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古代东西方冶铁谁更强?为何中国痴迷的生铁,欧洲16世纪才拥有(4)

当然,中国人并不满意单单使用块炼法,即便生铁冶炼法的产物太脆只能铸造,也没有挡住他们进一步发展生铁冶炼的热情,为了解决生铁脆硬的问题,在战国时代开始了柔化铸铁的发展,这是一种通过再加热并使其在氧化性气氛中充分反应,从而脱去生铁内的碳的办法,通过这种技术,中国先民做出了白心韧性铸铁和铸铁脱碳钢,在汉代,甚至通过退火的方式创造出了球化石墨铸铁。

然而无论是柔化的铸铁还是球状石墨铸铁,都保留了铸造时产生的孔洞缺陷,不能满足盔甲武器这种需要高强度机械性能的需求,锻制仍然是高强度钢铁器具的首选加工方法(至今都是如此,冷轧钢性能要优于任何铸铁)。

古代东西方冶铁谁更强?为何中国痴迷的生铁,欧洲16世纪才拥有

于是在西汉中期,进一步发明了炒钢法:先将生铁锤成碎片,再丢入加热的炉中,形成半熔融状态,而后对其进行翻炒,使其氧化脱碳得更充分,更均匀,产出疏松柔软的钢铁团块,进而便可以进行锻打加工。

这种技术开启了生铁冶炼的新路径,然而炒钢法本身也有很大的问题,在缺乏检测手段、科学体系,全凭经验加工的古代,氧化脱碳很难被控制好,往往在过分的搅拌中损失了大量的碳,一下炒成了柔软的熟铁,还需要再渗碳才能成为性能更好的钢,徒增加工工序。

于是在魏晋南北朝又发明了灌钢法,在生铁中加入熟铁搅拌,使二者的含碳量均匀,从而更容易获得钢。当然,受限于经验的掣肘,无论采用什么方法都很难一次性作出需要的成品,重新渗碳加工仍是常事。但这些技术的发展,无疑拓展了冶铁的技术思路,为人类冶金工艺的发展做出了不可磨灭的贡献。

古代东西方冶铁谁更强?为何中国痴迷的生铁,欧洲16世纪才拥有

▲因其翻炒动作而得名的炒钢法

我们不难看出,中国人痴迷于生铁冶炼并不是喜欢使用铸铁,而是想要通过脱碳的办法制造出钢铁。但这显然不是中国人选择生铁冶炼的唯一原因,其背后还有成本因素的考量。

首先是生铁冶炼有节省矿石的巨大优势。块炼法因为炉温较低,铁元素融化程度不足,因而矿渣中残存有大量的铁元素,如氧化亚铁和三氧化二铁。在对欧洲各地使用块炼法冶铁产生的矿渣检测后,发现其氧化亚铁和三氧化二铁在矿渣中的比例高达40%-70%,而汉代的矿渣中则低至3.74%,足见其对铁矿的利用效率之高。

古代东西方冶铁谁更强?为何中国痴迷的生铁,欧洲16世纪才拥有

▲泰勒对欧洲和中国的矿渣进行了检测

关键词:冶金,欧洲,冷兵器
 

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