古代最先進(jìn)的制鋼技術(shù)--灌鋼

世界上，在1740年坩堝制鋼法發(fā)明之前，最先進(jìn)的制鋼技術(shù)，是算中國(guó)古代創(chuàng)造的“灌鋼”冶煉法。

“灌鋼”，又稱(chēng)“團(tuán)鋼”。它是由生鐵和熟鐵合在一起冶煉得到的一種含碳量較高、且質(zhì)地均勻的優(yōu)質(zhì)鋼，(含碳量在0.05%～2.0%的鐵稱(chēng)為鋼)。這種具有獨(dú)創(chuàng)性的灌鋼冶煉方法，至少在南北朝時(shí)期就已經(jīng)發(fā)明了。除了那些無(wú)名英雄之外，從文獻(xiàn)記載上，我們知道的這種先進(jìn)技術(shù)的最初實(shí)踐者，就是北朝東魏、北齊間(公元550年前后)的著名冶金家綦毋懷文。

綦毋懷文是個(gè)講究“道術(shù)”的人，在北齊的信州做過(guò)刺史。他曾煉造出 一種“宿鐵刀”。這“宿鐵”，就是后世所說(shuō)的“灌鋼”�！侗笔�?藝術(shù)列傳》里記錄有他的這一發(fā)明創(chuàng)造。書(shū)中記載說(shuō)：

“懷文造宿鐵刀，其法燒生鐵精，以重柔鋌，數(shù)宿則成剛(鋼)。以柔鐵為刀脊，浴以五牲之溺，淬以五牲之脂，斬甲過(guò)三十札�！�

這段話的意思是說(shuō)：綦毋懷文制造有宿鐵刀。他的方法是，選用品位比較高的鐵礦石，冶煉出優(yōu)質(zhì)生鐵，然后把液態(tài)生鐵灌注到熟鐵上，這樣幾度熔煉，就成了鋼了。鋼煉成之后，他便以熟鐵作刀背，用鋼作刀鋒，并用動(dòng)物的尿和油脂來(lái)淬火。用這種方法制造的宿鐵刀，能一下子砍斷30多塊疊放在一起的胄甲片。

從這段記載中可以看出，綦毋懷文不僅最早實(shí)踐了“灌鋼”冶煉法，還創(chuàng)造了畜尿和油脂兩種淬火介質(zhì)，這是綦毋懷文在鋼的熱處理技術(shù)上的一大創(chuàng)新。在綦毋懷文之前，人們一般都用水作為淬火的介質(zhì)，而綦毋懷文用牲畜尿和動(dòng)物油脂作為冷卻劑，一方面擴(kuò)大了淬火介質(zhì)的使用范圍;另一方面，也是更重要的，是可以獲得不同的冷卻速度，從而得到不同性能的優(yōu)質(zhì)鋼。

灌鋼法是我國(guó)古代煉鋼技術(shù)上的卓越成就。它的發(fā)明和推廣，對(duì)于增加鋼的產(chǎn)量，改善兵器、農(nóng)具和手工工具的質(zhì)量，都有著重大的意義。因此， 隋唐時(shí)期，這種方法受到了冶煉家的垂青;而到宋朝，則流行于全國(guó)，并有所創(chuàng)新和完善，成為當(dāng)時(shí)的主要煉鋼方法。在沈括的《夢(mèng)溪筆談》中，除了記有當(dāng)時(shí)的冶煉方法外，還首次提到“灌鋼”一詞。他說(shuō)：

“世間鍛鐵所謂鋼鐵者，用柔鐵屈盤(pán)之，乃以生鐵陷其間，封泥煉之，鍛令相入，謂之團(tuán)鋼，亦謂之灌鋼�！�

這話的意思是說(shuō)：社會(huì)上所說(shuō)的煉鋼，就是在煉鋼爐中，把熟鐵屈繞成盤(pán)，并將生鐵片嵌在盤(pán)繞的熟鐵條中間，然后用泥把煉鋼爐密封起來(lái)燒煉。待煉成后取出來(lái)鍛打。用這種方法煉出來(lái)的鋼，就稱(chēng)為團(tuán)鋼，也叫灌鋼。

時(shí)至明代，這種灌鋼的冶煉技術(shù)又有了很大程度的發(fā)展。著名科學(xué)家宋應(yīng)星在他所著的《天工開(kāi)物》一書(shū)中，詳細(xì)地記述了當(dāng)時(shí)的灌鋼工藝。他說(shuō)：

“凡鋼鐵煉法，用熟鐵打成薄片如指頭闊，長(zhǎng)寸半許，以鐵片束包尖緊，生鐵安置其上，又用破草履蓋其上，泥涂其底下。洪爐鼓鞴(bèi)，火力到時(shí)，生鋼先化，滲淋熟鐵之中，兩情投合。取出加錘，再煉再錘，不一而足。俗名團(tuán)鋼，亦曰灌鋼者是也。”

宋應(yīng)星這段話的意思是說(shuō)：煉鋼的方法，是先把熟鐵打成像手指頭那樣寬，一寸半左右長(zhǎng)的薄片，然后用熟鐵片束包扎緊，再將生鐵放在扎緊的熟鐵片上面。隨后，蓋上破草鞋(要用沾有泥土的，這樣才不致于立即被燒毀)，另外，在鐵片底下還要涂上泥漿。當(dāng)這一切都做完之后，把它放進(jìn)洪爐里，用勁鼓風(fēng)，達(dá)到需要的溫度時(shí)，生鐵便先熔化成鐵液，滲淋到下面的熟鐵中，兩者便互相融合了。這時(shí)，就可取出錘打。經(jīng)過(guò)再煉再錘，反復(fù)多次，才行。這樣錘煉出來(lái)的鋼，俗稱(chēng)團(tuán)鋼，也叫灌鋼。

我們不難發(fā)現(xiàn)，明代灌鋼的冶煉方法已跟宋代大不相同：人們不再用泥封爐，而改用涂泥的草鞋遮蓋;不把生鐵片嵌在盤(pán)繞的熟鐵條中，而把生鐵片覆蓋在捆緊的熟鐵片上。這兩種方法的改進(jìn)是具有很大進(jìn)步性的。正如楊寬先生在《中國(guó)古代冶鐵技術(shù)發(fā)展史》一書(shū)中所分析的那樣：“他們不用泥封而用涂泥草鞋來(lái)遮蓋，一方面是使煉鋼爐依然能夠從空氣中得到氧，使生鐵在還原氣氛下熔化;一方面是使大部分火焰反射人爐內(nèi)，以提高冶煉溫度。他們把熟鐵打成薄片后夾緊捆住，無(wú)非使生鐵的鐵液能夠準(zhǔn)到若干熟鐵薄片的夾縫中，增加生鐵和熟鐵的接觸面，使熟鐵易于吸收生鐵的鐵液，能夠使碳分均勻地滲入�！�

明代，除了宋應(yīng)星所記述的這一改進(jìn)的灌鋼技術(shù)外，還產(chǎn)生了一種新型的灌鋼冶煉方法，這就是“蘇鋼”冶煉法�！疤K鋼”是灌鋼發(fā)展的高級(jí)階段，灌鋼的優(yōu)點(diǎn)在這里得到了最充分的表現(xiàn)。[-(@_@)-]

相傳，“蘇鋼”是由江蘇人發(fā)明的，所以稱(chēng)為“蘇鋼”。它的冶煉方法，明朝的唐順之，在他所著的《武編?前編?鐵》中有簡(jiǎn)略的記載，他說(shuō)：“以生鐵與熟鐵并鑄，待其極熟，生鐵欲流，則以生鐵于熟鐵上，擦而入之�！币簿褪钦f(shuō)，把生鐵與熟鐵放在一塊冶煉，等到生鐵熔化，鐵汁欲流時(shí)，則將生鐵水擦入熟鐵中，灌鋼就煉成了。

“蘇鐵”冶煉法創(chuàng)造出來(lái)以后，曾在明末、清代盛行一時(shí)，直到近現(xiàn)代，還有冶煉家用這種方法煉鋼，但方法又大大地進(jìn)了一步。它的具體操作要點(diǎn)是：

煉鋼時(shí)，先把沒(méi)有經(jīng)過(guò)鍛打的熟鐵(料鐵)放到爐內(nèi)，鼓風(fēng)加熱。兩分鐘后，用火鉗鉗住生鐵的一端斜放在爐口內(nèi)，繼續(xù)鼓風(fēng)，使?fàn)t內(nèi)溫度不斷升高。當(dāng)爐溫升到1300℃左右的時(shí)候，斜擱在爐口內(nèi)的生鐵的一端開(kāi)始熔化， 開(kāi)始不斷地滴鐵水，這時(shí)，煉鋼工人便用大鐵鉗鉗住生鐵在爐外的一端，左右移動(dòng)，使鐵水均勻地淋到熟鐵上。同時(shí)，不停地翻動(dòng)熟鐵，使熟鐵各部分都能均勻地吸收鐵水。淋完兩次后，便把熟鐵夾到鐵砧上鍛打。去除雜質(zhì)，就得到了需要的鋼坯，俗稱(chēng)“鋼團(tuán)”。

以上我們介紹了“灌鋼”的不同操作工藝，這些先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成果，都是我國(guó)古代勞動(dòng)人民的智慧結(jié)晶。正是由于他們的發(fā)明創(chuàng)造，使我國(guó)古代的煉鋼技術(shù)自立于世界之林，為我們中華民族爭(zhēng)得了榮譽(yù)。

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