”,*后一道工序淬火也至關重要。所謂“淬火”’,就是先把打好的鋼刀放在爐火上燒紅,然后立刻放入冷水中適當蘸浸,讓它驟然冷卻。這樣反復幾次,鋼刀就會變得堅韌而富有彈性了。淬火工序看起來容易,但操作起來極難掌握得恰到好處,燒熱的火候、冷卻的程度、水質的優劣,都有很大關系。淬火淬得不夠,則刀鋒不硬,容易卷刃;淬火淬過頭,刀鋒會變脆,容易折斷;淬火淬得合適,非有極其豐富的經驗不可。據《諸葛亮別傳》上講,蒲元對淬火用的水質很有研究。他認為“蜀江爽烈”,適宜于淬刀,而“漢水鈍弱”,不能用來淬力,涪水也不可用。他在斜谷口為諸葛亮造刀,專門派士兵到成都去取江水。由于山路崎嶇,坎坷難行,所取的江水打翻了一大半,士兵們就摻入了一些活水。水運到以后,當即就被蒲元識破了,“于是咸其驚服,稱為神妙。”在1700年前,蒲元就發現了水質的優劣會影響淬火的效果,這實在是了不起的成就。而在歐洲,到近代才開始研究這個問題。 

 
   綜上所述,蒲元的“神刀”是運用當時先進的炒鋼冶煉技術,綜合豐富的淬火經驗煉成的。
 

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