古代灌鋼法到底是好是壞?高生產率的低質灌鋼,重灌輕鍛誤國千年

2021-01-15 網易

  在之前的文章中有關於百鍊鋼的描述,這種自西漢起被大力宣揚的冶金技法,最終在灌鋼法與焊接技術的到來徹底淪為了歷史的餘熄。那麼這個替代了百鍊鋼的灌鋼,它到底好還是不好?為何我要說它誤國千年?

  我將從何為灌鋼為你們談起,細緻分析灌鋼法的利弊以及後世影響力,最終是如何導致古代中國冶金徹底落後於人的。

  
灌鋼法

  灌鋼法的由來是因為古人發現百鍊鋼質地脆而且製作成本太高,無法進行量產,外加古代動不動就是數千大軍、數萬大軍的長期作戰,對冷兵器的消耗需求甚高,這也就導致了人們開始對冶金技術的研究。

  眾所周知生鐵質地硬但是脆,熟鐵韌但是軟,那麼如何將這樣兩種特質結合到一起呢?人們開始思考生熟鐵雜合的可能性,這種思考帶來的嘗試,就誕生了最初的灌鋼技術。

  對於古代的灌鋼技法我們可以從沈括的《夢溪筆談》中窺得,它詳細的記載了古代灌鋼技術的過程,在其卷三《辯證一》中有記載:

  

「世間鍛鐵所謂鋼鐵者,用柔鐵屈盤之,乃以生鐵陷其間,泥封煉之,鍛令相入,謂之『團鋼』,亦謂之『灌鋼』。此乃偽鋼耳,暫假生鐵以為堅,二三煉則生鐵自熟,仍是柔鐵。然而天下莫以為非者,蓋未識真鋼耳。

  這就是當時一般的灌鋼工序,將熟鐵打成細條,然後盤起來,中間留下間隙,再用生鐵放在空隙中,這叫「灌鋼」,你也可以理解為「蚊香盤狀的鋼」。

  

  將這樣的鐵團在密封的高爐中進行1200攝氏度以上的加溫,導致生鐵融化流到熟鐵之間,在未氧化脫碳的情況下冷卻凝固,隨後取出鍛打。這樣的技法操作簡單成本低廉,並且能煉出鋼來,對於古人而言無疑是最好的鍛造技法,可是這樣的做法,自有其缺陷。

  灌鋼法的利弊

  毫無疑問這樣簡單的鍛造方式最適合全國普及,相比於百鍊鋼對鍛打滲碳有經驗要求、對反覆鍛打有體力要求和技術要求,這樣的方式更適合當時的普通匠人。

  可是這樣得到的灌鋼,擁有非常嚴重的隱患——含碳量不均

  一、技法的缺陷

  要知道生鐵水不是好的滲碳劑,它質地粘稠,對碳與許多雜質都無法得到處理而留在內部,這樣處理的灌鋼只能讓內部熟鐵的表面一層得到滲碳,而一旦冷卻下來,表面凝固的鐵水就會成為含碳量高的部分,這樣的結果就是含碳量不均勻。

  灌鋼最初的設想是得到生鐵的硬而保留熟鐵的韌,但是這樣做出來的灌鋼外部硬而脆,內部軟,反而是滲透的部分達到了微妙的平衡。

  

  二、自然勢力影響

  由於自然重力,鐵水在熔化後會自然向下流,這也就意味著我們用此法得到的灌鋼天然就是含碳不均的。在冷卻之後的鋼胚上下部會形成嚴重的含碳不均,即下部鋼胚含碳極高,會非常重且脆,而上部含碳略低,更是不硬也不脆。

  這樣的隱患古人只能用反覆進行灌鋼來解決,或者乾脆直接進行灌鋼法改良。反覆灌鋼導致的就是可塑性極差,並且會耗費許多時間,這和灌鋼法的初衷相違背,而改良灌鋼法看起來自然是更有前景一點,這也導致了中國古代冶金技術的走向開始了轉變。

  
灌鋼法的改良形成的結果

  要知道灌鋼法的出現本就是中國古代越過鍛造與熱處理進行的一次大跨步,並沒有像其它文明一樣進行表面滲碳的研究,用通俗的話來說古人想一口吃個胖子還不想拿筷子。可謂一步錯步步錯,沒有基礎的灌鋼法被世人慢慢彌補,就像一座房子本就修歪了,結果人人上前幫襯一把,結果房子越來越大,反而成為了榜樣。

  比如在《物理小識》卷七《金石類》中有記:「灌鋼以熟片加生鐵,用破草鞋蓋之,泥塗其下,火力熔滲,取鍛再三。」這就是針對灌鋼法封爐避免氧化的調整,改為不封爐以便提高溫度,改為封閉材料。

  

  另外由《天工開物》記載的新灌鋼法延伸出的蘇鋼法,更是超越了灌鋼法成為了這一分支的另一個成功節點,這也導致了人們習慣在灌鋼法上尋找新出路來解決一個又一個問題,反而忽視了最基本的鍛造技術。

  不僅僅只有古代中國思考過將生鐵與熟鐵進行某種雜合,歐洲在17世紀也進行了一種叫彌散法的嘗試。與中國以生置熟不同,歐洲反將熟鐵置於生鐵中,不僅具有了我們灌鋼法的所有優點,鐵渣的分離比我們的更高。可是歐洲在比對了彌散法與傳統滲碳的重要性之後,毅然決然拋棄了曇花一現的彌散法,走上了表面滲碳的工業化道路,而中國古代的匠人們,還在刻意迴避鍛造難以及熱處理的問題。

  

  如果說灌鋼技法能成大氣也好,可惜灌鋼技法雖然走的很遠,但是卻生產出一堆「垃圾」。拋開鍛造技術在壓迫下的萎縮不提,灌鋼的質量也是極其惱人的,如沈括所說,灌鋼產生的鋼「二三煉則生鐵自熟,仍是柔鐵」,這個意思就是鋼胚中間的滲碳還沒完成,外面的生鐵就已經成熟鐵了。

  這樣的結局由於中國本土的鐵礦本身含磷過高,甚至到了宋代煤煉鐵的普及,形成了含碳不均、磷硫過高、不懂回火、缺少鍛鍊的長期冶金環境,只能說灌鋼法在一昧追求高產的情況下將中國古代的冶金技術帶向了看似平坦實則崎嶇的方向,所以也怪不得在《天工開物》中說日本人非常看不起古代中國的灌鋼,泱泱大國的冶金技術變成這樣,確實應該感到羞愧。

  寫在最後

  中國古代有許多的冶金成就,例如鑄鐵和炒鐵,一個成就了歐洲人生產出堅船大炮,一個可以非常經濟有效的冶煉熟鐵,這些都是我們的高起點。

  

  然而在追求數而不追求量的情況下,以及士農工商的階級地位差異下,包括本土礦產的劣勢下,我國古代的冶金技術從世界最強慢慢滑落到晚清時期的那樣。而且晚清不僅僅是閉關鎖國的一部分原因,如果我們真的走對了路,且沒有經歷那三次慘烈的工匠屠殺,數千年的工業差異也會形成質變,何況我們的量,一直是足夠的。

  只能分外惋惜當時的人們走錯了一步,最難過的是左腳過右腳,走錯了一步接一步。以鏡為鑑,可正衣冠,以史為鑑,可以明得失。

特別聲明:以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺「網易號」用戶上傳並發布,本平臺僅提供信息存儲服務。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相關焦點

  • 揭秘中國古代冶鐵業 漢末發明"灌鋼法"節省人力
    不過,這時從西方傳入的僅僅是比較原始的塊煉法,也就是把鐵礦石煉成海綿狀的鐵塊,經過反覆捶打,塑造成型,這樣煉出的鐵產量低,費工多,勞動強度大,浪費原料多,還不夠堅固耐用,只有通過接下來中國工匠對冶鐵技術的改良,鐵器才得以大放異彩。
  • 古代鐵質兵器之「百鍊法」
    鋼是以鐵為主要元素,含碳量一般在2%以下,鋼的主要元素除鐵、碳外,還有矽、錳、硫、磷等。碳是是最重要的硬化元素,它有助於增加鋼材的強度。所以含碳量越高,鋼鐵的質量就越堅硬、耐磨。而生鐵是含碳量大於2%的鐵碳合金,堅硬、耐磨、鑄造性好,所以生鐵製造的兵器兼備較高的硬度和韌性,且原料豐富,價格低廉。
  • 灌粉危害:您被蒙在「鼓」裡嗎?
    除此之外,劣質碳粉中還有一些致癌貴金屬,長時間在接近使用劣質灌粉印表機的環境下工作,會對人體造成傷害,致癌的機率比正常人將會高出4%。而經常從事灌粉作業的人,其患癌機率要比正常人高出10%左右。  生活在現代化都市,有一些危害是我們逃避不了的,卻有一些是明知有害而又趨之若鶩的。比如吸菸,比如硒鼓灌粉。  若您在公司機關單位,則附近必有印表機。
  • 現場密度測試方法——灌砂法
    稱量取出材料的總質量灌砂法就是在掏好的試驗坑內填滿標準沙,多採用標準沙。把稱號重量的灌砂筒放到挖好的試驗坑洞上,然後打開底下的開關,讓標準砂自然的流到洞裡。灌砂後的實驗坑,多出來的是因為灌砂筒下部有一個圓錐體,這部分重量是要事先標好的,也就是在一塊平整的灰土上放好託盤,把稱號重量的滿滿的灌砂筒放上去,把閥門打開,等到不下落的時候,再稱餘下的重量,這就是椎體以及託盤縫隙的體積。
  • 雲頂之弈灌鉛骰子有什麼用 灌鉛骰子功能介紹[多圖]
    雲頂之弈灌鉛骰子的作用是什麼?灌鉛骰子怎麼使用?灌鉛骰子可以讓你的陣容快速成型,使用灌鉛色子過後你需要英雄的陣容羈絆都會出來,你可以根據自己的需要來進行挑選,這對於快節奏陣容非常好。雲頂之弈灌鉛骰子有什麼用?「灌鉛骰子」,簡單來說就是對某個英雄使用後,商店就會免費刷新一次。
  • 灌注型粘鋼膠與灌鋼膠解決混凝土鋼板裂縫空鼓方案
    灌注型粘鋼膠與灌鋼膠解決混凝土鋼板裂縫空鼓方案混凝土地面鋼板空鼓的原因有很多,主要包括以下幾方面:1、 墊層或基層表面清理不乾淨 專業致力於混凝土缺陷修復,針對混凝土地面空鼓問題我公司研究、實踐積累總結了一套行之有效的處理方法 空鼓微孔注漿處理技術是一項專門針對混凝土空鼓、石材、面磚、鋼板空鼓修復的新型技術,利用高壓注入的原理,將低粘度、高強度、微膨脹的空鼓專用修補材料———灌漿樹脂注入到空鼓內部,自動完成對空鼓區域的灌漿修復,提高混凝土結構、石材、面磚與基層的粘結力、整體性和耐久性
  • 灌砂法檢測路基壓實度技術要點
    路基壓實度的檢測有環刀法、灌砂法、核子密度儀法等試驗方法,而灌砂法是路基壓實度檢測中最常用的試驗方法,適用於現場測定細粒土、砂類土和礫類土的密度。文章根據路基工程中壓實度檢測的實踐經驗,綜合考慮了影響灌砂法檢測路基壓實度精確度的各個相關因素,對如何保證灌砂法檢測路基壓實度的精度進行了分析與探討。
  • 從玉剛到合金鋼——刃具鋼演化簡說
    在刀刃鋼鐵中添加其他金屬元素,與古代煉鋼的碳素鋼迥然有別,故稱之合金鋼。塊燒法煉就的生鐵,因為古代鼓風量少,無高大煙囪幫助空氣對流,爐心溫度不夠高,流出的鐵水含碳量太多,其中含碳量在4%~8%左右者,因為不適合制器,故被英國人稱為豬鐵(pig iron),日本人則稱之為玉鋼,是用傳統工藝製作武士刀、生魚片刀的鋼鐵原料。
  • 中國古代歷朝刀劍圖
    用低錫青銅製作韌性好的劍脊,而用高錫青銅來製作高強度和高硬度的劍刃,再把二者用一種十分巧妙的卯榫結構連成一體。 眾所周知,青銅是銅和錫或銅和錫、鉛(即古人所說「三金」)的合金,其中錫是影響合金硬度的主要因素。含錫量高則性較脆硬,含錫量低則性較柔韌。就鑄劍而言,要求劍堅硬而鋒利,就須提高含錫量;要求劍柔韌不易折斷,就須降低含錫量。
  • 古代鐵匠都是怎麼煉鐵鑄劍的?
    ▲灌鋼法打可排除鋼中夾雜物,提高韌性,從而使其成分趨於均勻,組織趨於緻密,細化晶粒,改善鋼的性能。古代鐵匠常把精鐵加熱鍛打上百次即成百鍊鋼,魏晉時代是百鍊鋼的鼎盛時期。唐宋之後,因灌鋼工藝的發展普及,百鍊鋼因生產費時費力有所減少。
  • 淺談灌砂法在路基壓實度檢測中的運用
    路基現場壓實度檢測主要檢測方法有灌砂法、環刀法、核子法、水袋法等檢測方法。根據施工實際情況和業主要求,在十漫高速公路上主要運用灌砂法進行路基壓實度檢測。本文結合工程實踐,對路基壓實度檢測中的一些問題,作簡要地分析和探討。
  • 5分的不讓「灌水」了,咱們就「灌」下10分的好了
    Oncotarget啊Oncotarget啊,怎麼說你呢,被踢之後5分不好「灌水」了,不過咱們可以嘗試「灌」個10分,以前小張就寫過一個帖子
  • 跑步時腿像灌了鉛?注意了,有可能是這幾個原因導致的
    很多朋友在跑步的時候都會有一種感覺,那就是腿部像「灌了鉛」一樣沉,感覺每邁出一步都要使很大的力氣。那麼問題來了,我們到底為什麼會有這種感覺呢?是否能通過一些手段來消除呢?這篇文章會告訴你答案。一、造成「腿像灌了鉛」這種感覺的原因1、跑步後沒有進行拉伸很多朋友跑步之後不會去進行拉伸,我們的肌肉便會得不到放鬆,這會導致腿部疲勞積累。
  • 由青銅走向冶鐵之路,古代中國的驕傲
    西漢時期,在石墨黏土坩堝中熔化金屬料成為鋼水的坩堝煉鐵法首次出現,後世的砥洎城,就是以冶鐵後廢棄的坩鍋作為城牆的主要建築材料,就連日軍的炮火都攻不破。 1975年,在鄭州附近古滎鎮發掘出了冶鐵遺址,初步考證為西漢時期前後,場址面積達12萬平方米,發掘出兩座容積約50立方米,並列的高爐爐基。由此可見,西漢時期隨著煉鐵法的改進,煉鐵豎爐規模也在同時進一步擴大。
  • 灌香腸時,1斤肉究竟放多少鹽?現在終於知道了,以前一直放錯了
    導讀:最近只要在大街小巷走走,都能聞到一陣陣的酒香味,而這酒香味的來源,就是很多人都在家灌香腸。而每年的12月,都有不少的粉絲問我:去年在家灌的香腸,吃著非常鹹,而且香味還不足,您那裡有沒有灌香腸的好秘方啊?
  • 台州一老闆吃蟲草吃成鉛中毒 插鉛條抹鉛粉灌鉛粉
    杭州市藥檢所副所長宋旭峰說,保健品造假手段層出不窮,蟲草價格每公斤漲到三四十萬元,不法商販為了增加蟲草分量,賣個好價錢,在蟲草身上插鉛條、抹鉛粉、灌鉛粉,每公斤輕輕鬆鬆多賺幾萬元甚至十幾萬元。  隱匿的鉛中毒隱匿的問題蟲草  花重金吃冬蟲夏草,老闆張陽的目的是為了強身健體,當作健康投資,卻沒料到,大把錢花下去,反而吃出了毛病。
  • 肺泡灌洗液的獲取,一文搞懂│臨床必備
    臨床進行肺泡灌洗時,較多使用氣管局部麻醉,以減輕生理鹽水導致患者嗆咳不適感,從而影響灌洗液的獲取,目前國內指南建議在需要進行灌洗的肺段中注入2%利多卡因進行局部麻醉,美國的AST指南對此尚未提及。 2.
  • 香腸灌好之後直接曬是大忌!多加1步,香腸緊實不炸裂,味道更香
    、醃臘肉、醃魚等,小編從我家樓上的窗臺上望下去,看到四周鄰居的陽臺上都掛著滿滿的腊味呢,看著就很誘人呢,所以,我也得跟上節奏才行,不過我們家裡人對臘肉、臘魚啥的都沒啥興趣,倒是對香腸挺感興趣的,看來我最近得灌一些才行。
  • 多多自走棋:魔血利斧被大繳械所替代,灌魔面具全新屬性更加極端
    各位小夥伴們大家好,我是阿發,一個精通各類遊戲的有才之人。另外,魔血利斧的消失雖然是一個壞消息,但官方卻根據魔血利斧的屬性定製了一件它的替代品,這件裝備名為審判刃戟,它是由雲頂之戟加幽魂利刃合成,所以自身具備繳械效果,而且審判刃戟的減護甲技能與魔血利斧是一樣的,只不過審判刃戟不會增加攻擊力,而且這件裝備等級更高,所以說,審判刃戟的裝備雖然代替了魔血利斧,但在特殊情況下並不能達到魔血利斧的效果,因為它的級別太高,若想段時間內合成恐怕不太簡單