『壹』 古代冶金技术和设备是怎样发展的
我国钢铁冶炼技术的发展是从冶炼生铁开始的,冶铁术大约发明于西周时期。先炼生铁后炼钢,生铁是炼钢的原料。炼钢的出现是具有划时代意义的重大事件。此外,铜冶炼技术也是我国的一项重大发明。
在我国古代冶金技术的发展过程中,风箱扮演者极为重要的角色。它是我国发明的一种世界上最早的鼓风设备。
欧冶子是春秋时越人,是当时的冶金高手,更是我国历史上著名的铸剑师。《越绝书》中记载有“楚王见剑”的故事,让我们有幸看到“龙渊”剑的诞生过程。
楚王命令相剑家风胡子到越地去寻找欧冶子,叫他制造宝剑。于是欧冶子走遍江南名山大川,寻觅能够出铁英、寒泉和亮石的地方,只有这三样东西都具备了,才能铸制出利剑来。
最后,欧冶子来到了龙泉的秦溪山旁,发现在两棵千年松树下面有7口井,排列如北斗,明净如琉璃,冷澈入骨髓,实乃上等寒泉,就凿池储水,即成剑池。
欧冶子又在茨山下采得铁英即纯净的铁,拿来炼铁铸剑,就以这池里的水淬火,铸成剑坯。可是没有好的亮石,终是无法磨出宝剑。
欧冶子又爬山越水,千寻万觅,终于在秦溪山附近一个山岙里找到亮石坑。发觉坑里有丝丝寒气,阴森逼人,知道其中必有异物。于是焚香沐浴,素斋三日,然后跳入坑洞,取出来一块坚利的亮石,用这里的水慢慢磨制宝剑。
经两年之久,终于铸剑3把:第一把叫“龙渊”;第二把叫“泰阿”;第三把叫“工布”。
这些剑弯转起来,围在腰间,简直似腰带一般,若一松手,剑身即弹开,笔挺笔直。若向上空抛一方手帕,从宝剑锋口徐徐落下,手帕即分为二。斩铜剁铁,就似削泥去土。
这些宝剑之所以如此锋利,皆因取铁英炼铁铸剑,取这池水淬火,取这山石磨剑之故。
楚王见剑大喜,乃赐此宝地为“剑池湖”。后在唐代改叫“龙泉”,一直叫到今天。
楚王曾引泰阿之剑大破晋军。当时晋国出兵伐楚,围困楚都三年,为夺楚国镇国之宝“泰阿剑”。楚国欲城破之时,楚王亲自拔剑迎敌,突然剑气激射,飞沙走石,遮天蔽日,似有猛兽咆哮其中。片刻之后,晋军旌旗仆地,流血千里,全军覆没。
上述记载,虽然带有传说的成分,但据现代考古发掘报道,春秋时期,我国的冶金技术确实非常之高,达到了当时世界先进水平。
欧冶子为越王勾践铸造的宝剑,被埋在地下数千年,发掘出土后发现还光亮不锈,十分锋利。经现代科学研究,这些青铜兵器都经过很好的外镀处理,表明我国是世界上最早发明金属外镀术的国家。
从目前的考古发掘结果来看,我国人工冶炼的铸铁器具约出现于春秋末期以前,即公元前6世纪左右。
江苏省六合县程桥的东周墓中出土的铁丸和弯曲的铁条,经鉴定前者是迄今发现的我国最早的生铁,为白口铁铸件;后者是用早期的块炼铁锻成的。这是世界最早的生铁。
生铁是炼钢的原料。炼钢的产品多是低碳钢和熟铁,但是如果控制得好,也可以得到中碳钢和高碳钢。据考古学家考证,我国早在西汉的时候,就已经掌握炼钢技术,是世界上最早会制造炼钢的国家。
徐州狮子山楚王陵考古发现:楚王陵保存着一处完整的西汉楚王武库,库中堆满各式成捆的实战楚汉兵器,兵器虽历时2000多年,依然锋利无比,轻轻一划刀锋力透10余层厚纸。
研究分析表明:当时的钢铁技术正处于发展时期,淬火工艺、冷锻技术、炼钢制作均已使用。楚王陵的年代下限为公元前154年,这表明我国在西汉早期已发明并使用了炼钢技术。
世界上最早有关炼钢的记载,见于我国古代东汉时期的《太平经》72卷,书中写道:
使工师击治石,求其铁,烧冶之,使成水,乃后使良工万锻之,乃成莫邪耶。
这“水”应指生铁水。“万锻”应指生铁脱碳成钢后的反复锻打。
直至18世纪中期,英国才发明了炼钢法,在产业革命中起了很大的作用。
青铜冶炼也是我国独树一帜的技术发明。据考古发掘和古书《史记·封禅书》等记载,我国在夏代已经冶炼青铜,进入青铜时代。
冶铜技术和规模上在殷商已很发达,西周进入鼎盛时期。表明我国是世界最早冶炼青铜和进入青铜时代的国家。
白铜的发明是我国古代冶金技术中的杰出成就。目前公认的我国也是世界上最早的白铜记载,见于东晋散骑常侍常璩的《华阳国志·南中志》卷4。文中记载:“螳螂县因山名也,出银、铅、白铜、杂药。”
螳螂县治所在今云南巧家老店镇一带。这里富产铜矿,而邻近的四川会理出镍矿,两地间有驿道相通,从资源上看,可以肯定螳螂县所出白铜为镍白铜。这是有关镍白铜的最早可靠记载。
在我国古代文献中,白色的铜合金统称为白铜,包括三种铜合金:
一是含锡很高的铜锡合金,如被称作白铜钱的“大夏真兴”铜钱和隋五铢钱,经检验均为高锡青铜,不含镍。又如日本正仓院收藏的一批奈良时代的我国白铜镜,也是高锡青铜;二是含砷在10%以上的铜砷合金,即砷白铜;三是铜镍合金即镍白铜。三种白铜中,镍白铜最为重要,其次是砷白铜。
我国是世界最早用胆水炼铜的国家。西汉时期《淮南万毕术》记载“曾青得铁,则化为铜”,东汉时期《神农本草经》说“石胆……能化铁为铜”,这些距今已约2000年,比国外约早1500年。
胆水炼铜或称“胆铜法”,是宋代最重要的炼铜方法,即把铁放在胆矾溶液中,使胆矾中的铜离子被金属铁置换成为单质铜沉积下来的一种产铜方法。
因在金属活动顺序表中,铁排在铜的前面,表明铁的金属活动性强于铜,所以铁能和铜盐发生化学作用而置换出铜。
失蜡铸造法是铸造器形和雕镂复杂器物的一种精度较高的铸造方法。我国是世界上最早发明失蜡铸造法的国家。
失蜡法铸造铜器从文献记载看,最早是唐代。北宋宰相王溥著的《唐会要》中记载,唐代开元年间使用蜡模铸造开元通宝,这是我国关于失蜡法的最早记载。
从青铜实物考察,1979年河南省淅川县楚国令尹子庚墓出土的铜禁,器体侧面和边沿铸强国富民呈网状的相互缠绕的蟠螭,所显现出的玲珑剔透的镂孔就是用失蜡法铸造的。
据研究,子庚死于公元前552年,它的相对年代应属春秋晚期,是我国目前发现的采用失蜡法铸造铜器最早的铸件。它的发现将我国古代采用失蜡法铸造铜器的起始时间大大提前了,从而在世界上居于领先地位。
古代先进的冶金技术靠的鼓风设备。风箱就是我国古代劳动人民发明的一种世界上最早的鼓风设备。这种古老的设备能够使炉中的火焰熊熊燃烧起来。
考古学家从文献记载上看到,我国古代的大哲学家老子曾经说:“天地之间,其犹橐龠乎,虚而不屈,动而愈出。”
这句话的意思是说:天地万物其实就像一个很大的皮革做的鼓风器,里面充满了空气,所以天不会塌下来。它越是活动,放出的空气就越多。
橐龠,就是古代的一种鼓风器,是“风箱”一词的古称。老子生活于公元前571年至公元前471年之间,可见那时就已经普遍开始使用风箱这种鼓风器了。
在我国古代,风箱是一种非常重要的工具。尤其在冶炼金属方面,风箱更是必不可少的设备。
宋代发明了一种双动式活塞风箱,这种风箱有许多优点,所以刚发明出来,就在我国民间普遍使用,甚至直至今天,北方农村中有些地方仍在使用这种风箱。
双动式活塞风箱整体为一个矩形的木箱,箱内用一个隔板又分为两层,上层内装有活塞,活塞与拉杆相连而且又和风箱外的拉手相接,在活塞与隔板相接的地方,有一些羽毛,这样可以防止空气溢出。
下面一层是风道,隔板的两端有两个风口,箱两端各有一个进风孔,口上装有一个活瓣,活瓣可使空气只朝一个方向流动。
使用这种风箱的时候,只要把风箱上的拉杆一拉一推,即可使空气往复运动。这样炉中的焰火在风的吹动下就会越烧越旺。
风箱在我国的发展经历了漫长的岁月。从战国时期的皮革橐龠到东汉时期的木扇式水排,直至宋代的双动式活塞风箱,这种世界上最古老的鼓风器,使我国古代在这方面的研究一直处在世界先进行列。
除了上述介绍的之外,我国古代冶金技术还有许多其他发明与创造,但限于篇幅,只能挂一漏万,不能一一述及。不过由上所述,便可足见其先进程度。
总之,我国古代在冶金技术和设备上,创造了多项发明,极大地促进了我国冶炼技术的发展,也为世界冶金业作出了重大贡献。
『贰』 古人是如何发明冶炼技术的
冶炼是一种提炼技术,是指用焙烧、熔炼、电解以及使用化学药剂等方法把矿石中的金属提取出来;减少金属中所含的杂质或增加金属中某种成分,炼成所需要的金属。传统上有两派理论试图从需求的角度解释冶金术为什么会产生。这是一种典型的技术决定论,人类为了控制和改变世界,不断寻找性能更加优良的材料和工具,并不断进行技术的改进,人类社会也不断前进。森姆则认为审美和特殊的社会文化需求才是人类发现各类矿物,首先尝试使用,并最终了解、掌握冶炼技术的门径。他的这个判断是建立在对人类早期铜器和铁器类型的总结之上。最早的金属制品都是各类小件的饰品,即使有小件的工具,也在应付日常活动中,与石器、木器相比不占优势。至于冶金术如何产生,可简略的参考为什么铜普遍先于铁为世界各地人类所发现使用?青铜器时代人们是如何开采铜矿的?。这本身是个非常复杂的问题,史前考古学虽然看重源头问题,但解释材料的手段还是有局限性的。关于这个答案的部分解答其实超出了考古学的能力范围,需要依据古代文献、民族学的内容进行推测。2.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”。
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『叁』 冶铁术的中国冶铁术的起源
西亚各地发现的铁器可以早到公元前30世纪中叶,距今约4500年。公元前12世纪前后地中海地区铁器的使用日益普遍。中亚多数地区在公元前20世纪未或公元前20与公元前10世纪之交开始了早期铁器时代。巴基斯坦的犍陀罗墓葬文化晚期进入了早期铁器时代,早期铁器时代又分早晚两个阶段,所测碳十四数据,晚期阶段在公元前14至13世纪。印度的彩绘灰陶文化阶段铁器制作水平已很高,在这一文化面积很小的阿特兰基海勒遗址中发掘出铁制品135件,有家用器物、家具、其他手工业工具,用于战争或狩猎的武器。绘彩灰陶文化的年代早于公元前11世纪或更早。原苏联中亚地区的居民学会冶铁后,铁器也很快被使用于日常生活和狩猎与战争的所有领域。古花拉子模地区的阿米拉巴得文化进入早期铁器时代不晚于公元前10世纪。弗尔干纳盆地一支较为发达的早期铁器时代文化是楚斯特文化,在这一文化的达尔弗尔津特佩遗址出土有早期的炼铁的矿熔碴。楚斯特文化的年代在公元前20世纪与公元前10世纪之交。
商周时期中原地区青铜冶炼术已达到相当水平,但是从商代中期到周末数百年间,人工冶铁术并未在高超的冶铜技术的影响下发展起来,西周末偶见人工冶炼的铁器时,仍使用陨铁。新疆属于中亚的一部分,大多地方的地理地貌与中亚其他地区区别不大,特别是北疆一些大河将新疆与以西中亚国家连为一个大的自然地理单元,考古发现表明在古代它们拥有相同的文化。和中亚其他地区一样,新疆在公元前20世纪与10世纪之交进入了早期铁器时代,并很快普及。中、西亚地区发现的早期铁器为原始的块炼铁,穷科克台地墓地出土的铁器经北京科技大学冶金史研究所鉴定,为块炼铁或渗碳钢,中原地区最早出现的人工冶铁亦为块炼铁,早期的冶铁技术一致,从新疆和中原地出土的金铁合体或金玉合体的器物看,早期铁器十分珍贵。商代开始,中原和古西域就有非常密切的文化联系,商末贵族墓葬中的玉来自西域,三门峡虢国墓地出土中国最早的人工冶铁品,这里还出土过一面早期铜镜,背面为线描的动物纹饰,明显不是中原体系的铜器,风格类同的铜镜在和静县察吾乎沟文化中发现过—件,德国柏林博物馆收藏品中有一件,虢国墓地的那面铜镜显然是西来的。鄯善县洋海墓地出有一铜铁合体的铁器,同墓地出有管銎战斧、铃形镂孔铜器等,这些铜器在西亚等地公元前一千六、七百年遗址中就有发现,中原和中国北方地区发现的同类铜器年代到商末。最近在塔什库尔干地区发现喇叭口状铜耳环,它是安得罗诺沃文化中的典型铜器,类同器物在甘肃河西及中国北方地区都有发现,年代在商周。上述器物明显是从西亚、中亚经新疆向中原流布,和这些器物一样,在西亚和中亚早已出现的铁器也随之由西向东传布。新疆铁器出现的时代早,发现多,河西沙井文化发现二件铁器年代可早到西周,关中地区铁器早到春秋早。人工冶铁术由西亚、中亚经新疆向中原传布的线路也基本清楚。冶铁术传入中原后,在已经十分发达的青铜冶炼技术的基础上,很快发明了冶铸生铁,这项工艺早西方一千多年,从此中国的冶铁术开始领先西方。 最早进入人类视野的铁矿物无疑是铁陨石(或简称陨铁),这种不折不扣的天外来客,为人类提供了有关铁的最初知识。
铁陨石主要由铁镍合金组成,一般含镍4~10%,极少数陨铁中的镍含量可以高达60%。陨铁的绝大部分都是可锻的。
有证据表明,石器时代的人们已能够利用陨铁。居住在西格陵兰约克角地区的石器时代的人们,一直用含镍8%左右的陨铁制造工具。在北格陵兰曾发现过一把爱斯基摩人的小刀,由一些装在海象牙上的陨铁片组成。在中国,古代陨铁制品也正在不断被发现。1972年冬,在河北省藁城县台西村商代遗址(碳-14测定年代为公元前1520±160年),发现了一件铁刃铜钺。全钺残长111mm,阑宽85mm。铁刃宽60mm,在铜外部分已经断失,铜身夹住的部分厚2mm,深 10mm。对这件古兵器进行的科学考查表明,“铁刃中没有人工冶铁所含的大量夹杂物,原材料镍含量在6%以上,钴含量在4%以上。更为重要的是,尽管经过锻造和长期风化,铁刃中仍保留有高低镍、钴层状分布”,研究者据此断定,这件铜钺的铁刃系由陨铁制成,而整个铜钺的制作过程是:先将陨铁锻造成薄刃,然后再浇铸青铜柄部。
在我国历代文献中,有关陨铁的记载也可谓不绝如缕。最早记录陨铁堕落现象的是《史记》:“秦献公十七年(公元前368 年),栎阳雨金四月至八月。”所谓“雨金”是指许多铁陨石同时堕落,也即现代人所谓的“陨石雨”,而栎阳是秦献公的都城,其地在今陕西临潼东北。其后,唐代樊绰《蛮书》中记载云南南诏王备有“天降铎鞘”。段成式《酉阳杂俎》中说“南番有毒槊……言从天而下,入地丈余”。北宋治平元年(公元1064年)某日,沈括在常州宜兴县曾亲见陨铁堕落并作了详细记载:“是时火息,视地中只有一窍如杯大,极深,下视之,星在其中,荧荧然。良久渐暗,尚热不可近。又久之,发其窍,深三尺余,乃得一圆石,犹热,其大如拳,一头微锐,色如铁,重亦如之。”此后,在《元史?五行志》中也有一段清楚的记载:“元至正十年(公元 1350年)十一月冬至夜,陕西耀州有星堕于西原,光耀烛地,声如雷鸣者三,化为石,形如斧。一面如铁,一面如锡,削之有屑,击之有声。”
建国以后,许多陨铁实物也已被陆续发现。如1958年在广西南丹发现了早期降落的铁陨石雨,经现场勘查,已发现的十九块南丹铁陨石中,最小者为1.3kg,最重者为1.9吨,含镍量在7%左右。而不知何时落在我国新疆准葛尔地区的一块重约二十吨的铁陨石,则是目前世界上收集到的第三大铁陨石。
以上事实说明,原始民族在早期就已经能够利用天然陨铁。而至迟在商代中期,中华民族的先祖们已经掌握了一定水平的锻铁技术,熟悉铁的加工性能,认识铁与青铜在性质上的差别。显然,中国人对铁的最初认识只能更早。
炼铜早于炼铁,不仅已为考古文物和历史文献所证实,而且也符合冶金技术的发展规律。原因很简单,就像从树上摘苹果总是从低处摘起一样,由于炼铜(专指古代)较炼铁容易,最早诞生的当然是炼铜术。
炼铜术起源于新石器时代的人们对自然铜的利用。绝大部分自然铜是含铜高达98-99%的红铜,不仅具有金属光泽,而且具备良好的加工性能。最初,人们也许只是把自然铜当成石料来打制石器,在实践中必然会发现自然铜具有石头无法比拟的延展性,容易按需要打制成形。接下来,人们自然也会发现,将自然铜放到火里烧过后,打制起来就会更加容易。如果火焰温度足够高,自然铜就会熔化,而熔化的铜水能够流动,凝固以后又可随容器成形。这一现象的反复出现,必然导致炼铜技术与铸造技术的萌生。
红铜的熔点是1083℃,而早在公元前5000年前后的仰韶文化前期,陶器的烧成温度就已达到了900- 1000℃,已经具备熔炼自然铜的技术基础。我们已经知道,在铜矿床的表层,除了自然铜外,还有孔雀石和赤铜矿,尤其是孔雀石,色彩鲜艳夺目,极易引人注意。孔雀石常同自然铜一起出现,并与铜锈有类似的颜色,这就容易使人产生联想,激起用孔雀石炼铜的冲动。而这种冲动一旦付诸实践,就是炼铜技术的诞生。稍具化学知识的人都知道,孔雀石属于碱式碳酸铜,只要加热到一定温度,就会分解为氧化铜,而氧化铜同木炭一起加热,就能还原出铜来。
铁的情形则很不相同。铁很易被氧化,除陨铁外,自然界中的铁都呈氧化物或其它化合物的形态存在。纯铁的熔点为1537℃,直接熔铁在新石器时代根本就不可能。铁矿石的还原温度虽然并不需要这么高,但温度低时还原速度很慢,对实际生产没有意义。同时,低温还原出来的铁在冷却时很容易被重新氧化,又变成了铁锈。因此,尽管铜、铁矿总是共生,在炼铜术诞生之后,冶铁术的诞生仍须时日,需要一场深刻的技术革命为其准备足够的条件。事实是,这场技术革命果然发生了,时间是公元前3500年至公元前2600年,持续近千年之久,相当于中国铜石并用时代的早期。
从严格意义上讲,这是一场制陶技术的变革,变革的内容主要是:用快轮制坯代替手制;改革陶窑火道和箅面火眼,使窑室内的火力更加均匀;扩大窑室直径,窑壁由直立改为内收。窑壁内收是为了封窑的方便。在陶器烧到一定火候时密封饮窑,就会制造出还原气氛而烧出灰陶,此时如果让大量松烟进入,使其发生渗碳作用,就会烧出很好的黑陶。由敞口氧化烧制红陶进步为密封饮窑制造还原气氛烧制灰、黑陶,透露了一个非常重要的信息:人们已经掌握了对铜铁冶炼至关重要的知识――高温下的还原。
由于时代的局限,我们今天还无法弄清原始冶铜术的细节,但是,有一点是可以肯定的,在制陶术完成上述变革之后的公元前2600年-前2000年,中华大地上的铜器突然多了起来,除红铜外还有了青铜和黄铜,并最终顺利进入了青铜时代。这当然不会是偶然现象,唯一合理的解释只能是,源于制陶术的冶铜术分享了制陶术的最新成果,完成了由萌生期到成熟期的过渡。而随着冶铜技术的成熟,冶铜实践也变得丰富多彩起来。也只有到了这时,铜、铁矿共生的前提对于冶铁术的诞生才有了实际意义。而炼铁高炉首先在中国诞生也才有了根据,当然,这是后话。 目前已知的中国最早的铜器,是1973年出土于陕西临潼姜寨仰韶文化遗址(约公元前3700年)的原始黄铜片和出土于甘肃东乡马家窑文化遗址(约公元前 3100年)的青铜刀,中国冶铜术的起源当然不会晚于公元前3100年。根据国家“夏商周断代工程”的最新成果,夏代的纪年范围为公元前2070年~前 1600年。也就是说,大禹活动的时间是在公元前2070年前后,距离冶铜术的起源至少已有千年之久。在长达千年的冶铜实践中,无论是铜矿的冶炼、铜器的铸造,还是冶炼设备的修造,都没有理由不进步。
考古发现证实,中国早期炼铜使用陶尊,外部涂有草拌泥,起绝热保温作用,内面涂有耐火泥层,铜矿和木炭直接放入炉内。这一装置不同于从外部加热的“坩埚”式熔炉,可以使炉内温度提得更高。可以想象,在这种内热式陶尊炉中,当混入铜矿中的氧化铁矿较多时,在炼渣中还原出铁来几乎是一种必然现象。而块炼铁在冶铁史中首先出现就是最好的证明。
块炼铁也称为锻铁,是在较低的冶炼温度下由铁矿石固态还原得到的铁块。在西南亚和欧洲等地区,直到十四世纪炼出生铁之前,一直采用块炼法炼铁。冶炼块炼铁,一般是在平地或山麓挖穴为炉,装入高品位的铁矿石和木炭,点燃后,鼓风加热。当温度达到1000℃左右时,矿石中的氧化铁就会还原成金属铁,而脉石成为渣子。由于矿石中其它未还原的氧化物和杂质不能除去,只能趁热锻打挤出一部或大部,仍然会有较多的大块夹杂物留在铁里。由于冶炼温度不高,化学反应较慢,加之取出固体产品需要扒炉,所以产量低,费工多,劳动强度也大。与生铁不同,块炼铁含碳极低,质地柔软,适于锻造成形。由于块炼铁在锻打前疏松多孔,故也被称为海绵铁。
不难看出,我国古代的内热式陶尊炼铜炉很适于冶炼块炼铁,中国历史上最早的人工冶铁产品当然也非块炼铁莫属。曾经有一种流传很广的说法,以“江苏六合程桥两座东周墓曾出土用块炼铁制成的铁条和白口铸铁丸,湖南长沙一座春秋晚期墓中曾出土白口铸铁鼎和一把中碳钢制成的剑”为据,断论在中国冶铁史上,一开始就是块炼铁、白口铸铁和钢同时出现,“这是我国古代冶铁工匠的勋业,是世界冶铁史上的奇迹”云云。世界上哪来那么多奇迹?事物发展的规律又岂能轻易违背。当然,立此论者以春秋时期为中国冶铁史的开端,而“中国冶铁始于春秋”又是学术界权威的结论,提出这种看法原也情有可原。殊不知,中国冶铁术在夏代就已开花,春秋战国之际的铁、钢并出,不过是中国冶铁术取得突破性进步,开始结果而已。
说到这里,不由使笔者想到了一个有意思的插曲。事情发生于古人类考古学界,中国史前历史上最为重要的晚期智人――山顶洞人的化石材料,在建国前经西方古人类学专家魏敦瑞(Weidenreich.F)研究,认为其中的三具头骨分别代表原始蒙古人、美拉尼西亚人和爱斯基摩人三个不同的类型。言下之意,是这三种人的祖先跑到了一个山洞里。建国以后,中国当代古人类学家吴新智根据模型又作了新的研究,发现三者均代表原始的蒙古人种,差别只在于一些细节尚未充分形成。学术界这才恍然大悟,原来山顶洞人本来就是这三种人的共同祖先,而不是这三种人的祖先为了某一重大事件不远万里到一个山洞里来聚会。
差之毫厘,谬以千里。同样的事实可以得出相反的结论,为学者能不慎哉! 在缺乏物证的情况下,笔者胆敢把块炼铁放在中国冶铁史的开篇,当然有所根据。以《古代社会》一书名垂青史的摩尔根曾告诉我们,“人类的经验所遵循的途径大体上是一致的。在类似的情况下,人类的需要基本相同。”验之于人类发展史,此说不谬。由石器而陶器,再到铜器和铁器,是世界上所有民族共同的发展轨迹。当世界上其它地区的冶铁史都从块炼铁开始时,中国冶铁史独从生铁开始,当然不合情理。不仅不合情理,也有悖科学规律。冶炼温度只能由低到高,冶炼设备也只能由简易到复杂。先有块炼铁,后有生铁,必然是历史的真实。
前文已述,由于块炼铁产量低、费工多、劳动强度大,人们为了提高产量,就要强化鼓风和加高炉身,炉子必将逐渐从地坑式向竖炉发展。炉身加高以后,炉内上升的煤气流与矿石接触的时间延长,能量利用率有了提高。鼓风强化则有两方面的效果:一方面使气体压力加大,穿透炉内料层的能力增强,因而允许增加炉身高度;另一方面是燃烧强度提高,直接提高了炉内温度。这些都促使产量提高。可是,事物总是一分为二的,温度高了虽然铁产量有所提高,往铁里渗碳的速度也加快了,当渗碳超过2%以后,就引起了质变,得到的是另外一种产品――生铁。生铁的熔点最低可达1147℃,而温度升高后还促使原料中的其它元素被还原进入铁中,这就使得生铁的熔点更为降低。于是,得到液体产品的可能出现了。当然,也不排除另一种可能,这就是在原始的块炼炉中,由于炉子过热或燃料比过大,偶然也能得到生铁。笔者以为,这种最早的液态生铁非白口铸铁莫属。在这种白口铸铁中,几乎全部的碳都与铁化合形成了碳化三铁,其断口呈暗白色,晶粒粗大,具有很大的硬度和脆性,因此被称为“刚铁”,既不能承受冷加工,也不能承受热加工。问题的关键恰恰是在这里。本来块炼铁含碳极低,质地柔软易于锻造;而白口铸铁又脆又硬,完全失去了块炼铁优良的锻造性能。白口铸铁,也即“刚铁”有没有用?如何利用?对这一问题的不同认识是东西方冶铁史发展的分水岭。
毫无疑问,西南亚和欧洲地区在早期由于炉子过热或燃料比过大肯定也得到过液态生铁,由于其锻造传统过于强大,而生铁不耐锻打,这种液态生铁多被视作冶炼不正常的产物而抛弃了。在中国则不然,生铁一开始就有了用武之地。这一点在《禹贡》篇中同样透露了玄机。
我们知道,夏代已迈入了文明的门槛,而文明的主要标志是发明了文字。“仓颉造字,鬼神夜哭”,文字既能“感天地而泣鬼神”,足见其在先民心目中的重要位置。而中国先民对文字载体的选择则决定了中国冶铁史的走向。考古发现已经证实,中国最早的文字或画于陶器,或刻于竹木,或铸于铜铁,或镂于甲骨,而竹木和甲骨是最常用的材料。不管是刻还是镂,“笔”的硬度至关重要。当“刚铁”初现时,虽然不耐锻打,其硬度却是当世之最。作为部落联盟的首长,让梁州进贡“刚铁” 用于刻镂文字实属理所当然。而一旦这种产品有了用途,其生产工艺自然就会有人琢磨。春秋战国之际的铸铁大兴,实肇始于此。“刚铁”的出现,恰逢其时。
当然会有人对这一说法不以为然,他们会问,比中华文明更早的古埃及文明,为何对生铁的早期发明未做出贡献?原因当然很多,其中之一则可能是其文字用不着刻镂。古埃及人发现了纸草,并用作书写材料。纸草是由生长在尼罗河三角洲的一种近似芦苇的水生植物(纸草)制成的,古埃及人割下纸草,取出草骨,切成小薄条,在木板上一块块贴起来,压平晒干后即成黄色纸卷。笔管则用纸草茎,墨水由纸草炭化加水配成。在纸草上写字当然要比在竹木或甲骨上容易得多。欧洲作为古埃及文明的影响区,在初期视生铁为废物实属情理之中。 大胆也好,狂妄也罢,至此为止,笔者为中国冶铁术的起源提供了一个新的说法,这就是:中国原始冶铁术至少在公元前2070年前后即已在古梁州诞生。块炼铁(柔铁)首先出现,白口生铁(刚铁)紧随其后。由于白口生铁一出现就派上了用场(刻镂),使得生铁冶炼技术得以生存并有所发展,并最终由于青铜冶铸技术的影响,在春秋战国之际奠定了中国冶铁术的基本走向――以生铁冶铸为主。而以生铁冶铸为主的技术传统是中国古代金属文化与西方早期以锻铁为主的金属文化的主要区别。从某种意义上说,也正是生铁冶铸技术的早期发明与广泛应用,造就了中华文明最初的辉煌。
为了弄清中国早期冶铁术以生铁冶铸为主的原因,我们不妨简要回溯一下中国早期青铜冶铸的历史。
黄帝采首山铜铸鼎的传说,前人多认为荒诞不经。现在看来,黄帝生存的年代肯定是在公元前3000年以后,其时冶铜术早已诞生。将此说与“蚩尤以铜作兵”的传说相联系,则黄帝铸鼎未必不可能。
继黄帝铸鼎说之后,传说中还讲到禹铸九鼎以及禹子启曾命人在昆吾(其地在今河南濮阳附近)铸鼎。据郭沫若考证,昆吾在当时是一个冶铜中心,昆吾的铜在古代非常著名。如果说黄帝铸鼎之说因无法证实可以存疑的话,禹铸九鼎的传说却几乎可以肯定,因为河南偃师二里头文化可以作证。
二里头文化一期至四期的年代为公元前1900~前1600年,而夏代的纪年范围是公元前2070~前1600年,二里头文化当然属于夏文化。在二里头文化遗址中,不仅发现了铸铜手工业作坊的遗迹,找到了冶炼用的陶锅、陶范和残留铜渣,而且出土了青铜材质的刀、镞、锥、鱼钩、铃之类的小件铜器和凿、锛、爵等较大的铜器。其中的一件铜爵,通高12厘米,经电子探针法定量分析,含铜92%,含锡7%,属于典型的青铜器。研究者指出,当时的青铜冶铸技术正在由初级阶段向高级阶段过渡。
在时代稍晚于二里头文化的郑州二里岗商代遗址(碳14年代为公元前1550年左右)中,出土了大量的青铜器,其中有多种兵器。与二里岗文化同期的湖北盘龙城则出土了159件青铜器,有器形25种。在四件青铜礼器中,其中三件的含锡量在7%上下。研究者据此断定,当时的青铜礼器,大多数是按一定的铜、锡配比铸成的,这只有在青铜冶铸技术的高级阶段才能办到。
到了以安阳殷墟为代表的殷商后期,青铜器的冶铸技术已相当高超,不仅器形相当完备,而且尽可能用铸造的方法解决金属器件的成形问题,其它加工工艺均处于从属地位。从殷商后期到西周晚期,几乎所有的青铜器件都由铸造成形,尽管某些器物的形制相当复杂,匠师们习惯的做法仍是采用多种形式的铸接工艺或经多次铸接使之成形。甚至轴配合和薄壁件的制作也通过铸造手段来实现。
不难看出,铸造成形是中国早期青铜冶铸技术根深蒂固的传统。而传统的力量往往是巨大的。在冶铁术诞生之初,需要锻造成形的块炼铁占主导地位,用于刻镂的“刚铁”只是偶然才能得到,数量极少。问题在于,当冶铁术诞生的时候,青铜冶铸技术已接近成熟,炼铜炉也已逐渐由矮小的陶尊炉向具有一定高度的鼓风竖炉发展,这一技术进步的趋势迟早要对冶铁术产生影响。当“刚铁”由于技术进步变得越来越多,仅仅用于刻镂已无法消化时,为“刚铁”寻找新的出路就成了问题。而这时,拥有铸造成形技术传统的中国古代冶铸匠师,当然不会把液态生铁及其凝集物视作废物,他们必定会采用最得心应手也是最近便的铸造成形方法来利用这些(虽然不太令人满意的)“恶金”。于是,铸铁技术宣告诞生。接下来当然是铸铁技术的不断完善和发展。当社会终于认识到铸铁的作用,开始大力推广时,这种最富 “革命性”的金属终于大摇大摆地登上了历史舞台,而这一时刻,历史的车轮正好行进到春秋中叶,距离冶铁术的诞生,已有1400多年之久。 照理说,有高度发达的青铜冶铸技术作背景,冶铁术的发展不应如此缓慢。不过,既然事实如此,我们倒不妨试着找出其中的原因。
泰利柯特有一个论点:冶铁术并非先进炼铜工匠的专利,而是更早期原始炼铜工匠的发明,或者竟然完全是由不懂炼铜技术的一批新人创造的。这一说法似乎暗示着冶铁术的起源比我们能够认识到的还要久远。不过,这一说法确有道理。以常识而论,工艺愈先进,规矩就愈多,出现意外的可能性就愈小。而炼铜时炼出铁来,本来就纯属意外。顺着这一思路下推,我们就会发现,在青铜时代,冶铁术的诞生并非惊天动地的大事,只不过是一桩新生事物而已。而新生事物要取得社会的承认当然颇费时日。更何况,在制钢技术发明以前,作为新产品,(块炼铁)制工具硬度不如青铜,(白口生铁)铸礼器又黑不溜秋,缺乏耀眼的光泽。铁欲大行于世,必须等待时机,而这一时机到来的标志应该是:处于地表易采易炼的氧化铜矿已不敷使用,铸铁的生产成本已大为降低,生产力的发展又急需大量的工具。试想,在生产力低下的奴隶制时代,要满足这样的条件谈何容易,铸铁的姗姗来迟自有道理。不过,当时钟指向公元前六世纪的春秋中叶时,这一时机终于成熟了。
在烽火戏诸侯的周幽王自取灭亡后,关中地区充满了野蛮的戎人。宫室文物大部被毁,土地日见荒芜,继位于危难之时的周平王不得不东迁洛邑,重新建国,这就是东周的开始。东周之时,王室衰微,加上周边夷狄不断侵扰,国家名为统一,实已分崩离析。各路诸侯趁隙而起,争霸中原,以实力较短长(后人将这段历史称为春秋,始于公元前770年,终于公元前476年)。在经过了一番此消彼长之后,公元前651年,齐桓公在葵丘(今河南兰考县东)大会诸侯,周王派宰孔参加,赐给齐桓公“专征伐”的权利,自此开始了“礼乐征伐自诸侯出”的局面,齐桓公也由此成为春秋时代的第一个霸主。
齐国原本不大,又地处文化较为落后的东海之滨,为何能首先称霸呢?最直接的原因是明智的齐桓公任用了管仲为相。能干的管仲则通过发展工商业赚取钱财,使国家很快富足,军力迅速强大了起来。而在管仲诸多的富国强兵措施中,“官山海”是最为有效的一种。
据《管子?海王》篇载:“桓公曰:然则吾何以为国?管子对曰:唯官山海可耳。”郭沫若认为,“‘官’者,管也。‘管海’自然是指管制盐业,‘管山’就是把矿产管制起来,这里就包含着铜铁。齐桓公时已有铁的使用,我看是毫无疑问的。因此,《国语?齐语》里面,管仲所说的‘美金以铸剑戟,试诸狗马;恶金以铸锄夷斤,试诸壤土’,美金是指青铜,恶金是指铁,也是毫无疑问的。……齐桓公之所以能够划时代地成为五霸之首,在诸侯中特出一头地,在这儿可以找得出它的物质根据。煮海为盐积累了资金,铸铁为耕具提高了农业生产。所以桓公称霸并不仅仅由于产生了一位特出的政治家管仲,而是由于这位特出的政治家找到了使国富强的基本要素。”
郭沫若的分析是令人信服的。这同时也告诉我们,铸铁技术在齐桓公时已接近成熟,因此才引起了当权者(管仲)的注意。反过来,由于当权者的大力提倡,铸铁技术的发展也就大大加快了速度。试想,铸铁农具的使用既然能使齐国“足食”,相邻各国必将仿而效之。稍后的战国时代铸铁技术被七国普遍采用,其最初的契机应该是在这里。而中国冶铁术以生铁冶铸为主的基本走向由此而奠定就毫不奇怪了。
『肆』 冶金冶炼技术的发明有什么意义
在制陶过程中所发展起来的高温技术,为金属的冶炼、提纯和熔铸创造了条件。冶金技术的出现专,成为人类继属烧陶之后运用化学手段来改造自然、创造财富的又一辉煌成就。
冶金技术的推广和发展直接导致了工具的变革,无疑这将对生产力的发展、社会生活面貌的改变产生革命性的作用。
冶金技术的发明把人类生活从野蛮时代推向了文明的殿堂;而人们对金属有所认识也是从这里开始的,在选矿和冶炼金属的实践中,有关金属的知识逐渐积累起来了。
『伍』 冶金术的发明是如何推进古埃及金属工艺的发展
古埃及金属工艺与首饰工艺设计不仅历史悠久,而且成果斐然。
古埃及金属工艺的开端可上溯至原始社会晚期。约从公元前4500年开始,埃及进入了金石并用时代。约在公元前3500~3100年间,冶金术的发明使得古埃及人摆脱了利用天然铜的原始阶段,开始运用经冶炼获得的铜来制造工具与武器,并初步掌握了金银的加工与制作技术。
『陆』 中国的冶炼技术的发展史有哪些
中国古文明象征的商周到战国的青铜器,可以说是铸造技术所造就的。从重875公斤的司母戊方鼎、精美的曾侯乙尊盘和大型的随县编钟群,以至大量的礼器、日用器、车马器、兵器、生产工具等,可以看到当时中国已经非常熟练地掌握了综合利用浑铸、分铸、失蜡法、锡焊、铜焊的铸造技术,在冶铸工艺技术上已处于世界领先的地位。而《考工记》中所记载的:“金有六齐。六分其金而锡居一,谓之钟鼎之齐。五分其金而锡居一,谓之斧斤之齐。四分其金而锡居一,谓之戈戟之齐。三分其金而锡居一,谓之大刃之齐。五分其金而锡居二,谓之削杀矢之齐。金、锡半,谓之鉴燧之齐”,是世界上最早的合金配比的经验性科学总结,表明当时中国已认识到合金成分与青铜的性能和用途之间的关系,并已定量地控制铜锡的配比,以得到性能各异,适于不同用途的青铜合金。
2.铸铁冶炼
在很长的一段时间里我们的钢铁冶炼技术是一度领先于世界的,中国冶炼块铁的起始年代在公元前6世纪,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”。出土文物表明,中国最迟在战国晚期已经掌握这种最初期的炼钢技术。人们在锻打块炼铁和熟铁的过程中,需要不断地反复加热,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。人们在打制器物的时候,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。
冶炼铸铁的技术比欧洲早。中国铸铁的发明出现在公元前5世纪,而欧洲则迟至公元后的15世纪。由于铸铁的性能远高于块铁,所以真正的铁器时代是从铸铁诞生后开始的。社会发展的历史表明,铸铁的出现是社会生产力提高和社会进步的主要标志。中国从块铁到铸铁发明的过渡只用了约一个世纪的时间,而西方则花费了近三千年的漫长路程。中国古代炼铁技术发展得如此迅速是世界上绝无仅有的。英国著名科学史家贝尔纳说,这是世界炼铁史上的一个唯一的例外。
另一杰出的生铁加工技术是炒钢,它是中国古代由生铁变成钢或熟铁的主要方法,大约发明于西汉后期。其法是把生铁加热成液态或半液态,并不断搅拌,使生铁中的碳份和杂质不断氧化,从而得到钢或熟铁。河南巩县铁生沟和南阳瓦房庄汉代冶铁遗址,都提供了汉代应用炒钢工艺的实物证据。东汉时成书的《太平经》中也说:“有急乃后使工师击治石,求其中铁,烧冶之使成水,乃后使良工万锻之,乃成莫耶。”“莫耶”乃古代宝剑之称。这段文字虽失之疏简,但不难看出,它叙述的是由矿石冶炼得到生铁,再由生铁水经过炒炼,锻打成器的工艺过程。炒钢工艺操作简便,原料易得,可以连续大规模生产,效率高,所得钢材或熟铁的质量高,对中国古代钢铁生产和社会发展都有重要的意义。类似的技术,在欧洲直至十八世纪中叶方由英国人发明。
中国古代的炼钢技术主要是百炼钢。自从西晋刘琨写下“何意百炼钢,化为绕指柔”这一脍炙人口的诗句后,“千锤百炼”、“百炼成钢”便成为人们常用的成语。百炼钢肇始于西汉早期的块炼渗碳钢,其后不断增加锻打次数而成定型的加工工艺。到东汉、三国时,百炼钢工艺已相当成熟。上引《太平经》中的“万锻之,乃成莫邪”,即是其生动的写照。曹操曾令工师制作“百辟利器”,曹丕的《典论·剑铭》中说:“选兹良金(指铁),命彼国工,精而炼之,至于百辟”。刘备曾令“蒲元造刀五千口,皆连环,及刃口刻七十二湅”。《古今注·舆服》亦说:“吴大帝有宝剑三,……一曰百炼,二曰青犊,三曰漏景”。后世这一工艺一直被继承,并不断得到发展。 但是炒钢和百炼钢技术还存在一定缺陷,如炒钢工艺复杂,不容易掌握;百炼钢费工费时。
此外,在1981年经中国学者关洪野等人对513件出土的汉魏时期铁器研究后表明,中国早在两千多年前的汉代就已经发明了球墨铸铁,远远早于发达的欧洲国家。目前,中国学者所做的结论已经得到了国际学术界的承认。
创始于魏晋南北朝时期的灌钢技术,是中国冶金史上的一项独创性发明。陶弘景说:“钢铁是杂炼生柔作刀镰者”,北齐的綦母怀文“造宿铁刀,其法烧生铁精以重柔铤,数宿则成刚”,说的就是灌钢技术。灌钢的工艺过程大致为,将熔化的生铁与熟铁合炼,生铁中的碳份会向熟铁中扩散,并趋于均匀分布,且可去除部分杂质,而成优质钢材。
綦毋怀文发展灌钢法大约在东汉末,可能出现炼钢新工艺“灌钢”法的初始形式。南北朝时,綦毋怀文对这一炼钢工艺进行了重大改进和完善。南朝齐、梁时的陶弘景首先记载了灌钢法,北朝魏、齐间的綦毋怀文曾用这种方法制成十分锋利的“宿铁刀”。綦毋怀文,姓綦毋,名怀文,是中国南北朝时期著名冶金家。他生活在公元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”在一起,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就。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)在高温下,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是一位出色的制刀专家,对前人造刀经验进行研究、比较,经过不断实践,创造一套新的制刀工艺和热处理技术。
綦毋怀文造刀的方法是:先把生铁和熟铁以灌钢法烧炼成钢,做成刃口,然后“以柔铁为刀脊,浴以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650~400℃,具有较大的冷却速度,在低温300~200℃,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,但是长期以来,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,他在制作“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,避免单纯使用1种淬火(即单液淬火)的局限。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,是一个了不起的成就。在綦毋怀文之前,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,价格昂贵;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铁的性能有比较深刻的认识,而且能根据不同的用途合理选择材质,发挥各种材质的优点,节省某些贵重材料,降低成本和费用。1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,这样才能保证刀的锋利,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,在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部分的不同要求,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。
灌钢技术在宋以后不断被改进,减少了灌炼次数,以至一次炼成。沈括在《梦溪笔谈》卷三说:“世间锻铁所谓钢铁者,用柔铁屈盘之,乃以生铁陷其间,泥封炼之,锻令相入,谓之‘团钢’,亦谓之‘灌钢’”,并说“二三炼则生铁自熟,仍是柔铁”,正反映了灌炼次数的减少。其中把柔铁屈盘起来是为了增加生熟铁的接触面,提高灌钢的效率,并促使碳份分布更均匀;封泥则可以促进造渣,去除杂质,并起保护作用。明代灌钢技术又进一步发展,据《天工开物》卷十四记载,已把柔铁屈盘改为薄熟铁片,进一步增加了生熟铁的接触面,加速“生熟相和,炼成则钢”的进程,泥封亦改为草泥混封。灌钢又称“抹钢”、“苏钢”,其工艺自清至近代仍很盛行。在坩埚炼钢法发明之前,灌钢法是一种最先进的炼钢技术。
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,当我们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,在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出现,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,生产出含渣少而成份均匀的钢材。直到现今,在芜湖、湘潭、重庆、威远等地人们还在使用;可见其影响的深远。在17世纪以前,中国的炼钢技术长期居于世界领先地位,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。”
『柒』 中国古代各个朝代的冶金业的成就
冶铁业:
西周时开始使用铁器;
春秋战国时期,发明了铸铁柔化处理技术,是世界冶铁史的一大成就,比欧洲早两千多年;
两汉:西汉时冶铁业分为官营和私营。煤成为冶铁的燃料,人们发明了淬火技术;东汉时,杜诗发明水排,使中国冶铁水平长期领先世界。宛和巩是著名的冶铁中心;
隋唐时期:普遍采用了切削、抛光、焊接等工艺;
辽宋时期:辽和金的冶铁业水平较高;
明朝中后期,广东佛山冶铁业,一天出铁六七千斤。
认识:在农业文明时代,冶铁业的发展是生产力进步的明显标志,它有力地推动着社会的变革和进步。
『捌』 冶铁术最早是什么人发明的呢
赫梯人是西亚地区甚至全世界最开始创造发明冶铁术和应用铜器的,也是全世界最开始进到铁器时代的中华民族,考古新发现的直接证据表明,铜器的生产制造最少能够上溯到前二十世纪。在冶铁层面极具知名度,赫梯王把铁视作专利权,不能外传,以致铁贵如金子,其价钱居然是紫铜的60倍。赫梯的铁兵器曾使埃及等国为此忌惮。那时候她们所生产出来的弯刀,相对性要比其他国家的更为硬实锐利。在埃及的浮雕图案和各种各样墙壁画中,总是会发生一种独特的兵器:与众不同的反曲刃、宽敞的花刀组成了这类兵器的怪异外观设计,这就是克赫帕什镰形刀,也称之为赫梯弯刀。
因为赫梯弯刀实质上归属于一种目的性强的多功能性武器装备,关键作战目标是盾剑兵及其轻步兵团。因而当井然有序的大兵团匕首矩阵作战时,赫梯弯刀就会看起来成则为王,因而当波斯、北爱尔兰及其之后的罗马帝国先后吸引印度后,王权神权没落和作战款式的快速转变,造成赫梯弯刀渐渐地的从历史的舞台中消散。。
『玖』 冶炼技术是那个国家发明的
铁器,以铁矿石冶炼加工制成的器物。铁器的出现使人类历史产生了划时代的进步。在世界上最早进行人工炼铁的是居住在小亚细亚的赫梯人,年代约在公元前1400年左右。前1300~前1100年,冶铁术传入两河流域和古埃及,欧洲的部分地区于前1000年左右也进入铁器时代。但当时冶炼的都是块炼铁,一直到中世纪末(1400年左右)欧洲发明水力鼓风炉以后,才出现冶炼生铁。
上面的回答说的都是生铁冶炼 其实早期铁器冶炼上中国落后于西方很多年
秦朝军队的装备都还是青铜 因为当时中国练不出足够好的铁 而西方文明很早之前就已经开始大规模装备铁制兵器了 中国后来的冶炼技术发展很快
『拾』 古代人是怎么发明冶炼技术的
是和火的使用有关的,天然火保存很不容易,就需要用石头挡风,某些石头在高温下就会把里面的矿物质熔解出来。古人发现这些溶解出来的东西比原来的石头还要硬,就会有意无意的收集!冶,就是通过熔化得到金属。