天工开物---锤锻篇

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1、天工開物---錘鍛篇時間：2003.10.31地點：圖書文物大樓3F會議室主讀人：洪良德＊本文對於事實的陳述皆以諺語或以明確的數據表示，如1.『莫邪、甘將』雙龍飛躍，毋其說亦有徵焉者乎？（前言）2.諺云：「萬器以鉗為祖」，非無稽之說也。（治鐵）3.受鍛時「十耗其三」為鐵華、鐵落。（治鐵）4.凡爐中熾鐵「用炭居十七，木炭居十三」。（治鐵）5.「每鍬、鋤重一斤者，淋生鐵三乾為率」。（鋤鎛）6.經錘折耗，「鐵損其十者，銅只去其一」。(治銅)＊本文共分為十二節：1.前言2.治鐵(鍛接)3.斤釜(刀具)4.鋤鑮(工

2、具)5.差(木工刀具)6.錐(木工刀具)7.鋸(木工刀具)8.刨(木工刀具)9.鑿(木工刀具)10.錨(鍛造成品)11.針(鍛造成品)12.治銅(銅材)一.前言1.金屬及木材經過加工可成為各式各樣的器物。雖有如魯班、捶等名師巧匠，若無優良的工具，還是無法展現他們的巧藝。2.各種兵器（五兵）和金屬樂器（六樂）若無『鉗與錘』的作用是無法製成的。3.各種工具、製品，同樣經過猛烈的爐火加熱後，再行錘鍛，可製成大小形狀不一，有重達千斤的鐵錨，也有輕如羽毛（一髮）的小針。4.『冶鑄鍾鼎』的技巧讓位給『錘鍛五金』的奇功

3、。1二.治鐵1.鐵製器具是用炒過的熟鐵做成的。2.將鐵鑄成砧（鐵砧），做為承受錘打的墊座。3.剛出爐的熟鐵稱為毛鐵。毛鐵鍛打時變成鐵華、鐵落(氧化鐵皮)，而有30﹪之損耗量。4.已成廢品而未銹爛的鐵器叫做勞鐵（廢鐵）。勞鐵鍛打時只損耗一成。5.鍛鐵爐的燃料（1）煤炭佔70﹪，木炭佔30﹪。（2）火墨（俗名火矢，以堅硬的木條燒成，火焰比煤更猛烈。）（3）鐵炭（火焰不高的碎煤）。6.鐵的接合---在接口處塗上黃泥，鐵燒紅後立即把它錘合。錘合後，須燒紅再以斧斬斷，否則永不折斷。7.健鋼、健鐵---熟鐵和鋼鐵燒紅

4、錘鍛後，質地還不夠堅固，乘出爐時把它放進清水裏淬之稱為健鋼、健鐵。8.焊鐵法（1）西洋各國使用焊藥。（2）中國小焊用白銅粉做焊料，大焊（鍛接）則用錘打接合。（3）西方的大砲有些是鍛成的，中國的大砲靠冶鑄。（註4）【註解】1.生鐵(PigIron)：由赤鐵礦（含40~60﹪Fe）或磁鐵礦（含72﹪Fe）在鼓風爐(BlastFurnace)與焦炭、石灰等熔化冶煉而成，供作鑄造、煉鋼、及製造煉鐵、熟鐵之用。其含鐵量約94﹪、碳3.0~5.5﹪、其餘為矽、錳、硫、磷等元素。2.熟鐵(WroughtIron)：由生

5、鐵用平爐法製成，含碳量少於1﹪的鐵金屬，通常含有1~3﹪極細而均勻分佈之熔渣，不能鑄造，僅可鍛造。其含碳量甚低，故不能淬火硬化，富展延性與韌性，易於鍛接。3.鑄鐵(CastIron)：生鐵在鼓風爐熔融後，調整其成分為含碳1.7﹪以上及其他幾種百分比較少的元素之碳鐵合金。普通鑄鐵含碳2.70~3.60﹪，其餘為矽、錳、硫、磷等元素，鑄鐵性硬脆，不能鍛造。含碳0.15~0.5﹪之碳鐵合金稱為鑄鋼。4.鋼(Steel)：鐵、碳及若干金屬元素的合金稱為鋼。鋼不含熔渣，在臨界溫度以下淬火時會硬化，可用於鑄造、輥軋或

6、鍛造。鋼概分為兩大類：一為碳鋼，係在鐵中加1.7﹪以下的碳。它有低碳鋼(含碳0.3﹪以下)、中碳鋼(含碳0.3~0.7﹪)、高碳鋼(含碳0.7~2﹪)。另一為合金鋼，係在鋼中添加1種或數種相當份量的鎳、鉻、鉬等元素，使其具有特殊性質。它有低合金鋼(含特別元素之和少於8.0﹪)及高合金鋼(含特別元素之和超過8.0﹪)。2＊古代製鋼法：（1）將生鐵氧化，除去其大部分之雜質，製成煉鐵。（2）煉鐵經多次鍛擊製成板片，再疊合後鍛擊之，反覆數次，除去其大部分之雜質，而得煉鐵板或棒條。（3）將煉鐵板或棒條埋於木碳內，長

7、時間加熱至櫻紅色溫度（約750C），使碳滲入煉鐵板或棒條內而成鋼。（4）再加熱鍛造成均質之碳滲鋼，可淬火。＊現代煉鋼法：現代煉鋼法主要使用鹼性平爐法，分為兩個階段：第一階段是氧化---（1）使生鐵溶液與氧作用，除去其中C、Si、Mn、P、S等含量之大部分。（2）應用空氣或鐵礦石或廢鋼表面銹皮供給氧氣，使上述元素含量減至鋼內規定限度以下時，再增加鋼液內之碳量，使達到預定程度。第二階段是還元---還元鋼液內之CO、FeO等氧化物，此時所用之增碳劑兼還元劑為錳鐵、鏡鐵、矽鐵等合金生鐵與焦碳或無煙煤等所含之碳，

8、滲入鐵液內而成鋼。5.鐵的接合法鐵的接合法有鍛接法（forgewelding）、熔接法（fusionwelding）、鑞附法（soldering）。（1）鍛接法：把軟鋼加熱到高溫約1300~1400℃，然後在砧上錘擊接合之。因接合時之鍛擊可微化其晶粒，故接合處之強度與被接合材料相同。一般使用矽酸或硼砂為溶劑，用錳或磷為氧化劑，使接合面清淨，以免氧化鐵等化合物熔入接合面，不利於鍛接部位的密接。鍛接之接頭部位最好變粗而中間凸起，並