中国古代炼钢史.ppt

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1、中国古代的钢铁冶炼技术炼钢的两大方法方法一：固体渗碳制钢技术（春秋后期）用块炼铁（或熟铁）做原料，利用渗碳技术增加碳分。（注）熟铁的碳含量比钢低，所以要提高碳含量以得到钢。具体办法：用块炼铁放在炭火中加热渗碳；易用优质块炼铁配合定量的渗碳剂和催化剂，密封加热渗碳。难方法二：脱碳制钢技术（战国时代）碳以含碳量高的生铁为原料，采用脱碳方法炼制成钢。（注）生铁的碳含量比钢低，所以要降低碳成分以得到钢。具体方法：把比较薄的生铁铸件经过脱碳退火，使其变成钢件；把生铁加热到熔化或基本熔化后，经过炒炼，使其氧化脱

2、碳而成为钢。春秋时期从春秋晚期起，中国独特的炼钢技术开始出现，国家之间的战争越演越烈，良剑和良匠是各国争夺的焦点。《越绝书》的传说：楚王派风胡子到吴国，请欧冶子，干将“作铁剑”，欧冶子，干将凿茨山，“取铁英作为铁剑三枚”，叫做龙渊，泰阿，工布。春秋时期----九州扬威兮春秋争雄《吴越春秋》记载：干将，莫邪宝剑的传说。春秋时期----九州扬威兮春秋争雄徐吴之战，徐败争欧冶子--干将的师兄吴王阖闾干将钢的诞生《吴越春秋》记载：干将在冶炼宝剑之前，“采五山之铁精，六合之金英”（铁精：一种质量较精的用块炼法

3、炼成的海绵铁；金英：一种含碳量较多的渗碳剂。）冶炼时，把“铁精”和“金英”焖在炉中一起鼓风加热，当温度足够高时铁块的表面熔解，碳不断渗入熟铁，炼制成中碳钢和高碳钢。铸剑的神圣（铸剑宗师欧冶子）切肤放血铸铁熔铜炼钢歌诀踏千嶽，登高巅八荒采奇石六合聚金英冶成筑炉兮逐渐成军烈焰起，紫气腾姑苏淬天火吴山砺宝锋铁水铜浆兮炼钢锻形九州扬威兮春秋争雄莫邪焚身以火（金铁之精，不消沦流）《剑诀》宝剑之化，须待人气而合成方得鬼神之助，以克全功天帝下降，百神临观血肉铸剑，人物同熔莫邪卫天去，干将跨长虹（金铁乃濡，遂以成剑

4、）美丽的传说背后的科学道理《吴越春秋》：干将作剑，......于是莫邪断发剪爪，使童男童女三百人鼓橐装炭。科学真相：我国古代炼铁使用木炭做燃料，又不采用含有磷质的熔剂，因而古代生铁中含磷量很低。而古时所用的铸铁炉，实不易发生相当温度，使铁充分熔融，需加相当磷份，熔融方易。中国古代虽没有明确的关于磷的化学知识，但从经验上发现融铁吸收骨质后较易铸作。莫邪的“人物同熔”的本质：含磷的有机物投入炉中，焖在炉中再鼓风加热，磷质就使铁块表面熔解而起强烈的碳化作用，形成部分熔点较低的铸铁，从而流入海绵体似的铁块各

5、部分疏松的空隙中。这样碳不断渗入，炼制成中碳钢或高碳钢，就可以用来锻造宝剑。脱碳制钢技术的诞生（战国时代）基本原理：以生铁为原料，适当控制温度时间，想办法让生铁里的碳被氧化成气体脱掉，铸件的金属组织就全部从铁变成了钢；但仍保留有缩孔，气眼等特征性铸造缺陷。优点：由表及里有控制的适当的脱碳，使基本不析出石墨；钢件中夹杂物很少，这是由于生铁铸件中夹杂较少公元前2-前1世纪的西汉年代，白口铁工具整体通过脱碳退火成为钢件之后，再在刃口部分进行局部渗碳或加工锻打，以提高刃部的硬度和锋利程度。用这种铸铁脱碳钢在

6、西汉年间广泛使用，工匠对于脱碳和渗碳工艺的作用，已经有经验性的了解。在农业上，斧镰等农具和兵器又官冶作坊生产。从外形看是铸件，从化学成分和金相组织看基本是钢，而且夹杂物极少。脱碳制钢技术的发展（汉代）“炒钢”技术的发明和发展（西汉后期）封建社会上升时期对钢制品的需求大大增加，熟铁块炼法和生铁脱碳炼钢均不能满足要求。在西汉后期创造了“炒钢”技术。“炒钢”技术的发明和发展（西汉后期）工序简介：先寻求铁矿石，冶炼成生铁水（熟铁在当时是不可能熔化成铁水的），即所谓“烧冶之使成水”，然后炒炼成钢（即高温搅拌，

7、增加氧气和铁的接触面，使液体中的碳氧化），再反复锻打（生铁是不可能经过锻打制成钢材的），制成莫邪一类的钢剑。即所谓“万锻之，乃成莫邪”。炒钢技术的发明使得百炼钢技术进入成熟阶段。“炒钢”技术的广泛使用（东汉）东汉唯物主义思想家王充在所著的《论衡.率性篇》中提到：“更熟锻炼，足其火，齐其铦”。认为世间价值千金的宝剑，原来就是矿山中的普通的铁。冶工把它们锻炼成锋利的剑，岂是锻炼的原料有什么不同，而是由于锻炼到家。东汉炼钢技术的进步，铁工具已多用钢刃。贾公彦疏：“汉时斧近刃，皆以钢铁为之”。到三国时代，用

8、钢制作兵器更加广泛。陶弘景《刀剑录》：“吴王孙权黄武四年，采武昌山钢铁，作千口剑，万口刃，各长三尺九寸，刀口方，皆是南钢，越炭作之。”百炼钢的鼎盛时期---三国魏太子丕造百辟宝剑百辟宝剑-汉剑-龙泉剑剑身自然出现水波纹百辟，即百炼，意即经过一百次左右的加热和反复折叠锻打。代表了当时炼制优质钢利器的工艺质量的最高水平。百炼钢的继续发展和热处理的进步（魏晋-明朝）魏晋南北朝，出现许多著名的冶炼家。如南朝齐，梁时代的黄文庆。钢剑刃部坚硬锋利剑身富于韧性弹性鱼肠剑蟠钢剑百炼钢