【中国古代冶金技术成就】可锻铸铁

时间:2022-10-07 03:23:59 作者:新利18网页版 来源:新利18登陆


  可锻铸铁原是白口铁经高温退火得到的一种高强度铸铁,具有一定的塑性和冲击韧性。依热处理条件的差别,又可分成白心可锻铸铁和黑心可锻铸铁两种:白心可锻铸铁以脱碳为主,又叫脱碳可锻铸铁;黑心可锻铸铁以石墨化为主,又叫石墨化可锻铸铁。

  国外的白心可锻铸铁是公元1722年由法国人首先发明的。公元1826年,美国人又发明了黑心可锻铸铁。此后一个相当长的时期里,人们都把白心可锻铸铁叫做“欧洲式可锻铸铁”,把黑心可锻铸铁叫做“美洲式可锻铸铁”。其实,这两种可锻铸铁,我国早在两千多年前都已经发明了。

  “洛阳水泥制品厂战国早期灰坑遗址出土过一件铁铲,铲体基本锈蚀,只在銎(qióng)部(装柄的孔)有部分金属残留,在金相显微镜下显示了黑心可锻铸铁组织,基体是铁素体,上面分布着团絮状退火石墨。这是到现在为止世界上经过科学分析的最早的铸铁可锻化退火处理件。战国中晚期后,可锻化处理工艺有了比较大的发展,主要表现在:第一,分布地域更广了。在北方,目前经分析过的有河北易县燕下都遗址的铁钁、铁锄、铁鐏等,在南方有湖北包山出土的空首斧、湖南长沙出土的铁铲等。第二,部分器件已经处理得比较好,器件断面基本上是可锻铸铁组织,中心没有白口铁残余,如燕下都的铁鐏等。汉代到南北朝时期,铸铁可锻化技术发展到比较成熟的阶段:一是使用范围有了进一步扩展。近年在山东薛城、河南南阳、渑池和巩义市,北京清河和大藻台,湖北铜绿山等地,都发现了这类器件。南阳瓦房庄出土的农器有十二作,经过分析,九件是普通可锻铸铁,两件是铸铁脱碳钢,只有一件是白口铁。二是技术水平有了进一步提高。凡处理过的器伴,中心很少有白口铁组织残留,石墨发育比较好,形态多和现代可锻铸铁相当。这些可锻铁中,有白心的,也有黑心的,多数是农具。

  铸铁可锻化处理有十分重要的意义。在常温下,碳在铸铁中主要有两种存在形式:一是化合态,主要是渗碳体;二是自由石墨态,有条状、团絮状、球状石墨等。碳的存在形式不同,同一成分的铸铁,性能也是不尽相同的。白口铁中,碳全部以渗碳体形式存在,因渗碳体硬度很高,塑性极低,所以白口铁性硬而脆。通过可锻化处理,白口铁中的碳或以自由石墨态形式析出,或因氧化而去除,从而使材料强度提高,硬脆性减少,综合机械性能得到改善。战国中期以后,我国在农业、手工业中这样广泛地使用了铁器,可锻铸铁的发明和发展是起了重要作用的。

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