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中外古代冶金之冶铁技术简述——领先还是弯路?

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IP属地:甘肃1楼2012-09-07 18:58回复
    本层楼说的是目的地~
    其实这事很简单,钢比铁好,就这么回事,因为钢在性能上相对平衡,能够适应各种使用环境。所以到了近现代衡量国家实力时钢产量是个非常关键的数据。从古代冶金的走向我们也可以看出来,不管最初从矿石炼炉里出来的是什么玩意,最终人们还是要尽可能的把它们变成钢。
    当然,虽然同样是钢但却又有所不同,钢也有锻铸之分,有无良好热处理之分等等,不过这些都会在接下来的内容中说到,所以这里就这么简单说下得了。
    下面我们从中外各自的铁冶金技术路线来说事~


    IP属地:甘肃6楼2012-09-07 19:01
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      关于总体的技术路线而言


      ——华觉明
      现在,除了对冶铁术最早起源时间还有一点点争论外,这个时间表为学界所广泛接受。
      那么,别的地方是怎样的情况呢?

      ——Tyiecote的世界冶金史


      ——牛津的《技术史》




      ——技术史


      IP属地:甘肃7楼2012-09-07 19:02
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        首先我们知道中国矿石进入炉子后生产出来的成品是生铁,也就是铸铁,这是个怎样的东西呢?

        ——《中国冶金百科全书》

        ——《冶金概论》
        性脆,不能塑性加工,抗拉强度低~看起来不是个很好的东西对吧?
        这一点我们的古人和现代的专家们当然不会不明白,先看看专家说法~

        ——北京钢铁学院的《中国古代冶金》

        ——杨宽的《中国古代冶铁技术发展史》

        ——华觉明《中国古代金属技术》

        ——《中国金属技术史》
        ======================================
        可以发现,产出的铸铁不但有现代铸铁一样的脆、杂质高等问题外,还有比现代铸铁更严重的铸造体积变化和缩松等等问题。相对来说唯一的优势就是铸铁高硬度带来的耐磨了,可是古代什么地方需要用到铸铁耐磨呢……?


        IP属地:甘肃10楼2012-09-07 19:04
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          我们再看看同一时间外国人们从炉子里取出来的东西——海绵铁



          ——中国冶金百科全书


          ——技术史 注:直接产钢这属于特殊情况,不能代表普遍情况

          普遍情况依旧是bloom出现
          早期的bloom从熟铁到钢到铸铁还有其他渣滓都有,人们在炼成后,会把bloom打碎,挑出熟铁和钢的部分,丢掉铸铁和其他渣滓……到中后期时,熟铁成了最主要部分。

          ——《中国冶金百科全书》
          但此时出的熟铁还不是一般我们所见的铁皮的那种熟铁,这时的熟铁结构如同海绵一样到处是气孔,放大一点看会让有密集恐惧症的人浑身疙瘩,当然,这种用小锤子就能敲碎的bloom也谈不上什么结构强度,完全只是个代加工品。
          好了,看完别人的东西,我们下面又回到天朝~


          IP属地:甘肃11楼2012-09-07 19:04
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            关于从矿石到成品的工时与损耗对比下贴再说


            IP属地:甘肃19楼2012-09-07 19:14
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              好帖收藏~~


              IP属地:浙江20楼2012-09-07 19:43
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                马克


                IP属地:湖南来自手机贴吧21楼2012-09-07 19:51
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                  IP属地:黑龙江22楼2012-09-07 20:30
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                    科普


                    IP属地:山西23楼2012-09-07 21:13
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                      还会有人说铸铁产量大,这的确是优势之一,但是问题在于,古代这种产量有什么意义?
                      对于西方而言,早期一样炼出了铸铁,但是

                      也可能有很特别的情况下用到铸铁

                      但最终铸铁被需要的时候,是因为

                      也就是基本到了14世纪以后,为了造炮,还有更以后的铁甲舰、铁路,对钢的需求迅猛增加了,铸铁才开始真正被人们所需要。

                      ——华觉明
                      即使是中国也年产5000吨就够用了~
                      而当真正开始需要铸铁的时候……




                      他们立马搞定了铸铁技术然后大量生产铸铁……


                      IP属地:甘肃26楼2012-09-07 21:42
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                        当铸铁不重要的时候,我们独有铸铁……
                        当铸铁重要的时候,人家铸的比我们还凶……
                        领先,还是弯路,应该看着很清楚了~
                        全文完~


                        IP属地:甘肃27楼2012-09-07 21:42
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                          IP属地:河南29楼2012-09-07 23:13
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                              对于99.76%都是高硫磷矿的中国本土矿石来说,中国人以自己的智慧弥补了自然造化的不足,而不是像印度欧洲一样拜天所赐有直接获得高质量铁矿石的便利,这是非常难能可贵的。
                              公元前4世纪战国燕下都遗址的普通士兵用的钢剑,由含碳量0.5~0.6%的高碳层和0.15~0.2%的低碳层多层相间组成,其制作方法是不同含碳量的块炼铁薄片对折叠合在一起锻打成型,经900度淬火,得到刚柔相济的效果。剑芯部索氏体较多,刃部马氏体较多,内韧外坚。 刃部硬度达到530HV,远比六百年后的罗马剑高的多。
                            公元前2世纪西汉刘胜墓的错金书刀,也是低碳钢渗碳叠打而成,经过表面渗碳,最后局部淬火,刃部硬度570HV,刀背表面硬度260HV,芯部硬度HV140。也是内韧外坚。
                            刘胜的佩剑刃长达86.5厘米,宽3.4厘米,也是叠合锻打渗碳和局部淬火,每层钢层厚度仅为0.05~0.1CM,已经是花纹钢了,刃部硬度达900~1170HV,比日本刀还硬,芯部硬度220~300HV,韧性是相当好的。
                              (《中国古代块炼铁技术》《粉末冶金材料科学与工程》 1999年01期)
                            这些都是公元前2世纪之前的中国铁兵器,不仅同时期的著名的西班牙和凯尔特铁剑没得比,就连五六百年后的罗马剑也远不能望其项背。
                            公元4世纪,中国的钢铁发展到什么程度,我就不必多说了,大家随便搜搜就是一大堆资料,拿来比较比较吧。
                            秦剑的韧性,我帖子一开头就讲了,根据春秋时期戈的理化分析,青铜内部的含锡量低到8%,对应的塑性达到33%,比西方铅青铜剑高了10倍多,
                              所以韧性对于秦剑来说是根本没有问题的。
                              至于抗压,抗拉,这是强度指标,秦剑外部含锡量17~20%,根据那个曲线,也正是处于强度顶峰位置。 而到公元前2世纪,著名的凯尔特长剑还是用熟铁来做,因性能好而著称的西班牙铁剑更是如此,硬度低的可怜,而且质量也参差不齐。
                              看来西方人对铁器处理的各种技术并没有熟练掌握,不仅锻打不充分,而且热处理技术跟本就没有应用,看来这点有些人的说法是太抬举他们了,抬举的有点撒谎了。
                              而且这种熟铁剑由于是块炼铁制作,看来是没有经过充分的锻打的,不然含碳量不会如此低,因而内部肯定存在大量的矿渣,如第二张图片上讲罗马剑中的矿渣,从剑刃一直延伸到芯部,是不能指望它有多好的强度和塑性的。
                              如上面那个含碳量0.2~0.3%的西班牙剑,硬度仅为秦剑的1/3,比另一把0.04~0.1%含碳量的剑还低不少,看来就是内部的矿渣使然。
                              从前说西方士兵用熟铁做的铁剑打仗,一刺就弯,要用脚踩直再刺,根据上面的数据,看来这个说法完全可信。这样的武器来对付比这还早的秦军,结果可想而知。
                              而罗马剑到了4世纪居然还不经过热处理,真让人感到奇怪。
                            罗马的少数工具用铁确实是经过淬火的,如上面提到的那两把4世纪的小刀。
                              有人也以罗马的小刀小凿用过淬火为证据来猜测罗马剑也是一定经过热处理的,结果忽悠出罗马短剑刃的硬度达到55HRC。
                              现在看来这确实是胡说了,
                              小刀小凿这些都是生产或生活使用的,根本不是兵器,平时切切削削足够了,用不着多大的韧性。而兵器和小刀工具的要求是完全不同的。
                              罗马的兵器到4世纪还是没有经过热处理, 对这点书上写的也很清楚,为什么兵器不热处理:“presumably in order not to make it brittle"
                              可见,是因为罗马人无法解决兵器淬火后变脆的问题,他们没有中国人早就有的局部淬火和回火等技术,虽然硬度不够,但他们可以忍受。 ================================================================================================================================= 这段关于铁制武器性能的是和黄仙一样的胡吹还是真实的情况?
                            


                            31楼2012-09-08 12:23
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                              真乃战神


                              IP属地:湖北32楼2012-09-08 13:22
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