第二章 中国传统科学技术的奠基 第二节 生铁冶铸技术的勃兴
从考古发掘的资料看,大约在殷商时期我国已经利用陨铁,西周后期又出现了用块炼法炼铁,到公元前6世纪的春秋晚期便已开始冶炼生铁。
块炼法是一种在比较低的温度下进行炼铁的方法。它用烧红的木炭使铁矿石直接由固态还原成铁,炼得的铁质地疏松,故有海绵铁之称。海绵铁含夹杂物较多,要把它制成铁器,必须经反复加热锻打。生铁是在1100℃—1200℃的炉温下,使还原出的固态铁因高温而加快吸收碳的速度,从而降低了熔点,呈熔融状态,可直接用范浇铸成器。它免除了块炼铁加工费工费时的缺陷,提高了生产效率,降低了成本,使铁器的大规模、高效率生产成为可能。欧洲的一些国家虽然在3000年前就已生产块炼铁,比中国早几百年,但它们长期停留在块炼铁阶段,罗马人在公元前后也偶尔炼出生铁,却被作为废品抛弃。直至14世纪时,欧洲人才认识到生铁的意义,开始生产生铁。中国则由于很早掌握了生铁的冶铸技术,而后来居上,长期居于世界钢铁生产的领先地位,并成为钢铁的输出国。历史上中国的钢铁除输往邻近国家外,还曾远销古罗马和西南亚。
生铁的最大特点是其可铸性,故又称铸铁。但生铁含碳量高,一般都在2%以上,往往又含硫、磷等杂质,因而性脆,韧度低,直接铸造出来的农具、工具和兵器使用时容易断裂。为了弥补这一缺陷,我们的祖先在战国时期又发明了铸铁柔化术。
铸铁柔化术是一种通过热处理使铸铁脱碳柔化的技术。经过柔化处理后的生铁,强度和韧度都增强,成为韧性铸铁,可用以大量铸造优质的生产工具和兵器。这是冶金史上一项划时代的成就,它大大加快了铁器取代铜器的历史进程,有力地促进了社会生产力的发展,使中国社会迈入一个新的发展时期。