古代最先進的制鋼技術--灌鋼範例

世界上，在1740年坩堝制鋼法發明之前，最先進的制鋼技術，是算中國古代創造的“灌鋼”冶煉法。

“灌鋼”，又稱“團鋼”。它是由生鐵和熟鐵合在一起冶煉得到的一種含碳量較高、且質地均勻的優質鋼，(含碳量在0.05%～2.0%的鐵稱爲鋼)。這種具有獨創性的灌鋼冶煉方法，至少在南北朝時期就已經發明瞭。除了那些無名英雄之外，從文獻記載上，我們知道的這種先進技術的最初實踐者，就是北朝東魏、北齊間(公元550年前後)的著名冶金家綦毋懷文。

綦毋懷文是個講究“道術”的人，在北齊的信州做過刺史。他曾煉造出 一種“宿鐵刀”。這“宿鐵”，就是後世所說的“灌鋼”。《北史?藝術列傳》裏記錄有他的這一發明創造。書中記載說：

“懷文造宿鐵刀，其法燒生鐵精，以重柔鋌，數宿則成剛(鋼)。以柔鐵爲刀脊，浴以五牲之溺，淬以五牲之脂，斬甲過三十札。”

這段話的意思是說：綦毋懷文製造有宿鐵刀。他的方法是，選用品位比較高的鐵礦石，冶煉出優質生鐵，然後把液態生鐵灌注到熟鐵上，這樣幾度熔鍊，就成了鋼了。鋼煉成之後，他便以熟鐵作刀背，用鋼作刀鋒，並用動物的尿和油脂來淬火。用這種方法制造的宿鐵刀，能一下子砍斷30多塊疊放在一起的冑甲片。

從這段記載中可以看出，綦毋懷文不僅最早實踐了“灌鋼”冶煉法，還創造了畜尿和油脂兩種淬火介質，這是綦毋懷文在鋼的熱處理技術上的一大創新。在綦毋懷文之前，人們一般都用水作爲淬火的介質，而綦毋懷文用牲畜尿和動物油脂作爲冷卻劑，一方面擴大了淬火介質的使用範圍;另一方面，也是更重要的，是可以獲得不同的冷卻速度，從而得到不同性能的優質鋼。

灌鋼法是我國古代鍊鋼技術上的卓越成就。它的發明和推廣，對於增加鋼的產量，改善兵器、農具和手工工具的質量，都有着重大的意義。因此， 隋唐時期，這種方法受到了冶煉家的垂青;而到宋朝，則流行於全國，並有所創新和完善，成爲當時的主要鍊鋼方法。在沈括的《夢溪筆談》中，除了記有當時的冶煉方法外，還首次提到“灌鋼”一詞。他說：

“世間鍛鐵所謂鋼鐵者，用柔鐵屈盤之，乃以生鐵陷其間，封泥煉之，鍛令相入，謂之團鋼，亦謂之灌鋼。”

這話的意思是說：社會上所說的鍊鋼，就是在鍊鋼爐中，把熟鐵屈繞成盤，並將生鐵片嵌在盤繞的熟鐵條中間，然後用泥把鍊鋼爐密封起來燒煉。待煉成後取出來鍛打。用這種方法煉出來的鋼，就稱爲團鋼，也叫灌鋼。

時至明代，這種灌鋼的冶煉技術又有了很大程度的發展。著名科學家宋應星在他所著的《天工開物》一書中，詳細地記述了當時的灌鋼工藝。他說：

“凡鋼鐵煉法，用熟鐵打成薄片如指頭闊，長寸半許，以鐵片束包尖緊，生鐵安置其上，又用破草履蓋其上，泥塗其底下。洪爐鼓鞴(bèi)，火力到時，生鋼先化，滲淋熟鐵之中，兩情投合。取出加錘，再煉再錘，不一而足。俗名團鋼，亦曰灌鋼者是也。”

宋應星這段話的意思是說：鍊鋼的方法，是先把熟鐵打成像手指頭那樣寬，一寸半左右長的薄片，然後用熟鐵片束包紮緊，再將生鐵放在紮緊的熟鐵片上面。隨後，蓋上破草鞋(要用沾有泥土的，這樣纔不致於立即被燒燬)，另外，在鐵片底下還要塗上泥漿。當這一切都做完之後，把它放進洪爐裏，用勁鼓風，達到需要的溫度時，生鐵便先熔化成鐵液，滲淋到下面的熟鐵中，兩者便互相融合了。這時，就可取出錘打。經過再煉再錘，反覆多次，才行。這樣錘鍊出來的'鋼，俗稱團鋼，也叫灌鋼。

我們不難發現，明代灌鋼的冶煉方法已跟宋代大不相同：人們不再用泥封爐，而改用塗泥的草鞋遮蓋;不把生鐵片嵌在盤繞的熟鐵條中，而把生鐵片覆蓋在捆緊的熟鐵片上。這兩種方法的改進是具有很大進步性的。正如楊寬先生在《中國古代冶鐵技術發展史》一書中所分析的那樣：“他們不用泥封而用塗泥草鞋來遮蓋，一方面是使鍊鋼爐依然能夠從空氣中得到氧，使生鐵在還原氣氛下熔化;一方面是使大部分火焰反射人爐內，以提高冶煉溫度。他們把熟鐵打成薄片後夾緊捆住，無非使生鐵的鐵液能夠準到若干熟鐵薄片的夾縫中，增加生鐵和熟鐵的接觸面，使熟鐵易於吸收生鐵的鐵液，能夠使碳分均勻地滲入。”

明代，除了宋應星所記述的這一改進的灌鋼技術外，還產生了一種新型的灌鋼冶煉方法，這就是“蘇鋼”冶煉法。“蘇鋼”是灌鋼發展的高級階段，灌鋼的優點在這裏得到了最充分的表現。[-(@_@)-]

相傳，“蘇鋼”是由江蘇人發明的，所以稱爲“蘇鋼”。它的冶煉方法，明朝的唐順之，在他所著的《武編?前編?鐵》中有簡略的記載，他說：“以生鐵與熟鐵並鑄，待其極熟，生鐵欲流，則以生鐵於熟鐵上，擦而入之。”也就是說，把生鐵與熟鐵放在一塊冶煉，等到生鐵熔化，鐵汁欲流時，則將生鐵水擦入熟鐵中，灌鋼就煉成了。

“蘇鐵”冶煉法創造出來以後，曾在明末、清代盛行一時，直到近現代，還有冶煉家用這種方法鍊鋼，但方法又大大地進了一步。它的具體操作要點是：

鍊鋼時，先把沒有經過鍛打的熟鐵(料鐵)放到爐內，鼓風加熱。兩分鐘後，用火鉗鉗住生鐵的一端斜放在爐口內，繼續鼓風，使爐內溫度不斷升高。當爐溫升到1300℃左右的時候，斜擱在爐口內的生鐵的一端開始熔化， 開始不斷地滴鐵水，這時，鍊鋼工人便用大鐵鉗鉗住生鐵在爐外的一端，左右移動，使鐵水均勻地淋到熟鐵上。同時，不停地翻動熟鐵，使熟鐵各部分都能均勻地吸收鐵水。淋完兩次後，便把熟鐵夾到鐵砧上鍛打。去除雜質，就得到了需要的鋼坯，俗稱“鋼團”。

以上我們介紹了“灌鋼”的不同操作工藝，這些先進的科學技術成果，都是我國古代勞動人民的智慧結晶。正是由於他們的發明創造，使我國古代的鍊鋼技術自立於世界之林，爲我們中華民族爭得了榮譽。