铁器文化

铁的发现和利用

人类最早使用的铁来自宇宙。平均每天坠落到地球上的物质-陨石或者尘埃有六吨左右。陨石的组成元素主要是铁,其次是镍和钴。

美国的亚里桑纳州的魔鬼山谷,陷口直径1200米,深度约为200米,史前时期,在此落过一枚陨石,估计重1千万吨。

爱斯基摩人的铁陨石,重34吨,现藏纽约自然历史博物馆。

在公元2000年以前,铁远比铜贵重,国王把铁块作为珍贵的金属珍藏在自己的宝库里。

现在仍难以确切给出世界各地进入铁器时代的时间表。

世界古代钢铁技术

在各国冶铁技术发展史上,一般经历了低温炼铁和高温炼铁两个阶段。先发明锻铁,后发明铸铁。这两者之间相隔了很长时间。在欧洲,从发明块炼铁到使用生铁用了2500年。我国使用块炼铁的时间虽然比西方晚,但我国发现的生铁制品却比西方最早使用的时间早了1800年,这是中国冶金史的一大特点。说明中国古代冶铁业的发展经历了一条独特的道路。

块炼铁是在较低的温度(约1000摄氏度)的固体状态下用木炭还原法炼成的比较纯净的铁。这种铁结构疏松,性质柔软,只有经过锻造,提高性能,才能制成有用的器件。

生铁是用铁矿石在熔炼炉中于高温液态下用木炭还原的产物。生铁的含炭量在2%以上。用生铁作原料可以直接铸造器件,因此,生铁的出现在历史上有重要的意义。

生吹炼铁法

生吹炼铁法是一种古老的炼铁技术。这种技术的要点是借助于矿石的直接还原制取可锻海绵铁。十八世纪,这种技术在西方国家得到广泛使用。在欧洲,这种技术一直使用到1850年,在北美甚至延用到1890年。

在用生吹炼铁法制铁的过程中,工人把木炭和粉碎的矿石分层装入炉膛,炉前工操纵鼓风设备,炉渣从炉内侧孔道流出。经过4-8小时后,炉工用铁棒从炉中取出带夹渣的铁粒粘团海绵料-熟铁块,由两个工人反复锤打该铁块,至所需形状。

十五世纪,奥地利的冶金工匠使用的生吹炉平均容量为1.1-1.7立方米,一昼夜可熔化金属1200-1300公斤。

中国古代钢铁技术

  • 早在公元前13-14世纪,中国人就已识别和使用了铁。

  • 目前所知的我国最早经人工冶炼的铁是江苏六合出土的春秋晚期铁条和铁块。

  • 战国中期以后,铁器取代铜器和木、石、骨器成为主要的生产工具。

  • 西汉三大手工业,冶铁业是最重要的。全国设有49处铁官,铁的年产量已相当可观。

  • 从西汉后期进入完全的铁器时代到魏晋南北朝时中国制钢术大发展的时期

  • 从唐宋到明中叶使我国古代钢铁技术全面发展和趋于稳定的时期

  • 从明中叶到鸦片战争,由于帝国主义侵略,中国的钢铁技术发展缓慢,未能实现向现代钢铁技术转化。

李约瑟谈中国古代的炼铁和铸钢技术


在近代,人们把中国的文明看成是竹的和木的,并和因其钢铁富有而强有力居于优势的欧洲、美国相对比。我们现在得到的一个奇异的结论则是,如果作范围超过近三百年的更为广泛的历史考察,则情形正好相反。从公元五世纪到十七世纪,,在此期间,正是中国人而不是欧洲人,能得到他们所企求的那么多的铸铁,并惯于用先进的的方法来制钢。这些方法直到很久以后,欧洲人仍完全不知道。

在中世纪,除了中国,世界上没有什么地方能供应大量的铸钢和铁。如果钢铁产量于他们的生产能力相比,还不十分丰富的话,其症结全在于封建官僚结构,而与技术无关。——英国科学史家李约瑟