Question

我国古代的铁器冶炼技术发展史

如题

Answer 1

关于铁器：

中国开始和使用铁器的年代，目前尚无定论。考古发现的人工冶炼的最早铁器属于春秋时期，目前已知有大约二十件左右，有凹形锄（臿）刃，梯形锛刃、削、刮刀、剑、鼎等，经金相核验，多数属固态还原的块炼铁（指不含炭的铁）。战国时期，掌握了块炼渗碳钢及其淬火工艺，大大提高了铁器的实用的性能，为战国中期以后的铁器大量应用于军事和农业生产创造了技术条件。

关于我国何时出现铁器的问题，主要有以下三种不同意见：

第一种意见，1972年底，河北藳城台西遗址发现了一件商代中期的铁刃铜钺，而且，这件器物的铁刃经鉴定是经过锻打的。1977年8月北京平谷县南独乐河公社刘家河大队商代墓葬中又出土了一件铁刃铜钺；此外，解放前还发现有一件西周初年的铁刃铜钺和铁援铜戈，传说是1931年在河南浚县出土的。上述几件器物经分析，均含有较高成分的镍，这正是陨铁的特征。所以，一般认为这几件器物由陨铁制成，而不是由人工锻冶的铁制成的。另外，在商代藳城台西遗址中还出土了两块赤铁矿石和十几块铁渣，所以有的研究者认为这是商代中期已开始冶铁的反映。但人们在冶铜时，矿石中的氧化铁同样会留在矿渣之中，而且矿渣中的含铁量可达到36%以上，甚至达50%。所以，有的研究者又认为：“台西遗址出土的所谓铁渣，应是炼铜的矿渣，而不是人工冶铁的遗物”，等等。总之，学术界占统治地位的意见认为，中国在商代还没有出现人工制铁。

第二种意见，西周初期有无人工冶铁？有的学者认为西周初期可能出现人工冶铁。《逸周书·克殷》载：“……乃石击之以轻吕，斩之以玄钺”。有的学者认为，这里的“玄钺”并非铁器，而指陨铁制的铁刃铜钺，不能证明商末周初已能冶铁。《诗经·大雅·公刘》：“取厉取锻。”《尚书·费誓》：“锻乃戈矛，砺乃锋刃。”对这两处中的“锻”，过去一些学者认为制锻铁，现在一些学者则认为“锻”指对青铜的捶锻。而且至今考古发现西周戈、矛等兵器均为青铜制品，青铜兵器、工具也可以通过锻打而变得锋利。因此，西周初期出现人工冶铁的意见也因缺乏实证而被否定。

第三种意见，西周中晚期出现人工冶铁。《礼记·月令》载：“天子……乘玄路，驾铁骊，载玄旗……”这一记载系指西周而言。《诗经·秦风·驷铁》： “驷铁孔阜”，是西周末秦襄公时的诗，意为四匹马的颜色如铁。只有铁成为习见事物之后，才会以其颜色称呼别的器物。考古已发现了西周末的人工冶铁制品，即河南三门峡虢国大墓中出土的铜柄铁剑。这件器物属西周晚期人工冶铁的块炼铁制品已为学术界公认。此外，陕西凤翔秦公一号墓出土了西周、东周之际的铁铲，甘肃灵台发现春秋早期的铜柄铁剑，甘肃永昌则发现春秋早期的铁锸等。据上述事实，学术界认为中国中原地区人工冶铁最早发生于西周中晚期。

从现在接触到的文献资料和考古发现的实物证据来看，把中国最早出现的人工冶铁定在西周中晚期是比较合理的。

湿法炼铜：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
不一定用铁，金属活动性比铜强就行．
也不一定用硫酸铜，可溶性的铜盐就可以．

关于冶铁：

冶铁技术是古代化学工艺的应用实例，也是应用化学知识的集中表现。人类最早炼得的铁，是铁矿石在800℃～1000℃条件下，由木炭还原直接得到的。江苏省六合县程桥出土的公元前6世纪前后东周墓内的铁凡、铁条，在湖南省长沙市洞坡等地的遗址中，发现经过人工冶炼的铁块，这是世界上最早的生铁实物。

商周时代，我国的青铜铸造业非常发达，这意味着采矿、鼓风、冶炼等技术都很先进。在这个基础上，冶铁业也迅速发展起来。由于早期的冶炼技术底下，炼炉很小，鼓风能力也不强，无法使矿石充分熔化，因此只能炼成海绵状的熟铁块。在海绵铁中还含有很多杂质，需要经过反复煅打才能得到较纯的铁块，这种技术叫做块铁法。欧洲曾经长期使用这种方法炼铁，一直要到14世纪发明了水力鼓风炉以后才能冶炼铸铁，比我国晚了1900多年。

文献上关于冶炼生铁的记载最早见于《左传》。公元前513年，晋国曾在国都征收“一鼓铁”的军赋，并把成文的刑法铸在铁鼎上，即所谓的 “铸刑鼎”。这说明春秋晚期民间已经出现了炼铁作坊，并且已经能够铸造鼎这样复杂的铁容器了。目前发现的最早的铁器都是春秋时代的，这些铁器经金相分析，有的是块铁法制造的，有的是铸铁铸造的，有的是把铸铁加热退火柔化处理为展性铸铁制成的，显示出技术已经非常熟练了。

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。他们把铸铁加热锻打脱碳，得到白心可锻铸铁，或经过长时间加热退火，得到韧性更好的黑心可锻铸铁。如果脱碳不完全，仅使铸件外层成为钢而内层还是铸铁，就可以得到一种钢和铁的复合品，使铸件的质量更加优良，欧洲要到18世纪才有白心可锻铸铁，美国要到19世纪才有黑心可锻铸铁，我国的铸铁柔化技术比他们早发明了两千多年。

生铁、熟铁和钢的区别在于含碳量的不同，生铁的含碳量大于2%，熟铁的含碳量小于0.04%，钢的含碳量界于二者之间。钢可以通过生铁脱碳得到，也可以通过熟铁渗碳制得。燕下都出土的一部分兵器就是把块炼铁放在炽热的木炭中长期加热使其表面渗碳，在经过锻打成为渗碳钢片，又把渗碳钢片对折锻打多次制成的，这种炼钢法也叫 “百炼成钢”，汉代有些用这种方法制成的钢刀上常常刻有“卅炼钢”、“百炼钢”等字样。

汉代冶铁的一项突出成就，就是出现了球墨铸铁，而现代的球墨铸铁要到1947年才研制成功。百炼钢工艺的日益成熟和炒钢技术的发明，也是汉代钢铁冶炼技术进步的标志。西汉中晚期出现了利用生铁炒成熟铁或钢的新技术，即将生铁加热到半液体、半固体状态再进行搅拌，利用空气或铁矿粉中的氧进行脱碳以获得熟铁或钢。运用这种技术可以有控制的把生铁炒到所需要的含碳量，然后再加热锻打成质量较好的钢件，从而大大的促进了百炼钢的发展。

Answer 2

　　古代的炼铁方法是块炼铁，即在较低的冶炼温度下，将铁矿石固态还原获得海绵铁，再经锻打成的铁块。冶炼块炼铁，一般采用地炉、平地筑炉和竖炉3种。我国块炼铁始于春秋时代，在掌握块炼铁技术的不久，就炼出了含碳2%以上的液态生铁，并用以铸成工具。战国初期，我国已掌握了脱碳、热处理技术方法，发明了韧性铸铁。战国后期，又发明了可重复使用的“铁范”(用铁制成的铸造金属器物的空腹器)。西汉时期，出现坩埚炼铁法。同时，炼铁竖炉规模进一步扩大。1975年，在郑州附近古荥镇发现和发掘出汉代冶铁遗址，场址面积达12万m2，发掘出两座并列的高炉炉基，高炉容积约50m3。西汉时期还发明了“炒钢法”，即利用生铁“炒”成熟铁或钢的新工艺，产品称为炒钢。同时，还兴起“百炼钢”技术。东汉(公元25～220年)，光武帝时，发明了水力鼓风炉，即“水排”。我国古代水排的发明，大约比欧洲早1100多年。汉代以后，发明了灌钢方法。《北齐书·綦母怀文传》称为“宿钢”，后世称为灌钢，又称为团钢。这是中国古代炼钢技术的又一重大成就。据〈中华百科要览〉记载：中国是最早用煤炼铁的国家，汉代时已经试用，宋、元时期已普及。到明代(公元1368～1644年)已能用焦炭冶炼生铁。在公元14～15世纪之际，铁的产量曾超过2000万斤，折合约为1.2万t。西方最先开始工业革命的英国，约晚两个世纪，才达到这个水平。

　　总的来看，中国古代钢铁发展的特点与其他各国不同。世界上长期采用固态还原的块炼铁和固体渗碳钢，而中国铸铁和生铁炼钢一直是主要方法。由于铸铁和生铁炼钢法的发明与发展，中国的冶金技术在明代中叶以前一直居世界先进水平。

　　19世纪下半叶清政府发展近代军事工业，制造枪炮、战舰，大量输入西方国家生产的钢铁。1867年进口钢约8250t，1885年约9万t，1891年增加到170万担(约13万t)。进口钢逐渐占领了中国的市场，使传统的冶铁业难以维持生产，而国内钢铁消耗量又不断增加。因此近代钢铁工业的兴起就成为时代的需要。

　　1871年(清同治十三年)，直隶总督李鸿章、船政大臣沈葆桢请开煤铁，以济军需，上允其请，命于直隶磁州、福建、台湾试办。1875年，直隶磁州煤铁矿向英国订购熔铁机器，因运道艰远未能成交。此事表明，当时已开始注重举办新式钢铁事业。1886年，贵州巡抚潘蔚创办青�厂，先用土炉，后从英国订购炼铁、炼钢设备，1888年安装完毕。终因清廷腐败，缺乏资金、煤和铁矿石，加上不善管理，无人精通技术，而于1893年停办。这是兴办近代钢铁厂的一次尝试。

　　张之洞

　　1890年，湖广总督张之洞主持兴建湖北汉阳铁厂和大冶铁矿，它的建设标志中国近代钢铁工业的兴起。1908年，汉阳铁厂、大冶铁矿和萍乡煤矿联合组成汉冶萍煤铁厂矿公司。这是中国近代第一个钢铁联合企业，也是当时远东第一流的钢铁联合企业。

　　从1890年张之洞创办汉阳铁厂到1948年半个世纪中，我国产钢总量仅760万t。新中国成立后，到1958年，仅用9年时间，我国(未包括台湾)钢产量就达到800万t。1978年钢产量突破3000万t(3178万t)，11年后的1989年升至6159万t，到1996年钢产量突破1亿t(10124万t)，这在世界钢铁工业发展史上是少有的。(来源：地学网)
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