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第7章 綦毋怀文发明灌钢法

在汉代炒钢和百炼钢技术的基础之上,南北朝时期炼钢技术出现了新的突破,发明了灌钢法。

灌钢法就是把含碳量高的熔融状态的生铁和含碳量低的熟铁合炼,让碳分散均匀,成为含碳量较低的优质钢。灌钢法是我国冶金史上的一项伟大创造,在世界冶金史上也占据着突出的地位。文献上有关灌钢法的记载,在汉代和晋代都语焉不详,使后人难以知道其具体的方法。到了南北朝时期,綦毋怀文对灌钢法作出了无与伦比的贡献!

綦毋怀文,虽然可能不是灌钢法的最早发明者,却是灌钢法最早的革新者。他对这一炼钢工艺进行了重大的改进和完善,从而使这种新的炼钢方法趋于稳定,使操作更加简便和实用。綦毋怀文,复姓綦毋,名怀文,是我国南北朝时期著名的冶金家。具体的生卒年代历史上没有记载,只知道他生活在公元6世纪北朝的东魏、北齐年间。他喜欢“道术”,曾经做过北齐的信州(今四川奉节)刺史。

綦毋怀文在我国冶金史上的划时代贡献,在于他对灌钢法突破性的发展和完善以及他在制刀和热处理方面的独特创造。

綦毋怀文在信州做刺史期间,制造了一种“宿铁刀”,采用的技术就是灌钢法。《北虚·艺术列传》中记载:“怀文造宿铁刀,其法烧生铁精,以重柔铤,数宿则成刚(钢)。以柔铁为刀脊,浴以五牲之溺,淬以五牲之脂,斩甲过三十札。”这里“生”是指“生铁”,“柔”是指熟铁,把含碳量高的生铁熔化,然后浇灌到熟铁上,降低熟铁的含碳量,这是明确的灌钢法记载。

这种灌钢法,较之以前的百炼法和炒钢法有着明显的优点。运用灌钢法,在高温下,液态生铁中的碳分及硅、锰等与熟铁中的氧化物发生氧化反应,这样就能达到去除杂质、纯化金属组织的目的,从而提高金属的质量。灌钢法明显减少了锻打的次数,提高了劳动生产率。这种方法操作简便,特别容易推广。

綦毋怀文制作“宿铁刀”时,在热处理方面,使用动物尿和动物油脂作为冷却介质。动物尿中含有盐分,作为淬火冷却介质,冷却速度比水快,得到的钢较坚硬,动物油脂冷却速度比水慢,得到的钢有韧性。在此之前,人们一直用水作为淬火的冷却介质,直到三国制刀能手蒲元等人也没能突破水的范围。綦毋怀文对钢铁淬火工艺的重大改进,不仅扩大了淬火介质的范围,而且也能通过不同冷却速度获得不同性能的钢。

綦毋怀文还可能使用了双液淬火法,即先使用动物尿淬火,然后再使用动物油脂淬火,这样就能得到性能较好的钢。在工件温度比较高的时候,选用冷却速度比较快的淬火介质,主要是为了保证工件的硬度;在温度比较低的时候,选用冷却速度比较慢的淬水介质,是为了防止工件开裂和变形,保证工件的韧性。双液淬火法是一项比较复杂的淬火工艺,要求操作者有很高的技术水平和丰富经验,而綦毋怀文早在1400多年前就掌握了这种技术,这是热处理技术史上一项了不起的成就。

綦毋怀文对灌钢法突破性的发展和完善,标志着这一时期我国冶金技术的重大进步,使我国冶金技术遥遥领先于世界。

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