
我国古代在春秋晚期就已经发明了炼钢技术。从先秦到西汉中晚期,主要的制钢工艺是块铁渗碳法。到了汉代,主要采用的是炒钢法和灌钢法,这两种方法的使用一直延续到明清时期。除此之外,还有百炼钢法和炒铁渗碳法。汉魏南北朝时期,还发明了铸铁脱碳钢的方法。而汉代,也有采用坩埚炼钢法的记载。
炒钢工艺主要用于生产一般性的可锻铁,包括钢和熟铁。而灌钢工艺则主要用于生产含碳较高的刃钢。百炼钢法是对普通炒钢进行的再加工。铸铁脱碳钢和炒铁渗碳钢的工艺将在后续章节中详细介绍。这里我们主要讨论上述五种方法。
块铁渗碳法是一种古老的炼钢技术,通过将块铁在碳质材料中加热渗碳,从而提高铁的硬度和强度。炒钢法则是将铁块加热至高温,然后在碳质材料中翻炒,使碳原子渗入铁中,形成含碳量较高的可锻铁。灌钢法则是在炒钢的基础上,将生铁与熟铁混合加热,使生铁中的碳原子渗入熟铁,形成含碳量更高的刃钢。
百炼钢法是对普通炒钢进行再加工的一种方法,通过多次加热和锤打,使钢中的碳化物均匀分布,从而提高钢的性能。铸铁脱碳钢是将铸铁加热至高温,使铁中的碳原子脱出,形成硬度较高的钢。炒铁渗碳钢则是将炒钢过程中未完全渗碳的铁块进行再次加热和渗碳,提高其含碳量。
这些炼钢技术在古代中国的冶金史上占有重要地位,为古代兵器、工具和建筑等的发展提供了重要的物质基础。