材料科学 “灌钢”小考

世界上，在 1740 年坩埚制钢法发明前，最先进的制钢技术当属中国古代的“灌钢”冶炼法。

“灌钢”又称“困钢”。它是由生铁和熟铁合在一起冶炼得到的一种含碳量较高、质地均匀的优质钢。这种方法在南北朝时期就已经发明。除无名英雄外，从有关文献的记载上看，这种先进的制钢技术最初的实践者是北朝东魏北齐间（公元 550 年前后）的著名冶金家綦毋怀文。

綦毋怀文曾在北齐的信州做过刺史。他炼造了一种“宿铁刀”，这“宿铁”就是后来的“灌钢”。《北史·艺术列传》中记载：

“怀文造宿铁刀，其法烧生铁精，以重柔铤，数宿则成刚（钢）。以柔铁为刀脊，浴以五牲之溺，淬以五牲之脂，斩甲过三十札。”意思是说，怀文造有宿铁刀。他的方法是选用品位高的铁矿石，冶炼出优质生铁，然后把液态生铁水灌注到熟铁上，几度熔炼，就变成了钢。炼成后，以熟铁作刀背， 用钢作刀刃，用动物的尿和油淬火。用此法打造的刀，一下可砍断 30 多块叠在一起的胄甲片。

从上文中可知，怀文不仅实践了灌钢冶炼法，还创造了畜尿和油脂两种淬火介质。这是他的一项伟大创新。在他之前，淬火介质均是水。而怀文则

扩大了淬火介质的使用范围，用不同的介质可以获得不同的冷却速度而生成不同性能的优质钢。

灌钢法的发明和推广，具有重要的意义。隋唐时期开始流行，至宋时， 风行全国，并有所创新和改造。沈括在《梦溪笔谈》中，首次提到了“灌钢” 一词：

“世间锻铁所谓钢铁者，用柔铁屈盘之，乃以生铁陷其间，封泥炼之， 煅令相入，谓之团钢，亦谓之灌钢。”

至明代，这一技术又有提高。宋应星在《天工开物》中记载了当时的工艺：

“凡钢铁炼法，用熟铁打成薄片如指头阔，长寸半许，以铁片束包尖紧， 生铁安置其上（广南生铁名堕子生钢者，妙甚），又用破草覆盖其上（粘带泥土者，故不速化），泥涂其底下。洪炉鼓鞴，火力到时，生铁先化，渗淋熟铁之中，两情投合。取出加锤，再炼再锤，不一而足。俗名团钢，亦曰灌钢者是也。”

不难发现，明朝灌钢的冶炼方法同宋代大不相同：人们不再用泥封炉， 而改用涂泥的草遮盖；不把生铁片嵌在盘绕的熟铁条中，而把生铁片覆盖在捆紧的些许熟铁薄片上。这两种方法的改进意义重大。杨宽先生在《中国古代冶炼技术发展史》一书中做了精辟的分析：“他们不用泥封而用涂泥草鞋来遮盖，一方面是使炼钢炉依然能够从空气中得到氧，使生铁在还原气氛下熔化；一方面是使大部分火焰反射入炉内，以提高冶炼温度。他们把熟铁打成薄片后夹紧捆住，无非使生铁的铁液能够灌到若干熟铁薄片的夹缝中，增加生铁和熟铁的接触面，使熟铁易于吸收生铁的铁液，能够使碳分均匀地渗入。”

明朝还产生了一种新型的灌钢冶炼法，即“苏钢”冶炼法。

相传苏钢是由江苏人发明的。唐顺之在其《武编·前编·铁》中对炼法有简略记载：“以生铁与熟铁并铸，待其极熟，生铁欲流，则以生铁于熟铁上，擦而入之。”这一方法出现后，在明末、清时盛行。近代仍有用此法者， 而方法又有进步。它的特点是：

炼钢时，先将未经煅打的熟铁置于炉内，鼓风加热两分钟。再用火钳夹住铁一端斜放炉口内，再鼓风加热。当温度升到 1300℃时，斜在炉口内的生铁一端开始熔化，滴铁水，这时，炼钢工人用大铁钳夹住生铁在炉外一端， 左右移动，将铁水均匀淋在熟铁上，同时不停翻动熟铁，使熟铁各部均匀地吸收铁水。淋两次，将熟铁煅打。去杂质后，即得钢坯，俗称“团钢”。

以上介绍的“灌钢”的各种工艺是先进的科技成果。正是由于他们的发明创造，使我国的炼钢技术立于世界之林，成为我国人民的骄傲。