古代科学技术古代最先进的制钢技术--灌钢

Posted 2022-01-02

篇首语：不积跬步，无以至千里;不积小流，无以成江海。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了古代科学技术古代最先进的制钢技术--灌钢相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

世界上，在1740年坩埚制钢法发明之前，最先进的制钢技术，是算中国古代创造的“灌钢”冶炼法。

“灌钢”，又称“团钢”。它是由生铁和熟铁合在一起冶炼得到的一种含碳量较高、且质地均匀的优质钢，（含碳量在0．05％～2．0％的铁称为钢）。这种具有独创性的灌钢冶炼方法，至少在南北朝时期就已经发明了。除了那些无名英雄之外，从文献记载上，我们知道的这种先进技术的最初实践者，就是北朝东魏、北齐间（公元550年前后）的著名冶金家綦毋怀文。

綦毋怀文是个讲究“道术”的人，在北齐的信州做过刺史。他曾炼造出一种“宿铁刀”。这“宿铁”，就是后世所说的“灌钢”。《北史?艺术列传》里记录有他的这一发明创造。书中记载说：

“怀文造宿铁刀，其法烧生铁精，以重柔铤，数宿则成刚（钢）。以柔铁为刀脊，浴以五牲之溺，淬以五牲之脂，斩甲过三十札。”

这段话的意思是说：綦毋怀文制造有宿铁刀。他的方法是，选用品位比较高的铁矿石，冶炼出优质生铁，然后把液态生铁灌注到熟铁上，这样几度熔炼，就成了钢了。钢炼成之后，他便以熟铁作刀背，用钢作刀锋，并用动物的尿和油脂来淬火。用这种方法制造的宿铁刀，能一下子砍断30多块叠放在一起的胄甲片。

从这段记载中可以看出，綦毋怀文不仅最早实践了“灌钢”冶炼法，还创造了畜尿和油脂两种淬火介质，这是綦毋怀文在钢的热处理技术上的一大创新。在綦毋怀文之前，人们一般都用水作为淬火的介质，而綦毋怀文用牲畜尿和动物油脂作为冷却剂，一方面扩大了淬火介质的使用范围；另一方面，也是更重要的，是可以获得不同的冷却速度，从而得到不同性能的优质钢。

灌钢法是我国古代炼钢技术上的卓越成就。它的发明和推广，对于增加钢的产量，改善兵器、农具和手工工具的质量，都有着重大的意义。因此，隋唐时期，这种方法受到了冶炼家的垂青；而到宋朝，则流行于全国，并有所创新和完善，成为当时的主要炼钢方法。在沈括的《梦溪笔谈》中，除了记有当时的冶炼方法外，还首次提到“灌钢”一词。他说：

“世间锻铁所谓钢铁者，用柔铁屈盘之，乃以生铁陷其间，封泥炼之，锻令相入，谓之团钢，亦谓之灌钢。”

这话的意思是说：社会上所说的炼钢，就是在炼钢炉中，把熟铁屈绕成盘，并将生铁片嵌在盘绕的熟铁条中间，然后用泥把炼钢炉密封起来烧炼。待炼成后取出来锻打。用这种方法炼出来的钢，就称为团钢，也叫灌钢。

时至明代，这种灌钢的冶炼技术又有了很大程度的发展。著名科学家宋应星在他所著的《天工开物》一书中，详细地记述了当时的灌钢工艺。他说：

“凡钢铁炼法，用熟铁打成薄片如指头阔，长寸半许，以铁片束包尖紧，生铁安置其上，又用破草履盖其上，泥涂其底下。洪炉鼓鞴（bèi），火力到时，生钢先化，渗淋熟铁之中，两情投合。取出加锤，再炼再锤，不一而足。俗名团钢，亦曰灌钢者是也。”

宋应星这段话的意思是说：炼钢的方法，是先把熟铁打成像手指头那样宽，一寸半左右长的薄片，然后用熟铁片束包扎紧，再将生铁放在扎紧的熟铁片上面。随后，盖上破草鞋（要用沾有泥土的，这样才不致于立即被烧毁），另外，在铁片底下还要涂上泥浆。当这一切都做完之后，把它放进洪炉里，用劲鼓风，达到需要的温度时，生铁便先熔化成铁液，渗淋到下面的熟铁中，两者便互相融合了。这时，就可取出锤打。经过再炼再锤，反复多次，才行。这样锤炼出来的钢，俗称团钢，也叫灌钢。

我们不难发现，明代灌钢的冶炼方法已跟宋代大不相同：人们不再用泥封炉，而改用涂泥的草鞋遮盖；不把生铁片嵌在盘绕的熟铁条中，而把生铁片覆盖在捆紧的熟铁片上。这两种方法的改进是具有很大进步性的。正如杨宽先生在《中国古代冶铁技术发展史》一书中所分析的那样：“他们不用泥封而用涂泥草鞋来遮盖，一方面是使炼钢炉依然能够从空气中得到氧，使生铁在还原气氛下熔化；一方面是使大部分火焰反射人炉内，以提高冶炼温度。他们把熟铁打成薄片后夹紧捆住，无非使生铁的铁液能够准到若干熟铁薄片的夹缝中，增加生铁和熟铁的接触面，使熟铁易于吸收生铁的铁液，能够使碳分均匀地渗入。”

明代，除了宋应星所记述的这一改进的灌钢技术外，还产生了一种新型的灌钢冶炼方法，这就是“苏钢”冶炼法。“苏钢”是灌钢发展的高级阶段，灌钢的优点在这里得到了最充分的表现。

相传，“苏钢”是由江苏人发明的，所以称为“苏钢”。它的冶炼方法，明朝的唐顺之，在他所著的《武编?前编?铁》中有简略的记载，他说：“以生铁与熟铁并铸，待其极熟，生铁欲流，则以生铁于熟铁上，擦而入之。”也就是说，把生铁与熟铁放在一块冶炼，等到生铁熔化，铁汁欲流时，则将生铁水擦入熟铁中，灌钢就炼成了。

“苏铁”冶炼法创造出来以后，曾在明末、清代盛行一时，直到近现代，还有冶炼家用这种方法炼钢，但方法又大大地进了一步。它的具体操作要点是：

炼钢时，先把没有经过锻打的熟铁（料铁）放到炉内，鼓风加热。两分钟后，用火钳钳住生铁的一端斜放在炉口内，继续鼓风，使炉内温度不断升高。当炉温升到1300℃左右的时候，斜搁在炉口内的生铁的一端开始熔化，开始不断地滴铁水，这时，炼钢工人便用大铁钳钳住生铁在炉外的一端，左右移动，使铁水均匀地淋到熟铁上。同时，不停地翻动熟铁，使熟铁各部分都能均匀地吸收铁水。淋完两次后，便把熟铁夹到铁砧上锻打。去除杂质，就得到了需要的钢坯，俗称“钢团”。

以上我们介绍了“灌钢”的不同操作工艺，这些先进的科学技术成果，都是我国古代劳动人民的智慧结晶。正是由于他们的发明创造，使我国古代的炼钢技术自立于世界之林，为我们中华民族争得了荣誉。

古代科学技术 古代最先进的制钢技术--灌钢

古代科学技术古代最先进的制钢技术--灌钢