书城科普发现创造与传奇故事(新编科技知识全书)
11516000000031

第31章 古代炼铁、炼钢的发明

据考古发现,我国商代就有铁器,经化验分析是属于陨铁,即来自陨石的铁。商代虽然还没有人工炼铁,但是人们已经知道铁比青铜更坚硬、更锋利。可是陨铁的数量是极少的,人们要寻找类似陨铁的东西,才想到炼铁。

春秋末年吴王阖闾命令欧冶子、干将炼铁铸剑。干将采用五岭铁矿石,把木炭堆得像小山一样高,烧火进行冶炼。还组织五百童男童女,有的添炭,有的拉风箱,日夜不停地烧,炼了有三个月,铁石也没有熔化。一天干将的妻子来了,她看到铁炼不出来心里非常着急,她对干将说:“铁是神物,必须有人牺牲才能炼出。”说罢奋不顾身跳人炉中:矿石溶化了,铁水流出来了。干将为了纪念他的妻子,用炼出的铁造了两把剑,一把取名叫“干将”,另一把叫“莫邪”,这是他妻子的名。这两把剑锋利无比,砍石石开,砍牛腰断,切金子像切豆腐一样。这故事不一定真实,但是人们已经知道炼铁比炼铜的温度要高。冶炼生铁炉温需要达1150~1300℃,否则铁矿石就不能成为铁水流出。

我国春秋中期发明了炼块炼铁。就是温度还达不到1150℃时,只能炼出含杂质很多的海绵状铁块:出炉后再经反复绕红锤打,除去杂质,这样炼出的铁叫块炼铁。中国的炼铁技术是世界上最早的。欧洲人到14世纪才炼出生铁,比中国晚两千年:

会炼生铁就能铸造铁器了。公元前513年晋国铸有铁质农具、犁铧、锛锄等。还铸造一个铁刑鼎,上面铸有刑法条文,为的是永远传下去。

生铁含碳量高,虽然硬,但是很脆、易断。人们开始使用退火热处理技术,使生铁铸件软化,增加韧性。我国汉代发明了“炒钢”和“百炼钢”。“炒钢”是把生铁加热成半液体,像炒菜一样不断翻炒、搅拌,使其中的碳和有害杂质与空气接触被氧化而除去。“百炼钢”是把炒钢再反复锻打,使其组织严密,成分均匀,质量进一步提高。锻打一火叫做一炼,次数越多钢的质量越好。

百炼钢的制造费高费时,价格昂贵,一般人是很难得到的。到南北朝时又发明了一种叫“灌钢”的炼钢法。是把生铁和熟铁一起冶炼,生铁含碳多,熟铁含碳少,二者掺和含碳量刚好符合钢的要求。

“灌钢”生产效率高,钢的质量比较好。所以南北朝以后,农具、手工业生产工具才大量利用钢制造。