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根据文物考古分析,中国古代淬火技术可能最早被应用于块炼铁中。考古发掘的一件淬火实物[15]是河北易县燕下都武阳台村战国晚期遗址出土的钢剑。其含碳量为0.5%~0.6%,整支剑身由高碳层与低碳层相间组成,刃部主要由淬火马氏体所构成。这是典型的块炼渗碳钢叠打锻造的淬火组织。经过锻打块炼铁,铁吸收了炭份,减少了夹杂物就成为钢。这种钢组织紧密、碳分均匀,适用于制作兵器和刀具。这一炼钢技术的进一步发展是“百炼钢”技术。对战国时期的钢铁制品的金相分析还发现钢铁内部有类似回火和正火的组织,我国工匠可能在无意之间应用了类似于回火和正火的工艺,从而拓展了钢铁制品的用途。
中国古代金属表面处理主要有“鎏金”、“鎏银”和镀锡。最常用的是汞齐法,即将被镀金属溶于水银中,然后采用擦涂的方法将其被覆于基材之上。该技术一般应用于铜器的装饰处理。已知早期的鎏金物件为山东曲阜出土的长臂铜猿,墓葬年代为春秋战国之交。陶弘景后来对汞齐的作用指出:“水银能消化金、银,使成泥,人以镀物是也。”中国古代的玻璃制造术也是在周朝开始发展起来的。1976年在陕西省宝鸡茹家庄地区发掘出的西周都市遗址中,发现四种不同形式的玻璃扁株和绿色玻璃管状项链。此外,还在金村、长沙、辉县等地战国墓葬中,出土过一批白色、翠绿色、暗绿色的玻璃制品,色泽美观,大都半透明。据分析,它们大多是含铅、钡量较高的“铅钡玻璃”。与西方常见的“钠钙玻璃”在成分上有很大的差异。“铅钡玻璃”的加工温度低,虽具备多彩、晶莹的特点,但有易碎、透明度差的缺点。
秦汉两朝是我国冶铁规模蓬勃发展的时期,西汉的竖炉已发展到相当规模,南阳出土的铸铁炉耐火砖的复原情况表明,当时的竖炉高约3-4米,直径2米,东汉的太守杜诗还发明了鼓风工效大得多的水排。而且在两汉时期,炒钢技术已经普及,用此技术可生产出熟铁。相应的古代热处理加工也出现了全面发展的状况。这时期的工匠在掌握和应用钢铁退火加工方面取得很大进步。除了对锻钢件实施中间退火以外,以退火作为最终的热处理手段看来也被古代工匠所采用。满城1号汉墓和呼和浩特二十家子出土的同时代的铠甲片都是块炼铁材料,从其表层的显微组织观察,为铁素体组织,其最终的处理工艺应属于退火工艺。此外,原北京钢铁学院冶金史研究室对河南出土的188件汉代铁器进行过金相普查。结果表明被普查的铁器的40%属铸铁经脱碳处理而制取的钢件,其中大部分的农具的显微组织均为珠光体和渗碳体,甚至有一部分渗碳体已经球化。依此可以看出,古代工匠对中、高碳钢实施的是在723℃附近长时间的退火,他们采用了这种方法在某些情况下获得了球化退火组织[16]。脱碳处理是一种化学热处理。这一技术秦汉两朝被大量应用来加工白口铁。
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