球墨铸铁(汉代)

球墨铸铁板材料-概述说明以及解释1.引言1.1 概述球墨铸铁板材料，简称球铁板，是一种高强度、耐磨、耐腐蚀的铸铁材料。

其独特的球状石墨微观结构使其具有优异的性能特点，广泛应用于工程领域。

球铁板具备良好的可塑性、韧性和耐磨性，能够满足不同工作环境的要求。

球墨铸铁板由于具备球状石墨的均匀分布结构，使得它在拉伸、压缩等力学性能上表现出色。

相比于一般的灰铸铁板材料，球铁板能够承受更高的载荷和更强的冲击力，具备更好的抗疲劳能力。

这使得球铁板成为一种在工程结构中广泛应用的优质材料。

同时，球铁板还具有优异的耐腐蚀性能。

球状石墨在铸造过程中的形成，能够有效减少缝隙、孔洞等缺陷，从而降低材料的腐蚀敏感性。

它在恶劣环境中的抗腐蚀能力超过了其他各类铸铁材料，可以长时间保持良好的使用状态。

此外，球墨铸铁板的生产工艺成熟且经济高效。

球铁板的生产过程中，利用镁处理剂将铸铁中的碳球化，形成球状石墨结构。

这一工艺不仅使材料性能得到了改善，还能够大幅度提高生产效率，降低生产成本，满足市场需求。

球墨铸铁板的应用领域广泛多样。

它被广泛应用于汽车制造、机械工业、建筑工程等领域。

在汽车制造中，球铁板常用于发动机铸件、底盘部件等重要组成部分，以提高汽车的安全性和可靠性。

在机械工业中，球铁板常被用于制造齿轮、曲轴等高强度零部件，为机械设备的正常运行起到关键作用。

在建筑工程中，球铁板可用于制造桥梁支座、阀门等被要求具备高强度和耐久性的构件，以确保建筑物的牢固和安全。

总之，球墨铸铁板材料由于其卓越的性能优势，在工程领域得到了广泛应用。

其具备的高强度、耐磨、耐腐蚀等特点，使其成为众多行业的首选材料。

随着科学技术的不断进步和应用范围的扩大，球铁板材料的发展前景将更加广阔，有着充满希望的未来。

1.2文章结构文章结构的安排是为了使读者更好地理解和吸收文章内容。

在本篇文章中，我们将采用以下结构来组织和展示关于球墨铸铁板材料的相关信息。

首先，我们将在引言部分简要介绍球墨铸铁板材料的概况和背景。

球墨铸铁生产工艺球墨铸铁是指在铸造过程中，通过球化处理，将铸铁中的石墨形态改变为球状，以提高材料的力学性能和耐磨性能。

球墨铸铁是目前应用广泛的一种铸铁材料，具有优异的力学性能和耐磨性能，被广泛应用于汽车、机械、航空航天等领域。

球墨铸铁的生产工艺主要包括原料选用、融化处理、球化处理、铸造和热处理等几个步骤。

首先，原料的选用对球墨铸铁的性能影响很大。

一般来说，球墨铸铁的主要原料是生铁、废钢和添加剂。

生铁是球墨铸铁的主要原料，其主要成分包括铁、碳、硅、锰等元素。

废钢作为辅料加入到生铁中，不仅能节约成本，还能提供一定数量的硫和氧来参与合金的生成。

添加剂是为了调节球墨铸铁的成分，主要包括球墨化剂、锰铁和硫铁等。

其次，融化处理是球墨铸铁生产的重要过程。

融化处理是将原料进行熔炼，使其达到所需的成分和温度，以便进行球化处理。

融化处理主要通过高炉、电炉等设备进行。

在融化处理中，需要掌握合适的熔炼温度和时间，以保证合金的成分和均匀性。

然后，球化处理是球墨铸铁生产的关键步骤。

球化处理是指在融化状态下，通过加入球墨化剂或球化剂，使石墨形态发生变化，从而获得球状石墨的铸铁材料。

球化处理一般在融化处理结束后进行，其中球墨化剂的添加量、球化剂的种类和比例等因素都会影响球墨铸铁的质量。

接下来，铸造是球墨铸铁生产过程中的关键环节。

铸造是将融化处理后的铁液倒入模具中，使其冷却凝固，形成最终的球墨铸铁产品。

铸造的质量关系到产品的外观和尺寸精度，需要控制铁液的温度、浇注速度和模具设计等因素。

最后，热处理是球墨铸铁生产过程中的最后一个步骤。

热处理主要是通过加热和冷却等工艺，改变球墨铸铁的组织和性能，提高其机械性能和耐磨性能。

常用的热处理方法包括正火、退火、淬火等。

综上所述，球墨铸铁的生产工艺包括原料选用、融化处理、球化处理、铸造和热处理等几个步骤。

良好的生产工艺能够保证球墨铸铁的质量和性能，提高产品的竞争力和市场份额。

随着技术的进步，球墨铸铁的生产工艺将更加精细化和自动化。

球墨铸铁简介及应用球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。

球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。

球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。

所谓“以铁代钢”，主要指球墨铸铁。

简介生铁是含碳量大于2%的铁碳合金，工业生铁含碳量一般在2.5%--4%，并含C、SI、Mn、S、P等元素，是用铁矿石经高炉冶炼的产品。

根据生铁里碳存在形态的不同，又可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种。

吉龙模具钢材析出的石墨呈球形的铸铁。

球状石墨对金属基体的割裂作用比片状石墨小，使铸铁的强度达到基体组织强度的70～90%，抗拉强度可达120kgf/mm2，并且具有良好的韧性。

球墨铸铁除铁外的化学成分通常为：含碳量3.6～3.8%，含硅量2.0～3.0%，含锰、磷、硫总量不超过1.5%和适量的稀土、镁等球化剂。

成分表目前市面上球墨铸铁光谱标准样品成分如下：国内历史在河南巩县铁生沟西汉中、晚期的冶铁遗址中出土的铁䦆，经过金相检验，具有放射状的球状石墨，球墨铸铁球化率相当于现代标准一级水平。

而现代的球墨铸铁则是迟至1947年才在国外研制成功的。

我国古代的铸铁，在一个相当长的时期里含硅量都偏低，也就是说，在约2000年前的西汉时期，我国铁器中的球状石墨，就已由低硅的生铁铸件经柔化退火的方法得到。

这是我国古代铸铁技术的重大成就，也是世界冶金史上的奇迹。

球墨铸铁以其优良的性能，在使用中有时可以代替昂贵的铸钢和锻钢，在机械制造工业中得到广泛应用。

国际冶金行业过去一直认为球墨铸铁是英国人于1947年发明的。

西方某些学者甚至声称，没有现代科技手段，发明球墨铸铁是不可想象的。

1981年，我国球铁专家采用现代科学手段，对出土的513件古汉魏铁器进行研究，通过大量的数据断定汉代我国就出现了球状石墨铸铁。

汉代高超的钢铁冶铸技术摘要:汉代是我国古代钢铁冶铸技术发展史上的一个主要时期。

这一时期,令人瞩目的钢铁治铸技术主要有:球墨铸铁技术、炒钢、灌钢和单孔小口叠铸技术。

关键词汉代钢铁冶铸球墨铸铁炒钢法灌钢法汉代,我国钢铁工匠在总结实践经验的基础上,对过去的一些生产技术作了改进,并且有多项技术发明,使我国古代钢铁冶铸业达到了一个新的高度,不仅对我国封建社会的农业、手工业、水利、交通以及人们的物质生活有着重要影响,而且在中外钢铁冶铸史上具有划时代的意义。

这时期,令人瞩目的钢铁冶铸技术介绍如下。

1 球墨铸铁技术钢与铁都是纯铁与碳的合金。

冶金学上,一般把含碳量小于0.5%的合金称为熟铁,含碳量在0.5%~2%之间的称为钢,含碳量大于2%的称为生铁,生铁又称铸铁。

它是在1150~1300℃的温度下冶炼而得,出炉时呈液态,可以浇铸成型,其质脆硬,夹物较少。

生铁经高温退火后,可得到一种高强度展性铸铁(称可锻铸铁)。

这一技术,中国在两千年前的东周时期已经掌握,而对于西方国家,则是1722年以后的事情。

可锻铸铁中,有一种性能优良,甚至可以代替铸钢的球墨铸铁。

现代冶炼球墨铸铁技术是在1948年左右发明的。

但是,令人惊诧的是,我国考古工作者在河南铁生沟汉代冶铁遗址中出土的铁镬,以及在河南渑池出土的汉魏时期的铁斧,经权威部门化验,证明其中有十分良好的球状石墨,有明显的石墨核心和放射性结构,与现代球墨铸铁国家标准相当。

可见,我国早在汉代已经在制造球墨铸铁了。

汉代球墨铸铁的生产是世界冶金史上的一大奇迹,是我国古代钢铁冶铸史上一项重大发明。

2 炒钢、灌钢技术钢毕竟比铁具有更多的优越性。

因而,古代工匠总在想方设法把铁制造成钢。

最初的时候,工匠们在800~1000℃较低温度下,用木炭还原铁矿石,得到一种含杂物较多,呈海绵状的块炼铁。

因为块炼铁含碳量低,相当软,只能锻,不能铸,因此不是理想的造器材料。

铁匠们以块炼铁为原料,对它反复加热,折叠锻打,挤出杂物,并在与碳火接触中使之增碳变硬,就成了块炼钢,这是最原始的钢。

球化理论在普通的铸铁中，石墨往往是呈片状的,这是由于石墨的六方晶体结构的异向性决定的。

专家认为只要在液相中排除或减少表面活性元素（氧、硫等)的干扰, 使石墨得以真正地自由长大,石墨就能长成球状。

在石墨球化理论研究方面，曾经提出的理论和模型主要有以下八种：碳化铁快速分解理论，过饱和奥氏体理论，气泡学理论，硫化物等石墨球核心说理论，过冷学理论，吸附理论，表面能理论，位错学理论等。

碳化铁快速分解理论的主要观点是首先以碳化物凝固，然后碳化物分解析出石墨；过饱和奥氏体理论主要观点为石墨直接从铁液中析出，然后被奥氏体所包围．碳通过奥氏体扩散长大成球状；气泡学理论是在镁蒸汽微小的气泡内碳原子向内扩散成球状核心，再沿此核心长大成球状，不过该理论后来被予以否定；硫化物等石墨球核心说理论的主要观点是通过电子显微镜直接观测到石墨核心物质，这些物质有硫化物、氧化物、Mg—Si化合物等，从而主张液态的此类微小物质为球状石墨核心，目前看来硫化物等核心说是被认可的石墨球化形核学说，但它仍然无法回答石墨如何长大成球状的问题；过冷学理论的主要观点是在石墨生长过程中由于加入镁等元素使得石墨在过冷状态下长大成球状而非片状；吸附理论主要观点是由于镁吸附在石墨上，使石墨表面张力得以有效地提高从而成为球状；表面能理论主要观点为铁液里加入的镁等球化元素使硫的活度下降，石墨和铁液的表面能变大，两者的界面面积缩小而成球状；位错学理论和模型主要观点为球状石墨是沿着螺旋位错长大成球状的。

虽然目前为止，对于石墨球化理论还没有一个准确的定论。

不过许多专家学者综合以前有关球化理论并结合他们的研究成果认为：球墨铸铁液相中的镁、铈等元素的硫化物形成石墨核心，在长大过程中形成球状，在共晶凝固开始时石墨被奥氏体所包围，碳元素通过奥氏体固相扩散而长大。

虽然对石墨球化机理的认识至今还很不一致，但是如果把这些理论归纳起来可以看出石墨球化的本质在于石墨与铁液界面能的变化。

秦汉时期冶铁技术的发展(总4页) --本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--秦汉时期冶铁技术的发展秦汉冶铁业的发展秦所采取的政治经济措施，促进了冶铁业的发展，有利于钢铁技术的进步。

始皇陵侧出土的秦代大型铁铧长达三百毫米，重十余斤。

近年来河北围场县等地也先后出土秦代铁权。

从战国时已用“铁杖”，“铁殳”作兵器看，《史记·张良传》记载夯土使用重一百二十斤的大铁椎，当非虚传。

汉代冶铁业较秦有更大发展。

西汉中期，武帝刘彻和桑弘羊等实行盐铁官营，全国设立了四十九处铁官，人力物力相对集中，推广先进技术。

西汉三大手工业中，冶铁业占着主导地位。

《汉书·贡禹传》说：当时“攻山取铜铁，一岁功十万人以上”。

实际上包括民间开采以及《盐铁论》所说“家人合会”这类小规模经营方式在内，参与冶炼铜铁的人数远不止此。

西汉末年和新莽时期以盗铸论罪的数以十万计，就是证明。

在广大群众实践的基础上，汉代出现了规模宏大的冶铁作坊。

以河南为例，解放以来，经过普查、发掘和据文献所载，可以确定有冶铁遗址的所在已有十八处，所占面积达数万平方米至十余万平方米。

其中，如巩县铁生沟、南阳瓦房庄、郑州古荥镇均经大规模科学发掘。

巩县铁生沟发现大量经破碎拣选的矿石和木炭、铁渣，炼炉遗址十八座和藏铁坑、大铁块多件。

南阳瓦房庄在三千平方米的发掘区域内，找到三个铸造区和一个炼钢锻造区，发现多个熔炉遗址，“人排”遗迹，大量铁范、泥范和各类铁器、耐火砖等。

郑州古荥镇1965 年、1975 年两次发掘，发现两座大型炼铁高炉遗址，大积铁多块，其中最重者达二十多吨，烘窑十余座和大量泥范、铁器、铁渣、鼓风管、矿石等。

温县西招贤村冶铁遗址在一座烘范窑内出土三百多套完整的叠铸泥范。

这些重大发现为研究汉代冶铁生产和冶铁技术提供了十分重要的资料。

炼铁技术在炼铁技术方面，以古荥冶铁遗址为例，一号高炉炉缸呈椭圆形，面积达平方米，炉高约5—6 米，炉容达到50 立方米左右，估计日产量有半吨到一吨，在当时技术条件下，这是相当可观的，也是世界上绝无仅有的。

浅谈汉代冶铁技术的发展作者：张惠雯来源：《文物鉴定与鉴赏》2022年第22期摘要：汉代是自秦以后我国历史上又一个大一统时期，汉代的冶铁技术在400多年的时间里取得了令世界瞩目的成就，在冶炼设备和冶铸工艺方面都有重大进步。

文章通过对已经发表的考古和文献资料进行分析整理，对汉代冶铁技术的进步与发展情况做了简单的总结。

关键词：汉代；冶铁技术；炒钢；大鼓铸DOI：10.20005/ki.issn.1674-8697.2022.22.041汉代对冶铁高炉的改进，使炉体容积进一步增大的同时提升冶炼温度，得到杂质更少的液态铁，使生铁产量和质量进一步提升，促进了铁制品向普通家庭的普及。

改进了退火炉，从而控制退火过程，得到性能多样的铁制品，铁制品的应用范围更广。

炒钢是一种二次处理技术，通过不断搅动半固体状的生铁，使其中的碳充分地和空气接触，从而降低碳含量，得到不同含碳量的铁制品，如果控制得好，还可以得到中碳钢或低碳钢，实现工具材料性能的重大变革。

1 冶铁技术的前期发展有关铁器的起源与传播问题，目前并没有定论。

由于早期铁器出土较少，且没有发现相关的冶炼遗址或是矿渣、陶范等证据，我国冶铁技术的来源问题一直是一个困扰学术界多年的难题。

考古学界一般认为，我国冶铁技术的发展是从块炼铁时期开始。

所谓块炼铁，是由于早期冶铁技术较差，炉温达不到铁融化的温度，从而无法实现液态铁的冶炼，只能得到海绵状的半固体或固体铁。

这种铁的含碳量在5%以内，内部含有较多杂质，组织十分酥松，需要人工热锻去除杂质才能达到使用标准。

块炼铁是人参与冶铁过程的开始，人类将铁从铁矿石中提炼出并铸造成工具和器物，这个过程所蕴含的智慧是使用天然陨铁所不能比拟的。

陨铁时期是人类与铁金属接触的启蒙期，人们开始认识铁的性能。

这段时间的铺垫对人类开始主动冶铁生产非常关键，对于探究冶铁技术的起源至关重要。

基于陨铁对人类冶铁技术发展的重要性，本文也将对其稍加叙述。

我国考古出土的最早的铁制品是商代的陨铁制品。

中国古代发明邓荫柯中国古代的炼铁和铁器技术意义极为重大，铁器是推动历史前进的巨大动力。

20世纪中国考古发现证明，中国在春秋晚期，铁器制作就极为繁荣兴盛，中国在炼铁技术上就开始独领风骚，竖式炼铁炉成了生铁冶炼的主要设备，到了战国末年，已经进入炼铁和铁器制造的黄金时代。

特别到了汉代，国家专营的冶铁作坊技艺精进，使生铁的以大量生产。

不断的考古新发现，有力地证明了历史上中国冶铁技术成熟而趋于完备，远远领先于世界各国。

白心（珠光体基）和黑心（铁素体）可锻铸铁比西方早近2000年，白心可铁法国人在1722年发明，又成为欧洲式可锻铸铁。

黑心可铁美国人在1826年发明，又称美国式可锻铸铁。

尤其令人惊奇的是在河南巩县发现的西汉铁汉具有球状石墨的组织。

现代球墨铸铁是对铁水进行球化处理后直接获得铸态球状石墨的。

这项技术于l947年由英国莫洛研制成功。

它大大提高了铸铁的机械性能和生产成本。

但中国的铸造匠师早在公元前1世纪就已经创造了类似现代球铁的铸件。

由此可见，中国不仅是最先发明和使用金属型铸造的国家，而且也是最先发明和掌握铸铁强韧化技术的国家。

我国古代创造了三种炼钢方法。

第一种是从矿石中直接炼出自然钢。

用这种钢作的剑在东方各国享有盛誉，东汉时传入了欧洲；第二种是西汉时期的经过“百次”冶炼锻打的百炼钢；第三种是南北朝时期生产的灌钢。

先炼铁后炼钢的两步炼钢技术我国要比其它国家早1600多年。

直到明朝之前的2000多年间，我国钢铁生产一直领先于世界各国。

春秋战国时期《周礼·考工记》中记载了钟鼎、斧斤等六类青铜器中的锡含量，称为“六齐(剂)”。

书中写道：“六分其金而锡居一，谓之钟鼎之齐；五分其金而锡居一，谓之斧斤之齐；四分其金而锡居一，谓之戈戟之齐；三分其金而锡居一，谓之大刃之齐；五分其金而锡居二，谓之削杀矢之齐；金、锡半，谓之鉴燧之齐”。

这是世界上最古老的关于青铜合金成分的文字记载。

这表明我们的祖先已经认识到了青铜的性能与成分之间的密切关系。