【2017年整理】龙泉宝剑灌钢锻造法.docx

世纪以前，世界各国一般都是采取熟铁低温冶炼的方法，钢铁不能熔化，铁和渣不易分离，碳不能迅速渗入中国发明的灌钢法，胜利解决这一难题，为世界冶炼技术的发展做出划时代贡献古代冶炼技术的演进春秋以前，中国的冶炼技术处于比较原始的阶段，当时使用的冶炼方法称为“块炼法”当时炼铁使用木炭作燃料，热量少，加上炉体小，鼓风设备差，因此炉温比较低，不能达到铁的熔炼温度，所以炼出的铁是海绵状的固体块，称为“块炼铁”块炼铁冶炼比较费时，质地比较软，含杂质多，经过锻打成为可以使用的熟铁钢铁冶炼技术的进一步发展到块炼渗碳钢”出土文物标明，中国最迟在战国晚期已经掌握这种最初期的炼钢技术人们锻打块炼铁和熟铁的过程中，需要不时地反复加热，铁吸收木炭中的碳份，提高了含碳量，减少夹杂物后成为钢这种钢组织紧密、碳分均匀，适用于制作兵器和刀具进一步发展到百炼钢”技术在打制宝剑的时候，有意识地增加折叠、锻打次数，一块钢往往需要烧烧打打、打打烧烧，重复很多次，甚至上百次，所以称之为百炼钢百炼钢碳分比较多，组织更加细密，成份更加均匀，所以钢的品质提高，主要用于制作宝刀、宝剑西汉中晚期，中国出现新的炼钢技术“炒钢”这是生铁冶铸技术的基础上发展起来的一种炼钢技术。

大约在春秋末期，中国就已经发明生铁冶铸技术，以后经过长时间的实践和探索，逐渐形成利用生铁为原料的炒钢技术其基本方法是将生铁加热成半液体和液体状， 6 世纪北朝的东魏、北齐间，具体生卒年代历史上缺乏记载，只知道他好“道术”曾经作过北齐的信州(今四川省奉节县一带)刺史据史书记载，綦毋怀文的炼钢方法是:烧生铁精，以重柔铤，数宿则成钢”就是说，选用品位比较高的铁矿石，冶炼出优质生铁，然后，把液态生铁浇注在熟铁上，经过几度熔炼，使铁渗碳成为钢由于是让生铁和熟铁“宿”一起，所以炼出的钢被成为“宿铁”灌钢法是中国古代炼钢技术上一个了不起的成绩同百炼法或炒炼法比较，其优点 1 生铁作为 1 种渗碳剂，因熔化后温度高，加速向熟铁中渗碳的速度，缩短冶炼时间，提高生产率2 熟铁因为碳的渗入而成为钢，生铁由于脱碳也可以变成钢，增加了钢的产量3 高温下，液态生铁中的碳、硅、锰等与熟铁中的氧化物夹杂发生反应，去除杂质，纯化金属组织，提高金属品质4 灌钢法操作简便，容易掌握要想得到不同含碳量的钢，只要把生铁和熟铁按一定比例配合好，加以熔炼，就可获得3 推动中国古代刀剑技术的发展綦毋怀文 5 牲之溺，淬以 5 牲之脂”这样做出来的刀称为“宿铁刀”极其锋利，能够一下子斩断铁甲 30 札。

对于含碳量比较高的钢，理想的淬火介质应该是:当工件在比较高的温度 650400℃，具有较大的冷却速度，低温 300200℃，具有较慢的冷却速度这就需要采用双液淬火法綦毋怀文先用动物尿、后用动物油进行双液淬火，能够造出品质很高的宿铁刀”中国早在战国时代就使用了淬火技术，但是临时以来，人们一般都是用水作为淬火的冷却介质虽然三国时的制刀能手蒲元等人已经认识到:用不同的水作淬火的冷却介质，可以得到不同性能的刀，但仍没有突破水的范围而綦毋怀文则实现了这一突破，制作“宿铁刀”时使用了双液淬火法，即先在冷却速度大的动物尿中淬火，然后再在冷却速度小的动物油脂中淬火，这样可以得到性能比较好的钢，防止单纯使用 1 种淬火(即单液淬火)局限双液淬火法，即在工件的温度比较高的时候，选用冷却速度比较快的淬火介质，以保证工件的硬度；而在温度比较低的时候，则选用冷却速度比较小的淬火介质，以防止工件开裂和变形，使其有一定的韧性双液淬火法是 1 种比较复杂的淬火工艺，这在当时没有测温、控温设备的条件下，完全依赖操作及经验，一个了不起的成绩綦毋怀文之前，中国古代的钢刀大都用百炼钢制成，这样制作的刀剑虽然性能优异锋利，但也存在不少缺陷，整把刀全部用百炼钢制成，价格高贵；如一把东汉时期的名钢剑的价钱可以购买当时供 7个人吃 2 年 9 个月的粮食。

而且百炼钢制作刀剑费时费力三国时，曹操命有司制作宝刀5 把，用了 3 年时间为此，綦毋怀文对制刀工艺进行了重大更新这表明綦毋怀文对钢 把刀的背部、刃口实际起着不同的作用，因而要求具有不同的性能一般来说，刃口主要起刺杀作用，因而要求有比较高的硬度，这样才干保证刀的锋利，所以应该选择含碳量较高、硬度较大的钢来制造而刀背主要起 1 种支撑作用，要求有比较好的韧性，使刀在受到比较大的冲击时不致折断，这样就要选择含碳量较低、韧性较大的熟铁綦毋怀文正是有了上述类似的认识，制作刀具时才能够将熟铁和钢巧妙的结合起来，将 2 者恰到好处地用在合适的地方，既满足了钢刀的不同局部的不同要求，又节省大量昂贵钢材，利于钢刀的推广和普及这种制刀工艺，今天还在沿用由于綦毋怀文和千百万工匠的辛勤劳动，使中国古代冶金技术自立于世界之林因此，当我研究和总结古代科学技术成就的时候，不应该忘记綦毋怀文的功绩这是中国冶金史上的一项杰出成就和伟大创新，世界炼钢史上占有一定地位4 灌钢法的进一步革新灌钢法的呈现，使钢的产量和品质大大提高，为隋唐以后生产力的大幅度增长提供了条件后来，灌钢法又不断发展宋代又把生铁片嵌在盘绕的熟铁条中间，用泥巴把炼钢炉密封起来，进行烧炼，效果更好。

明代又有改进，把生铁片盖在捆紧的若干熟铁薄片上，使生铁液可以更好均匀地渗入熟铁之中不用泥封而用涂泥的草鞋遮盖炉口，使生铁可从空气中得到氧气而更易熔化，从而提高冶炼的效率明中期以后，灌钢法更进一步发展为苏钢法以熟铁为料铁，置于炉中，而将生铁板放在炉口，当炉温升高到 1300℃左右，生铁板开始熔化时，既用火钳夹住生铁板左右移动，并不断翻动料铁，使料铁均匀地淋到生铁液；这样，既可产生很好的渗碳作用，又可产生剧烈的氧化作用，使铁和渣分离，生产出含渣少而成 世纪以前，中国的炼钢技术临时居于世界领先地位，受到各国地普遍赞扬公元 1世纪时，罗马博物学家在其名著《自然史》中说:虽然铁的种类很多，但没有一种能和中国来的钢相媲美。