阐述了人工炼铁的起源和发展。

东方和西方的冶铁技术以不同的方式发展。

如果说西方早期的铁文化是一种锻造铁的文化,那么中国早期的铁文化就是一种以铸铁为主的文化。

据了解,中国最早的铁器是河北出土的商代铁刃。后来证实是由镍含量高的陨石锻造而成。此外,北京平谷还有同时代的陨星刃,河南有商代晚期的青铜兵和铁刃。这些都说明原始人在早期使用天然铁是普遍的。

我国许多地区都有丰富的铁矿床。尤其是中原,历史悠久的古代青铜技术之乡,也是中国古代冶铁技术的摇篮。

公元前6世纪左右,中国发明了生铁冶炼技术。尤其是春秋战国时期,块炼铁和生铁冶炼两种工艺几乎同时产生。这两种方法在我国历史上并行发展了很长时间,在不同的情况下发挥了各自的作用。块状炼铁的方法是“固体还原法”。江苏省柳河县程桥东周墓出土的铁条是炼铁的产物。

春秋末期、战国初期,人们在反复锻造块状炼铁的实践中,总结出了将块状炼铁渗碳成钢的经验。

由于块状炼铁质量不牢,渗碳块状炼钢太硬,人们发明了炼钢的淬火工艺,进一步提高了块状炼钢的机械性能。河北易县舞阳台村闫下渡遗址出土的79件铁器,大部分是淬过的。

块状炼铁的炉温约为1000℃,与纯铁的熔点(1534℃)相差甚远。生铁熔铸工艺与块料熔炼工艺的区别在于其炉温达到1100-1200℃。在此炉温下,还原产生的固体铁吸收碳,降低其熔点,从而获得液态生铁,可直接浇铸成容器。江苏东周墓出土的铁球,洛阳出土的铁锨、铁铲都是那个时期的生铁器物。生铁的早期发明是中国对世界冶金技术的杰出贡献。

在欧洲一些国家,虽然块炼铁很早就出现了,但生铁是在十三世纪末到十四世纪初才出现的。铁的广泛使用标志着新一代社会生产力的形成。春秋战国之交,中国进入铁器时代。“之桃”、“臣服”、“范围”、“模型”等人们日常用语也是由冶炼铸造技术转化而来,获得了普遍意义,中国文学中也出现了很多铁匠形象。

从战国到西汉,生铁和熟铁并行发展。早期的铸铁都是白口铸铁,铸造性好。而碳以化合碳的形式存在于铁中,使生铁脆硬,不耐冲击。那么中国早期的铁匠就面临着双重问题。一种是像古代欧洲的铁匠一样将软铁硬化,另一种是试图软化易碎的白口铁。所以在战国早期,人们创造了白口铁软化。

即通过长时间加热,使白口铁中的碳化铁分解为铁和石墨,并消除大块渗碳体,对提高铁的韧性起到很好的作用,而欧洲的铸铁软化是在17世纪下半叶才出现的。战国中期以后,铁已经取代青铜成为主要的生产工具。地铁。“女人要有针有刀”“耕者要有耒,有(耒+陆)有矛”。“不成功,世上无难事。”正是铁的广泛应用,极大地促进了社会生产的发展,使奴隶制转变为封建制,造就了战国时期经济繁荣、百家争鸣的繁荣局面。邯郸等地靠冶铁致富,有专门炼铁的“铁官”,也有专门炼铁的“铁商”。

西汉在块状渗碳的基础上兴起了“百炼钢”技术。其特点是增加了反复加热锻造的次数,不仅可以加工成型,还可以减少、细化、均匀夹杂物,大大提高钢的质量。如河北满城一号西汉墓中的刘胜剑、钢剑、错金宝刀都是“百炼钢”的产物这就是“百炼成钢”这个成语的由来。西汉中期又出现了钢煎,即把生铁煎成半液态、半固态,并加以搅拌,利用铁矿物或空气中的氧气进行脱碳,以达到所需的含碳量,然后反复热锻制成钢铁制品。这样省去了麻烦的渗碳过程,使钢结构更加均匀。山东苍山县东汉墓出土的环炼首钢刀,是用炸钢锻造而成。炒钢的发明也打破了以前生铁不能转化为熟铁的界限,使原来的两个工艺系统得以沟通,成为统一的钢铁冶炼技术体系。这是继生铁冶炼和铸造之后,中国古代钢铁技术史上的又一重大事件。

我国科学家从古代铁器分析中,发现了一批汉魏时期的球状石墨铸铁工具,引起了国内外学术界的关注。球墨铸铁是现代科学技术的产物,由英美学者于1949年发明。确定西汉的石墨铸铁不逊于现代球墨铸铁的同类材料,这在冶炼铸造史上是一件很有意义的事情。西晋南北朝时期,出现了新的浇钢技术。就是把生铁炒成熟铁,然后和生铁一起加热。由于熔点低,生铁容易熔化。生铁熔化后,会被“浇注”到熟铁中,这样熟铁就可以碳化,得到钢。这种方法比炸钢的制作更容易掌握,也使制钢技术更加完备,成为南北朝以来的主要方法。

在汉代,钢铁工业的发展表现在许多方面。如炉型有所扩大,用石灰石作熔剂,风口也从一个发展到多个,鼓风设备从人工鼓风、动物鼓风变为水力鼓风的“水排”的创造。这项发明比欧洲早1200多年。从唐代到明代,古代钢铁技术得到充分发展和定型。唐宋时期,实现了农具从铸造到锻造的历史性转变。以生铁冶炼—生铁炒制、熟铁—生、熟铁炼成钢为主体的钢铁工业体系趋于定型。明代采用“生铁浇铸”的方法锻造生产工具。这种方法的原理和灌水是一样的。这在宋·应星的《天工开物》中有所记载。

此外,《天工吴凯》还描述了冶炼史上的半连续制,即从冶铁炉中流出的铁水直接流入炸铁炉中炸熟铁,从而减少了重熔过程。这个时候,人们不仅知道如何制造焦炭,还会用焦炭来冶炼。明中叶至清末,传统钢铁技术继续缓慢发展,生铁年产量达到几十万吨。炼铁竖炉高9米,佛山炼铁厂也用加料机械(机车)代替人力加料。总之,在18世纪中叶工业革命之前,中国冶铁业的生产规模和技术水平并不逊于当时的英法等国。中国封建制度在明朝进入衰亡阶段。极度腐败的专制政治、庞大的官僚机构和腐朽的上层建筑,严重阻碍了生产的发展。明末,矿税的危害迫使各阶层民众造反,阶级矛盾异常尖锐。随后的清政府是镇压农民起义和反清斗争后建立的,是满汉地主联合专政的专制政府。康熙、雍正、乾隆三个朝代称为盛世,历时134年(公元1661-1795)。

但此时西方爆发了工业革命,其工业、科技和军事实力以封建制度难以想象的速度发展,在极短的时间内将中国甩在了后面。

但清政府从雍正时代开始就顽固地实行闭关锁国政策,自称中国大国,对世界的重大变化一无所知,更谈不上采取措施迎头赶上。

在随后的帝国主义侵略和清政府卖国行为的内外夹击下,旧手工业和传统技术衰落,濒临破产和失传。中国曾经一枝独秀的冶炼业也黯然失色,失去了建立独立的金属工业,将传统技术发展为现代金属技术的可能性。

纵观中国五千年的冶金技术,其发生发展、进退兴衰与中华民族的发生发展、兴衰荣辱息息相关。