中国热处理技术发展史
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引言概述:材料热处理技术是一种通过改变材料的结构和性质来达到特定目的的工艺方法,它在我国的发展历程中起到了重要的推动作用。
本文将分析我国材料热处理技术的发展史,从技术起源、发展阶段、关键技术突破等方面进行详细阐述,旨在展示我国材料热处理技术的进步和成就。
正文内容:一、技术起源和发展阶段1.古代中国的金属热处理技术a.古代冶金的发展与热处理技术的起源b.古代中国的金属热处理技术的应用与发展2.新中国成立后的技术传承和创新a.早期工业发展中的技术引进与传统技术的发展b.中国独立开展的金属热处理技术研究与创新3.改革开放以来的现代化发展a.国际合作与技术交流对中国热处理技术的影响b.技术创新与现代设备的引入在技术发展中的作用二、热处理技术的关键突破1.传统工艺的改进与创新a.空气冷却技术的应用与改进b.淬火工艺的改进与自动化控制2.先进技术设备的开发与应用a.快速加热与变温技术的应用b.先进的热处理设备在行业中的影响3.新材料的研究与应用a.无损检测与新材料的结合b.新材料在热处理中的应用与优势4.热处理工艺的模拟与优化a.数值模拟与热处理工艺的关系b.优化热处理工艺在成本和效率方面的重要性5.环境友好型热处理技术研究a.低能耗、低污染热处理技术的研究与应用b.绿色热处理技术在我国的推广和应用总结:随着中国经济的快速发展和工业化进程,我国的材料热处理技术取得了显著的成就。
从技术起源和发展阶段、关键技术突破等方面对我国材料热处理技术的发展进行了详细阐述。
通过继承传统技术,引进国外先进技术,并结合自身需求进行创新,我国在热处理技术发展方面取得了突出的成果。
未来,应继续加强科研力量的投入,注重技术创新与设备更新,推进绿色热处理技术的研究和应用,以推动我国材料热处理技术的进一步发展。
热处理技术进展摘要:热处理技术是一种重要的材料处理技术,能够改善材料的性能,扩大其应用领域。
本文从热处理技术的发展历程、热处理方法的分类、热处理工艺的优化及其应用等方面,对热处理技术的进展进行了详细阐述和总结,希望本文能够对相关领域研究工作者和使用者提供一些参考。
关键词:热处理技术,材料性能,分类,工艺,应用正文:一、引言热处理技术作为一种材料处理手段,在材料加工领域中得到了广泛应用。
热处理技术对于改善材料性能、提高材料的使用寿命、扩大材料的应用领域具有重要作用。
本文将重点关注于热处理技术的发展历程、分类、工艺及应用。
二、热处理技术的发展历程热处理技术起源于古代冶金时代。
在古代,人们通过控制火焰温度和燃烧时间,通过加热和冷却来使金属的性质得到改善。
在现代,热处理技术得到了极大的发展和应用。
随着科学技术的发展,新的热处理方式和设备也得到了创新和应用,大大提高了热处理的效率和效果。
三、热处理技术的分类热处理技术可以分为四种,分别是调质、退火、正火和淬火。
1. 调质调质是在高温下对金属进行加热,然后迅速冷却,从而使金属的组织由奥氏体转化为马氏体。
这种改变可以使金属获得更好的耐磨性、强度和硬度。
2. 退火退火是将金属加热到适当的温度后,缓慢冷却。
这样可以消除金属内部的应力,提高其延展性和塑性。
3. 正火正火是将金属加热到一定的温度后,保持一段时间,然后缓慢冷却。
这样可以调整金属的组织结构,获得所需的硬度和韧性。
4. 淬火淬火是将金属加热至淬火温度,迅速冷却,从而使金属发生马氏体变形,从而提高其硬度、强度和耐磨性。
四、热处理技术的优化及其应用为了使热处理技术更加高效、经济,工艺师们也在不断地优化热处理工艺。
通过加强金属的淬火和正火工艺过程中的温度、时间和冷却速度等参数控制,可以进一步增加金属的强度、韧性,同时降低材料的失效率。
当前,热处理技术在许多领域都得到了广泛应用。
例如,航空、汽车、机械、建筑等工业领域都需要使用高强度、高耐磨性的材料,这些材料都需要经过热处理加工。
探究我国机械热处理技术发展状况机械热处理技术是一种通过控制金属材料的加热和冷却过程来改变金属材料结构和性能的工艺。
随着我国制造业的快速发展和工业化进程的加速推进,机械热处理技术在我国的应用也愈发广泛。
机械热处理技术的发展是我国制造业发展的重要支撑,对于提高产品的质量、降低成本、延长使用寿命和提高产品附加值具有重要意义。
本文将从机械热处理技术的发展历程、技术水平和存在的问题等方面探究我国机械热处理技术的发展状况。
一、发展历程我国的机械热处理技术起步较早,最早的热处理设备可以追溯到上个世纪三四十年代。
在当时,热处理设备主要以简易的火炉为主,对金属材料进行传统的火焰加热和淬火处理。
随着科技的发展和机械工业的不断壮大,机械热处理技术也在不断地进行改进和完善。
目前,我国的机械热处理技术已经拥有了一些先进的生产设备和工艺流程,包括电阻炉、气氛炉、真空炉等多种热处理设备,可以满足不同金属材料的热处理需求。
二、技术水平我国的机械热处理技术水平在不断提高,已经具备了一定的技术实力和生产能力。
在热处理工艺方面,我国已经可以实现金属材料的调质、正火、淬火、回火等多种热处理工艺,可以满足不同金属材料对于强度、韧性、硬度等性能的要求。
在热处理设备方面,我国已经拥有了一些先进的热处理设备,如电阻炉、气氛炉、真空炉等,这些设备可以实现对于金属材料的精密控制和自动化生产,大大提高了生产效率和产品质量。
不过,与发达国家相比,我国机械热处理技术还存在一定的差距。
在热处理工艺方面,我国的机械热处理技术还需要进一步提高对于金属材料微观结构和性能的控制能力,特别是对于高强度、高韧性、高抗疲劳性等特殊性能的金属材料,需要进一步深入研究和完善相关的热处理工艺。
在热处理设备方面,我国的热处理设备还需要进一步提高自动化程度和智能化水平,以满足大规模、高效率生产的需求。
我国机械热处理技术还需要加强与其他相关技术的集成和应用,如材料设计、成形加工、表面处理等,以提高整体技术水平。
《热处理的发展历史》要说起热处理,可有一段挺有意思的发展历史呢。
咱就先从老早以前说起吧。
那时候啊,人们可不知道啥是热处理。
有一天,有个老匠人叫老张头。
他呢,正在打铁。
打着打着,不小心把一块铁掉进了火里。
等他捞出来的时候,嘿,发现这铁变得有点不一样了。
硬邦邦的,比以前结实多了。
老张头就觉得奇怪呀,这是咋回事呢?后来啊,老张头就开始琢磨这事儿。
他又试了几次,把铁放在火里烧一会儿,再拿出来敲打。
慢慢地,他发现这样处理过的铁更好用了。
这消息一传开,其他匠人也都开始学着做。
随着时间的推移,热处理这门手艺就越来越厉害了。
有一次,我去一个工厂参观。
那儿的工人正在进行热处理呢。
我就好奇地问:“大哥,这热处理到底是咋回事啊?” 那工人大哥笑着说:“嘿,这热处理啊,就是把金属材料放在特定的温度下加热,然后再用不同的方法冷却。
这样可以改变金属的性能,让它更结实、更耐用。
” 我似懂非懂地点点头。
工人大哥接着说:“你看啊,这热处理就像给金属材料做了个美容手术。
让它们变得更漂亮、更厉害。
” 旁边的另一个工人也凑过来说:“可不是嘛,以前咱这技术可没这么先进。
现在啊,有各种各样的热处理方法,能满足不同的需求。
”我看着那些正在进行热处理的金属材料,心里不禁感叹:这热处理的发展可真不容易啊。
从一开始的偶然发现,到现在的先进技术,经历了多少人的努力和探索啊。
现在,热处理已经广泛应用于各个领域。
汽车、飞机、机械制造等等,都离不开热处理。
它让我们的生活变得更加美好。
嘿,这就是热处理的发展历史。
虽然它没有那么华丽的外表,但它却有着非凡的意义。
它见证了人类的智慧和创造力,也为我们的未来带来了更多的可能。
古代热处理的发展热处理是一种通过改变材料的热力学性质和组织结构来改善材料性能的方法。
在古代,热处理技术的发展与冶金技术的进步密切相关。
本文将从古代热处理的起源、发展和应用三个方面来探讨古代热处理的发展历程。
古代热处理的起源可以追溯到青铜时代。
青铜是青铜器制作的主要材料,而青铜的制作过程中必须进行热处理,以改善青铜的硬度和耐磨性。
古代工匠们通过火烧和水淬的方式对青铜进行热处理,这种方法被称为火淬。
火淬是一种简单而有效的热处理方法,通过将青铜加热至一定温度后迅速冷却,可以使青铜的晶粒细化,提高材料的硬度和强度。
随着冶金技术的不断发展,古代热处理技术也得到了进一步的改进。
铁器的出现标志着冶金技术的重要突破,同时也推动了热处理技术的发展。
古代冶炼师发现,在炼铁过程中,通过控制铁的冷却速度,可以得到不同硬度和性能的铁材料。
这种方法被称为火冷。
火冷是一种将铁加热至一定温度后放置自然冷却的热处理方法,可以使铁的晶粒细化,提高材料的硬度和韧性。
古代热处理技术的发展离不开工匠们的实践经验和智慧。
他们通过不断尝试和总结,逐渐摸索出了一些有效的热处理方法。
例如,在铸造过程中,工匠们发现将铸件加热至一定温度后迅速浸入冷水中,可以使铸件的表面形成一层薄而坚硬的外壳,这种方法被称为淬火。
淬火是一种将材料加热至临界温度后迅速冷却的热处理方法,可以使材料的表面硬度大幅提高,同时保持内部的韧性。
古代热处理技术的应用范围也逐渐扩大。
除了青铜器和铁器,古代工匠们还将热处理技术应用于其他材料的制作中。
例如,陶瓷器的制作过程中,工匠们发现通过控制陶瓷的烧制温度和冷却速度,可以改变陶瓷的颜色、质地和硬度。
这种方法被称为陶瓷热处理,可以使陶瓷的性能得到显著改善。
古代热处理技术的发展为后世的冶金技术和材料科学奠定了基础。
随着科学技术的进步,现代热处理技术在古代热处理技术的基础上得到了进一步的发展和完善。
现代热处理技术不仅包括传统的火淬、火冷和淬火等方法,还包括了许多新的热处理方法,如等温处理、退火和时效处理等。
中国热处理工艺实践一、历史与发展中国的热处理工艺有着悠久的历史,早在商代时期,人们就已经掌握了青铜器的热处理技术,通过加热和淬火,改善了青铜器的硬度和韧性。
自20世纪50年代以来,中国热处理工艺得到了快速发展,不断引进和吸收国际先进技术,逐步形成了较为完善的热处理工艺体系。
二、传统工艺与现代技术传统的热处理工艺主要包括退火、正火、淬火和回火等,这些工艺在现代化的生产中仍然广泛应用。
同时,随着新材料、新工艺和新技术的不断发展,现代热处理工艺如真空热处理、激光热处理、化学热处理等也逐渐得到推广和应用。
三、节能减排与环保随着全球环境问题的日益严重,节能减排和环保已经成为各行各业必须面对的挑战。
在热处理工艺中,通过采用新型的加热方式、余热回收利用、减少能源消耗等措施,可以有效降低能耗和减少排放,实现绿色制造。
四、行业现状与趋势目前,中国的热处理行业已经形成了较为完整的产业链,涵盖了原材料、设备制造、工艺研发、热处理加工等多个环节。
未来,随着制造业的转型升级和智能化制造的推进,热处理行业将朝着高效、智能、环保的方向发展。
五、技术创新与应用技术创新是推动热处理工艺发展的重要动力。
近年来,中国在热处理工艺方面的创新不断涌现,如新型淬火介质、纳米增强复合热处理等。
这些创新技术的应用,提升了热处理的效率和效果,为制造业的发展提供了有力支持。
六、质量控制与检测热处理工艺的质量直接影响到产品的性能和使用寿命。
因此,质量控制和检测是热处理工艺中的重要环节。
通过对热处理过程中的温度、时间、气氛等参数进行精确控制,以及对热处理后的产品进行严格的质量检测,可以确保产品的质量和稳定性。
七、国际交流与合作中国热处理工艺在发展过程中,不断加强与国际的交流与合作,引进国际先进的技术和设备,推动国内热处理工艺的创新和发展。
同时,中国的热处理工艺也在国际上获得了广泛的认可和应用。
八、人才培养与教育热处理工艺的进步和发展需要大量的专业人才作为支撑。
我国热处理行业发展的阶段和今后发展趋势
我国热处理行业经历了以下几个发展阶段:
1. 初始发展阶段(1949年-1980年):在国家计划经济的背景下,热处理行业主要为国防和重工业提供服务,市场规模较小。
2. 高速发展阶段(1980年-2000年):随着国民经济的快速发展,热处理需求逐渐扩大,市场规模逐渐增大,技术水平和设备水平不断提升。
3. 转型升级阶段(2000年至今):在全球产业结构调整和技术革新的背景下,我国热处理行业开始向高端、精细化方向转型,大力发展节能环保型热处理技术,先进的热处理生产线逐渐成熟。
未来,我国热处理行业将继续朝着高科技、高附加值、高自主创新、高质量、高效益的方向发展。
具体表现在以下几个方面:
1. 向着智能化发展:随着信息技术的不断普及和应用,高端智能化热处理设备将逐渐出现,智能化管理模式也将得到推广。
2. 向着绿色环保型发展:制定制度和标准,推动绿色生产、节能降耗和污染物排放减少,提高生态环保水平。
3. 向着高端精益化发展:提高质量要求和技术含量,开发新的高端和特种热处理工艺,并推广先进设备和生产线,在精益化制造方面取得实质性进步。
4. 向着国际化发展:通过不断拓展海外市场,提高国际竞争力和协同效应,提高品牌知名度和市场份额,使我国热处理走向世界。
引言概述:中国古代热处理是一门古老而丰富的工艺,它在中国古代社会的发展过程中扮演了极为重要的角色。
热处理是指通过控制和改变材料的温度和气氛,来改善材料的性能和特性的一种工艺,可以使材料获得更强的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等优点。
本文将从古代中国热处理技术的起源、发展、技术理论以及传统工艺等方面进行详细探讨。
正文内容一、古代中国热处理技术的起源1.热处理技术的起源2.古代中国热处理技术的发展历程3.古代中国热处理技术的特点与优势二、古代中国热处理技术的技术理论1.热处理的基本原理2.火烧与淬火的原理和方法3.调质和时效的原理和方法4.硬化和回火的原理和方法5.热处理中的金属相变与组织转变三、古代中国热处理技术的传统工艺1.热处理工艺的机械设备2.热处理工艺的工具和材料3.热处理工艺的操作方法4.热处理工艺的温控技术5.热处理工艺的安全与环保措施四、古代中国热处理技术在实践中的应用1.武器与军事装备的热处理2.工农业生产工具的热处理3.金属器皿与器具的热处理4.古建筑与工程结构的热处理5.文化艺术品与工艺品的热处理五、古代中国热处理技术的传承与创新1.热处理技术的传承与保护2.热处理技术的再兴与发展3.热处理技术的创新与应用总结:中国古代热处理技术是一门深厚而富有魅力的传统工艺,其起源于古代并经历了长期的发展与传承。
通过对热处理技术的概述和详细阐述,我们可以深刻认识到中国古代热处理技术在各个领域的广泛应用,以及对古代社会发展的重要作用。
同时,我们也应该将古代中国热处理技术传承下去,并结合现代科技和工艺不断创新与发展,为我们的产业和文化艺术品保护贡献更多的价值。
中国热处理技术发展史(一)唐电、樊东黎1)唐电福州大学教授,福建省热处理学会理事长,全国热处理学会理事2)樊东黎教授级高工,全国热处理学会荣誉理事长、中国热处理行业协会荣誉理事1、中国古代的热处理材料热处理在中国有悠久的历史。
与世界其他地区相比,中国古代热处理技术的发展有明显的区域特色,在某些方面中国的热处理技术落后于其它地区,但也有许多发明和技术在世界热处理史上处于遥遥领先的地位,其中不少成果还传播到了世界各地,对世界热处理技术的进步起到了直接的促进作用。
我国材料热处理技术的发展,同其它技术类似,传统的热处理技术经历过从萌芽、建立、发展、鼎盛到衰弱,最后是现代技术的引入、消化和发展的过程。
参考我国古代的分期,可以认为,在远古时期,我国的热处理已经开始出现萌芽,在上古时期,我国传统热处理技术开始初步建立;到中古时期,我国传统的热处理技术进一步发展;在近古时期,我国传统热处理技术达到鼎盛,在近现代时期,我国的传统热处理技术逐渐衰弱,同时现代技术开始建立和发展。
在远古时期,我国的热处理已经出现萌芽。
古代热处理技术发展的基础是火。
火的利用是不能不提的。
在旧石器时代,火主要被用于取暖照明烹饪和驱赶野兽。
中国古人类在用火方面素有传统。
最迟在46万年前的北京猿人时期,我们的祖先已学会了用火。
已有的考古资料表明,北京周口店山顶洞人居住的洞穴中发现的灰烬,是世界公认的具有典范的人类用火的最早遗迹之一[1]。
中国古代先民将火用于材料热处理是从新石器时代开始的。
在新石器时代早期,古代先民在劳动和生活中,经常与泥土打交道,发现泥土与适量的水混合后,就会有粘性和可塑性,可以用手随意地塑造成各种形状。
泥坯凉干变硬,可盛东西,但泥器怕水。
过火的泥坯不怕水,这可能是源于一次偶然的发现。
从此开始,由于火,由于热处理,使粘土转变为经久、耐火、耐水的陶器。
这是人类自觉进行热处理最早事例。
根据现有考古资料表明,我国陶器出现在距今7千~1万年以前,它是世界上最早出现的陶器。
经测定早期的陶器大都经历750~1000℃温度左右的热处理,这使得泥坯中的石英、云母、长石等粘土矿物发生高温转变。
此后,人们对陶器的选料和烧成条件不断实践,使我国早期的陶瓷工艺远远领先于世界其它地区[2,3]。
普通泥质陶具容易破碎,我国先民又发明了在泥土中加入一定量的砂,由于在粘土中加砂烧制成夹砂陶器,使材质的膨胀系数降低,抗冷热稳定性大大提高。
夹砂陶器在很多新石器时代的遗址均有发现。
在夏朝和商朝时期,我国古代先民也开始认识金属、加工金属以及冶铸金属。
人类应用铜的历史可追溯到公元前7250年以前[4]。
退火工艺的发明应该说是人类金属热处理的开端。
研究表明早期的铜及其合金不经过退火是不适宜进行大形变量加工的[5]。
铜及其合金容易发生加工硬化,中间退火产生再结晶使铜合金软化,以便进行进一步的加工,这一技术以后广泛应用于制造兵器和生活器具[6]。
国外采用锻造和退火的工艺对青铜进行加工处理很早就已经出现[7]。
中国古代先民应用铜及其合金的历史要晚于两河流域。
根据发掘出的早期器物,有的认为我国约于公元前5千年已有冶金术的萌生[8]。
迄今所知的中国最早的金属遗物是临潼姜寨属仰韶文化半坡类型一期遗址发掘的铜片、管。
此外,还有山东大汶口文化遗址出土的距今约6000年的红铜屑和辽宁建平出自牛河梁红山文化遗址的红铜环等。
可以认为在大约公元前7千年至第三千纪出现的远古的金属遗物已经表明金属技术在这块土地上开始萌生。
尤其是公元前3千年后半叶的龙山文化时期,中国有关的出土铜器有11类50多件。
龙山文化时期的铜器都属于刀、锥、凿、钻一类的小件工具和饰物,其成形方法用铸造或锻造,有的刃具在加工中可能经过退火处理[9]。
原北京钢铁学院冶金史组[10]对由甘肃永靖秦魏家遗址出土的约公元前1700年的青铜锥的分析表明,其基体组织为再结晶固溶体,晶粒粗大,α+δ共析组织沿加工方向变形,很明显该组织经历过再结晶退火。
古代兵器如剑、戢、斧、戈等,需要进行锻打成锋刃,为防止锻造过程中的开裂,须采用锻间退火处理。
“锻乃矛戈”是商周时期有关制作兵器的记载,有效地应用退火技术,才能制作出制型复杂、锋利异常的宝剑。
退火还在陨石加工中被应用。
陨铁实际上属高铁镍合金。
居住在两河流域的人类从公元前3000多年以前就开始使用这一“天赐”的金属。
为了制造刀具或小件物品,他们采用了退火或锻造工艺[8]。
这是人类最早的钢铁热处理。
我国在商周遗址中共发现了七件陨铁制品[14],有经过锻造和退火加工的痕迹。
其中年代最久的是1972年河北藁城台西村商代遗址出土的属公元前14世纪的铁刃铜钺。
在铁刃中有高、低镍层状组织,确认系采用含镍较高的陨铁锻制而成。
另有一件是1977年在北京平谷县刘家河村的商代墓葬中发现铁刃铜钺。
其中的铁刃被锻造成2毫米左右厚的薄片。
这一铁刃铜钺明显是经历过锻造和退火加工。
相比之下,中国的陨铁加工较两河流域晚些,这些制品的退火加工是否是中国先民所为,在国际考古学界仍有争议。
国外有相当多的学者认为,这一件物品很有可能是从中东或亚洲其它地区引入的,他们认为中国用铁历史较短,在当时还没有能力进行类似的金属加工[11]。
退火在商代被用于自然金的加工。
自然金主要来源于天然金块和砂金的熔块。
金的早期一个重要用途是做成很薄的金叶或金片,来装饰器物。
国外早期通常采用冷加工使金片的厚度减到百分之几毫米。
中国出土的金制品多为饰物,如金臂钏、金耳坠、金珥、金叶等,出土的商代遗存中还有相当薄的金箔。
如安阳大司空殷商墓出土的金箔,其厚度为0.01±0.001mm,经原北京钢铁学院冶金史教研室分析,其晶粒大小均匀、晶界平直,认为是采用锻打和退火工艺制成的[12]。
由于中国早期在建筑等方面的大面积装饰需要,促使中国工匠在金箔的加工中应用了退火处理。
退火的应用,使中国商代就拥有金箔。
周朝,特别是春秋战国时期,是我国的冶铁术的肇始时期。
这期间出现了固体渗碳制钢术。
固体渗碳是采用将工件埋入固体渗碳物质中进行处理的工艺技术,它是最古老的热处理技术之一。
中国固体渗碳处理大约开始于春秋时期,其年代大约在公元前7至前6世纪左右,这是金属化学热处理的开端。
固体渗碳钢可以制作更加锋利、细长的兵器,是换代的兵器材料。
中国古代的文献《越绝书》对此有描述,“黄帝之时,以玉为兵,禹穴之时,以铜为兵,当此之时(文中指春秋时期,笔者注),做铁兵,威服三军”。
固体渗碳制钢在我国的应用比国外制铁业的发源地落后了大约十个世纪。
采用固体渗碳法制取的产品被称为快炼铁。
我国出土的块炼铁实物不多,考古证实在春秋晚期墓葬中已经出现中碳的块炼铁渗碳钢。
如对湖南长沙杨家山出土的春秋晚期钢剑的分析表明[8],其含碳量为0.5%左右,属块炼铁渗碳钢制品,其年代为公元前6世纪左右。
战国时期,我国古代热处理的一项举世瞩目的成就是发明了铸铁柔化术。
经大量的考古证实,我国铸铁的发明大约在春秋中期。
迄今发掘出年代最早的铸铁残片是在山西天马——曲村晋文化墓葬中出土的。
属于战国早期用白口铸铁制成的产品亦发掘出十余件[13]。
中国工匠为了克服白口铸铁的脆性,大约于公元前五世纪发明了适用于铸铁柔化处理的退火技术,在河南洛阳战国早期灰坑出土的铁锛,其内部组织为莱氏体,表面有约1毫米左右的珠光体带。
珠光体层的存在,使白口铸铁具有韧性,很明显这是通过退火处理得到的组织。
与铁锛同坑出土还有一个铁。
这一铁已基本绣蚀,其残部经金相检验表明,其基体组织为铁素体脱碳层,石墨组织为比较完善的团絮状退火石墨。
可以认为这是通过退火得到的展性铸铁。
据分析其大约是经过在900℃或稍高的温度下,进行长时间的退火,使渗碳体分解,得到团絮状的石墨,欧洲同类型的可锻铸铁的出现是在1720年之后[14]。
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。
灰口铁内部的石墨成片状,是性能较好的铸铁,当代的灰口铁是靠添加促进石墨化元素和控制冷却速度实现的。
中国古代则很早就获得灰口组织。
北京钢铁学院冶金史教研室曾经普查了汉代的铁器,发现在铸造生铁中灰口铁占21%、麻口铁占4%,他们认为汉代灰口铁的生产已属成熟的工艺,麻口铁则是生产灰口铁时偶然得到的[16]。