古代冶金史

冶金史 - 正文

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铜器时代──铜石并用时代

早期对天然金属(铜、金、陨铁)的使用

最早冶金

中国的早期冶金

青铜时代

中国商代以前的青铜器

商周青铜铸造

其他金属的使用

铁器时代

铁的发现和应用

中国冶铁

中国铸铁的发明和发展

中国的生铁炼钢

中国钢铁生产设备、燃料和辅助材料

中国古代钢铁技术对其他国家的影响罗马帝国时期的欧洲炼铁技术

中国古代冶金的其他成就

铸造技术

金属表面装饰技术

其他金属及其合金

中国古代冶金发展的特点

近代冶金技术的发展

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在新石器时代后期人类开始使用金属，经历了铜─青铜（包括铜砷、铜锡、铜铅和铜锌合金，见铜合金─铁（包括块炼铁、生铁、熟铁或钢）几个时代。世界各地进入铜器、铁器时代的时间各不相同，技术发展的道路也各有特色。冶金技术和金属的使用同人类的文明紧密联系在一起。新石器时期的制陶技术（用高温和还原气氛烧制黑陶）促进了冶金技术的产生和发展。冶金技术的发展提供了用青铜、铁等金属及各种合金材料制造的生活用具、生产工具和武器，提高了社会生产力，推动了社会进步。中国、印度、北非和西亚地区冶金技术的进步是同那里的古代文明紧密联系在一起的。16世纪以后,生铁冶炼技术向西欧各地传播,导致了以用煤冶铁为基础的冶金技术的发展，这一发展后来又和物理、化学、力学的成就相结合,增进了对冶金和金属的了解,逐渐形成了冶金学，进一步促进了近代冶金技术的发展。

铜器时代──铜石并用时代

人类在新石器时代晚期开始利用天然金属。此后逐渐以矿石为原料冶铸铜器。此时

以使用石器为主，也使用少量小件铜器，被称为铜器时代或铜石并用时代。

早期对天然金属（铜、金、陨铁）的使用在现在伊朗西部艾利库什（Ali Kosh）地区发现公元前七、八千纪用天然铜片卷成的铜珠。在伊朗中部纳马克湖南部泰佩锡亚勒克（Tepe Sialk）发现了公元前五千纪的铜针。在克尔曼（Kerman）之南的叶海亚（Yahya）地区发现了公元前五千纪后期天然铜制成的铜器。

天然金虽然容易发现，但一般块金尺寸较小，数量较少。砂金的利用则有待冶金方法的出现，所以出现较晚。目前世界上已发现的金制品最早的为公元前五千年。南美最早使用的金属则为天然金。在秘鲁，对金的加工始于公元前1500年，而用铜和铜银合金则在公元前1000年以后。11～14世纪的金人反映了印第安文化。(见彩图)

陨铁不如天然铜、金容易识别.，使用较晚。目前最早的陨铁器是公元前四千纪的铁珠和匕首（含镍 7.5～10.9％），出土于尼罗河流域的格泽（Gerzeh）和幼发拉底河流域乌尔（Ur）地方。

中国的最早陨铁文物是商代中期（约公元前13世纪中叶）的藁城铁刃铜钺。（见彩图）

最早冶金天然金属的资源有限，要获得更多的金属，只能依靠冶炼矿石制取金属。人类在寻找石器过程中认识了矿石，并在烧陶生产中创造了冶金技术。

矿石炼铜是人类文化发展的重要里程碑。最先使用的是氧化铜矿（如孔雀石），将氧化矿石与木炭混合加热还原得到金属铜。已知最早的人工冶炼的铜器出土于伊朗叶海亚（Yahya)地区（约当公元前3800年前），含有少量砷（0.3～3.7％），其中有的经过铸造、冷加工和退火。与此同时，在埃及和美索不达米亚使用含镍或含砷铜器。碱性砷酸铜矿与孔雀石相似，用它或硫砷铜矿冶炼砷青铜比较容易，镍则往往与铜共生，容易炼成镍铜。砷铜和镍铜的使用延续了相当长的时间。中东的炼铜技术在公元前三千纪向欧洲和印度传播，保持了含镍和用砷的特点；在较晚的铜器中，如印度河流域哈拉帕（Harappa）文化,在公元前2500～前2000年也有含砷或镍的锡青铜。已知的最早含锡青铜器，产于现伊拉克地方的乌尔第一王朝（公元前2800年），含锡 8～10％。

中国的早期冶金中国甘肃东乡马家窑文化的青铜刀（含锡6～10％）,是迄今发现的中国最早的青铜器物；约当公元前三千纪初期，与乌尔青铜同时。此外，马厂文化的青铜刀约当公元前三千纪后期相当于印度河流域哈拉帕文化发展锡青铜的时代，和东南亚泰国北部嫩诺塔(Nor Nok Tha)出土的锡青铜时代。锡青铜在中国的出现和发展与两

河流域的历史相当，而早于东南亚。而且，中国早期没有出现砷铜和含镍铜合金的阶段，这些都表明中国青铜技术是独立发展起来的。

青铜时代

青铜主要指铜锡合金，古代青铜往往还含有铅或其他金属。铜中加入锡可以改善性能。青铜的熔点比铜低，铸造性能好，逐渐成为古代铜器的主要品种。最早的锡青铜出现于两河流域,约当公元前3000～前2500年。在公元前两千纪,铜及青铜冶炼技术达到了全盛时代。埃及青铜时代约开始于公元前2600年。欧洲则在公元前1800～前1500

年经历过砷铜时代后才出现锡青铜。

中国商代以前的青铜器在商代之前和商代初期，黄河流域已经出现了一些铜器，包括红铜、锡青铜和铅青铜。山东胶县出土了龙山文化的极为原始的黄铜锥；河南登封出土公元前三千纪末期的青铜片（见彩图）。河南偃师二里头文化三期（公元前17世纪）已能铸造锥、锛、铃和铜爵等较复杂的青铜器物。夏家店下层文化也出土了红铜、青铜器和石范。甘肃齐家文化和火烧沟文化遗址出现了大批铜、青铜器和金银饰品。此时已掌握铸造中空器物的技术，如铜四羊权杖首。权杖首还使用了嵌铸技术,这些都反映了较高的铸造水平。

商周青铜铸造商周是中国青铜器的鼎盛时期，在技术上达到了当时世界的高峰。出土大批商周铸造铜器包括生产工具（斧、锛、钻、刀、削、锯、锥等）、农具（锄、铲、 ）、武器（戈、矛、钺、镞等）以及大量的礼器和生活用器。河南偃师二里头出土了近30件商代早期(公元前16世纪)的锡青铜器(图1)。河南郑州出土的商代中期两只方鼎（图2），分别重64.2公斤和82.3公斤，高约 1米，后者含铅17％、锡3.5％。河南安阳出土的商代晚期的司母戊鼎（见彩图），是世界上已出土的最大古青铜器。这反映了在商代后期中国青铜铸造的卓越技术和宏大规模。古代铸造遗址中往往发现铜锭而遗存铜矿甚少，可以推断，此时使用了冶铜场（见铜绿山矿冶遗址）冶炼的铜料，而在铸造作坊制作青铜器。

铸造技术中国商周青铜器大都用经过焙烧的泥范铸造，晚期则和世界其他国家一样使用少量铜范。殷墟妇好墓出土了精美青铜器四百四十多件，有些器物形状尺寸基本相同，可能已用一套模制作几套范，这批铜器中还有结构复杂的铸件，如汽柱甑形器(青铜汽锅)（图3、图4）。

这一时期利用陶范、铸接的办法，铸造了许多精巧的青铜器，如湖南出土的四羊尊（见彩图），河南出土的莲鹤方壶（图5）。春秋战国之交(公元前6～前5世纪)利用泥范铸成的编钟，不仅是声学、律学上的光辉创造，也是青铜铸造工艺的卓越成就。湖北随县曾侯乙墓 (约公元前430年)出土青铜器四千余件，总重达十吨，其中错金铭文的编钟多达64枚，每钟两音。另有楚王赠送的重达135公斤的镈钟(见彩图)，同墓还出土了两只重 320公斤的大缶和用失蜡法铸造的结构极为复杂的一套尊和盘。

矿石和熔剂冶铜的一个重要发展是硫化铜矿的使用，在阿尔卑斯山区，至迟在公元前1200年已经使用硫化铜矿，并生产了重达40公斤的铜锭。

在中国，古代使用的铜矿石主要是氧化铜。湖北大冶铜绿山矿冶遗址采用了木结构支护和排水提升设备。矿石在矿区用竖炉冶炼，附近遗留有流动性很好、铜渣分离良好的玻璃质炉渣约 40万吨，渣中含铜平均0.7％。根据炉渣成分和炉旁的赤铁矿推测，冶炼时使用了熔剂，以调整炉渣成分，提高渣的流动性。

冶炼设备在冶炼设备方面，最早使用了陶质容器，从外面加热或直接埋入木炭中，加热燃烧，以得到高温和还原气氛。后来发展成为带有风嘴的直径约60厘米的地炉。在中国，早期使用陶尊，外部涂有草拌泥，起到绝热保温的作用，内面涂有耐火泥层，铜矿和木炭直接放入炉内。这一装置不同于从外部加热的“坩埚”熔炼，可使炉内温度提高，这种内热式陶尊炉发展成为泥砌或预制陶圈叠成的竖炉，下部有可以直接出渣、出铜的孔，如山西侯马春秋冶铸遗址的炉子。

合金的认识在商周冶铸的基础上，战国后期（公元前3世纪）的《考工记》,记

载了铸造各类青铜器所用合金成分，即“六齐”，这是世界上已知的最早的关于合金成分规律的记载。《吕氏春秋·别类篇》（公元前240年左右）记载：“金（即铜）柔锡柔,合两柔则刚”，这是世界上较早的有关合金强化的叙述。《荀子》（公元前313～前238年）中指出铸造青铜时“刑范正，金锡美，工冶巧，火齐得”，即要求铸范精确,原料纯洁,工艺细致，温度、成分适当，也是较早的有关铸造工艺的记载。在公元前二千纪，与使用锡青铜同时，中国也广泛地使用铅青铜和铅锡青铜。

其他金属的使用在公元前三千年以前，铅、银、金极为少见，但在公元前三千纪的早期青铜时代，在广大地区，从希腊到中国各类文化中，它们已在窖藏或墓葬中常常出现。在两河流域出现了含铜27.5％的银合金匕首，当时已从铅中用灰吹法提银。

在青铜的应用还处在兴旺时期，铁已经登上历史舞台了。

铁器时代

铁的发现和应用人类使用铁至少有五千多年历史，但进入铁器时代则是在公元前第一千纪初。表是截至1980年为止发现的关于近东和东地中海地区的早期铁器件数和情况的报道。

除实物外,苏美尔语铁字“AN·BAR”已见于公元前20～前19世纪的文献。但由上表可见，已经发现的属于公元前13世纪以前的铁器不多，确定为人工冶炼的则更小。根据文献记录（约公元前18世纪），中青铜时代以前这些铁器大都是贵族馈赠的礼品，如匕首、项链。

在当时涉及贸易的文献中，唯一与冶铁有关的是在公元前 1250年左右赫悌国王哈图斯里斯三世(Hattusi-lis Ⅲ),在可能是给亚述国王萨尔玛那萨尔一世

(Shal-maneserⅠ)的信中表示,因为气候不佳,生产欠顺, 又无储备，无法满足收信人提出的供给一批铁料的要求。从公元前12世纪起,铁器在地中海东岸地区日益增多,最早发源地可能在现今土耳其地区，开始作为珍品，如剑柄，以后制成铜柄铁剑。到公元前10世纪，铁工具已经比青铜工具更为普遍。公元前 8世纪西亚的亚述军队已使用铁武器，铁农具如犁、锄、锹和手工业使用的铁工具也普遍应用。制铁术已经传播到欧洲中部当今奥地利、瑞士地区。

公元前8～前7世纪北非、欧洲相继进入铁器时代。当时使用的炼铁炉主要是地炉和竖炉。地炉直径约40厘米，深20厘米，冶炼海绵铁。冶炼后取出全部炉料，经过锤

打分离炼渣，或者先行破碎，分选后烧结锻造成锭，这种方法称为块炼铁法。在底格里斯河上游豪尔萨巴德王宫出土的铁锭长30～50厘米，厚6～14厘米，重4～20公斤。这个时期的铁剑，有的较软，有的则经过渗碳和反复叠打，并经过快冷或淬火变得更硬。不受中国文化影响的地区，一直到14世纪后期，都以这种方法作为重要炼铁方法，也发展了一些卓越的工艺，如印度在公元300年左右锻造出德里铁柱（图6）,高7.2米，重达6吨。在制钢技术上,逐渐发展出用坩埚冶炼超高碳钢（含碳 1.5～2％）（印度Wootz 钢）或渗碳的高碳钢和低碳钢叠打，经淬火后获得硬的刀刃，或用植物酸腐蚀得到各种花样的大马士革钢（波斯制造后在大马士革销售）。

中国冶铁春秋末期，中国的冶铁技术有了很大突破，使中国在这一领域长期遥遥领先。迄今出土与上述块炼铁法相类似的中国早期铁器有：①泾河上游甘肃灵台景字坪，春秋中叶秦墓出土的铜柄钢剑；②江苏六合程桥春秋末叶楚墓出土的铁条（图7、图8）；

③湖南长沙出土的春秋末年的铁削；④长沙战国初期楚墓出土的钢剑（见彩图）。灵台和长沙出土的钢剑可能从固态还原的铁，再掺碳锻造而成，在公元前3世纪,这种渗碳钢剑已出现在被斩首的士兵丛葬坑中，未被回收，从而可以判断当时这种钢剑价格不会很高。这种技术在中国大约沿用到西汉中期才为生铁制钢所取代。

中国铸铁的发明和发展春秋末叶起生铁在中国得到了日益广泛的应用。此后利用生铁经退火制造韧性铸铁和以生铁为原料制钢技术的发明，标志着生产力的重大进步。这两大发明对战国和秦汉农业、水利、经济、军事的发展起了重大作用，是促进中华民族的统一和发展的重要因素之一。

春秋晚期 (约当公元前6世纪末叶)的生铁器物出土的有江苏六合程桥楚墓的铁丸,

湖南长沙楚墓的铁臿,长沙杨家山楚墓的白口铁鼎(图9)。生铁的出现是因为中国烧陶窑和冶铜炉炉温较高，具备了高温冶铁的条件。铁矿石在温度较高的炼铁炉中高温还原并渗碳，得到含碳达到3～4％的液态生铁。战国初期出现了用热处理方法,使白口铁中与C）成为石墨析出，发明了韧性铸铁的工艺（图10、图11）。这一工艺铁化合的碳（Fe

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是用退火方法试图降低白口铁脆性的结果。在河南洛阳出土了战国初年经退火表面脱碳的钢面白口铁锛，是当时已有退火操作的一例。在这基础上延长退火时间就可以产生韧性铸铁。这一发明使铸铁得以大量、广泛应用于军事和农业生产。《孟子》记载了孟轲(约公元前390～前305年)的话“许子以铁耕乎？”,反映了在公元前4世纪铸铁农具正在推广。

战国后期,发明了可以重复使用的铁范(图12)。到汉代发展为由铁官制造铁范,发给作坊，用以生产统一规格的铁器。战国时已用叠铸方法生产铜钱，汉代以后，叠铸方法进一步发展，并大量生产车马器件等。

社会的需求促进了生产，汉代大的高炉容积已达50立方米左右。河南郑州附近古荥镇汉代钢铁场遗址出土的两座高炉，炉缸呈椭圆形，长径4米，短径2.7米，高（从积铁估计）约 6米。积铁每块重在20吨以上（图13）,场址面积达12公顷。在当时的世界上,这种炼铁技术是先进的，规模也最宏大。与当时中国以外地区使用块炼铁技术比较，生铁产量大，成本低，生铁的铸件制作容易，因而在日常生活中得到广泛使用，如制造炉、釜、锁，甚至用以封闭墓门（如河北满城汉代刘胜墓）。各地出土的汉代铁器，除白口铁、铁素体或珠光体为基体的韧性铸铁件外，还有灰口铁。

汉代冶铁场所还有以铸造为主的作坊，大多设在城市附近。如河南南阳汉代冶铁遗址，山东临淄古冶铁作坊遗址（见中国古代冶铸遗址）。

中国的生铁炼钢生铁和韧性铸铁的大规模生产导致了生铁制钢的发明。在汉代先后发明了以下几种生铁制钢的方法。

铸铁脱碳钢将含碳3～4％的低硅铸铁器在氧化气氛中加热,在适当条件下，特别

是厚度不大的情况下,可以避免石墨的形成。早期炼铁温度较低，含硅量低，石墨析出较慢，有利于脱碳，使制造韧性铸铁的工艺发展成为铸铁脱碳成钢的方法。这种钢称为铸铁脱碳钢，它们有的不再加工，河南郑州东史马东汉墓出土的剪刀就是一例，其组织是球化珠光体而夹杂物很少，只有相当于铸铁中的夹杂（图14、图15）。另一类铸铁脱碳钢是将生铁铸成薄板，脱碳后供锻造用。古荥镇汉代“河一”冶铁遗址出土了许多这类钢板。满城汉墓和北京大葆台汉墓出土了用类似原料加工成的铁镞、环首刀。

炒钢向熔化的生铁鼓风，同时进行搅拌促使生铁中的碳氧化。用这种方法可将生铁制成熟铁，再经过渗碳锻打成钢。也可有控制地把生铁含碳量炒到需要的程度，再锻制成钢制品。这种钢中含有的硅酸铁夹杂物成分比较一致而数量较少。炒钢技术始于西汉末年，到东汉已相当普及。江苏出土新莽残剑，徐州出土建初二年(77)五十炼钢剑，山东临沂苍山出土的永初六年（112）三十炼钢刀等所用的原料都属于这一类型(图16、图17、图18、图19、图20)。

公元2世纪末出现了“百炼”这一工艺名称,留下了“百炼成钢”的成语。在此之前,王充(27～97)《论衡》一书《率性篇》曾以铁的反复锻炼比喻人的性格锻炼，但没有提到“百炼”。曹操（155～220）在《内诫令》提到“百炼利器”，孙权(182～252)有以“百炼”命名的宝刀。初步可以认为百炼钢是用炒钢反复叠打变形，细化晶粒和夹杂物而成的，甚至可以用不同含碳钢材复合组成。炼数大致相当于反复折叠锻打后最后的层数。炼数增多,表明加工量加大，晶粒和夹杂进一步细化,质量提高。炒钢技术的发明是炼钢史上的一次革命。

灌钢中国生铁制钢技术自战国初期到汉代经过几百年的历程，从块炼铁、渗碳炼钢发展到生铁固体脱碳炼钢、炒钢、炼制熟铁，以及重新渗碳硬化或淬火硬化。在这个基础上，发明了利用液态生铁对熟铁进行扩散渗碳炼钢的方法。这一方法的最早记载见于《北齐书·綦母怀文传》，称为“宿铁”，后世称为灌钢，又称团钢。这是中国古代炼钢技术的又一重大成就。

中国钢铁生产设备、燃料和辅助材料中国汉代的钢铁生产工艺其他方面的进步表现在：

①炼铁高炉的扩大由于经济、军事等发展的需要，汉代生铁冶炼的规模不断加大，古荥镇出土的“河一”高炉,炉缸面积达8.5平方米，日产生铁估计在一吨左右。铸造化铁炉的规模也不断增大。

②鼓风山东滕县宏道院出土的汉代画象石描绘了锻造用皮囊，直径约0.6米，长约1米。后来发展成为畜力鼓风的马排、牛排，公元31年出现了水力鼓风的水排。

③熔剂古荥镇汉代遗址的炼铁炉渣流动性良好,渣和铁完全分离,炉渣中含氧化

钙25％左右,氧化镁2.5%左右。河南巩县铁生沟汉代“河三”遗址曾发现石灰石。由此可以推论冶炼时曾加入碱性熔剂。

④燃料古荥镇和铁生沟炼铁都使用木炭。无烟煤和煤饼则作为加热炉或退火炉的燃料。根据现有化验资料，五代已用煤炼铁，炼铁用焦炭则始于16世纪。

在中国，到南北朝（公元6世纪)时，除坩埚法和近代钢铁技术外，各种钢铁技术都已经得到应用。宋元时期，中国边疆地区有炼制镔铁的记载，宋代进一步发展了用熟铁中夹嵌高碳钢的技术，如江苏镇江博物馆所藏南宋咸淳六年（1270）印侍郎铁刀，元大都出土的文物中也有这种钢刀。明代以后亦有钢表铁里，或熟铁锻件（如锄的刃口）进行液态生铁淋口硬化的技术。

中国古代钢铁技术对其他国家的影响中国冶金技术，特别是战国秦汉以后的钢铁冶炼技术，不断向外传播。战国时期传到朝鲜，汉代进一步传到日本。铁制农具也在这个时期带到了越南。张骞通西域以后，把生铁的冶铸技术带到中亚和西亚。据《汉书·大宛传》记载。从大宛（帕米尔以北，主要在今苏联费尔干纳盆地至塔什干）一带至安息（今伊朗）都不知铸铁，由汉代官兵教他们铸器。罗马博物学者普林尼（Pliny,27～97）对中国钢铁大加赞赏，认为最优良、最卓越的钢是中国产品。

罗马帝国时期的欧洲炼铁技术普林尼的著作中有用硬铁块(应为生铁)擦涂熟铁

使之表面硬化的记载。在英国,曾发现公元2世纪的生铁块，含碳3.2％,硅1％,磷

0.76％，硫0.49％。但在15世纪以前，生铁并没有在中国文明影响以外地区大量使用。

相当于汉代时期，欧洲和其他地区炼铁的方法仍然是用固态还原得到的海绵铁再锻造成块炼铁。在罗马帝国迅速膨胀时期(公元前一世纪末至公元一世纪末)，铁和其他金属的产量迅速增加。建于公元83年苏格兰英赫图梯(Inchtuthil)地方的一座罗马堡垒，存有90万只不同尺寸的铁钉,其中大的具有较高的含碳量(0.2～0.9％)，以承受较大的力。当时欧洲所用的炼铁炉随地区不同大致可分为三类：①地炉，从地面下挖，上有圆顶，侧面鼓风，在炉顶加料和取料；②平地筑炉；③竖炉，有的可以排渣。

世界各地区不同时期的炼铁技术可以通过对各地发现的炉渣的分析得到反映（见表）。

从表中可以明显看出，中国古代炼铁技术所用的方法不同于其他地区。石灰熔剂的使用提高了炉渣中氧化硅、氧化钙的含量，大大降低了渣的熔点和渣中的含铁量，有利于获得生铁。

中国古代冶金的其他成就

铸造技术继青铜器之后，中国古代广泛使用了铸铁。只是在需要精细的饰物或大型高强度器件（如刀、剑、大锚）的情况下，才使用锻造器件。中国古代的铸师发展了一系列卓越的技术。

陶范和铁范中国和其他国家一样，铸造是从使用石范开始的，以后使用了铜范。商周青铜器大量使用陶范。它可用母模复制，便于大量生产。模和范经过焙烧，比较坚固，为青铜器的铸造创造了优越的条件。中国铸造技术的先进性还表现在战国时期出现的用金属模制作铁范，然后利用铁范进行大规模生产。这一先进技术实现了产品的规范化和批量生产（图21、图22）。

叠铸约在公元前2200年，西亚地区发明了一范多型，可以同时铸造若干器件的石范。中国甘肃玉门出土的属于火烧沟文化的石范（见彩图），已能同时铸造两个箭镞。战国时用这种方法铸造钱币，后来进一步发展成多层范片相叠,一次铸造多件的叠铸方法(图23、图24)。这是继铸造生产规格化、批量化后，进一步提高工效的重大发展。

精密铸件陶范的使用和高度的铸造技术水平，铸成了音调准确的双音编钟,面积大而厚度很薄的铜鼓(见彩图),细达0.1毫米的越国青铜剑剑首底部的环纹(见彩图)。战国初期还用失蜡法铸造出曾侯乙墓尊盘这样的精美制品。（见彩图）

大型铸件竖炉冶炼的强化，提高了液态金属的铸造温度；焙烧工艺的采用，提高了泥范的强度，为大型铸件的生产创造了条件。中国早在商代就铸造出许多重量在百公斤以上的各种铜器。唐代以后又发展为铸造大型铁件。如铁镬(江苏扬州)、当阳铁塔（湖北当阳，分段铸造）、沧州铁狮(河北沧州)、铁人（河南登封、山西太原）等。到了明代出现了重达46.5吨的北京永乐大钟，和分段铸成整体重达76吨的河北正定铜佛。

金属表面装饰技术从春秋时代开始，各种金属表面装饰工艺进一步发展。

错金与鎏金春秋中叶以后，开始在青铜器表面嵌镶不同色泽金属如铜片，后来发展为凿有细纹和艺术化的文字（鸟篆），纹内嵌入金（银）丝的错金（银）技术。(见

彩图)

在欧洲，这一技术见于公元前半世纪的记载。

吴国剑都有黑色花纹。秦汉时期有些箭镞、剑格也使用了这种技术。后来在铜器表面刻

槽作画，槽中用鎏金（银）办法“走金”或“走银”；有的将表面着色；以及制出著名的云南乌铜器（图25）。

其他金属及其合金中国古代除了使用铜、锡、铅、金、银外，还发明了铜镍合金（白铜）的冶炼技术，锌的冶炼和水法炼铜的技术，发明了砷白铜和补牙用银汞齐等技术。

白铜原指铜镍合金。东晋常璩所著《华阳国志》记载：“螳螂县因山而得名，出银、铅、白铜、杂药”。螳螂县在今云南会泽巧家一带，附近东川产铜，四川会理力马河、青矿山有古镍矿遗址。此后，至迟在明代将金属锌加入铜镍合金得到似银合金。含铜40～58％，镍7.7～31.6％,锌25.4～45％的合金被称为白铜或中国白铜。白铜出口到欧洲，1822年苏格兰法伊夫（Fyfe）分析中国白铜，得知是铜、镍、锌合金，后来由德国进行仿制,发展成为重要电阻材料,称为“德国银”（铜25～50％，镍5～35％，锌10～35％）。

铜砷合金含砷高的铜砷合金色白, 具有较好延性。李时珍（1518～1593）、宋应星（1587～?）在著作中都记载了用砷冶炼白铜。在此之前宋代已有可以解释为砷白铜的记载。在中亚、埃及和欧洲曾由于使用含砷或镍的铜矿物为原料，在应用锡青铜以前使用含有少量镍或砷的铜器，后来为锡青铜所取代。中国镍白铜或砷白铜的发明与此不同，是有目的地加入含所需元素的矿物，冶炼成所需的合金。

锌的冶炼中国在冶金上的另一贡献是金属锌的生产。中国明代以后称锌为倭铅。中国在16～18世纪已经向欧洲出口含锌99％的锌锭。20世纪70年代，云南和贵州尚有古代流传下来的与《天工开物》所记载相似的炼锌方法──坩埚炼锌法（图26、图27）。这个方法的基本原理在世界各国一直应用到电解制锌法的出现。

胆铜法汉初已有“曾（白）青得铁化为铜”的记载，即硫酸铜（曾青）与铁反应，可以析出铜。用此原理生产铜的方法称为胆铜法，在北宋得到广泛应用，并且有专著《浸铜要略》（已失传）。这种方法一直到现在还在应用。

牙用银膏在牙科中应用银汞齐是中国古代冶金的又一成就。唐代《新修本草》(公元659年)记载银膏(银锡汞合金)可以硬化,并用以补牙。这种合金的制成当与魏晋南北朝炼丹有关。1826年在法国开始应用补牙合金，1833年传入美国。

中国古代冶金发展的特点中国冶金的发展和西亚、中亚、欧洲走着不同的道路。

在中国,尚未发现早期使用含砷铜、镍铜的阶段。青铜冶炼的一个特点是铜锡合金

和铜铅合金同时并用，早在齐家文化（约公元前2000年）的青铜器中，就有了这两种不同的合金。

在钢铁方面，世界上长期采用固态还原的块炼铁和固体渗碳钢，而在中国，铸铁和用生铁制钢一直是主要的方法。由于铸铁和生铁炼钢法的发明和发展，中国的冶金技术在明代中叶以前一直居于世界先进水平。使用木风箱和焦炭炼铁、生铁炼钢、锌和镍白铜的冶炼、永乐大钟的铸造等，都标志着古代中国冶金技术的卓越水平。

在另一方面，中国虽然是世界上主要产锑国，但迄今未发现文献记载或出土的锑和铜锑合金。硫化锑是古希腊和罗马时代作为服饰的化妆品。早期（公元前1800年以前）青铜偶有锑达15％。公元一世纪普林尼和戴奥斯科瑞德（Dioscorides）都曾提到锑矿石与木炭一起加热过度时，成为“铅”，即金属锑。阿格里科拉（G.Agricola）在1550年所著的De Natura Fossilium中提到用锑锡合金作为印刷字模。

中国古代另一个未曾使用的金属是铂。铂以铂砂状态自然存在,中南美印第安人很早就使用铂的合金,印加人在哥伦布1492年发现新大陆以前已炼出含铂18～72％的合金。西班牙人侵入美洲后得识铂的存在，成为欧洲人所熟知的第8个金属（前7个金属为金、银、铜、铁、锡、铅、汞）并于1803年用于硫酸的浓缩皿。

近代冶金技术的发展

15世纪末至16世纪初，西欧社会生产力已经有了显著发展，手工业技术不断得到提高，风车、水车的发明并应用于鼓风、排水、提升,使矿冶业得到新的动力,大大提高劳动生产率。这一时期欧洲的矿冶技术详细地记载于两部名著中,即比林古乔

（V.Biringuccio）的《火法技艺》（Pirotechni a）和阿格里科拉的《论冶金》(De Re Met a llic a)。产业革命开始以后,对金属的需求大大增加，也促进了冶金工业的进一步发展。

15世纪初期，炼铁高炉在欧洲迅速发展，主要特点是加强鼓风,加大炉身,增大燃料比。17世纪以后，炉身高达6～9米,日产铁1吨左右。水力锻锤也不断加大，到19世纪已达600～700公斤。蒸汽机的发明(1755)改善了鼓风，达比 (A.Darby)用焦炭代替木炭炼铁成功(1709)，强化了冶炼过程，使铁的产量迅速增长。尼尔森（J.B.Neilson）采用热风炼铁，焦比降低,而生产效率成倍提高（1828），进一步降低了燃料消耗，使煤铁比从8.00（1829）降低到2.88（1833，风温315℃）。

17世纪初，北欧和西欧开始用生铁炒炼熟铁。到18世纪中叶，英国开始（1744）大量用生铁冶炼熟铁，利用水力鼓风对熔化的生铁进行脱碳，然后锻造排渣，成为低碳熟铁。这时钢仍用固态还原得到的海绵铁进行渗碳制取,少量的高级用钢如钟表发条、剃刀等的用钢,则使用坩埚法炼制。19世纪中叶，英国有炒熟铁炉3400座，每炉产铁达到1.6吨。英国当时的熟铁产量占中国以外的世界熟铁产量的一半。除作为结构使用外，在1820年左右，用轧制的熟铁铁轨代替1767年开始使用的铸铁铁轨和1808年开始使用的韧性（可锻）铸铁铁轨。

贝塞麦（H.Bessemer）在英国,凯利（W.Kelly）在美国尝试向铁水吹入空气的方法

进行炼钢。贝塞麦开始时使用固定坩埚(图28)，后来采用转炉（图29），于1856年取得了初步成功，但由于试验所用的是低硫铁矿，而其他铁矿含硫较高，贝塞麦的专利开始时不能得到广泛应用。马希特父子(R.F.& D.Mushet)利用加锰铁脱氧，并消除了硫含量高带来的热脆，使贝塞麦转炉炼钢完全取得成功，到1873年英国转炉钢产量已达50万吨。转炉钢于19世纪中叶大量用于制造钢轨。但是转炉还面对着除磷的问题，即不能以高磷铁作原料。托马斯（S.G.Thomas）和吉尔克里斯特（P.C. Gilchrist）利用碱性炉衬和炉渣，即后世称之为托马斯法，于1879年解决了这个问题，所产的钢被英国商业部批准用于建造大型桥梁。

西门子兄弟(K.W.&F.Siemens)用斯特林(Stirling)1916年创造的炉气余热再生方法（这种方法广泛用于玻璃工业），于1855年发明了蓄热室,提高反射炉炉温,炼出液体钢水，取代坩埚制钢法（但在英国未能完全代替炒拌熟铁炉）。1864年法国马丁(P.┵.Martin)终于使这种炉子（后世称为平炉）代替了炒钢炉（图30）。托马斯转炉炼钢和平炉炼钢是近代炼钢工业的基础。20世纪50年代初，利用德国杜雷尔(R.Durrer)及其学生在炼钢转炉顶部吹入氧气代替空气的方法发展成为最早的氧气顶吹转炉炼钢的方法（LD法），在奥地利林茨(Linz)和多纳维茨(Donawitz)的工厂投入生产；60年代进一步将底吹法应用于氧气转炉，成为氧气底吹转炉炼钢法。70年代发展为顶底复合吹炼，和顶部或底部吹入煤粉增加热量的方法。

随着科学技术和工业的发展，新的冶炼方法和精炼方法不断出现。1866年德国发明了发电机，它的出现使电解法提纯铜的工业方法得到实现(1869)，从而满足电气工业对高纯铜的需要，也开创了电冶金这一新领域。埃鲁(P.L.T. Héroult)在1899年首先用电弧炉炼钢。虽然低频感应炉早在1877年已经出现,但没有得到发展;诺思拉普

(J.K.Northrop)所发明的高频感应炉炼钢(1927)终于取代坩埚法成为高合金钢生产的普遍方法，并使真空冶炼成为可能。

工业的发展促进了对新材料的需要，新的金属不断投入使用。继钨钢（1882，后来

发展为高速工具钢）之后，相继出现了高锰耐磨钢和锰钢(1887～1889)，接着又出现了轰动工程界的镍钢(1889)和耐蚀铬钢（见不锈耐酸钢）。在非铁金属方面，包括轻金属(铝、镁、钛)，难熔金属（钨、钼、锆、铪、铌、钽），稀土金属、放射性元素等，在18、19世纪已经先后发现。

从19世纪初，戴维(H.Davy)成功地电解了熔融的氢氧化钠、氢氧化钾，得到金属钠、钾(1807)，开创了熔盐电解方法。1886年美国霍尔(C.M.Hall)和法国埃鲁分别将氧化铝加入熔融冰晶石，电解得到了廉价的铝。经过将近一个世纪，铝已成为用量仅次于铁的第二大金属。

钛是另一个由于科学技术发展的需要进入工业生产的金属。1791年发现钛以后，1825年用钾还原氟钛酸钾获得金属钛，1910年用钠还原法从四氯化钛制得纯钛。40年代用镁代替钠作还原剂，并使钛的大量生产和真空熔炼加工等技术逐步解决后，钛及钛合金的广泛应用才得到实现。

在近代物理化学的指导下，核技术和电子工业的需要促进了稀有金属的生产。铀和其他核燃料以及锆、铪的生产及其分离,钽、铌的分离，稀土元素的分离,促进了离子交换、溶剂萃取、同位素分离和生产、熔盐电解等一系列新技术的发展。第二次世界大战以后，电子工业和半导体工业对超纯材料(见超纯金属)的要求导致区域熔炼(1946)及各种单晶制备方法和气相沉积法(1960)的出现。近年来非晶态金属的制备和具有金属导体性质的非金属的出现，更扩大了冶金技术的领域。

在金属加工方面，欧洲在16世纪以后发展出使用机械的金属塑性加工(或称压力加工)方法。最早的蒸汽锻锤安装在法国(1842)，而水压机则是英国的发明(1861)。在轧制铅片的手摇轧机基础上欧洲出现了由珀内尔 (J.Purnell)设计出的带孔型的双辊轧机(1766)用以轧制棒状产品。科特(H.Cort)用有孔型的轧机轧制了熟铁，成为生产型材的有效加工方法，科特因此被西方誉为“近代轧制之父”。1836年蒸汽机驱动轧机(二辊、三辊)的出现是金属加工的重要进步。为了减薄钢板厚度，英国在1720年左右发明了薄板叠轧的技术，某些工厂至今还在应用。19世纪50年代，厚钢板生产的发展已使法、英两国相继用10厘米厚的轧制铁板制造战舰的装甲。

18世纪末至19世纪初出现的金属挤压技术是金属加工的另一重大成就，此法最早应用于铅管的生产(1797)，后来用以挤压铜及其合金(1894)和铝及其合金(1930)并成为某些低塑性金属开坯的重要手段。70年代利用液等静压下挤压的方法加工脆性材料如钼、锆（见等静压加工），还利用有些合金在一定温度范围内的超塑性，发展出超塑性加工方法。

由于各种加工方法的发展和对金属及合金组织的了解，发展出利用形变加工控制合金组织的技术（见塑性加工与金属组织，使材料性能得到更好的发挥，例如取向硅钢片以及用控制轧制提高钢材的强度和韧性等。这些新工艺和新型材料的出现迫使钢铁工业大规模生产每一阶段都必须严格遵守规定的工艺和要求，是生产科学化的重大进步。

人类对金属及其合金经过6000年以上的使用和研究，已经有了一些深入的了解。如果对合金成分、电子和原子运动、晶体缺陷、晶体结构、固态相变之间的关系以及它们和各种性能间的关系得到更加彻底的了解，将会进一步发展出新的合金和材料，并充

分发挥它们的各种物理、力学、化学性能。金属学和冶金学的发展，将能促进更加经济有效地获得日益增多的金属材料。

参考书目

R.F. Tylecote, A History of Metallurgy, TheMetall Society,London,1976.

宝钢公司简介与发展历史

宝钢公司简介与发展历史 更多不锈钢管知识，请登录西安不锈钢管网站：https://www.wendangku.net/doc/ea4615166.html, 1998年11月17日，经国务院批准，以“宝山钢铁（集团）公司”（即原上海宝山钢铁总厂，1993年更名）为主，吸收“上海冶金控股（集团）公司”（简称“上海冶金”）、“上海梅山（集团）有限公司”（简称“上海梅山”）联合组建成上海宝钢集团公司（2005年10月，上海宝钢集团公司依照《公司法》改建为规范的国有独资公司，更名为宝钢集团有限公司）。 2000年，宝钢集团独家创立宝山钢铁股份有限公司（简称“宝钢股份”），12月12日宝钢股份挂牌上市。2007 年4 月28 日，通过成功实施跨区域资产重组，宝钢集团新疆八一钢铁有限公司（简称“八一钢铁”）在新疆揭牌，有着56 年历史的新疆八钢正式成为宝钢集团控股的子公司。 2008年6月28日，由宝钢控股的广东钢铁集团有限公司（简称“广东钢铁”）成立，标志着宝钢与广东地区钢铁企业的 资产重组取得阶段性成果。2009年3月1日，宝钢集团公司与杭州钢铁集团公司签署协议，重组宁波钢铁有限公司（简称“宁波钢铁”）。宝钢集团生产高技术含量、高附加值的钢铁产品，其产品包括碳钢、不锈钢和特殊钢三大系列，用途覆盖汽车、家电、石油化工、机械制造、能源交通、建筑装潢、金属制品、航空航天、核电、电子仪表等领域。围绕钢铁供应链、技术链、资源利用链，宝钢还发展了资源开发及物流业、钢材延伸加工业、工程技术服务业、生产服务业、煤化工业、金融投资业等多元产业。 2005年，宝钢在国际权威钢铁咨询机构WSD（世界钢铁动态公司）“世界级钢铁公司”综合竞争力排名中名列第三，并被认为是未来最具发展潜力的钢铁企业。2009年，宝钢集团钢产量达3887万吨，在全球钢铁企业排名第三。

炼钢工艺的发展历程

炼钢工艺的发展历程 2008年12月8日摘自冶金自动化网 炼钢方法（1） 最早出现的炼钢方法是1740年出现的坩埚法，它是将生铁和废铁装入由石墨和粘土制成的坩埚内，用火焰加热熔化炉料，之后将熔化的炉料浇成钢锭。此法几乎无杂质元素的氧化反应。 炼钢方法（2） 1856年英国人亨利·贝塞麦发明了酸性空气底吹转炉炼钢法，也称为贝塞麦法，第一次解决了用铁水直接冶炼钢水的难题，从而使炼钢的质量得到提高，但此法要求铁水的硅含量大于0.8%，而且不能脱硫。目前已淘汰。 炼钢方法（3） 1865年德国人马丁利用蓄热室原理发明了以铁水、废钢为原料的酸性平炉炼钢法，即马丁炉法。1880年出现了第一座碱性平炉。由于其成本低、炉容大，钢水质量优于转炉，同时原料的适应性强，平炉炼钢法一时成为主要的炼钢法。 炼钢方法（4） 1878年英国人托马斯发明了碱性炉衬的底吹转炉炼钢法，即托马斯法。他是在吹炼过程中加石灰造碱性渣，从而解决了高磷铁水的脱磷问题。当时，对西欧的一些国家特别适用，因为西欧的矿石普遍磷含量高。但托马斯法的缺点是炉子寿命底，钢水中氮的含量高。 炼钢方法（5） 1899年出现了完全依靠废钢为原料的电弧炉炼钢法(EAF)，解决了充分利用废钢炼钢的问题，此炼钢法自问世以来，一直在不断发展，是当前主要的炼钢法之一，由电炉冶炼的钢目前占世界总的钢的产量的30-40%。 炼钢方法（6）

瑞典人罗伯特·杜勒首先进行了氧气顶吹转炉炼钢的试验，并获得了成功。1952年奥地利的林茨城(Linz)和多纳维兹城(Donawitz)先后建成了30吨的氧气顶吹转炉车间并投入生产，所以此法也称为LD法。美国称为BOF法（Basic Oxygen Furnace）或BOP法， 如图1所示。 图1 BOF法 炼钢方法（7） 1965年加拿大液化气公司研制成双层管氧气喷嘴，1967年西德马克西米利安钢铁公司引进此技术并成功开发了底吹氧转炉炼钢法，即OBM法(Oxygen Bottom Maxhuette) 。1971年美国钢铁公司引进OBM法，1972年建设了3座200吨底吹转炉，命名为Q-BOP (Quiet BOP) ，如图2所示。 图2 Q-BOP法 炼钢方法（8） 在顶吹氧气转炉炼钢发展的同时，1978-1979年成功开发了转炉顶底复合吹炼工艺，即从转炉上方供给氧气（顶吹氧），从转炉底部供给惰性气体或氧气，它不仅提高钢的质量，而且降低了炼钢消耗和吨钢成本，更适合供给连铸优质钢水，如图3所示。 图3 转炉顶底复合吹炼法 炼钢方法（9） 我国首先在1972-1973年在沈阳第一炼钢厂成功开发了全氧侧吹转炉炼钢工艺。并在唐钢等企业推广应用，如图4所示。

中国古代冶金发展史

一、中国古代冶金发展史中国古代冶金发展史主要可分为青铜时代和从早期铁器时代到完全铁器时代两部分。我国是在公元前1500年左右开始进入青铜时代，公元前500年左右开始进入铁器时代的，在早起的文明国家中我们使用金属的时间相对较晚，但是由于中国在冶铸技术方面的发明和创新，青铜冶炼和生铁冶铸技术的发展，使得中国的冶金业很快后来居上，跃升为世界的前列。 我国的青铜时代在夏王朝建立时期开始，夏王朝的青铜器冶炼技术标志着中国古代冶金技术的开端，也标志着我国古代人民正是告别石器时代走向新文明，在商周时期青铜的冶炼达到鼎盛时期。而铁冶炼技术开始于从春秋时期，东周、秦汉到南北朝时期得以发展，在唐宋元时期达到最高潮，在明清时期又得以扩展，发展了铸造、锻造、有色金属生产和加工技术。 古时期铜或铁制文物，主要为兵器、生产工具、礼器等，如作为国宝级文物的司母戊铜鼎，中山王铁足铜鼎，还有许多古墓中挖掘出的铁制兵器等等，我们可以看出冶金技术的发展，无论是铜器时代还是铁器时代都与国家的发展需求、百姓生活息息相关。 近代冶金发展史 早在19世纪中期，西方冶金技术开始有了突飞猛进的发展，尤以钢铁工业发展突出。1832年尼尔松（Neilson）用热风炼铁，大大强化了炼铁生产。增加了高炉炉高，改进了高炉的炉型，使得高炉构造更适于炼铁生产，工艺远比古时期得以优化，也使得19世纪末铁产量较世纪初翻了十几番。1856年，美国科学家发明了转炉炼钢，标志着近代炼钢技术的开端，具有重要意义。随后平炉炼钢技术的产生，电炉技术的发明，使得钢铁工业得到更进一步的发展，从根本上改变了古代冶金技术的面貌。 1890年，湖广总督张之洞主持兴建湖北汉阳铁厂和大冶铁矿，它的建设标志中国近代钢铁工业的兴起。1908年，汉阳铁厂、大冶铁矿和萍乡煤矿联合组成汉冶萍煤铁厂矿公司。这是中国近代第一个钢铁联合企业，也是当时远东第一流的钢铁联合企业，在第一次世界大战前后，本溪、鞍山、上海、阳泉和石景山等地的钢铁工厂也先后起步，使得我国的冶金技术水平有了突飞猛进的发展。 世界冶金发展史 自然铜处在新石器时期，人类最早使用的是各类自然存在的金属单质比如自然铜、陨铁、金和铂，这时期并没有称之为冶炼的技术，主要是直接获取单质金属熔化使用。人类在寻找石器过程中认识了矿石，并在烧陶过程中，逐渐创造了冶金技术。 作为最早被人们冶炼和使用的金属之一，铜在历史上的作用是毋庸置疑的。作为最早被人们冶炼和使用的金属之一，铜在历史上的作用是毋庸置疑的。青铜时期前人类有相当长的一段时间冶炼高纯的同或含有大量砷锑的铜。青铜时代以青铜的使用量来区分，分为早期青铜时代和青铜全盛时代。

略谈中国冶金技术的发展历程

略谈中国古代冶金技术的发展历程 摘要：中国作为一个拥有着五千年历史的文明古国，又是一个以农业为本的国家，这也意味着中国的冶金技术会随着农业生产技术的发展而发展，下面这篇文章会从冶炼的金属的种类，冶炼火源的燃料来源以及冶炼技术等三方面来略谈中国古代冶金技术的发展历程。 摘要：中国古代冶金技术发展历程 关于中国冶金技术的发展的历史，是科学技术研究的重要部分，它直接关系到了生产工具的改进，也就意味着古代社会生产力的提高和发展。中国古代之所以能够比欧洲早一千年出现封建社会，其中一个很重要的原因，就是由于中国古代社会生产力很早得到了比较高度的发展，这和当时中国冶金技术的高度发展是密不可分的。中国最迟到春秋晚期已发明生铁冶铸技术，这项发明比欧洲要早一千九百多年，欧洲直到封建社会中期（14世纪）才推行这种技术。中国最迟在战国早期已创造铸铁柔化处理技术，已能把生铁铸件经过柔化处理变为可锻铸铁（即韧性铸铁），这又早于欧洲两千三四百年，欧洲要迟至封建社会末期（18世纪中叶）才应用这种技术。当时我国由于生铁冶铸技术的发明，铁的生产率大为提高；又由于铸铁柔化处理技术的创造，使得白口铁铸造的工具变为韧性铸铁，大大提高了工具的机械性能（就是增强了工具的使用寿命）。中国战国、秦、汉时期，生铁冶炼技术有较快的发展，铸造铁器技术又有了长足的进步，铸铁柔化处理技术也达到了先进水平，因而韧性铸铁的工具特别是农具得到了广泛使用，这样当然有助于农业生产的发展。至少到公元前一世纪西汉前后，中国人民就创造了生铁炒炼成熟铁或钢的技术，这项发明又比欧洲要早两千多年，欧洲要到封建社会末期（18世纪中叶）才创造“炒钢”技术。最迟在公元5——6世纪南北朝时代，我国人民又发明了“灌钢”冶炼法，这种以生铁水灌注熟铁的炼钢方法是中国人民独特的创造，这在世界钢铁冶炼技术发展史上是值得大书特书的。到唐宋时代，这种炒钢和灌钢技术以及锻造技术又有进一步发展。汉代开始冶铁开始使用煤炭做燃料，到了北宋时期，已经有了以煤做为燃料冶铁的明确记载。淬火技术在战国中期就得以运用。供风形式也由自然通风到人力皮囊鼓风再发展到了东汉初期南阳太守杜诗创造出的水利鼓风装置—水排。宋代又进一步发明了长方形的木风箱，进一步加大了供风力度，提高了冶炼温度，增强了冶炼的质量。 一、冶炼金属种类的发展与变化 金虽然在化学性质上比铜要更为稳定并且也更易被冶炼，但是中国的金矿储量比较少，所以中国最早冶炼的金属是铜，铜的化学性质比较稳定，并且易开采和冶炼，中国是世界上最早掌握黄铜冶炼技术的文明，姜寨遗址出土的黄铜片和黄铜环就是冶炼而成，距今6700年。中国的青铜冶炼掌握的也较早，目前我国最早的冶炼青铜器为甘肃马家窑遗址出土的青铜刀，距今也有5000年。比黄铜更为普遍使用的是青铜，青铜文化在世界各地区都有发展，青铜是加入了锡或铅的铜合金，在中国古代人们已经能够准确的掌握青铜的含锡铅比例。可根据铸造期望的不同，按比例加锡、铅。《周礼·考工记》里明确记载了制作不同的不同合金比例：六分其金而锡居一，谓之钟鼎齐（剂）。五分其金而锡居一，谓之斧斤齐（剂）。四分其金而锡居一，谓之戈戟齐（剂）。三分其金而锡居一，谓之大刃齐（剂）。五分其金而锡居二，谓之削杀矢（箭头）之齐（剂）。金锡半，谓之鉴燧（铜镜）之齐（剂）。青铜的化学性能稳定，耐腐蚀，可长期保存。此外，

铜湿法冶金的发展历史

世上无难事，只要肯攀登 铜湿法冶金的发展历史 中国古代的铜湿法冶金大约在一万多年前人类就开始利用自然铜制成针、珠、锥等。至今发掘到的最早炼制铜器是在伊朗出土的刮刀、锥、凿等物，年代可能是公元前3800 年。我国甘肃发现的青铜小刀的炼制时间约为公 元前2750 年。公元前3000 年在塞浦鲁斯人类已经用熔炼方法炼铜。世界冶金学史界公认，湿法炼铜的工艺始于中国。铁置换铜反应的发现远自西汉。汉代《淮南万毕术》卷下记载：“白青得铁即化为铜”。白青是水胆矾。用铁从天 然含铜水流中置换、提取金属铜在唐朝已开始，两宋时期已形成工业规模，当时称为”浸铜法”。由于蓝绿色的含铜水称为“胆水”，所得的铜称为“胆铜”。据 宋代史书《宋会要辑稿》记载的当时东南各路九处产铜情况，仅韶州岑水场（今广东翁源县北）一处年产胆铜即达80 万斤，各处之和多达187: 4427 万斤。北宋元丰、元祐（1086~1094）年间，有一位富有经验的炼铜能手还总结编写了《浸铜要略》一书，可惜已失传。但其后人编写的《浸铜要略序》今尚存世。在金人南侵的南宋时期，随着国家衰落，胆水炼铜业也随之衰败[1]。 西方铜湿法冶金的发展过程西方最早的湿法炼铜厂出现在欧洲的匈牙利境内靠近西莫尔尼兹（Schmollnitz）的一个矿山，15 世纪就开始从矿水中用铁置换回收铜。但是西方公认的湿法提铜厂鼻祖是西班牙的雷奥·廷托(Rio Tinto) 矿,1752 年起他们先对含铜黄铁矿进行氧化焙烧，然后浸取，再从浸取液中置换回收铜［2］。据记载，1854 年西班牙的一项专利是焙烧一浸取一置换法生产铜。可能是由于焙烧产生的二氧化硫造成过分污染，20 世纪初，他们开始发展并采用堆浸技术，所得浸取液流经一系列木制大桶，其中堆放铸铁块。进人20 世纪，随着铜的需求量日益扩大，人们开始重视铜矿表层氧化矿的开发 利用，湿法逐渐成为处理氧化矿的主要冶金方法，在浸取技术方面有了长足的

钢铁冶金学教案

钢铁冶金学2 课程教学大纲 Metallurgy of steel and Iron 2 课程编号: 12923102 适用专业: 冶金工程（本科） 学时数: 40 学分数: 2.5 执笔人: 芶淑云编写日期:2008年10月 一、课程的性质和目的 本门课程属于冶金工程专业（钢铁冶金方向）的一门专业方向课，通过本门课程的学习，使学生掌握炼钢的基本原理和生产工艺过程，及设备，确定工艺参数的方法，了解转炉、电炉炼钢的工艺设备及构造、炼钢用的原材料和耐火材料、炉外精炼法及其发展趋势，使学生熟悉炼钢工艺流程，为今后从事相关的生产、科研奠定必要的基础。 二、课程教学环节的基本要求 课堂讲授： 本课程以课堂讲授为主，在讲授过程中，应充分注意理论与实际的联系，以增强学生的学习兴趣，调动学生的积极性，可采取讲授与讨论相结合的教学方式。作业方面： 每章布置一定量的作业或思考题，以巩固所学的基本知识，并锻炼学生分析和解决实际问题的能力。 考试环节： 本课程为考试课，建议期末以考试成绩和平时成绩综合评定结果作为课程成绩。 三、课程的教学内容和学时分配 第一章概论(4学时) 教学内容： 炼钢的发展过程；炼钢的任务；炼钢生产流程；钢铁生产的主要技术经济指标，炼钢原料。 教学要求： 1.了解炼钢铁生产的发展过程，炼钢的任务。 2.理解炼钢用原材料的主要种类、性能及评价指标，耐火材料的损毁原因。 3.掌握炼钢生产流程，钢铁生产主要技术经济指标。 重点：炼钢生产流程和钢铁生产主要技术经济指标。 难点：炼钢过程中耐火材料的损毁机理。

第二章氧气转炉炼钢（10学时） 教学内容： 转炉炼钢的特点；氧气转炉炼钢过程渣、钢成分的变化；氧气射流与熔池的相互作用；氧气转炉炼钢的冶金特征；氧气转炉吹炼钢过程的操作制度；少渣吹炼工艺；氧气转炉炼钢的自动化控制和新技术。 教学要求： 1.了解转炉炼钢的特点，氧气转炉炼钢不同吹炼方式的冶金特点。 2.理解氧气转炉炼钢的自动化控制和新技术，氧气射流与熔池的相互作用。 3.掌握顶吹氧气转炉炼钢工艺及操作制度,氧气转炉炼钢过程渣、钢成分的变化。 重点：顶吹氧气转炉炼钢工艺。 难点：氧气转炉炼钢过程渣、钢成分的变化与控制；氧气转炉炼钢的自动化控制和新技术。 第三章电炉炼钢 (8学时) 教学内容： 电冶金概论；电弧炉基本过程；电弧炉炼钢工艺；典型钢种冶炼 电弧炉炼钢用原料，配料，补炉和装料，熔化期，氧化期，还原期，出钢，电弧炉发展趋势。 教学要求： 1．了解电炉炼钢方法（扼要介绍感应炉冶炼，电渣重熔法，真空感应炉熔炼法，等离子电弧炉重熔等方法），电弧炉炼钢用原料，电弧炉发展趋势。 2. 熟悉典型钢种冶炼电弧炉炼钢工艺 3. 掌握电弧炉炼钢工艺，碱性电弧炉冶炼工艺及各期的任务与操作方法。重点：碱性电弧炉炼钢工艺。 难点：碱性电弧炉炼钢工程中不同时期的操作工艺。 第四章炉外精炼（8学时） 教学内容： 炉外精炼的理论基础；铁水预处理；钢水炉外精炼；中间包冶金。 教学要求： 1.了解中间包冶金过程。 2.理解炉外精炼的理论基础，钢水炉外精炼方法分类。 3.掌握铁水预处理的目的和方法，钢水炉外精炼方法。 重点：铁水预处理；钢水炉外精炼。 难点：钢水炉外精炼。 第五章凝固理论与浇注工艺（10学时） 教学内容：

中国古代冶金技术与青铜文化之谜样本

第三章中国古代冶金技术与青铜文化之谜 在中国古代科技成就中, 冶金技术是令世界瞩目的, 本章主要介绍中国古代冶金技术中的一些主要成就, 并对中国青铜文化的起源之谜作简要解读。 第一节中国古代冶金技术成就概述 中国古代冶金技术主要包括青铜冶炼技术、铸铁冶炼技术、钢铁冶炼技术以及其它合金的冶炼技术。本节简要介绍前三种冶炼技术的主要成就。 一中国古代的青铜冶炼技术 当前现有史料表明, 中国冶铜技术要比西亚和欧洲晚1000多年。可是, 中国早在夏代, 就已经掌握了红铜的冷锻和铸造技术, 夏末商初时期就能进行青铜冶炼和铸造。商代中期以后就进入了高度发展的青铜文化时期, 这对于同一时期的西亚和欧洲的青铜文化来说就显得相形见绌, 根本无法与之相比较。在中国河南的商代遗址中出土了大量的青铜器, 其中主要是礼器、兵器、日用器皿和部分生产工具( 包括手工工具和农具) , 浑厚、庄重、质朴的司母戊大方鼎, 是当前所发现的世界上现存的远古时期的最大青铜器( 见图3—1) 。它重875公斤, 高133厘米, 长118厘米, 宽75厘米, 其后发现的司母辛大方鼎( 安阳妇好墓出土) 重805公斤, 是仅次于前者的大方鼎。另外还有四羊尊等青铜器精品( 见图3—2) 。

春秋战国时期, 中国古代的青铜冶炼技术达到了高峰。冶金工人已经掌握了冶炼青铜的关键技术——铜锡等金属的比例配方和冶炼温度的判定方法。成书于春秋末期的《考工记》一书中对冶炼锡青铜提出了六种不同的配比喻式——即”六齐”之术: ”金有六齐, 六分其金而锡居其一, 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; 五分之金而锡居二, 谓之削杀矢之齐; 金锡半, 谓之鉴燧之齐。” 这六种配比有两种分析结果, 其一为16.7%, 20%, 25%, 33.3%, 40%, 50%或者为14.3%, 20%, 25%, 28.6%, 33.3%。前一种结果与实际情况要相符合一些。因为含锡量为17%左右的青铜呈橘黄色, 很美观, 声音也很好, 这正是铸造钟鼎之类所需要的双重效果。《考工记》中的记述大致上正确地反映了中国古代青铜 器合金的配比规律, 是世界上最早的青铜合金配比的经验性科学总结。

中国古代的铜冶金技术

中国古代的铜冶金技术 中科院自然科学史所华觉明研究员 那么今天要讲的呢就是中国古代矿冶技术。中国古代曾经冶炼和使用的金属有八种，就是铜、金、锡、铅、铁、银、汞、锌，也许还有锑。因为中国的湖南兴化是世界上著名的锑的产地，储量很大。那么根据文献记载在明朝就在这开采过，当然开采的是锑。但是当时的人不认识锑，以为是锡，所以就取了个名字叫锡矿山。现在在湖南兴化还有锡矿山，有水口山的矿务局。那么当时应该是已经冶炼过锑，但是有没有用，开采的规模怎么样，都不是太清楚。所以现在我们还是讲，中国古代冶炼和使用的金属有八种。东汉许慎的《说文解字》说：“凡金，皆金之属也”。这是“金属”这个名词的由来。那么这八种金属当中，铜和铁是最重要的。我写过一本书，名字叫《中国古代金属技术》副标题是“铜和铁造就的文明”。也就是说铜和铁这两种金属在中国文明史上所起的作用是最重要的。那么青铜彝器铸作和两千年的铁水长流，在世界上只有中国才有。就是说铜和铁，青的铜和黑的铁各领风骚两千年，创建了世所公认的灿烂的商周青铜文明以及长期位居世界前列的中国辉煌的钢铁文明。那么在我们所要讨论的就是说在古代中国，铜是怎么炼成的？钢铁是怎样炼成的？铜和铁怎样造就又造就了怎样的文明？它们在世界文明史上占有怎样的地位？这样的文明现在是不是还存在于我们的生活之中？回顾这一段历史对我们还有什么意义？我想就是这是我们想要探讨的一些主要问题。下面讲第一个大问题，中国矿冶史的分期。中国矿冶史的分期大概是分成四个时期，它的跨度长达四五千年。那么第一个时期就是金属技术的萌生期。我们现在已经知道的最早的中国的金属遗物是陕西临潼姜寨这个遗址出土的黄铜片和黄铜管，那是属于仰韶时期的。这个左边的图，就是一个残破的黄铜的片，经过检测，是属于铸造而成型的。这右边的是一个管状的遗物，它是用铜片把它卷起来形成的。那么这个遗址大概是在公元前3000年到3500年左右，也就是距离现在5000年以至5500年左右。那么这一个原始的这个经过检测，这两件东西是含锌的原始黄铜。含锌量还相当大，大概25%左右。那么就是，除了这两件东西以外，还有比它稍微晚一点的，有山西榆次出土的一个坩埚的残片。在坩埚残片上有铜渣，那么也是冶炼生成的应该说是。那么在陕西渭南，也出了一个原始的黄铜。所以根据现有的资料我们得到一个什么印象呢？就是从仰韶文化晚期到龙山文化早期，就是说离开现在大概4500年到5000年甚至于更多的时期。在这个时期，中原和边缘地区的金属遗物是旋生旋灭，时断时续，看来都是一种偶然得到的东西。这就是说反映了金属技术萌生时期的一种特点。创业维艰，当时的人对这种技术还缺乏规律性的掌握，有时候炼出原始的黄铜来了，有时候又失传了。同时这也是冶金技术必经的这样一个阶段。第二个时期就是铜石并用时代。也就是说在新石器时代晚期，我们日常所说的龙山文化以及齐家文化这一段时期，大概离现在4500年到5000年。这一段时期这个金属，出土的金属遗物就是比较的多了。比如说河南、河北、山东、甘肃、青海、辽宁、内蒙这些地区都有出土。那么出土的是些什么东西呢？比如砖，砖头、凿子、小刀、小斧子，这样一些小型的工具也有耳环，发髻这样一类装饰用品。那所用的金属是既有红铜又有原始的青铜和原始的黄铜，是多种材质并用。而加工工艺也是锻造跟铸造并用的。第三个时期就是青铜时代。我们现在认为是夏代到春秋时期是属于中国的青铜时代。那么古籍上讲，“国之大事，唯祀与戍（戎）”，也就是说当时的上层统治者是把祭祀跟武备作为一个国家最重要的事情。在这样的观念指导下，青铜时代是以礼、乐、兵、车这些器物为主的。也就是以礼器、乐器、兵器、车马器的制作作为重点。当然还有一些生活用具，比如青铜的盘、匜等等。那么实际上青铜工具的作用是更具有基础性的意义的。但是先前一般的人对它并不是很重视，这我在下面还要讲到。那么第四个时期，就是铁器时代。从战国一直到清代都属于铁器时代。那么李约瑟英国著名的学者李约瑟讲：在公元15世纪之前，只有中国才拥有如此丰足的钢铁。他的说法是很对的。那么我们看到这个沧州铁狮子是五代铸造的，也就是北周广顺三年，公元953年铸造的。这是中国特大型铸铁件的代表作，也是当时世界上唯一的能够做铸铁件的一个代表作。这个铁狮子长5.3米，高5.4米，宽3米，重大概是40吨左右，是用四百多块泥范铸成的，这是铁器时代的代表作。那么这个四个时期简单做一个交待。下面我们讲第二个大问题铜冶金。铜冶金首先要讲一个问题就是采铜冶铜。那么谈到采铜冶铜首先要提到的就是商周时期铜料的来源。那么大家知道，从夏代到战国，中国的青铜时代历时17个世纪。这用铜的数量是非常巨大的。比如说湖北随县出土的一套曾侯乙编钟，

古代冶金史

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 铜器时代──铜石并用时代 早期对天然金属(铜、金、陨铁)的使用 最早冶金 中国的早期冶金 青铜时代 中国商代以前的青铜器 商周青铜铸造 其他金属的使用 铁器时代 铁的发现和应用 中国冶铁 中国铸铁的发明和发展 中国的生铁炼钢 中国钢铁生产设备、燃料和辅助材料 中国古代钢铁技术对其他国家的影响罗马帝国时期的欧洲炼铁技术 中国古代冶金的其他成就 铸造技术 金属表面装饰技术 其他金属及其合金 中国古代冶金发展的特点 近代冶金技术的发展 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 在新石器时代后期人类开始使用金属，经历了铜─青铜（包括铜砷、铜锡、铜铅和铜锌合金，见铜合金─铁（包括块炼铁、生铁、熟铁或钢）几个时代。世界各地进入铜器、铁器时代的时间各不相同，技术发展的道路也各有特色。冶金技术和金属的使用同人类的文明紧密联系在一起。新石器时期的制陶技术（用高温和还原气氛烧制黑陶）促进了冶金技术的产生和发展。冶金技术的发展提供了用青铜、铁等金属及各种合金材料制造的生活用具、生产工具和武器，提高了社会生产力，推动了社会进步。中国、印度、北非和西亚地区冶金技术的进步是同那里的古代文明紧密联系在一起的。16世纪以后,生铁冶炼技术向西欧各地传播,导致了以用煤冶铁为基础的冶金技术的发展，这一发展后来又和物理、化学、力学的成就相结合,增进了对冶金和金属的了解,逐渐形成了冶金学，进一步促进了近代冶金技术的发展。

铜器时代──铜石并用时代 人类在新石器时代晚期开始利用天然金属。此后逐渐以矿石为原料冶铸铜器。此时以使用石器为主，也使用少量小件铜器，被称为铜器时代或铜石并用时代。 早期对天然金属（铜、金、陨铁）的使用在现在伊朗西部艾利库什（Ali Kosh）地区发现公元前七、八千纪用天然铜片卷成的铜珠。在伊朗中部纳马克湖南部泰佩锡亚勒克（Tepe Sialk）发现了公元前五千纪的铜针。在克尔曼（Kerman）之南的叶海亚（Yahya）地区发现了公元前五千纪后期天然铜制成的铜器。 天然金虽然容易发现，但一般块金尺寸较小，数量较少。砂金的利用则有待冶金方法的出现，所以出现较晚。目前世界上已发现的金制品最早的为公元前五千年。南美最早使用的金属则为天然金。在秘鲁，对金的加工始于公元前1500年，而用铜和铜银合金则在公元前1000年以后。11～14世纪的金人反映了印第安文化。(见彩图) 陨铁不如天然铜、金容易识别.，使用较晚。目前最早的陨铁器是公元前四千纪的铁珠和匕首（含镍～％），出土于尼罗河流域的格泽（Gerzeh）和幼发拉底河流域乌尔（Ur）地方。 中国的最早陨铁文物是商代中期（约公元前13世纪中叶）的藁城铁刃铜钺。（见彩图） 最早冶金天然金属的资源有限，要获得更多的金属，只能依靠冶炼矿石制取金属。人类在寻找石器过程中认识了矿石，并在烧陶生产中创造了冶金技术。 矿石炼铜是人类文化发展的重要里程碑。最先使用的是氧化铜矿（如孔雀石），将氧化矿石与木炭混合加热还原得到金属铜。已知最早的人工冶炼的铜器出土于伊朗叶海亚（Yahya)地区（约当公元前3800年前），含有少量砷（～％），其中有的经过铸造、冷加工和退火。与此同时，在埃及和美索不达米亚使用含镍或含砷铜器。碱性砷酸铜矿与孔雀石相似，用它或硫砷铜矿冶炼砷青铜比较容易，镍则往往与铜共生，容易炼成镍铜。砷铜和镍铜的使用延续了相当长的时间。中东的炼铜技术在公元前三千纪向欧洲和印度传播，保持了含镍和用砷的特点；在较晚的铜器中，如印度河流域哈拉帕（Harappa）文化,在公元前2500～前2000年也有含砷或镍的锡青铜。已知的最早含锡青铜器，产于现伊拉克地方的乌尔第一王朝（公元前2800年），含锡 8～10％。 中国的早期冶金中国甘肃东乡马家窑文化的青铜刀（含锡6～10％）,是迄今发现的中国最早的青铜器物；约当公元前三千纪初期，与乌尔青铜同时。此外，马厂文化的青铜刀约当公元前三千纪后期相当于印度河流域哈拉帕文化发展锡青铜的时代，和东南亚泰国北部嫩诺塔(Nor Nok Tha)出土的锡青铜时代。锡青铜在中国的出现和发展与两河流域的历史相当，而早于东南亚。而且，中国早期没有出现砷铜和含镍铜合金的阶

对钢铁冶金行业史的发展

对中国冶金产业发展史的认识 姓名：贾雨班级：10级机1班系部：机电与信息学号：01 经历了这么些年的发展，中国的钢铁冶金产业经历了许多，现在它正逐步向着夕阳产业迈进。人类社会的历史是和冶金的发展有关的。人们从事生产活动及生活中都离不开金属材料。人类早在远古时代，就开始利用了金属，不过那是是利用自然状态存在的少数几种金属，如金银通和陨石铁，后来才逐渐发现了从矿石中提取金属的方法。首先得到的是铜及其合金——青铜，日后又冶炼出了铁。人类利用的金属种类日益增多，到了１９世纪叶末，可利用的金属已经达到了５０多种。而在２０世纪初及其中叶，冶金或得了特别迅速的发展。现在元素周期表中有９２种是金属元素，而具有工业意义的元素有７５种。对于这些金属元素，各国有不同的分类方法。有的分为铁金属和非铁金属两大类，前者系指铁及合金；后者则指除了铁及合金以外的金属元素。有的分为黑色金属和有色金属两大类，二有色金属则是指除了铁铬锰三种金属以外的金属。 一、建国前的历史回顾 中国近代钢铁工业起源于1890 年清朝湖广总督张之洞兴建的第一个近代钢铁厂———汉阳铁厂,后来同大冶铁矿、萍乡煤矿合并改组为汉冶萍煤铁厂矿有限公司(简称汉冶萍公司) 。它是近代中国最大的钢铁煤联营企业,采用近代技术共生产铁矿石1 400 多万t ,生铁240 多万t ,钢60 多万t ,拥有3 万名钢铁和采掘工人,培训了一批技术人员。汉冶萍公司从1890 年(光绪十六年) 湖广总督张之洞创办汉冶铁厂起,至1948 年(民国37 年) 国民政府资源委员会组成汉冶萍公司资产清理委员会接收公司总事务时止,历时58 年。 二、改革开放前的曲折历程 (一) 依靠群众,迅速恢复生产 旧中国钢的年产量,最高时未突破100 万t 。解放初期勉强能够修复生产的只有7 座高炉、12座平炉、22 座小电炉。但是全国钢铁职工以鞍钢炼铁厂老工人孟泰为榜样,发扬主人翁精神,开展合理化建议活动及技术革新等一系列的群众运动,短短3 年时间,钢铁工业就全面恢复了生产。1952 年,全国生铁产量193 万t ,钢135t ,钢材113万t ,全面超过解放前的历史最高水平。在恢复生产的同时,党中央、国务院制定了第一个五年计划,决定在苏联援助下在全国的工业中新建156项重点工程,作出了“把基本建设放在工业建设的首要地位”的战略决策,为以较快的速度提高生产能力指引了方向。经过大规模建设,形成了鞍钢、武钢、包钢鼎足而立的新局面。同时,生产也有了较大发展。1957 年钢产量达到535 万t ,提前完成第一个五年计划,赢得了5 年中平均每年递增32 %的高速度。 (二) 克服国内外困难,经过调整,继续前进

钢铁冶炼专业简介

钢铁冶炼专业简介 专业代码050100 专业名称钢铁冶炼 基本学制3-4年 培养目标 本专业培养钢铁冶炼生产操作、设备维护与基层管理人员。 就业面向 本专业毕业生主要面向钢铁冶炼行业的相关企业，从事钢铁冶炼中的烧结、炼铁、炼钢、浇铸、铁合金等生产操作、设备维护等工作。 职业能力要求 1、具有安全生产、节能环保等意识，严格遵守操作规程； 2、掌握钢铁冶炼的基本知识；具有热能综合利用和节能技术的基本知识； 3、能按照钢铁冶炼的工艺流程，进行炼铁、炼钢、铁合金冶炼等生产操作； 4、熟悉钢铁冶炼中主要生产岗位的操作要求，能初步分析、解决生产技术问题，能对生产突发事故实施应急处理，能评价与改进自身的操作技术； 5、能正确使用和维护钢铁冶炼相关设备； 6、具有钢铁冶炼产品质量分析及常见生产事故处理能力。 专业教学主要内容 热工基础、机械基础、电工电子技术与技能、钢铁冶炼原理与工艺、铁合金生产基本原理与工艺、安全生产、环保与节能、金属材料与热处理、冶金机械设备等。 在校内进行钢铁冶炼的模拟综合实训；在钢铁企业进行钢铁冶炼综合实习和顶岗实习。

专业（技能）方向 烧结与球团、炼铁、炼钢、铁合金冶炼 对应职业（岗位） 烧结工（６－０２－０１－０２）、平炉炼钢工（６－０２－０２－０２）、转炉炼钢工（６－０２－０２－０３）、电炉炼钢工（６－０２－０２－０４）、铁合金电炉冶炼工（６－０２－０３－０２）、铁合金湿法冶炼工（６－０２－０３－０４）、铁合金炉外法冶炼工（６－０２－０３－０５）、炼铁工（６－０２－０１－０６）、废热余压利用系统操作工 职业资格证书举例 烧结工、电炉炼钢工、炼铁工 继续学习专业举例 高职：冶金技术、金属材料与热处理技术本科：冶金工程

我国古代几种冶炼技术的浅释

我国古代几种冶炼技术的浅释 高中教材对我国冶铁技术的发展作了部分记述：①春秋战国时期，发明了铸铁柔化处理技术，是世界冶铁史的一大成就，比欧洲早两千多年；②西汉时，有了高炉炼铁和炒钢技术，煤成为冶铁的燃料，人们还发明了淬火技术；③东汉时，低温炼钢技术发明并得到推广。④魏晋南北朝时期，百炼钢技术已相当成熟，又发明了把生铁和熟铁合炼成钢的灌钢法。大多数同学们对这几个冶炼方面的专有名词不甚了解，致使理解记忆出现困难。现在我就以上几种技术做点简单的解释，希望对同学们学习本专题有所帮助。 1、铸铁柔化技术：早期的铸铁是白口铁，质地脆而硬，容易折断，不耐用。战国时期人们已经掌握了铸铁柔化技术。它分为两种工艺：一种是在氧化气氛下对白口铸铁件进行退火脱碳处理，使之成为白心可锻铸铁；另一种是在中性或弱氧化气氛下，对白口铸铁件进行长时间高温退火处理，使之成为黑心可锻铸铁。铸铁柔化处理技术的发明，有着非常重要的意义，通过它得到的可锻铸铁，既有较高的硬度，又有较好的韧性，这使生铁广泛用作生产工具成为可能。 2、高炉炼铁技术：也叫竖炉炼铁技术，竖炉炼铁是一种经济而有效的炼铁方法，从上边装料，下部鼓风，形成炉料下降，和煤气上升的相对运动。燃烧产生的高温煤气穿过料层上升把热量传给炉料。其中所含一氧化碳同时对氧化铁起还原作用。这样燃烧的热能和化学能同时得到比较充分的利用。下层的炉料被逐渐还原以至溶化，上层的炉料便从炉顶徐徐下降，炉料被预热而能达到更高的温度。中国是世界最早使用竖炉炼铁的国家。春秋末年已经使用竖炉冶铸生铁了，开始一般采用木炭用原料。汉代可能使用煤炭作治铁燃料，然而用煤冶炼缺点很多，容易堵塞炉硝，并把煤中硫、磷等杂质带入铁中。16世纪时我国发明了炼焦技术，焦炭炼铁不仅解决了燃料问题，而且焦炭质地坚硬，可以承受较大的压力，使炉子能够加高、增大，产量大幅度增长。焦炭又是多孔的，有利于炼铁过程中化学反应进行，所以是极为理想的燃料和还原剂，自那时起一直使用至今。 3、炒钢技术：炒钢因在冶炼过程中要不断地搅拌好像炒菜一样而得名。炒钢的原料是生铁，操作要点是把生铁加热到液态或半液态，利用鼓风或撒入精矿粉等方法，令硅、锰、碳氧化，把含碳量降低到钢和熟铁的成分范围。炒钢的产品多是低碳钢和熟铁，但是如果控制得好，也可以得到中碳钢和高碳钢。炒钢的优点是成分可适当控制，生产率比较高，质量也比较好。在现代，人们常把由矿石直接制钢的工艺叫一步冶炼或直接冶炼，而把先由矿石冶炼成生铁、然后再由生铁炼钢的工艺叫两步冶炼或间接冶炼。炒钢的生产过程也分两步：先炼生铁，后炼钢。因而在某种意义上说，炒钢的出现便是两步炼钢的开始，是具有划时代意义的重大事件。它进一步促进了我国古代铁器的广泛使用和社会生产力的发展。迄今世界上年代最早的炒钢冶金技术，我国在西汉早期就已发明和广泛应用了。十八世纪中叶，英国发明了炒钢法，在产业革命中起了很大的作用。 4、淬火技术：西汉时期，将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性。 5、低温炼钢法：炉温不超过1000℃，此法看似原始，但相比近代的高温炼钢法，能炼出品质纯良的好钢。不过高温炼出的钢材较软，易打造成形，而低温炼出的钢材较硬，较难打造较费人工。 6、百炼钢技术：我国在春秋时就有了炼钢生产，而最初的钢都是海绵铁。炼钢时，把海绵铁放入炉内，让它在受热中渗碳。到一定温度后拿出来煅打，这就是最早炼

冶金史概况

冶金史概况 作者：林一挺1冶金技术是古代文明的重要组成因素，冶金技术起源的研究是古代文明起源研究的重要组成部分，对中国冶金技术起源的深入研究将对揭示华夏文明的形成和早期发展历程提供重要论据。 一、已有的研究基础................................................................................................... 错误！未定义书签。 二、研究要解决的迫切问题............................................................................... 错误！未定义书签。 三、加强多学科综合研究，推进冶金起源研究的深入开展 ................... 错误！未定义书签。一、已有的研究基础 冶金技术起源是以考古发掘的实物资料为基础的，新中国成立以来，特别是改革开放20余年来，考古发掘的商代以前的早期铜器500余件和一些冶金遗物，为探讨中国冶金技术的起源提供了极其宝贵的第一手资料。经老一辈到新一代考古学家和自然科学史专家、学者的共同努力，使 得冶金起源和早期发展的研究蓬勃开展，取得了丰富的成果。经科学鉴定和分析的铜器及冶金遗 物260余件，发表的有关论文数十篇。在国内、外引起对中国冶金起源问题的学术讨论，为深入 开展中国冶金技术起源和早期发展的研究提供了宝贵的资料并奠定了基础。 二、研究要解决的迫切问题 在当前开展中国古代文明起源和早期发展研究的课题中，要推进冶金起源的研究，必须要解决以下几个问题。 1．加强中原地区早期冶金技术的研究 已分析检测的样品主要集中于中原地区以外的北方和西北地区，中原地区陕西、山西、河南的早期铜器及冶金遗物被检测的样品数目仅有61件，这无疑是探索华夏文明起源的一大缺环。河南偃师二里头文化在夏商周断代工程中具有重要的地位，对二里头文化铜器和冶铸遗物的研究对 搞清我国夏代冶金技术水平以及与周边地区冶金技术的关系，进而探索夏文化的起源和早期发展 都具有重要的意义，目前检测的样品数量较少，早期所做的分析有些需要重新考察，炉壁、炉渣 和陶范的研究基本上没有开展。因此，下一步应加强二里头冶金技术的研究工作。 2．加强夏家店下层文化冶金技术的研究 分布于辽西地区和京、津、唐地区的夏家店下层文化是我国北方早期青铜文化的重要组成部分。已分析的夏家店下层文化铜器仅有4件，内蒙赤峰敖汉旗大甸子夏家店下层文化遗址集中出土50多件铜器，此外三座店，大山前遗址也有铜器出土。对这些遗址铜器进行检测分析，对研究 1冶金065 学号林一挺

钢铁冶金

7.1 . 炼钢的基本任务是什么，通过哪些手段实现？ 炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。 归纳为：“四脱”（碳、氧、磷和硫），“二去”（去气和去夹杂），“二调整”（成分和温度）。采用的主要技术手段为：供氧，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作。 7.2 . 磷和硫对钢产生哪些危害？ 磷：引起钢的冷脆，钢的塑性和冲击韧性降低，并使钢的焊接性能与冷弯性能变差。硫：使钢的热加红性能变坏，引起钢的热脆性。 7.4 . 氢和氮气对钢会产生哪些危害？ 氢在固态钢中的溶解度很小，在钢水凝固和冷却过程中，氢和CO、N2气体一起析出，形成皮下气泡中心缩孔，疏松，造成白点和发纹。钢中含有氢气的气孔会沿加工方向被拉长形成裂纹，进而引起钢材的强度，塑性，冲击韧性的降低，发生氢脆现象。氮含量高的钢材长时间放置，将会变脆。原因是钢种氮化物析出速度很慢，逐渐改变钢的性能。钢种含氮量高时，在250℃—450℃温度范围，表面发蓝，钢的强度升高，冲击韧性降低，称之为蓝脆。氮含量增加，钢的焊接性能也变坏。7.7 . 钢的力学性能指标有哪些，其含义是什么？ 强度、刚度及弹性，塑性，硬度，韧性，疲劳强度。 强度是材料在外力的作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。强度、刚度是指承受载荷而抵抗形变的性能，弹性是指承受载荷而发生塑性变形的能力，塑性是指在静载荷作用下产生永久变形而不致引起破坏的性能，硬度是指在静载荷作用下抵抗局部形变，尤其是塑性变形压痕和划痕的能力，韧性是指钢在断裂前吸收塑性变形能量的能力，疲劳强度是指在循环载荷作用下经过较长时间或多次应力循环后而不发生断裂的最大应力值。 8.1 . 熔渣在炼钢中的作用体现在哪些方面？ ①去除铁水和钢水中的磷、硫等有害元素，同时能将铁和其它有用元素的损失控制最低；②保护钢液不过度氧化，不吸收有害气体，保温，减少有益元素烧损；③防止热量散失，以保证钢的冶炼温度；④吸收钢液中上浮的夹杂物及反应产物。 8.2.什么是熔渣的氧化性，在炼钢过程中熔渣的氧化性是如何体现的？ 熔渣的氧化性也称炉渣的氧化能力，是指在一定的温度下，单位时间内熔渣向钢液供氧的数量。炉渣的氧化性在炼钢过程中的作用体现在对炉渣自身、对铁水和对炼钢操作工艺影响三个方面。 1、影响化渣速度，和熔渣粘度 2、影响熔渣向熔池传氧、脱磷和钢液的氧含量 3、影响铁合金收得率及炉衬寿命。 8.5. 炼钢过程的碳氧化反应的作用是什么，脱碳速度如何表达？ 作用：①加大钢-渣界面，加快反应的进行；②搅拌熔池均匀成分和温度；③有利于非金属夹杂物的上浮和有害气体的排出；④放热升温。 脱碳速率表达式：-dω[c]%/dt=kcω[c]%。 8.8. 钢液的脱氧方式有哪几种，各有什么特点？ 按脱氧原理分：脱氧方法有三种，即沉淀脱氧法，扩散脱氧法和真空脱氧法。 沉淀脱氧法：又叫直接脱氧。把块状脱氧剂加入到钢液中，脱氧元素在钢液内部与钢中氧直接反应，生成的脱氧产物上浮进入渣中的脱氧方法称为沉淀脱氧。特点：在钢液内部进行，脱氧速度快；但生成的脱氧产物有可能难以完全上浮而成为钢中非金属夹杂。 扩散脱氧法：又叫间接脱氧。将粉状的脱氧剂如C粉﹑Fe-Si粉﹑CaSi粉﹑Al粉加到炉渣中，降低炉渣中的氧含量，使钢液中的氧向炉渣中扩散，从而达到降低钢液中氧含量的一种脱氧方法。特点：在渣中进行，钢液中的氧需要向渣中转移，故脱氧速度慢，脱氧时间长；但脱氧产物在渣相内形成，不在钢中生成非金属夹杂物。

钢铁冶金

. 炼钢的基本任务是什么，通过哪些手段实现 炼钢的基本任务是、脱磷、、，去除有害气体和，提高温度和调整成分。 归纳为：“四脱”（碳、氧、磷和硫），“二去”（去气和去夹杂），“二调整”（成分和温度）。采用的主要技术手段为：供氧，，升温，加和合金化操作。 . 磷和硫对钢产生哪些危害 磷：引起钢的冷脆，钢的塑性和冲击韧性降低，并使钢的焊接性能与冷弯性能变差。硫：使钢的热加红性能变坏，引起钢的热脆性。 . 氢和氮气对钢会产生哪些危害 氢在固态钢中的溶解度很小，在钢水凝固和冷却过程中，氢和CO、N2气体一起析出，形成皮下气泡中心缩孔，疏松，造成白点和发纹。钢中含有氢气的气孔会沿加工方向被拉长形成裂纹，进而引起钢材的强度，塑性，冲击韧性的降低，发生氢脆现象。氮含量高的钢材长时间放置，将会变脆。原因是钢种氮化物析出速度很慢，逐渐改变钢的性能。钢种含氮量高时，在250℃—450℃温度范围，表面发蓝，钢的强度升高，冲击韧性降低，称之为蓝脆。氮含量增加，钢的焊接性能也变坏。 . 钢的力学性能指标有哪些，其含义是什么 强度、刚度及弹性，塑性，硬度，韧性，疲劳强度。 强度是材料在外力的作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。强度、刚度是指承受载荷而抵抗形变的性能，弹性是指承受载荷而发生塑性变形的能力，塑性是指在静载荷作用下产生永久变形而不致引起破坏的性能，硬度是指在静载荷作用下抵抗局部形变，尤其是塑性变形压痕和划痕的能力，韧性是指钢在断裂前吸收塑性变形能量的能力，疲劳强度是指在循环载荷作用下经过较长时间或多次应力循环后而不发生断裂的最大应力值。 . 熔渣在炼钢中的作用体现在哪些方面 ①去除铁水和钢水中的磷、硫等有害元素，同时能将铁和其它有用元素的损失控制最低；②保护钢液不过度氧化，不吸收有害气体，保温，减少有益元素烧损；③防止热量散失，以保证钢的冶炼温度；④吸收钢液中上浮的夹杂物及反应产物。 .什么是熔渣的氧化性，在炼钢过程中熔渣的氧化性是如何体现的 熔渣的氧化性也称炉渣的氧化能力，是指在一定的温度下，单位时间内熔渣向钢液供氧的数量。炉渣的氧化性在炼钢过程中的作用体现在对炉渣自身、对铁水和对炼钢操作工艺影响三个方面。