Question

古代的冶炼技术有哪些

Answer 1

1、铸铁柔化技术：早期的铸铁是白口铁，质地脆而硬，容易折断，不耐用。战国时期人们已经掌握了铸铁柔化技术。它分为两种工艺：一种是在氧化气氛下对白口铸铁件进行退火脱碳处理，使之成为白心可锻铸铁；另一种是在中性或弱氧化气氛下，对白口铸铁件进行长时间高温退火处理，使之成为黑心可锻铸铁。铸铁柔化处理技术的发明，有着非常重要的意义，通过它得到的可锻铸铁，既有较高的硬度，又有较好的韧性，这使生铁广泛用作生产工具成为可能。
2、高炉炼铁技术：也叫竖炉炼铁技术，竖炉炼铁是一种经济而有效的炼铁方法，从上边装料，下部鼓风，形成炉料下降，和煤气上升的相对运动。燃烧产生的高温煤气穿过料层上升把热量传给炉料。其中所含一氧化碳同时对氧化铁起还原作用。这样燃烧的热能和化学能同时得到比较充分的利用。下层的炉料被逐渐还原以至溶化，上层的炉料便从炉顶徐徐下降，炉料被预热而能达到更高的温度。中国是世界最早使用竖炉炼铁的国家。春秋末年已经使用竖炉冶铸生铁了，开始一般采用木炭用原料。汉代可能使用煤炭作治铁燃料，然而用煤冶炼缺点很多，容易堵塞炉硝，并把煤中硫、磷等杂质带入铁中。16世纪时我国发明了炼焦技术，焦炭炼铁不仅解决了燃料问题，而且焦炭质地坚硬，可以承受较大的压力，使炉子能够加高、增大，产量大幅度增长。焦炭又是多孔的，有利于炼铁过程中化学反应进行，所以是极为理想的燃料和还原剂，自那时起一直使用至今。
3、炒钢技术：炒钢因在冶炼过程中要不断地搅拌好像炒菜一样而得名。 炒钢的原料是生铁，操作要点是把生铁加热到液态或半液态，利用鼓风或撒入精矿粉等方法，令硅、锰、碳氧化，把含碳量降低到钢和熟铁的成分范围。炒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。炒钢的优点是成分可适当控制，生产率比较高，质量也比较好。在现代，人们常把由矿石直接制钢的工艺叫一步冶炼或直接冶炼，而把先由矿石冶炼成生铁、然后再由生铁炼钢的工艺叫两步冶炼或间接冶炼。炒钢的生产过程也分两步：先炼生铁，后炼钢。因而在某种意义上说，炒钢的出现便是两步炼钢的开始，是具有划时代意义的重大事件。它进一步促进了我国古代铁器的广泛使用和社会生产力的发展。迄今世界上年代最早的炒钢冶金技术，我国在西汉早期就已发明和广泛应用了。十八世纪中叶，英国发明了炒钢法，在产业革命中起了很大的作用。
4、淬火技术：西汉时期，将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性。
5、低温炼钢法：炉温不超过1000℃，此法看似原始，但相比近代的高温炼钢法，能炼出品质纯良的好钢。不过高温炼出的钢材较软，易打造成形，而低温炼出的钢材较硬，较难打造较费人工。
6、百炼钢技术：我国在春秋时就有了炼钢生产，而最初的钢都是海绵铁。炼钢时，把海绵铁放入炉内，让它在受热中渗碳。到一定温度后拿出来煅打，这就是最早炼成的钢。后来人们在冶炼中发现，反复加热煅打的次数越多，钢件越硬。所以，在以后的生产过程中，工匠们都有意地增加煅打加热的反复次数，并作为一种国家的工艺固定下来了，这就是百炼成钢工艺的起源。我国的百炼钢技术的萌芽出现在西汉时期；东汉时，百炼钢工艺已趋成熟，当时“炼”的工艺分为“三十炼”、“五十炼”、“百炼”等由此也产生了“百炼成钢”这一成语；魏晋南北朝是百炼钢的鼎盛时期。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。
7、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。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（含碳量2%到6.67%的称为生铁），然后，把液态生铁浇注在熟铁上（一般把含碳量小于0.05%的称为熟铁），经过几度熔炼，使铁渗碳成为钢（含碳量0.05%到2%的称为钢）。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。同百炼法等比较，其优点是（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。