【正文】 火組織。在山東臨沂蒼山出土的安帝永初六年的環(huán)首鋼刀和徐州銅山出土的章帝建初二年的鋼劍，分別記有“三十 ”和“五十 ”的字樣。炒鋼技術(shù)是煉鋼技術(shù)的一項突破，它能提供大量廉價、優(yōu)質(zhì)的熟鐵或鋼，滿足生產(chǎn)和戰(zhàn)爭的需要。百煉鋼折疊、鍛打次數(shù)很多，碳分比較多，組織更加細密，成份更加均勻，所以鋼的質(zhì)量有很大提高。漢代在淬火方面也取得很大成就。球化等級達到現(xiàn)代球墨鑄鐵金相標準的1—2級。球狀石墨是在鑒定澠池漢魏窖藏鐵器時發(fā)現(xiàn)的。但更可能是對鑄鐵采用了在窯爐中高溫退火的方法。由于古代的灰口鐵含硅量低于現(xiàn)代的灰口鐵，灰口組織的獲得很可能是灰口化的退火處理的產(chǎn)物。古代工匠似乎已經(jīng)知道灰口鐵的性能特點，在滿城漢墓出土的公元前112年的車軸，用的就是灰口鐵，其組織中有石墨，可起耐磨和減摩的作用。中國古代則很早就獲得灰口組織。這一技術(shù)秦漢兩朝被大量應(yīng)用來加工白口鐵。依此可以看出，古代工匠對中、高碳鋼實施的是在723℃附近長時間的退火，他們采用了這種方法在某些情況下獲得了球化退火組織[16]。此外，原北京鋼鐵學院冶金史研究室對河南出土的188件漢代鐵器進行過金相普查。除了對鍛鋼件實施中間退火以外，以退火作為最終的熱處理手段看來也被古代工匠所采用。相應(yīng)的古代熱處理加工也出現(xiàn)了全面發(fā)展的狀況。 秦漢兩朝是我國冶鐵規(guī)模蓬勃發(fā)展的時期，西漢的豎爐已發(fā)展到相當規(guī)模，南陽出土的鑄鐵爐耐火磚的復原情況表明，當時的豎爐高約34米，直徑2米，東漢的太守杜詩還發(fā)明了鼓風工效大得多的水排。“鉛鋇玻璃”的加工溫度低，雖具備多彩、晶瑩的特點，但有易碎、透明度差的缺點。據(jù)分析，它們大多是含鉛、鋇量較高的“鉛鋇玻璃”。1976年在陜西省寶雞茹家莊地區(qū)發(fā)掘出的西周都市遺址中，發(fā)現(xiàn)四種不同形式的玻璃扁株和綠色玻璃管狀項鏈。陶弘景后來對汞齊的作用指出： “水銀能消化金、銀，使成泥，人以鍍物是也。該技術(shù)一般應(yīng)用于銅器的裝飾處理。 中國古代金屬表面處理主要有“鎏金”、“鎏銀”和鍍錫。對戰(zhàn)國時期的鋼鐵制品的金相分析還發(fā)現(xiàn)鋼鐵內(nèi)部有類似回火和正火的組織，我國工匠可能在無意之間應(yīng)用了類似于回火和正火的工藝，從而拓展了鋼鐵制品的用途。這種鋼組織緊密、碳分均勻，適用于制作兵器和刀具。這是典型的塊煉滲碳鋼疊打鍛造的淬火組織。考古發(fā)掘的一件淬火實物[15]是河北易縣燕下都武陽臺村戰(zhàn)國晚期遺址出土的鋼劍?？梢哉J為這是通過退火得到的展性鑄鐵。與鐵錛同坑出土還有一個鐵 。中國工匠為了克服白口 鑄鐵的脆性，大約于公元前五世紀發(fā)明了適用于鑄鐵柔化處理的退火技術(shù)，在河南洛陽戰(zhàn)國早期 灰坑出土的鐵錛，其內(nèi)部組織為萊氏體，表面有約1毫米左右的珠光體帶。迄今發(fā)掘出年代最早的鑄鐵殘片是在山西天馬——曲村晉文化 墓葬中出土的。 戰(zhàn)國時期，我國古代熱處理的一項舉世矚目的成就是發(fā)明了鑄鐵柔化術(shù)。如對湖南長沙楊家山出土的春秋晚期鋼劍的分析表明[8]，％左右，屬塊煉鐵滲碳鋼制品，其年代為公元前6世紀左右。采用固體滲碳法制取的產(chǎn)品被稱為快煉鐵。中國古代的文獻《越絕書》對此有描述，“黃帝之時，以玉為兵，禹穴之時，以銅為兵，當此之時(文中指春秋時期，筆者注)，做鐵兵，威服三軍”。中國固體滲碳處理大約開始于春秋時期，其年代大約在公元前7至前6世紀左右，這是金屬化學熱處理的開端。這期間出現(xiàn)了固體滲碳制鋼術(shù)。由于中國早期在建筑等方面的大面積裝飾需要，促使中國工匠在金箔的加工中應(yīng)用了退火處理。如安陽大司空殷商墓出土的金箔，177。國外早期通常采用冷加工使金片的厚度減到百 分之幾毫米。自然金主要來源于天然金塊和砂金的熔塊。相比之下，中國的隕鐵加工較兩河流域晚些，這些制品的退火加工是否是中國先民所為，在國際考古學界仍有爭議。其中的鐵刃被鍛造成2毫米左右厚的薄片。在鐵刃中有高、低鎳層狀組織，確認系采用含鎳較高的隕鐵鍛制而成。我國在商周遺址中共發(fā)現(xiàn)了七件隕鐵制品[14]，有經(jīng)過鍛造和退火加工的痕跡。為了制造刀具或小件物品，他們采用了退火或鍛造工藝[8]。隕鐵實際上屬高鐵鎳合金。古代兵器如劍、戢、斧、戈等，需要進行鍛打成鋒刃，為防止鍛造過程中的開裂，須采用鍛間退火處理。龍山文化時期的銅器都屬于刀、錐、鑿、鉆一類的小件工具和飾物，其成形方法用鑄造或鍛造，有的刃具在加工中可能經(jīng)過退火處理[9]?？梢哉J為在大約公元前7千年至第三千紀出現(xiàn)的遠古的金屬遺物已經(jīng)表明金屬技術(shù)在這塊土地上開始萌生。迄今所知的中國最早的金屬遺物是臨潼姜寨屬仰韶文化半坡類型一期遺址發(fā)掘的銅片、管。中國古代先民應(yīng)用銅及其合金的歷史要晚于兩河流域。銅及其合金容易發(fā)生加工硬化，中間退火產(chǎn)生再結(jié)晶使銅合金軟化，以便進行進一步的加工，這一技術(shù)以后廣泛應(yīng)用于制造兵器和生活器具[6]。退火工藝的發(fā)明應(yīng)該說是人類金屬熱處理的開端。 在夏朝和商朝時期，我國古代先民也開始認識金屬、加工金屬以及冶鑄金屬。夾砂陶器在很多新石器時代的遺址均有發(fā)現(xiàn)。此后，人們對陶器的選料和燒成條件不斷實踐，使我國早期的陶瓷工藝遠遠領(lǐng)先于世界其它地區(qū)[2,3]。根據(jù)現(xiàn)有考古資料表明，我國陶器出現(xiàn)在距今7千～1萬年以前，它是世界上最早出現(xiàn)的陶器。從此開始，由于火，由于熱處理，使粘土轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)久、耐火、耐水的陶器。泥坯涼干變硬，可盛東西，但泥器怕水。中國古代先民將火用于材料熱處理是從新石器時代開始的。最遲在46萬年前的北京猿人時期，我們的祖先已學會了用火。在舊石器時代，火主要被用于取暖照明烹飪和驅(qū)趕野獸。古代熱處理技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)是火。參考我國古代的分期，可以認為，在遠古時期，我國的熱處理已經(jīng)開始出現(xiàn)萌芽，在上古時期，我國傳統(tǒng)熱處理技術(shù)開始初步建立；到中古時期，我國傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)進一步發(fā)展；在近古時期，我國傳統(tǒng)熱處理技術(shù)達到鼎盛，在近現(xiàn)代時期，我國的傳統(tǒng)熱處理技術(shù)逐漸衰弱，同時現(xiàn)代技術(shù)開始建立和發(fā)展。與世界其他地區(qū)相比，中國古代熱處理技術(shù)的發(fā)展有 明顯的區(qū)域特色，在某些方面中國的熱處理技術(shù)落后于其它地區(qū)，但也有許多發(fā)明和技術(shù)在世界 熱處理史上處于遙遙領(lǐng)先的地位，其中不少成果還傳播到了世界各地，對世界熱處理技術(shù)的進步起到了直接的促進作用。中國熱處理技術(shù)發(fā)展史(一)唐 電、樊東黎1）唐電 福州大學教授，福建省熱處理學會理事長，全國熱處理學會理事2）樊東黎 教授級高工，全國熱處理學會榮譽理事長、中國熱處理行業(yè)協(xié)會榮譽理事中國古代的熱處理 材料熱處理在中國有悠久的歷史。我國材料熱處理技術(shù)的發(fā)展，同其它技術(shù)類似，傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)經(jīng)歷過從萌芽、建立、發(fā)展、鼎盛到衰弱，最后是現(xiàn)代技術(shù)的引入、消化和發(fā)展的過程。 在遠古時期，我國的熱處理已經(jīng)出現(xiàn)萌芽?；鸬睦檬遣荒懿惶岬?。中國古人類在用火方面素有傳統(tǒng)。已有的考古資料表明，北京周口店山頂洞人居住的洞穴中發(fā)現(xiàn)的灰燼，是世界公認的具有典范的人類用火的最早遺跡之一[1]。 在新石器時代早期，古代先民在勞動和生活中，經(jīng)常與泥土打交道，發(fā)現(xiàn)泥土與適量的水混合后，就會有粘性和可塑性，可以用手隨意地塑造成各種形狀。過火的泥坯不怕水，這可能是源于一次偶然的發(fā)現(xiàn)。這是人類自覺進行熱處理最早事例。經(jīng)測定早期的陶器大都經(jīng)歷750～1000℃溫度左右的熱處理，這使得泥坯中的石英、云母、長石等粘土礦物發(fā)生高溫轉(zhuǎn)變。普通泥質(zhì)陶具容易破碎，我國先民又發(fā)明了在泥土中加入一定量的砂，由于在粘土中加砂燒制成夾砂陶器，使材質(zhì)的膨脹系數(shù)降低，抗冷熱穩(wěn)定性大大提高。人類應(yīng)用銅的歷史可追溯到公元前7250年以前[4]。研究表明早期的銅及其合金不經(jīng)過退火是不適宜進行大形變量加工的[5]。國外采用鍛造和退火的工藝對青銅進行加工處理很早就已經(jīng)出現(xiàn)[7]。根據(jù)發(fā)掘出的早期器物，有的認為我國約于公元前5千年已有冶金術(shù)的萌生[8]。此外，還有山東大汶口文化遺址出土的距今約6000年的紅銅屑和遼寧建平出自牛河梁紅山文化遺址的紅銅環(huán)等。尤其是公元前3千年后半葉的龍山文化時期，中國有關(guān)的出土銅器有11類50多件。原北京鋼鐵學院冶金史組[10]對由甘肅永靖秦魏家遺址出土的約公元前1700年的青銅錐的分析表明，其基體組織為再結(jié)晶固溶體，晶粒粗大，α+δ共析組織沿加工方向變形，很明顯該組織經(jīng)歷過再結(jié)晶退火?！板懩嗣辍笔巧讨軙r期有關(guān)制作兵器的記載，有效地應(yīng)用退火技術(shù)，才能制作出制型復雜、鋒利異常的寶劍。 退火還在隕石加工中被應(yīng)用。居住在兩河流域的人類從公元前3000多年以前就開始使用這一“天賜”的金屬。這是人類最早的鋼鐵熱處理。其中年代最久的是1972年河北藁城臺西村商代遺址出土的屬公元前14世紀的鐵刃銅鉞。另有一件是1977年在北京平谷縣劉家河村的商代墓葬中發(fā)現(xiàn)鐵刃銅鉞。這一鐵刃銅鉞明顯是經(jīng)歷過鍛造和退火加工。國外有相當多的學者認為，這一件物品很有可能是從中東或亞洲其它地區(qū)引入的，他們認為中國用鐵歷史較短，在當時還沒有能力進行類似的金屬加工[11]。 退火在商代被用于自然金的加工。金的早期一個重要用途是做成很薄的金葉或金片，來裝飾器物。中國出土的金制品多為飾物，如金臂釧、金耳墜、金珥、金葉等，出土的商代遺存中還有相當薄的金箔。經(jīng)原北京鋼鐵學院冶金史教研室分析，其晶粒大小均勻、晶界平直，認為是采用鍛打和退火工藝制成的[12]。退火的應(yīng)用，使中國商代就擁有金箔。 周朝，特別是春秋戰(zhàn)國時期，是我國的冶鐵術(shù)的肇始時期。固體滲碳是采用將工件埋入固體滲碳物質(zhì)中進行處理的工藝技術(shù)，它是最古老的熱處