鐵的冶煉

中國鋼鐵冶煉簡史

春秋戰(zhàn)國鋼鐵的冶煉

春秋時代是我國由奴隸社會向封建社會轉(zhuǎn)變的階段。促成這一社會變革的物質(zhì)因

素，是社會生產(chǎn)力的發(fā)展。

勞動工具是社會生產(chǎn)力發(fā)展的重要標(biāo)志。鐵制工具的廣泛使用，促進(jìn)了我國

由奴隸制向封建制的過渡。商代用隕鐵制作了鐵刃銅鉞，說明對鐵的性質(zhì)和鍛打

嵌鑄的技術(shù)已經(jīng)有了一定的認(rèn)識和掌握，但當(dāng)時尚不知人工煉鐵。

春秋時期，鐵器已經(jīng)在農(nóng)業(yè)、手工業(yè)生產(chǎn)中使用。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用鐵鋤、鐵

斧等。鐵器堅硬、鋒利，勝過木石和青銅工具。晉國用鐵鑄刑鼎，鑄鼎的鐵是作

為軍賦向民間征收的，可見晉國民間鐵已不少。在江蘇六合縣程橋、湖南長沙龍

洞坡等地出土了春秋時的鐵器。戰(zhàn)國初或稍早已發(fā)明鑄鐵技術(shù)，這是我國勞動人

民對冶金技術(shù)的重大貢獻(xiàn)，比外國早一千八百年左右。河北興隆縣壽王墳出土了

大量戰(zhàn)國時的鐵范，其中有較復(fù)雜的復(fù)合范和雙型腔，還采用了難度較大的金屬

型芯，反映了當(dāng)時的鑄造工藝已有較高水平。戰(zhàn)國時發(fā)明的用柔化退火制造可鍛

鑄件的技術(shù)和多管鼓風(fēng)技術(shù)是冶金技術(shù)的重要成就，比歐洲早二千年左右。戰(zhàn)國

時還掌握了塊煉鐵固態(tài)滲碳制鋼的方法和淬火技術(shù)。

塊煉鐵的方法也就是“固體還原法”。由于塊煉鐵是鐵礦石在較低溫度下從固

體狀態(tài)被木炭還原的產(chǎn)物，所以質(zhì)地疏松，還夾雜有許多來自礦石的氧化物，例

如氧化亞鐵和硅酸鹽。這種塊煉鐵在一定溫度下若經(jīng)過反復(fù)鍛打，便可將夾雜的

氧化物擠出去，機(jī)械性能就改善了。從江蘇六合縣程橋東周墓出土的鐵條，就是

塊煉鐵的產(chǎn)品。春秋末期和戰(zhàn)國初期的一些鍛造鐵器也是以塊煉鐵為材料。

在反復(fù)鍛打塊煉鐵的實(shí)踐中，人們又總結(jié)出塊煉鐵滲碳成鋼的經(jīng)驗(yàn)。從河北

易縣武陽臺村的燕下都遺址44號墓中曾出土79件鐵器，經(jīng)分析鑒定，它們的大

部分都是由塊煉鋼鍛成的，這證明至遲在戰(zhàn)國后期塊煉滲碳鋼的技術(shù)已在應(yīng)用，

塊煉鐵質(zhì)柔不堅，塊煉鋼雖經(jīng)滲碳處理，變得較堅硬，但在生產(chǎn)上仍嫌不足。人

們在生產(chǎn)實(shí)踐中又摸索出塊煉鋼的淬火工藝，這就進(jìn)一步提高了塊煉鋼的機(jī)械性

能。上述燕下都出土的鍛鋼件，大部份是經(jīng)過淬火處理的，這又表明在當(dāng)時，人

們對淬火工藝也較熟悉了。

生鐵的冶鑄工藝，在原料、燃料上與塊煉法基本一樣。它們之間主要的差別

在冶煉溫度的不同。塊煉法的爐溫大約在1000(C左右，離純鐵的熔點(diǎn)（1534(C）

相差很遠(yuǎn)，而生鐵冶煉時，爐溫達(dá)到了1100-1200(C。在冶煉中，被還原生成的

固態(tài)鐵會吸收碳，這種吸收隨著溫度的升高，速度就會加快。

另一方面吸收碳后，鐵的熔點(diǎn)隨之降低，當(dāng)含碳量達(dá)到2.0%時，熔點(diǎn)降至

1380(C；當(dāng)含碳量達(dá)到4.3%時，熔點(diǎn)為最低，僅1146(C。在這種條件下，爐溫

就可使鐵熔化，從而得到了液態(tài)的生鐵。液態(tài)生鐵就可以直接澆鑄成器，冶鑄過

程簡化了，就使鐵器的生產(chǎn)有了大發(fā)展的可能。

江蘇六合程橋東周墓出土的鐵丸，洛陽出土的公元前五世紀(jì)的鐵錛、鐵鏟都

是生鐵器物，這證明在塊煉法的同時，我國已出現(xiàn)生鐵冶鑄工藝。生鐵與塊煉鐵

同時發(fā)展，是我國古代鋼鐵冶金技術(shù)發(fā)展的獨(dú)特途徑。世界上許多其他國家，從

塊煉鐵發(fā)展到生鐵，大約經(jīng)歷了上千年的時間。就拿歐洲一些國家來說，雖很早

已有塊煉鐵，但出現(xiàn)生鐵則在公元十三世紀(jì)末和十四世紀(jì)初。

生鐵的生產(chǎn)效率高，鑄造性能又較好，這為廣泛使用鐵器提供方便。在冶煉

生鐵的初期，由于溫度還不夠高，硅含量也較低，致使生鐵中的碳在冷卻凝固時

不能成為石墨狀態(tài)，而成為碳化三鐵（Fe3C），與奧氏體狀態(tài)的鐵在1146(C共

晶。因此，煉出的生鐵性脆而硬，鑄造性能雖好，但強(qiáng)度不夠，這種生鐵，人們

稱它為白口鐵，它只能鑄造某些農(nóng)具。從河北興隆燕國礦冶遺址出土的大批鋤、

范等，就是由白口鐵鑄成的。

為了克服白口鐵的脆性，在戰(zhàn)國早期，人們就創(chuàng)造了白口鑄鐵柔化處理技術(shù)。

所謂柔化處理就是將白口鑄鐵長時間加熱，使碳化鐵分解為鐵和石墨，消除了大

塊的滲碳體，這對減少脆性、提高韌性可以起良好的作用。處理后的白口鐵就變

成了展性鑄鐵。長沙出土的戰(zhàn)國鐵鏟，輝縣出土的戰(zhàn)國中期鐵帶鉤，易縣燕下都

出土的戰(zhàn)國晚期鐵镢、鋤等，都是屬于這種展性鑄鐵。

漢代的鋼鐵冶煉技術(shù)

漢代的鋼鐵冶煉技術(shù)，在戰(zhàn)國的基礎(chǔ)上又有了長足的發(fā)展，勤勞的中國人民在

這方面又有了不少的創(chuàng)造和發(fā)明。

漢代鐵金屬在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和軍事中的作用愈顯重要，官府對冶鐵業(yè)的管理越

加嚴(yán)格，漢武帝時任用孔僅為大農(nóng)丞，將鹽、鐵、稅利的巨業(yè)，收歸官府經(jīng)營管

理，實(shí)行一系列嚴(yán)格措施，使冶鐵業(yè)得到空前的發(fā)展。孔氏家族原本是梁國的冶

鐵商賈，素有經(jīng)營冶鐵的管理才能，所以他能在漢武帝時一躍而成為大司農(nóng)丞要

職，在任職的短短十余年間，從組織管理到冶鐵技術(shù)和農(nóng)具的推廣，做出了巨大

的努力，為漢武帝的雄才大略的擴(kuò)展提供了雄厚的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。

西漢時“百煉鋼”的技術(shù)興起，使鋼的質(zhì)量較前提高。這種初級階段的百煉鋼，

是在戰(zhàn)國晚期塊煉滲碳鋼的基礎(chǔ)上直接發(fā)展起來的，二者所用原料和滲碳方法都

相同，因而鋼中都有較多的大塊氧化鐵-硅酸鐵共晶夾雜物存在；但不同的是增

多了反復(fù)加熱鍛打的次數(shù)。鍛打在這里不僅起著加工成型的作用，同時也起著使

夾雜物減少、細(xì)化和均勻化，晶粒細(xì)化的作用，顯著地提高了鋼的質(zhì)量。

從河北滿城一號西漢墓出土的劉勝佩劍、鋼劍和錯金寶刀，它們雖與易縣燕

下都鋼劍所用的冶煉原料相同，但金相檢查表明，鋼的質(zhì)量卻有顯著的提高，它

正是“百煉剛”技術(shù)興起的產(chǎn)物。

西漢中期以后，又出現(xiàn)炒鋼。這是因?yàn)閴K煉鐵雖然能制造滲碳鋼，而產(chǎn)量不

大，效率很低，不能適應(yīng)當(dāng)時封建社會生產(chǎn)發(fā)展的需要，“供不應(yīng)求”即生產(chǎn)量與

需要量的矛盾，促使出現(xiàn)了用生鐵炒成為鋼的新工藝。但是生鐵的產(chǎn)量已相當(dāng)大，

用生鐵作為制鋼原料，是煉鋼史上的一次飛躍發(fā)展，也是一次重大的技術(shù)革新。

炒鋼的產(chǎn)生，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

粉或空氣中的氧，進(jìn)行脫碳，借以達(dá)到需要的含碳量，再反復(fù)熱鍛，打成鋼制品，

利用這種新工藝煉鋼，既省去了煩難的滲碳工序，又能使鋼的組織更加均勻，消

除了由塊煉鐵帶來的嚴(yán)重影響性能的那種大共晶夾雜物，使質(zhì)量大大提高。1974

年7月，山東蒼山縣東漢墓出土的東漢永初六年卅煉環(huán)首鋼刀，經(jīng)有關(guān)單位鑒定

就是用炒鋼為原料，反復(fù)鍛打而成的。

與此同時，百煉剛的原料也由原來的塊煉鐵，發(fā)展到用生鐵炒成的鋼或熟鐵

做為原料，經(jīng)過滲碳鍛打而成。這樣一來，原料的改變即鐵基體有了變化，使鋼

的質(zhì)量也隨之大大提高，從而百煉鋼也發(fā)展到成熟階段。

百煉鋼雖然是漢代風(fēng)行一時的煉鋼工藝，但固體滲碳工序費(fèi)工費(fèi)時；而在炒

鋼過程中控制鋼的含碳量則是一個復(fù)雜的工藝，比較難以掌握控制。生產(chǎn)的發(fā)展，

必然要求進(jìn)一步發(fā)展工藝簡單、保證質(zhì)量而成本較低的煉鋼方法。為此在兩晉南

北朝時期又出現(xiàn)了以灌鋼為主的煉鋼技術(shù)。

鋼鐵業(yè)在漢代的大發(fā)展，也從煉爐的形狀及冶煉設(shè)備上反映出來。西漢時期

煉鐵的豎爐就已得到發(fā)展，爐型有了擴(kuò)大。煉鐵已用石灰石作為熔劑。為了適應(yīng)

豎爐加大的需要，對鼓風(fēng)設(shè)備也進(jìn)行了改革。早期開始用皮囊人力鼓風(fēng)，既笨重

又不適用，后來在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中，勞動人民不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造出新，采用

畜力代替人力鼓風(fēng)，出現(xiàn)了馬排，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高爐生產(chǎn)的需要。

公元31年，東漢后期南陽太守杜詩總結(jié)了南陽冶鐵工人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造

了水力鼓風(fēng)的“水排”。利用“水排”鼓風(fēng)生產(chǎn)鋼鐵，比用人力、畜力鼓風(fēng)“用力少，

見功多”。我國“水排”的出現(xiàn)比歐洲早一千二百多年。到魏晉時期，得到了更廣

泛的應(yīng)用。

南北朝以后鋼鐵業(yè)的發(fā)展

我國古代的鋼鐵冶煉技術(shù)，在封建社會前期的這些重大創(chuàng)造發(fā)明，歷經(jīng)南北朝以

后得到普遍推廣，并且更趨成熟。

兩晉南北朝時，新的灌鋼技術(shù)興起了。這種方法是先將生鐵炒成熟鐵，然后

同生鐵一起加熱，由于生鐵的熔點(diǎn)低，易于熔化，待生鐵熔化后，它便“灌”入熟

鐵中，使熟鐵增碳而得到鋼。這樣，只要配好生熟鐵用量的比例，就能比較準(zhǔn)確

地控制鋼中含碳水平，再經(jīng)過反復(fù)鍛打，就可以得到質(zhì)地均勻的鋼材。這種方法

比較容易掌握，工效提高較大，因此南北朝以后成為主要煉鋼方法。

關(guān)于灌鋼的技術(shù)，南北朝南齊、梁時期的醫(yī)學(xué)家兼煉丹家陶弘景（約452-536

年）就較早地記敘說：“鋼鐵是雜煉生鍒作刀鐮者，生指生鐵，鍒指熟鐵，這就

是灌鋼。稍晚一些時候，北齊的道士纂母懷文也是較早的灌鋼的實(shí)踐者之一。據(jù)

說他“造宿鐵刀，其法燒生鐵精，以重柔鋌，數(shù)宿則成鋼”。制成的刀還要用牲畜

尿和油脂進(jìn)行淬火。尿中含鹽，用以淬火，冷卻能力比水高；油脂作淬火劑，高

溫冷卻快而低溫冷卻慢，可以減少鋼件變形和脆性；適當(dāng)?shù)嘏浜线\(yùn)用，能夠獲得

性能優(yōu)越的淬鋼件。灌鋼技術(shù)在南北朝時已相當(dāng)流行，這種方法是在炒鋼的實(shí)踐

過程中逐步發(fā)展起來的。

關(guān)于鋼鐵的熱處理，其實(shí)早在南北朝以前，就已應(yīng)用了由冷卻方法的差別來

求得鋼鐵的不同硬度的淬火技術(shù)。在河北易縣燕下都出土的戰(zhàn)國時期的鋼劍、鋼

戟，就已用淬火處理。我國早期文獻(xiàn)對此也有記載。這說明當(dāng)時對淬火工藝已有

一定的規(guī)律性認(rèn)識。

南北朝發(fā)明的灌鋼這一技術(shù)，宋、元以來不斷發(fā)展，成為主要的煉鋼方法之

一。宋代的沈括在其《夢溪筆談》中載有：“世間鍛鐵所謂鋼鐵者，用柔鐵屈盤

之，乃以生鐵陷其間，泥封煉之，鍛令相入，謂之團(tuán)鋼，亦謂之灌鋼”。在煉鋼

爐中把熟鐵條屈曲地盤繞著，把生鐵塊嵌在盤繞著的熟鐵條之間，用泥把爐密封

起來燒煉，待煉成后再加鍛打，這樣，“灌鋼”就煉成了。利用生鐵的含碳量高和

熔點(diǎn)低可以在溫度較低的時候先熔化，讓生鐵的鐵液灌入四周盤繞的熟鐵中，和

留存在熟鐵內(nèi)的氧化渣緊密地發(fā)生氧化還原作用，既使熟鐵中的渣除去，又使所

含的碳達(dá)到適當(dāng)?shù)姆至浚D(zhuǎn)變成為品質(zhì)較純的鋼鐵。

到了明代，這種灌鋼的冶煉方法基本上一樣，但操作略有不同。明末宋應(yīng)星

著的《天工開物》（1637年）載：“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（夾）緊，生鐵安置其上（原注：廣南生鐵名墮子鋼者，

妙甚），又用破草覆蓋其上（原注：粘帶泥土者故不速化），泥涂其底下。

明代鍛制生產(chǎn)工具時，采用了“生鐵淋口”的方法，這種方法的原理是和灌鋼

相同的。在《天工開物》上對此有詳細(xì)的描述。這種方法是利用熔化的生鐵，作

為熟鐵的滲炭劑，使這種熟鐵的刀口煉成鋼鐵。這一創(chuàng)造性的技術(shù)成就，現(xiàn)在應(yīng)

用于一些小農(nóng)具的生產(chǎn)上面。

生鐵淋口的方法再發(fā)展一步，就產(chǎn)生了蘇鋼的冶煉方法。這種方法相傳是蘇

州煉鋼工人首先發(fā)明的。它實(shí)際上是在灌鋼基礎(chǔ)上發(fā)展起來的卓越成就。

在煉鋼方面，封建社會后期出現(xiàn)了把煉鐵爐流出的鐵水，直接流進(jìn)炒鐵爐里

炒成熟鐵的做法，減少了一步再熔化的過程。這樣就在鋼鐵冶煉史上出現(xiàn)了半連

續(xù)性系統(tǒng)。這一創(chuàng)造在《天工開物》中，不僅有詳細(xì)的文字記載，而且還有圖說

明。

在鼓風(fēng)方面，北宋有一種可以移動的煉爐叫做行爐。在北宋《武經(jīng)總要》中

有“行爐圖”，其側(cè)面出現(xiàn)了梯形木風(fēng)箱，說明至遲在北宋時就已經(jīng)發(fā)明了用蓋板

開閉來鼓風(fēng)的簡單木風(fēng)箱。在燃料上，宋代煉鐵已十分普遍使用煤了。明代方以

智的《物理小識》則記載說：“……煤則各處產(chǎn)之，臭者燒熔而閉之成石，再鑿

而入爐曰礁，可五日不滅火，煎礦煮石，殊為省力”。由此可見，至遲在明代不

但懂得煉焦，而且用焦炭進(jìn)行冶煉了。

我國古代的鋼鐵冶煉史上每一項發(fā)明創(chuàng)造，無一不是勞動人民辛勤勞動的結(jié)

果，凝結(jié)著他們的智慧和血汗的結(jié)晶。

獨(dú)特的中國鋼鐵冶煉

東西方的冶鐵技術(shù)是循著不同的途徑發(fā)展的。如果說西方早期的鐵器文化是一

種鍛鐵的文化，那么中國早期的鐵器文化是一種以鑄鐵為主的文化。

已知中國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。另外有同時代的北京平谷的隕鐵刃，河南商末的銅兵鐵刃。這些說明，原

始民族早期使用天然鐵是具普遍性。

我國許多地區(qū)都有豐富的鐵礦藏。特別是在中原地區(qū)，源遠(yuǎn)流長的古代青銅

技術(shù)的故鄉(xiāng)，也是中國古代冶鐵工藝的搖籃。

在公元前6世紀(jì)前后，中國就發(fā)明了生鐵冶煉技術(shù)。尤其是在春秋戰(zhàn)國時期，

塊煉鐵和生鐵冶煉兩種工藝，幾乎是同時產(chǎn)生，這兩種方法在我國歷史上曾長期

平行發(fā)展，在不同情況下發(fā)揮各自的作用。

塊煉鐵的方法即"固體還原法"。從江蘇六合縣程橋東周墓出土的鐵條，就是

塊煉鐵的產(chǎn)物。

在春秋末期和戰(zhàn)國初期，以塊煉鐵為材料，在反復(fù)鍛打塊煉鐵的實(shí)踐中，人

們又總結(jié)出塊煉鐵滲碳成鋼的經(jīng)驗(yàn)。因塊煉鐵質(zhì)柔不堅，滲碳塊煉鋼又太堅硬，

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。在河北易縣武

陽臺村的燕下都遺址出土的19件鐵器，大部分就是經(jīng)過淬火處理的。塊煉鐵的

爐溫大約1000℃左右，離純鐵的熔點(diǎn)（1534℃）相差甚遠(yuǎn)。生鐵的冶鑄工藝與

塊煉法的差異在于，它的爐溫達(dá)到1100－1200℃。在這種爐溫下，通過被還原

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)生鐵可以直接澆

鑄成器。江蘇東周墓出土的鐵丸，洛陽出土的鐵錛、鐵鏟等，都是那個時期的生

鐵器物。生鐵的早期發(fā)明，是中國對世界冶金技術(shù)的杰出貢獻(xiàn)。歐洲一些國家，

雖很早出現(xiàn)塊煉鐵，但出現(xiàn)生鐵則是公元十三世紀(jì)末到十四世紀(jì)初。

鐵器的較多使用，標(biāo)志著新一代社會生產(chǎn)力的形成，春秋戰(zhàn)國之交中國已進(jìn)

入鐵器時代。人們?nèi)粘Ｓ谜Z"陶治""就范""范圍""模范"等也是由冶鑄技術(shù)轉(zhuǎn)變而

來的，取得普遍意義，在中國文學(xué)中表現(xiàn)鐵匠形象也甚多。

從戰(zhàn)國到西漢，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。那么中國早

期冶鐵匠師就面臨雙重難題，一是如歐洲古代鐵匠那樣使柔軟的塊鐵變硬，另外

是設(shè)法使脆硬的白口鐵變軟。因此，在戰(zhàn)國早期，人們就創(chuàng)造了白口鐵柔化術(shù)。

即通過長時間加熱，將白口鐵中的碳化鐵分解為鐵和石墨，消除大塊的滲碳體，

這對提高鐵的柔性起了良好作用，而歐洲的鑄鐵柔化術(shù)是在１７世紀(jì)下期才出現(xiàn)

的。

戰(zhàn)國中期以后，鐵器已取代銅器成為主要的生產(chǎn)工具。《管子·海王篇》說：

"一女必有一針、一刀""耕者必有一耒、一（耒＋呂）、一銚"。"不爾而成者者，

天下無有。"正是鐵器的普遍應(yīng)用，才極大推動社會生產(chǎn)發(fā)展，使奴隸制向封建

制轉(zhuǎn)變，造就了戰(zhàn)國時期經(jīng)濟(jì)繁榮，百家爭鳴的昌盛局面。邯鄲等地以冶鐵致富，

并設(shè)有專門管理煉鐵的"鐵官"，專門經(jīng)營煉鐵的"鐵商"。

西漢，在塊煉滲碳的基礎(chǔ)上興起了"百煉鋼"技術(shù)。它的特點(diǎn)是增加了反復(fù)加

熱鍛打的次數(shù)，這樣既可加工成型，又使夾雜物減少、細(xì)化和均勻化，大大提高

了鋼的質(zhì)量。如河北滿城一號西漢墓土的劉勝佩劍、鋼劍和錯金寶刀，就是"百

煉鋼"的產(chǎn)物。"百煉成鋼""千錘百煉"成語由此而來。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進(jìn)

行脫碳，借以達(dá)到需要的含碳量，再反復(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。山東蒼山縣東漢墓出土的煉環(huán)首鋼刀，就是用

炒鋼鍛打而成的。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

各行其是的兩個工藝系統(tǒng)得以溝通，成為統(tǒng)一的鋼鐵冶煉技術(shù)體系。這是繼生鐵

冶鑄之后，中國古代鋼鐵技術(shù)史上又一重大事件。

從古鐵器分析中，中國科學(xué)工作者，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了漢魏時期的球狀石墨的鑄鐵

工具多件，引起了國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的重視，而球墨鑄鐵是現(xiàn)代科技的產(chǎn)物，是１９

４９年由英美學(xué)者發(fā)明的。經(jīng)測定，西漢時期的石墨性狀鑄鐵不遜于現(xiàn)代球墨鑄

鐵的同類材料，這是冶鑄史上一件很有意義的事。

西晉南北朝時，新的灌鋼技術(shù)出現(xiàn)。它是將生鐵炒成熟鐵，然后同生鐵一起

加熱，由于生鐵的熔點(diǎn)低，易于熔化，待生鐵熔化后，它便"灌"入熟鐵中，使熟

鐵增碳而得到鋼。這種方法比生產(chǎn)炒鋼容易掌握，也使鋼鐵技術(shù)較為完備，成為

南北朝以后的主要方法。

在漢代，鋼鐵業(yè)的發(fā)展通過多方面展現(xiàn)。如爐型有了擴(kuò)大，用石灰石作熔劑，

風(fēng)口也從一個發(fā)展到了多個，鼓風(fēng)設(shè)備從以前的人力鼓風(fēng)，畜力鼓風(fēng)到創(chuàng)造了水

力鼓風(fēng)的"水排"。這項發(fā)明比歐洲早一千二百多年。

從唐代到明代，是古代鋼鐵技術(shù)全面發(fā)展和定型的時期。唐宋時期實(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。

到了明代，采用了"生鐵淋口"法鍛制生產(chǎn)工具。這種方法的原理是和灌相同

的。這在宋應(yīng)星的《天工開物》中有記載。另外，《天工開物》還描述了冶煉史

上的半連續(xù)性系統(tǒng)，即把煉鐵爐流出的鐵水，直接流進(jìn)炒鐵爐里炒成熟鐵，從而

減少了再熔化的過程。這時，人們不僅懂得了煉焦，還用焦炭進(jìn)行了冶煉。明代

中葉到清末，傳統(tǒng)鋼鐵技術(shù)繼續(xù)緩慢發(fā)展，生鐵年產(chǎn)量達(dá)數(shù)十萬噸。煉鐵豎爐高

９米，佛山煉鐵廠還采用裝料機(jī)械（機(jī)車）代人力加料。

總之，在１８世紀(jì)中葉工業(yè)革命之前，中國冶鐵工業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)水平

與當(dāng)時的英法等國相比并不遜色，各領(lǐng)風(fēng)騷。中國的封建制度發(fā)展到明代已進(jìn)入

衰亡階段，極端腐敗的專制主義政治，龐大的官僚機(jī)構(gòu)和腐朽的上層建筑，嚴(yán)重

束縛了生產(chǎn)的發(fā)展。明末礦稅之害迫使各階層人民群起反抗，階級矛盾異常尖銳。

繼起的清政府是鎮(zhèn)壓了農(nóng)民起義和抗清斗爭之后建立起來的，滿漢地主階級聯(lián)合

專政的專制政府。康熙、雍正和乾隆三朝號稱盛世歷時１３４年（公元１６６１

－１７９５年）。但正在此時，西方爆發(fā)了工業(yè)革命，其工業(yè)、科技、軍事實(shí)力

卻以封建制度無法想象的速度發(fā)展起來，在很短時期就把中國拋在后面。而清政

府恰從雍正時代起頑固地實(shí)行閉關(guān)自守政策，自封天朝大國，對世界范圍的重大

變化茫然無知，更談不上采取措迎頭趕上。在隨后的帝國主義侵略和清廷賣國行

徑的內(nèi)外夾攻下，舊有的手工業(yè)和傳統(tǒng)技術(shù)隨之衰落，瀕于破產(chǎn)和失傳，曾經(jīng)獨(dú)

樹一幟的中國冶煉工業(yè)也黯然失色，失去了建立獨(dú)立的金屬工業(yè)，使傳統(tǒng)工藝發(fā)

展為現(xiàn)代金屬技術(shù)的可能性。

縱觀五千年的中國冶金技術(shù)，它的發(fā)生和發(fā)展，進(jìn)退和起落都是和中華民族

的發(fā)生和發(fā)展、興衰和榮辱息息相關(guān)的。

1、我國煉鐵工業(yè)的發(fā)展簡史

◆早在2500年前的春秋、戰(zhàn)國時期，就已生產(chǎn)和使用鐵器，逐步由青銅時代過渡到鐵

器時代。

◆公元前513年，趙國鑄的“刑鼎”。

◆1891年，清末洋務(wù)派首領(lǐng)張之洞首次在漢陽建造了兩座日產(chǎn)lOOt生鐵的高爐，邁出

了我國近代煉鐵的第一步。

◆之后，先后在鞍山、本溪、石景山、太原、馬鞍山、唐山等地修建了高爐。

◆l943年是我國解放前鋼鐵產(chǎn)量最高的一年(包括東三省在內(nèi))，生鐵產(chǎn)量180萬t，

鋼產(chǎn)量90萬t，居世界第十六位。

◆1949年，生鐵年產(chǎn)量僅為25萬t，鋼年產(chǎn)量l5.8萬t。

◆新中國成立后，我國于l953年生鐵產(chǎn)量就達(dá)到了190萬t，當(dāng)時超過了歷史最高

水平。

◆1957年生鐵產(chǎn)量達(dá)到了597萬t，高爐利用系數(shù)達(dá)到了l．321，我國在這一指標(biāo)

上跨入世界先進(jìn)行列(美國當(dāng)時高爐利用系數(shù)為1.0)。

◆1958年生鐵產(chǎn)量為l364萬t。

◆1978年生鐵產(chǎn)量突破了3000萬t。

◆1988年生鐵產(chǎn)量達(dá)到了6000萬t。

◆1993年生鐵產(chǎn)量為8000萬t，躍居世界第二位。

◆1995年生鐵產(chǎn)量為1億t，居世界第一位。

◆1998年生鐵產(chǎn)量為l．2億t。

2、現(xiàn)代煉鋼方法及其發(fā)展趨勢

◆1855年英國冶金學(xué)家亨利·貝塞麥發(fā)明酸性空氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼方法。

◆平爐煉鋼法由于用重油、成本高、冶煉周期長、熱效率低等致命弱點(diǎn)，已基本上被

淘汰。

◆氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法以氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法為主，同時還有底吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法、頂?shù)讖?fù)

合吹煉氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法。

◆l996年我國鋼產(chǎn)量已達(dá)到一億多噸，其中氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法所煉鋼約占70％。

◆2005年我國粗鋼產(chǎn)量已達(dá)到3.49億噸，其中氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法所煉鋼約占75％。

◆電爐煉鋼法以交流電弧爐煉鋼為主，同時也有少部分直流電弧爐煉鋼、感應(yīng)爐煉鋼及

電渣重熔等。

◆縱觀國內(nèi)外煉鋼方法的發(fā)展，主要煉鋼方法的總發(fā)展趨勢是：轉(zhuǎn)爐煉鋼法大力發(fā)展，

成為最主要的煉鋼方法；電爐煉鋼法穩(wěn)步發(fā)展、長興不衰；平爐煉鋼法則被淘汰。

◆目前煉鋼的生產(chǎn)流程主要有以下兩種：

鐵水→鐵水預(yù)處理→氧氣轉(zhuǎn)爐→初煉鋼水→爐外精煉→連鑄機(jī)→連鑄坯

廢鋼→電弧爐→初煉鋼水→爐外精煉→連鑄機(jī)→連鑄坯

在早期的文明國度和地區(qū)中，中國使用銅、鐵等金屬的年代相對說來是較晚的。

但是，由于中國在冶鑄技術(shù)方面的發(fā)明和創(chuàng)新，使中國的冶金業(yè)很快就后來居上，

躍升于世界的前列，并為中國古代文明的高度發(fā)達(dá)奠定了堅實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。從這

里我們可以看到一個技術(shù)進(jìn)步帶動生產(chǎn)發(fā)展，并進(jìn)而促進(jìn)社會文明進(jìn)步的典型范

例。

埃及大約在公元前5000年時開始進(jìn)入青銅時代，公元前1000年左右開始進(jìn)入

鐵器時代；美索不達(dá)米亞地區(qū)大約在公元前7000年時開始利用自然銅，公元前

4000年時開始進(jìn)入青銅時代，公元前1200年左右開始進(jìn)入鐵器時代；愛琴海

地區(qū)大約在公元前3300年時開始進(jìn)入青銅時代，公元前1000年左右開始進(jìn)入

鐵器時代；印度大約在公元前2500年時開始進(jìn)入青銅時代，公元前800年左右

開始進(jìn)入鐵器時代；而中國是在公元前1500年左右開始進(jìn)入青銅時代，公元前

500年左右開始進(jìn)入鐵器時代的。

中國冶金史上的一個最突出的特點(diǎn)，是鑄造技術(shù)占有重要的地位，以至于鑄造既

作為成形工藝而存在，又成為冶煉工序中的一個組成部分，達(dá)到了“冶”與“鑄”密

不可分的地步。因此在古代文獻(xiàn)中往往是冶鑄并稱，并對中國文化產(chǎn)生了深刻的

影響。如常用詞匯“模范”、“范圍”、“陶冶”、“就范”等，都是由冶鑄技術(shù)衍生而來

的。這種冶與鑄密不可分的冶金傳統(tǒng)，是古代世界上其它國家和地區(qū)所無法比擬

的。

1.青銅冶煉

被認(rèn)為是中國古文明象征的商周到戰(zhàn)國的青銅器，在某種意義上可以說是鑄造技

術(shù)所造就的。中國開始冶煉青銅的時期雖然晚于西方約千余年，然而后來居上，

冶煉水平很快超過了西方。

從重875公斤的司母戊方鼎、精美的曾侯乙尊盤和大型的隨縣編鐘群，以至大

量的禮器、日用器、車馬器、兵器、生產(chǎn)工具等，可以看到當(dāng)時中國已經(jīng)非常熟

練地掌握了綜合利用渾鑄、分鑄、失蠟法、錫焊、銅焊的鑄造技術(shù)，在冶鑄工藝

技術(shù)上已處于世界領(lǐng)先的地位。而《考工記》中所記載的：“金有六齊。六分其

金而錫居一，謂之鐘鼎之齊。五分其金而錫居一，謂之斧斤之齊。四分其金而錫

居一，謂之戈戟之齊。三分其金而錫居一，謂之大刃之齊。五分其金而錫居二，

謂之削殺矢之齊。金、錫半，謂之鑒燧之齊”，是世界上最早的合金配比的經(jīng)驗(yàn)

性科學(xué)總結(jié)，表明當(dāng)時中國已認(rèn)識到合金成分與青銅的性能和用途之間的關(guān)系，

并已定量地控制銅錫的配比，以得到性能各異，適于不同用途的青銅合金。

《考工記》中還記載有：“凡鑄金之狀，金與錫，黑濁之氣竭，黃白次之；黃白

之氣竭，青白次之；青白之氣竭，青氣次之，然后可鑄也”，說明當(dāng)時已掌握了

根據(jù)火焰的顏色，來判定青銅是否冶煉至精純程度的知識，這是后世化學(xué)中火焰

鑒別法的濫觴。用以比喻工夫達(dá)到純熟完美境界的成語“爐火純青”，就是由此引

伸出來的。

在煉銅中的另一項重要成就是濕法煉銅，也叫膽銅法。這是利用煉丹家所發(fā)現(xiàn)的

鐵對銅離子的置換反應(yīng)，進(jìn)行冶銅的方法。其工藝過程是把硫酸銅或碳酸銅（古

稱曾青、膽礬、石膽等）溶于水，使成膽水，然后投鐵塊于溶液中，因鐵的化學(xué)

性能比銅活潑，鐵離子會置換出銅來。這是世界上最早的濕法冶金，宋代已用此

法進(jìn)行大規(guī)模的煉銅生產(chǎn)。

2.鑄鐵冶煉

中國冶煉塊鐵的起始年代雖然遲至公元前6世紀(jì)，約比西方晚900年，然而冶

煉鑄鐵的技術(shù)卻比歐洲早2000年。中國鑄鐵的發(fā)明出現(xiàn)在公元前5世紀(jì)，而歐

洲則遲至公元后的15世紀(jì)。由于鑄鐵的性能遠(yuǎn)高于塊鐵，所以真正的鐵器時代

是從鑄鐵誕生后開始的。社會發(fā)展的歷史表明，鑄鐵的出現(xiàn)是社會生產(chǎn)力提高和

社會進(jìn)步的主要標(biāo)志。中國從塊鐵到鑄鐵發(fā)明的過渡只用了約一個世紀(jì)的時間，

而西方則花費(fèi)了近三千年的漫長路程。中國古代煉鐵技術(shù)發(fā)展得如此迅速是世界

上絕無僅有的。英國著名科學(xué)史家貝爾納說，這是世界煉鐵史上的一個唯一的例

外。

由于生鐵含碳量高，雖硬但脆，不耐碰擊，易毀壞，為改進(jìn)生鐵的性能，中國古

代發(fā)明了一系列的生鐵加工技術(shù)：

其中，首先是戰(zhàn)國時期問世的鑄鐵柔化術(shù)。該項技術(shù)又分為兩類，一類是在氧化

氣氛下對生鐵進(jìn)行脫碳熱處理，使成白心韌性鑄鐵；一類是在中性或弱氧化氣氛

下，對生鐵進(jìn)行石墨化熱處理，使成黑心韌性鑄鐵。而在西方，白心韌性鑄鐵的

生產(chǎn)技術(shù)1722年方由法國人首次記述，黑心韌性鑄鐵是1831年才在美國問世

的。到漢代，鑄鐵柔化術(shù)又有新的突破，形成了鑄鐵脫碳鋼的生產(chǎn)工藝，可以由

生鐵經(jīng)熱處理直接生產(chǎn)低、中、高碳的各種鋼材，中國從此成為世界上的先進(jìn)鋼

鐵生產(chǎn)國。其產(chǎn)品亦隨著中外交通貿(mào)易的發(fā)展，輸運(yùn)到周圍各國以及中亞、西亞

和阿拉伯一帶。

另一杰出的生鐵加工技術(shù)是炒鋼，它是中國古代由生鐵變成鋼或熟鐵的主要方

法，大約發(fā)明于西漢后期。其法是把生鐵加熱成液態(tài)或半液態(tài)，并不斷攪拌，使

生鐵中的碳份和雜質(zhì)不斷氧化，從而得到鋼或熟鐵。河南鞏縣鐵生溝和南陽瓦房

莊漢代冶鐵遺址，都提供了漢代應(yīng)用炒鋼工藝的實(shí)物證據(jù)。東漢時成書的《太平

經(jīng)》中也說：“有急乃后使工師擊治石，求其中鐵，燒冶之使成水，乃后使良工

萬鍛之，乃成莫耶。”“莫耶”乃古代寶劍之稱。這段文字雖失之疏簡，但不難看出，

它敘述的是由礦石冶煉得到生鐵，再由生鐵水經(jīng)過炒煉，鍛打成器的工藝過程。

炒鋼工藝操作簡便，原料易得，可以連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)，效率高，所得鋼材或熟鐵

的質(zhì)量高，對中國古代鋼鐵生產(chǎn)和社會發(fā)展都有重要的意義。類似的技術(shù)，在歐

洲直至十八世紀(jì)中葉方由英國人發(fā)明。

中國古代的煉鋼技術(shù)主要是百煉鋼。自從西晉劉琨寫下“何意百煉鋼，化為繞指

柔”這一膾炙人口的詩句后，“千錘百煉”、“百煉成鋼”便成為人們常用的成語。百

煉鋼肇始于西漢早期的塊煉滲碳鋼，其后不斷增加鍛打次數(shù)而成定型的加工工

藝。到東漢、三國時，百煉鋼工藝已相當(dāng)成熟。上引《太平經(jīng)》中的“萬鍛之，

乃成莫邪”，即是其生動的寫照。曹操曾令工師制作“百辟利器”，曹丕的《典論·劍

銘》中說：“選茲良金（指鐵），命彼國工，精而煉之，至于百辟”。劉備曾令“蒲

元造刀五千口，皆連環(huán)，及刃口刻七十二湅”。《古今注·輿服》亦說：“吳大帝有

寶劍三，……一曰百煉，二曰青犢，三曰漏景”。后世這一工藝一直被繼承，并

不斷得到發(fā)展。

此外，在1981年經(jīng)中國學(xué)者關(guān)洪野等人對513件出土的漢魏時期鐵器研究后表

明，中國早在兩千多年前的漢代就已經(jīng)發(fā)明了球墨鑄鐵，遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于發(fā)達(dá)的歐洲國

家。目前，中國學(xué)者所做的結(jié)論已經(jīng)得到了國際學(xué)術(shù)界的承認(rèn)。

創(chuàng)始于魏晉南北朝時期的灌鋼技術(shù)，是中國冶金史上的一項獨(dú)創(chuàng)性發(fā)明。陶弘景

說：“鋼鐵是雜煉生柔作刀鐮者”，北齊的綦母懷文“造宿鐵刀，其法燒生鐵精以重

柔鋌，數(shù)宿則成剛”，說的就是灌鋼技術(shù)。灌鋼的工藝過程大致為，將熔化的生

鐵與熟鐵合煉，生鐵中的碳份會向熟鐵中擴(kuò)散，并趨于均勻分布，且可去除部分

雜質(zhì)，而成優(yōu)質(zhì)鋼材。灌鋼技術(shù)在宋以后不斷被改進(jìn)，減少了灌煉次數(shù)，以至一

次煉成。沈括在《夢溪筆談》卷三說：“世間鍛鐵所謂鋼鐵者，用柔鐵屈盤之，

乃以生鐵陷其間，泥封煉之，鍛令相入，謂之‘團(tuán)鋼’，亦謂之‘灌鋼’”，并說“二三

煉則生鐵自熟，仍是柔鐵”，正反映了灌煉次數(shù)的減少。其中把柔鐵屈盤起來是

為了增加生熟鐵的接觸面，提高灌鋼的效率，并促使碳份分布更均勻；封泥則可

以促進(jìn)造渣，去除雜質(zhì)，并起保護(hù)作用。明代灌鋼技術(shù)又進(jìn)一步發(fā)展，據(jù)《天工

開物》卷十四記載，已把柔鐵屈盤改為薄熟鐵片，進(jìn)一步增加了生熟鐵的接觸面，

加速“生熟相和，煉成則鋼”的進(jìn)程，泥封亦改為草泥混封。灌鋼又稱“抹鋼”、“蘇

鋼”，其工藝自清至近代仍很盛行。在坩堝煉鋼法發(fā)明之前，灌鋼法是一種最先

進(jìn)的煉鋼技術(shù)。

銅、鐵外，中國古代冶煉和使用的金屬還有金、銀、汞、鉛、錫、鋅等，其中鋅

的煉制是中國首先發(fā)明的。中國在先秦的青銅中已把鋅作為伴生礦加入銅合金

中，從漢代至元代更是有意識地把鋅的氧化物“爐甘石”加入化銅爐中，以生產(chǎn)鋅

為主要合金元素的銅合金黃銅。明代時，則開始了大規(guī)模地用爐甘石作原料提煉

金屬鋅。從十六世紀(jì)起，中國的鋅便不斷傳進(jìn)歐洲。歐洲到十七世紀(jì)才開始煉鋅，

其工藝也是源自于中國。