万物简史:影响世界的100大中国古代发明与发现(五十四)
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万物简史:影响世界的100大中国古代发明与发现(五十四) 发布于:2013/06/19
    铸铁术

  
天上掉下的“铁”毕竟有限,远满足不了人们对铁的需要。于是,人们找到了和陨铁外部特征相似的矿石,开始炼铁。铁从此走进了人类文明。
铁走入人们的生活得益于天。当陨石划破夜晚的星空,降落在地球上后,人们发现陨石上的金属特别坚硬,如果把它做成刃具,特别锋利,于是人们称它为“铁”。早在《诗经》和《札记》里,就曾多此出现铁字,如“驷铁孔阜”、“孟冬驾铁骊”等。据说,那时的人们常把陨石镶在青铜刀刃上以增其利,并四处寻找陨石。
天上掉下的“铁”毕竟有限,远满足不了人们对铁的需要。于是,人们找到了和陨铁外部特征相似的矿石,开始炼铁。铁从此走进了人类文明。
春秋中期的时候,我国就已经发明了生铁冶炼技术,人们把铁矿石放在炉中加热,当温度足够高的时候,铁矿石就变成液体,被还原出来,可以直接浇注成型,所以生铁又叫铸铁。生铁在冶炼过程中还吸收了大量的碳,生铁的含碳量在2%-4%左右。
中国先出现铁的冶炼技术并不是偶然的,商周时期我国的青铜冶炼技术高度发达,人们已经掌握了高温冶炼技术,同时,铜铁矿石总是共生的,人们在青铜的冶炼过程中也了解了铁的性质,为以后的铸铁技术提供了前提条件。另外,我国最早发明的鼓风机,对生铁的冶炼也有很大的影响。铸铁技术需要高温条件,而鼓风机增加了燃料燃烧的强度,增加了炼铁炉中的温度。这都为铸铁术的产生创造了条件。
生铁问世以后,由于含碳量高,韧性不够,容易断裂,所以铁制工具并没有得到普遍应用。战国时期,人们对铸铁技术进行了探索,掌握了生铁的脱碳处理技术——铸铁柔化术。这种技术是将生铁铸成要求的形状,放入特制的火炉中,在氧化条件下经过长时间的加热保温,脱掉生铁中的部分碳。这种技术改变了生铁的性质,使生铁变成了具有韧性的铸铁。氧化条件不同,得到的铸铁也不同。一类是在氧化条件下对生铁进行脱碳热处理,使之成白心韧性铸铁;一类是在中性或弱氧化条件下,对生铁进行石墨化热处理,生成黑心韧性铸铁。
战国以后,铁器推广到社会生活的各个方面,成为人们生活中必不可少的工具。
在欧洲,铸铁术的发明要比中国晚得多。在西南亚和欧洲等地区,直到14世纪才炼出生铁;白心韧性铸铁的生产技术1722年才由法国人首次记述;而黑心韧性铸铁是1831年才在美国问世。
中国的铸铁技术是世界冶金史上的一个重大发明,对冶金业的发展做出了重大贡献。

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