铸铁术

商周时期高度发展的青铜冶铸业

铸铁术是公元前4世纪中国人发明了铸铁方法。

起源

中国

商周时期高度发展的青铜冶铸业，从生产能力到矿石燃料整备、筑炉、制范技术，为铸铁技术的发明和迅速发展提供了前提。最初的铸铁件，形制与同类青铜铸件相近。铁矿石由竖炉熔炼，得到铁水后直接用陶范铸造。早期的铸铁都是高碳低硅的白口铁，性脆硬，易断裂。为使铸铁能制作生产工具，战国前期发明了韧性铸铁，通过脱碳热处理和石墨化热处理，分别获得脱碳不完全的白心韧性铸铁和黑心韧性铸铁[金相组织(黑心韧性铸铁)]。

战国中期以后，铸铁器逐步取代铜、木、石、蚌器，成为主要的生产工具，出土实物有犁、铧、铲、镰、锄、斧、锛、凿等。对铁器的大量需求，促成了铁范（铸铁金属型）的发明。1953年河北兴隆燕国冶铸遗址出土的铁范，曾用来铸造铁斧、锄、镰和车具。

其它地区

在欧洲，14世纪炼出生铁；白心韧性铸铁的生产技术1722年由法国发明；黑心韧性铸铁是1831年在美国问世。

发展

秦汉时期，冶铁业有一个很大的发展。汉武帝实行盐铁官营，在全国设立49处铁官，促进了铸铁技术的推广和进步。汉代已有炉膛容积达40～50立方米的炼铁炉，使用人力、畜力和水力鼓风。南阳瓦房庄冶铁遗址有专设的铸铁工区和高约 2米的化铁炉。铁范的应用在汉代更为普遍，除直接用来铸造各种生产工具和构件外，后来还用以铸造成形铁板，再通过脱碳热处理得到钢质板材，用以锻打成形器件。公元10世纪已能铸造重达50吨的特大型铁铸件。

铸铁热处理技术在此期间有明显的进步。由于铸铁都用木炭熔炼，碳含量大都在共晶点附近，而其他元素含量较低，属于较纯的铁碳合金。不少器件用铁范铸造，壁厚一般在3～5毫米，属于薄壁铸件。在实践中，已采用了较为合理的热处理规范，因而所得韧性铸铁件质量较好。白心韧性铸铁件多数处理完全，很少残留渗碳体和析出石墨。黑心韧性铸铁件多数以铁素体和珠光体为基体，一部分以铁素体或珠光体为基体，石墨形状与现代同类材质相近。特别是西汉后期已出现具有球状石墨的高强度铸铁，如巩县铁生沟出土的铁,在铁素体-珠光体基体上均匀分布着典型的圆度较好的球状石墨，偏光下呈放射性状蚀、石墨高温分解、扫描电镜等多种手段检测，证实与现代球墨铸铁中的石墨球相似，被认为是铸后经退火形成的。这些工艺在南北朝时期仍被使用，对封建社会前期生产力的发展起了重要作用。同时，生铁冶铸作为中国古代冶铁业的技术基础，对钢铁冶炼的发展有深远的影响。

应用

铸铁在封建社会后期广泛用作农具(如犁和犁镜)、煮盐用牢盆、铁炮和艺术铸件等。公元10世纪已能铸造重达50吨的特大型铁铸件（如河北沧州铁狮子）。五代以后，铁建筑物增加，如有湖北当阳的北宋铁塔。唐宋时期南方冶铁生产发展迅速，湖北、湖南、广东、福建等地的铁都以质地良好著称。广东佛山成为著名的冶铸中心，所产铁锅远销东南亚。泥型铸造、铸锅等传统铸铁工艺于近代仍被使用，在生产中起了一定作用。

现代所知的早期铸铁器件如江苏六合铁丸、湖南长沙铁、铁鼎等，其年代都在公元前6世纪左右,这与《左转》昭公二十九年(公元前 513)“赋晋国一鼓铁以铸刑鼎”的记载是相符合的。

历史意义

中国早在公元前4世纪就发明了冶炼和铸造生铁的技术并运用其达2000年之久，研究人员李延祥博士认为，提起中国的科学技术发明，人们通常首先想到的是造纸术、活字印刷、指南针、火药这四大发明，这是以对西方近代文明的推动和影响程度为标准的，也是欧洲学者提出的。如果以对中国文明的发展所起的作用为标准把中国古代的创造发明排序的话，钢铁技术应排在第一位。

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