铸铁柔化技术的发明
战国时代开始广泛使用铸铁的工具,但是早期的铸铁,是质脆而硬的白口铁,很容易折断,不耐用。因此,当时劳动人民从生产实践中创造了两种柔化铸铁的技术:
一种方法是铸铁件的可锻化热处理,经过氧化脱碳并析出部分石墨,使成为白心可锻铸铁。到战国晚期,出现了黑心可锻铸铁,是经过长时间加热退火而成,韧性比白心可锻铸铁高。
另一种方法是经过加热氧化,对铸铁进行脱碳处理。在脱碳不完全时, 铸件外层已成为钢,内层还是铸铁,成为一种钢和铁同存于同一工具中的复合组织;在脱碳较完全时,白口组织消失,铸件组织全部由铁变成钢,但还保存有铸件的特点(具有缩孔、气眼等特征)。①
当时还利用控制退火办法,创造了表面为低碳纯铁、中心为硬度高的体质复合铸件,使用中把表面层磨损,露出中间层作为刃口,解决了某些工具要求有坚硬锋利耐磨的刃口而又具有韧性的矛盾,这种方法在战国后期,北起燕赵、南达楚国的范围内广泛使用,大大提高了铁工具的功能。②
我国铸铁柔化技术的发明要比外国早二千多年。欧洲到十八世纪才有白心可锻铸铁,十九世纪美国才开始熔制黑心可锻铸铁。我国这个铸铁柔化技术的发明,对于当时铁工具的广泛使用,对于促进当时社会生产力的发展, 具有重大作用。
① 河北石家庄战国村落遗址出土的铁斧和河南辉县出土的战国铁臿,经鉴定,是经过脱碳处理成为一种钢和铁共存于同一工具中的复合组织。湖南长沙出土的战国铁臿,经鉴定,是以铁素体和珠光体为基体的黑心可锻铸铁。见华觉明《中国古代钢铁冶炼技术》,《金属学报》第十二卷第二期。
② 湖北大冶铜绿山和河北燕下都遗址出上的两件六角锄,经查考,就是属于这样性质。见李众《中国封建社会前期钢铁冶炼技术发展的探讨》,《考古学报》一九七五年第二期。