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1、 . . . 中国冶炼钢铁技术发展史如果说西方早期的铁器文化是一种锻铁的文化，那么中国早期的铁器文化是一种以铸铁为主的文化。 已知中国最早的铁器是出土的商代铁刃。后确认为是用含镍较高的陨铁锻成。另外有同时代的平谷的陨铁刃，商末的铜兵铁刃。这些说明，原始民族早期使用天然铁是具普遍性。 我国许多地区都有丰富的铁矿藏。特别是在中原地区，源远流长的古代青铜技术的故乡，也是中国古代冶铁工艺的摇篮。 在公元前世纪前后，中国就发明了生铁冶炼技术。尤其是在春秋战国时期，块炼铁和生铁冶炼两种工艺，几乎是同时产生，这两种方法在我国历史上曾长期平行发展，在不同情况下发挥各自的作用。 块炼铁的方法即“固体还原法”。从
2、六合县程桥东周墓出土的铁条，就是块炼铁的产物。 在春秋末期和战国初期，以块炼铁为材料，在反复锻打块炼铁的实践中，人们又总结出块炼铁渗碳成钢的经验。因块炼铁质柔不坚，渗碳块炼钢又太坚硬，人们又发明了炼钢的淬火工艺，进一步提高了块炼钢的机械性能。在易县武阳台村的燕下都遗址出土的件铁器，大部分就是经过淬火处理的。块炼铁的炉温大约左右，离纯铁的熔点（）相差甚远。生铁的冶铸工艺与块炼法的差异在于，它的炉温达到。在这种炉温下，通过被还原生成的固态铁吸收碳，降低其熔点，从而得到液态的生铁，液态生铁可以直接浇铸成器。东周墓出土的铁丸，出土的铁锛、铁铲等，都是那个时期的生铁器物。生铁的早期发明，是中国对世界冶金
3、技术的杰出贡献。欧洲一些国家，虽很早出现块炼铁，但出现生铁则是公元十三世纪末到十四世纪初。 铁器的较多使用，标志着新一代社会生产力的形成，春秋战国之交中国已进入铁器时代。人们日常用语“治”“就”“围”“模”等也是由冶铸技术转变而来的，取得普遍意义，在中国文学中表现铁匠形象也甚多。 从战国到西汉，生熟铁并用平行发展。早期的铸铁都是白口铁，铸造性能较好。但碳是以化合碳的形式存在于铁中，导致生铁脆硬，不耐碰击。那么中国早期冶铁匠师就面临双重难题，一是如欧洲古代铁匠那样使柔软的块铁变硬，另外是设法使脆硬的白口铁变软。因此，在战国早期，人们就创造了白口铁柔化术。 即通过长时间加热，将白口铁中的碳化铁分解
4、为铁和石墨，消除大块的渗碳体，这对提高铁的柔性起了良好作用，而欧洲的铸铁柔化术是在世纪下期才出现的。 战国中期以后，铁器已取代铜器成为主要的生产工具。管子。海王篇说：“一女必有一针、一刀”“耕者必有一耒、一（耒吕）、一铫”。“不尔而成者者，天下无有。”正是铁器的普遍应用，才极大推动社会生产发展，使奴隶制向封建制转变，造就了战国时期经济繁荣，百家争鸣的昌盛局面。等地以冶铁致富，并设有专门管理炼铁的“铁官”，专门经营炼铁的“铁商”。 西汉，在块炼渗碳的基础上兴起了“百炼钢”技术。它的特点是增加了反复加热锻打的次数，这样既可加工成型，又使夹杂物减少、细化和均匀化，大大提高了 钢的质量。如满城一号西汉
5、墓土的胜佩剑、钢剑和错金宝刀，就是“百炼钢“的产物。”百炼成钢“”千锤百炼“成语由此而来。西期，又出现了炒钢，即将生铁炒到成为半液体半固体状态，并进行搅拌，利用铁矿物或空气中的氧进行脱碳，借以达到需要的含碳量，再反复热锻，打成钢制品。这省去了烦难的渗碳工序，又使钢的组织更加均匀。苍山县东汉墓出土的炼环首钢刀，就是用炒钢锻打而成的。炒钢的发明，也打破了先前生铁不能转为熟铁的界限，使原先各行其是的两个工艺系统得以沟通，成为统一的钢铁冶炼技术体系。这是继生铁冶铸之后，中国古代钢铁技术史上又一重大事件。 从古铁器分析中，中国科学工作者，陆续发现了汉时期的球状石墨的铸铁工具多件，引起了国外学术界的重视，
6、而球墨铸铁是现代科技的产物，是年由英美学者发明的。经测定，西汉时期的石墨性状铸铁不逊于现代球墨铸铁的同类材料，这是冶铸史上一件很有意义的事。 西晋南北朝时，新的灌钢技术出现。它是将生铁炒成熟铁，然后同生铁一起加热，由于生铁的熔点低，易于熔化，待生铁熔化后，它便“灌”入熟铁中，使熟铁增碳而得到钢。这种方法比生产炒钢容易掌握，也使钢铁技术较为完备，成为南北朝以后的主要方法。 在汉代，钢铁业的发展通过多方面展现。如炉型有了扩大，用石灰石作熔剂，风口也从一个发展到了多个，鼓风设备从以前的人力鼓风，畜力鼓风到创造了水力鼓风的“水排”。这项发明比欧洲早一千二百多年。 从唐代到明代，是古代钢铁技术全面发展和
7、定型的时期。唐宋时期实现了农具从铸制改为锻制这一具有重大意义的历史性转变。以生铁冶炼生铁炒炼熟铁生、熟铁合炼成钢为主干的钢铁工业体系趋于定型。 到了明代，采用了“生铁淋口”法锻制生产工具。这种方法的原理是和灌相同的。这在宋应星的天工开物中有记载。另外，天工开物还描述了冶炼史上的半连续性系统，即把炼铁炉流出的铁水，直接流进炒铁炉里炒成熟铁，从而减少了再熔化的过程。这时，人们不仅懂得了炼焦，还用焦炭进行了冶炼。明代中叶到清末，传统钢铁技术继续缓慢发展，生铁年产量达数十万吨。炼铁竖炉高米，炼铁厂还采用装料机械（机车）代人力加料。 总之，在世纪中叶工业革命之前，中国冶铁工业的生产规模和技术水平与当时的
8、英法等国相比并不逊色，各领风骚。中国的封建制度发展到明代已进入衰亡阶段，极端腐败的专制主义政治，庞大的官僚机构和腐朽的上层建筑，严重束缚了生产的发展。明末矿税之害迫使各阶层人民群起反抗，阶级矛盾异常尖锐。 继起的清政府是镇压了农民起义和抗清斗争之后建立起来的，满汉地主阶级联合专政的专制政府。康熙、雍正和乾隆三朝号称盛世历时年（公元年）。但正在此时，西方爆发了工业革命，其工业、科技、军事实力却以封建制度无法想象的速度发展起来，在很短时期就把中国抛在后面。而清政府恰从雍正时代起顽固地实行闭关自守政策，自封天朝大国，对世界围的重大变化茫然无知，更谈不上采取措迎头赶上。在随后的帝国主义侵略和清廷卖国行
9、径的外夹攻下，旧有的手工业和传统技术随之衰落，濒于破产和失传，曾经独树一帜的中国冶炼工业也黯然失色，失去了建立独立的金属工业，使传统工艺发展为现代金属技术的可能性。不锈钢在各领域的应用 1 1960 年 1999 年约 40 年间，西方国家的不锈钢产量从 215 万吨猛增到 1728 万吨，增加了约 8 倍，平均年增长率约为 5 5% 。不锈钢主要用于厨房、家电、运输、建筑、土木各领域。在厨房器具方面主要有水洗槽和电气、煤气热水器，家电产品主要有全自动洗衣机的滚筒。从节能和再循环等环保的观点看，不锈钢的需求有望进一步扩大。 在运输领域主要有铁道车辆和汽车的排气系统，用于排气系统的不锈钢在每辆车
10、中约为 20 -30kg ，全世界的年需求约 100 万吨，这是不锈钢最大的应用领域。 在建筑领域，最近的需求急剧增长，如：新加坡地铁车站的防护装置，使用了约 5000 吨的不锈钢外装饰材。再如日本 1980 年以后，用于建筑业的不锈钢增长了约 4 倍，主要用作屋顶、大楼外装饰和结构材。 80 年代，在日本沿海地区使用 304 型无涂漆材作为屋顶材料，从防锈考虑，逐步转变为使用涂漆不锈钢。进入 90 年代，开发了具有高耐蚀性的 20% 以上高 Cr 铁素体系不锈钢，被用作屋顶材料，同时为了美观性，开发了各种表面精加工技术。 在土木领域，日本的水坝吸水塔使用不锈钢。欧美的寒冷地区，为防止高速公路
11、和桥梁的冻结需撒盐，这就加速了钢筋的腐蚀，所以使用不锈钢钢筋。在北美的道路中，近 3 年间约有 40 处采用了不锈钢钢筋，每处的使用量为 200-1000 吨，今后不锈钢在该领域的市场将有所作为。 2 今后扩大不锈钢应用的关键是环保、长寿命和 IT 的普及。 关于环保方面，首先从大气环保的观点看，用于抑制二恶英发生的高温垃圾焚烧装置、 LNG 发电装置和使用煤的高效发电装置的耐热、耐高温腐蚀不锈钢的需求将扩大。还有估计在 21 世纪初将投入实际应用的燃料电池汽车的电池壳也将使用不锈钢。从水质环保的观点看，在给水、排水处理装置中，具有优异耐蚀性的不锈钢也将扩大需求。 关于长寿命，在欧洲已有的桥梁
12、、高速公路、隧道等设施中，不锈钢的应用在增加，预计这种潮流将遍及全世界。还有日本一般住宅建筑的寿命特别短为 20-30 年，废材处理成为一大问题。最近以寿命达到 100 年为目标的建筑物开始出现，这样具有优异耐久性的材料需求将增长。从地球环保的观点看，长寿命在减少土木、建筑废材的同时，有必要从引入新概念的设计阶段探讨如何降低维修成本。 关于 IT 的普及，在 IT 的发展和普及过程中，功能材料在设备硬件方面起很大的作用，对高精密度、高功能材料的要求非常大。如：在手机和微机部件中，灵活应用了不锈钢的高强度、弹性和非磁性等特性，使得不锈钢的应用扩大。还有在半导体和各种基板的制造设备中，具有良好清洁
13、度和耐久性的不锈钢发挥了重要作用。 不锈钢具有多种其它金属没有的优异性能，是一种具有优异耐久性和再循环性的材料，今后对应时代的变化，不锈钢将广泛应用于各种领域。钢和铁的区别铁是一种化学元素，是地球上最常见到的一种物质。但是在现实生活中，纯粹意义的的“铁”我们几乎是看不到的。我们平时说的铁一般包括生铁和熟铁，严格说，它们都不是纯粹意义上的“铁”，都是以铁元素为主的合金。钢也是以铁元素为主合金，钢与铁的主要区别是含碳量不同。人们由铁矿中提取铁，将矿石、焦炭和石灰石（助熔剂）在高炉中冶炼，使氧化铁还原成生铁（或铸铁）。所得(生铁)一般含铁9095，碳34.5和少量的硅、锰、硫、磷等。生铁是炼钢或熟铁
14、（锻铁）的原料,含碳量在0.22.1之间的铁合金称为(钢)。生铁在平炉、转炉或电炉中进一步冶炼除去碳、硅、磷等杂质，可得各种组成的钢。钢加上其他金属元素，还可以构成不同的 (合金钢)，如日常的 不锈钢就是含有铬，镍等其他元素的 合金钢。钢材就是含碳量大于0.025%,小于0.2%的铁碳合金。铁是大自然赏赐给人的恩物，将开采的铁矿石放入高炉中冶炼后即得到生铁，生铁按不同冶炼工艺和用途可分为炼钢生铁和铸造生铁。炼钢生铁是一种含碳量2%的铁碳合金，同时也含有少量的硅，锰，硫，磷等元素，其中硅和锰是有利元素，按一定比例存在于钢铁中可以显著提高材料的强度.硬度和耐腐耐磨性，而硫和磷则有害，会分别造成钢铁
15、的热脆性和冷脆性，降低材料性能。把炼钢用生铁放入炼钢炉中按一定比例熔炼，将得到的钢液浇铸成型，冷却后即得到钢锭或铸坯，供轧制成各种型材，为了获得不同性能的钢材，还会在熔炼过程中加入铬.镍.钼.钨.钒等微量元素，而这些化学成分决定了钢材的不同特性。其中“铬”可以增加钢材的耐腐蚀性，通常国际上把含铬量大于13%的钢材称为 不锈钢。镍可以增加钢材的强度和韧性钼可以防止钢材变脆，钨可增加钢材的耐磨损性别看钨的硬度较低，只有大约40s，但它们的抗磨损能力非常高，钒可增加钢材的抗磨损性和延展性。低碳钢含碳量小于0.25% 碳素结构钢含碳量大多在0.7%以下中碳钢含碳量在0.250.6% 碳素工具钢含碳量一般在0.651.35%高碳钢含碳量大于0.60%不锈 弹簧钢含碳量一般在0.450.7%，含铬量大于13%滚动轴承不锈钢含碳量一般在1%,含铬量大于13%高速钢又称锋钢，含碳量一般在0.71.65%,含钨5.519%,600摄氏度下工作时，硬度能保持在HRC60以上。合金的性质和成分:将两种或两种以上的金属（或金属跟非金属）熔合而成的具有金属特性的物质叫做合金。合金比它的成分金属具有许多优良的物理、化
