什么時(shí)候工匠懂得煉鐵和燒木炭的

【專家解說(shuō)】：人類使用鐵至少有5000年歷史。已知中國(guó)最早的鐵器是河北出土的商代鐵刃。后確認(rèn)為是用含鎳較高的隕鐵鍛成。另外有同時(shí)代北京平谷的隕鐵刃，河南商末的銅兵鐵刃，這些說(shuō)明，原始人民早期使用天然鐵，是具有普遍性的。 公元前6世紀(jì)前后，中國(guó)就發(fā)明了生鐵冶煉技術(shù)。尤其是春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，塊煉鐵和生鐵冶煉兩種工藝幾乎是同時(shí)生產(chǎn)。原始的煉鐵爐是由石堆煉鐵法改造而成的。在土中挖一坑洞，周圍用石塊堆砌，稱為地爐。將鐵礦石和木炭一層加一層的放在地爐中利用自然風(fēng)力進(jìn)行燃燒，利用木炭不完全燃燒產(chǎn)生的一氧化碳 ，使鐵礦石中的氧化鐵還原成鐵，冷卻后，取出鐵塊。這種煉鐵法叫塊煉鐵。其爐溫大約1000攝氏度左右，離純鐵的熔點(diǎn)（1534攝氏度）相差甚遠(yuǎn)。塊煉鐵得到的鐵質(zhì)地疏松，還夾著許多雜質(zhì)不堅(jiān)韌，并無(wú)多大實(shí)用價(jià)值。后來(lái)經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)踐，人們發(fā)現(xiàn)把這種鐵加熱到一定溫度下經(jīng)過(guò)反復(fù)鍛打，就可以把夾雜的氧化物擠出去，此時(shí)鐵的機(jī)械性能就得到了改善。在反復(fù)鍛打鐵塊的基礎(chǔ)上，古人又得出了塊煉鐵滲碳成鋼的經(jīng)驗(yàn)。因塊煉鐵質(zhì)柔不堅(jiān)，滲碳?jí)K煉鋼又太堅(jiān)硬，人們又發(fā)明了煉鋼的淬火工藝，進(jìn)一步提高了塊煉鋼的機(jī)械性能。 生鐵的冶鑄工藝與塊煉鐵法的差異在于，利用人力鼓風(fēng)冶煉，它的爐溫達(dá)到1100~1200攝氏度。在這種爐溫下，通過(guò)被還原生成的固態(tài)鐵吸收碳，降低其熔點(diǎn)，從而得到液態(tài)的生鐵，液態(tài)的生鐵可以直接澆鑄成器。公元前513年趙國(guó)鑄的“刑鼎”，就是我國(guó)掌握冶煉液態(tài)鐵和鑄造技術(shù)的見(jiàn)證。 從戰(zhàn)國(guó)到西漢，生熟鐵并用平行發(fā)展。早期的鑄鐵都是白口鐵，鑄造性能較好。但是碳是以化合碳的形式存在于鐵中，導(dǎo)致生鐵脆硬，不耐碰擊。因此，在戰(zhàn)國(guó)早期，人們就創(chuàng)造了白口鐵柔化術(shù)。即通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間加熱，將白口鐵中的碳化鐵分解為鐵和石墨，消除大塊的滲碳體，這時(shí)提高鐵的柔性起了良好的作用。 西漢，再塊煉滲碳的基礎(chǔ)上興起了“百煉鋼”技術(shù)。他的特點(diǎn)是增加了反復(fù)加熱鍛打的次數(shù)，這樣既加工成型，又是夾雜物減少，細(xì)化和均勻化，大大提高了鋼的質(zhì)量。西漢中期，又出現(xiàn)了炒鋼，即將生鐵炒到成為半液體半固體狀態(tài)，并進(jìn)行攪拌，利用鐵礦物或空氣中的氧氣進(jìn)行脫碳，借以達(dá)到需要的含碳量，在反復(fù)熱鍛，打成鋼制品。這省去了煩難的滲碳工序，又使鋼的組織更加均勻。炒鋼的發(fā)明，也打破了先前生鐵不能轉(zhuǎn)為熟鐵的界限，使原先各行其是的兩個(gè)工藝系統(tǒng)得以溝通。成為統(tǒng)一的鋼鐵冶煉技術(shù)體系。 東漢時(shí)人們發(fā)明水利代替人力鼓風(fēng)。西晉南北朝時(shí)已經(jīng)開(kāi)始使用煤和木制風(fēng)箱鼓風(fēng)。并且新的灌鋼技術(shù)出現(xiàn)。他是將生鐵炒成熟鐵，然后同生鐵一起加熱，由于生鐵的熔點(diǎn)低，易于溶化，待生鐵熔化后，它便“灌”入熟鐵中，使熟鐵增碳而得到鋼。 從唐代到明代，是古代鋼鐵技術(shù)全面發(fā)展和定型的時(shí)期，唐宋時(shí)期實(shí)現(xiàn)了農(nóng)具從鑄制改為鍛制這一具有重大意義的歷史性轉(zhuǎn)變。以生鐵冶煉——生鐵炒煉熟鐵——生熟鐵合煉成鋼為主干的鋼鐵工業(yè)體系趨于定型。明代人們已經(jīng)懂得了煉焦，還用焦炭進(jìn)行冶煉。明代中末 到清末，傳統(tǒng)鋼鐵技術(shù)發(fā)展緩慢。