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【传统手工业】中国PK西方,古代冶铁技术哪家强?

 cat1208 2016-11-16

使用铁是人类发展史上的一块里程碑。人类发明了冶铁术并制造出铁生产工具,从而把人类从奴隶制社会的茅屋里,推向到瓦宇、砖壁和玉阶的封建社会殿堂中,进而又推向高科技时代。


我国铁器的出现虽然晚于埃及等文明古国,但是,我国的封建社会却比欧洲早出现1000多年,其主要原因之一,就是以铁工具组成的生产力得到了高度的发展。那么问题来了,到底古代冶铁技术哪家强?看看下面的文章就知道。


首先是西方——罗马代表团


罗马的铁兵器,是块炼铁,由一种夹杂大量矿渣的海绵铁制成,是熟铁,并非钢,钢和熟铁是两个完全不同的概念,取代青铜的是热处理后的钢,而不是熟铁,熟铁的机械性能不如青铜。


熟铁的硬度很低,低到什么程度?钉书机用的钉子就是熟铁,手指稍微一用力就能扭成麻花,而且罗马的熟铁是海绵铁,含矿渣很多,还不如现代熟铁的质量,许多文献记载罗马人的铁剑一刺就弯,要在地上踩直了再用。

罗马古剑


所以罗马多用宽短的短剑,因为他们的技术生产长剑比较困难,只能少量给军官和骑兵用,武器首先影响战术,而不是战术首先影响武器。


所以罗马到3世纪之前,只能维持少量骑兵,步兵短剑只能在大盾后面使用,整个罗马历史中都需要从东方进口钢铁,当时的亚历山大港的货物通关记录中进口钢铁占很大比例。


中国——汉朝代表团


说到汉朝首先要从战国说起:战国时很多诸侯国都已经使用钢铁兵器了,秦昭王曰:“吾闻楚之铁剑利而倡优拙“。


楚国当时就大量使用铁剑,出土的楚国铁剑很强大,有的长1.4米,最长的1.52米,是对付骑兵用的,当时的罗马无法生产如此长的铁剑。


燕国士兵丛葬墓出土过15把铁剑,平均长90厘米,最长超过1米,取了3把检测,一把是低碳钢,另外两把是中低碳钢合锻的复合钢剑,还经过热处理,硬度大大提高,同时还出土了铁甲片。

中国古剑,果然不是一个长度的


战国中山国的士兵“衣铁甲,执铁杖”,当时很多国家都普及了铁甲,06年新郑出土秦灭韩战场遗址,出土了十几具士兵遗骨,其中也发现了铁甲片。说明当时战场上铁甲已经很常见。

古代铁甲


到了汉朝,铁甲就更普遍了,1993年,1993年江苏省东海县尹湾汉墓出土了《武库永始四年兵车器集簿》,上面记载了汉成帝永始四年,也就是公元前13年,东海郡武库库存情况。


其中提到的铠甲:甲142701(乘舆379),乘舆铁股衣225两1奇,铠63324,铁甲札587299,革甲14斤, “甲”是皮甲,有14万,“铠”就是铁甲,达63324之多,再加上铁甲叶587299,足够装备十几万铁甲军。


此外还记载马甲5300多,这是装备具装重骑兵的,弩多达五十几万,刀枪剑戟超过百万,此外还记载各种连弩车564乘,强弩车10辆。可见仅仅这汉朝一个郡,就可以PK整个罗马帝国。


最终结果就是——中国完胜!


可是很多朋友都会有疑问了,为什么欧洲为什么早就进入铁器时代,但制作出来的铁在长达两三千年的过程中都停留在熟铁水平,钢的产量稀少昂贵,而东方却能更广泛地普及钢呢?那就要从古代的钢铁技术发展历程说起了。

古代欧洲一直用块炼铁,是因为炉温较低,不能达到熔化铁的温度,铁矿石使用碳还原的方法将矿石中的铁氧化物变回铁,矿石中大量矿脉、杂质作为夹杂物存在,得到的叫做海绵铁。


要经过至少二十多次加热、锻打才能把里面的夹杂物除去,得到的就是熟铁。熟铁很软,硬度和铜差不多,比青铜还差的远。熟铁要经过渗碳才能在表面得到钢层。


因此块炼铁法非常费时费力,产量低,表面上欧洲人早用铁,但实际上大多是很软的熟铁,不少关于欧洲古代的剑一刺就弯要再踩直了才能用的说法就是这么来的,虽然剑用铁,但罗马用青铜甲一直贯穿了整个罗马的历史。


因为块炼铁费时费力,所以渗碳技术在欧洲也不普遍,有过研究表明,西罗马灭亡之后的西欧的长矛大多都是熟铁,几乎一点碳都不含。熟铁要渗碳变成钢后之后再热处理,性能才能全面超过青铜。


除了在熟铁表面渗碳获得钢层的办法,记载中西方也有一些获得较高质量钢的方法,如有的是把铁块埋地下多年再挖出来,有些条件下熟铁会腐蚀而钢留下来,当然这也很大程度上靠运气,可想而知这样的方法是何等费时费力,产量会如何稀少。

中国最早也是块炼铁,但从发现开始就是高起点,如春秋长沙杨家山出土的铁剑,就是中碳钢剑,还经过热处理。


战国燕下都士兵丛葬墓出土了十几把铁剑,选了3把去检测,其中两把是热处理的钢剑,西汉刘胜墓出土的钢剑,性能不输于后世的日本刀。但西汉起,炒钢就开始取代块炼铁了。

由于在青铜铸造以及陶瓷技术方面的积累,中国古代具有高温高炉的技术,春秋晚期就做出了直接把铁矿石熔化的生铁,生铁硬度高但脆,只能做一些生活用品或者耐磨性要求高的犁上面。


随即各种生铁柔化技术在战国初就产生了,通过各种退火技术,得到韧性铸铁、灰口铁等,使铸铁的应用范围大大扩大,如农具、生活用具等,但没有应用到兵器上,除了一些对韧性要求低的钝器,如铁锤、铁斧等。


其实现代社会仍然大量使用铸铁器,美国每年用于农机制造的铸铁多达数十万吨,汽车中1/3的部件都是铸铁做的,畜力犁甚至还是使用没有柔化过的生铁。

炒钢图


战国后期炒钢就出现了,炒钢是生铁水经过氧化脱碳而产生熟铁或低碳钢的技术,一般是生铁水流出后直接搅拌就可以了,不需要大量锻打去夹杂物,因为出铁水的一步绝大多数不溶的夹杂物都已经和铁水分开了。


因此比块炼铁法产量要大的多,质量也好的多。 这种原理和步骤和现代炼钢法一样。因此很快取代了块炼铁法。

古代铁器


炒钢催生了百炼钢,其实是把不同含碳量的钢锻在一起,按现代的说法,这属于金属复合技术,强度和韧性都大大超过单一含碳量的钢。 后来的灌钢就是快速获得高质量钢的技术,利用渗碳效率最快的液态渗碳来制钢。


欧洲到15世纪左右才出现铸铁,之后的几百年里几乎是把中国从战国到汉的技术发展路线重复了一次,也是出现铸铁柔化技术、炒钢技术,逐步把块炼铁淘汰,后来到19世纪中期进化成现代炼钢技术。

还有值得一提的是钢铁脱杂质技术,现代工业是根据钢铁中有害物质磷和硫的含量来分好坏的,越低越优质。


常常见不少人说中国的铁矿石品相差,限制了铁制品的质量,其实这是种误解。其实平时生产生活中用的铁质量要求并不高,杂质多少并没太大影响,如铁锅铁锤类的,但兵器对这些就比较敏感。

早在战国时期,就出现了在铁水中加碱性石灰进行脱杂质的技术,石灰可以促进矿渣的析出,还可以吸附磷硫杂质。到19世纪末,西方人才找到这种加入碱性物质脱杂质的办法。


曾经在泉州出土过明代铁锚,重达750公斤,经过检测磷硫含量比现代特级优质钢还要低两三倍。

出土的青铜齿轮是迄今已发现的最古老齿轮,作为反映古代科学技术成就的指南车就是以齿轮机构为核心的机械装置。


到了汉代就更多了,各地都有出土,被广泛应用于织布机、水利机械上面。有用叠铸法铸造的,可以一次生产多个,也有人工修锉成形的,如东汉出土的人字齿轮。


有图有真相 看看文献怎么说




这篇论文上,检测了欧洲4-8世纪的一些铁矛头,10把矛中竟然有7把都是一点碳都不含的熟铁:


燕国士兵丛葬墓出土的实战用钢铁兵器,在战国时,钢制兵器已经普及到普通士兵手中了:


因此罗马需要大量进口东方钢铁:


现代社会的钢铁技术,其实是和中国古代炒钢技术一脉相承的,确实是有传承关系。


近代的时候,西方人请中国师傅传授冶铁技术,所谓的贝氏转炉、平炉,就是在中国技术的基础上发展来的,跟欧洲原本的冶铁脉络并无关系


再来看看古代的出土铁器


汉代环首刀


环首刀全长1210毫米;刃长1010毫米;上部宽20.2毫米;下部宽28毫米;内弧弯度4毫米;重1000克,长达1.2米的长刀,宽度仅有2厘米多。

去绣前

去锈后,寒光凛凛


汉环首残刀

去绣前

去锈后,连花纹都清晰可见


汉代古剑

去绣前

去锈后,可以想象那个年代铁器是怎样的精美


看到这里,我们可以骄傲地说,古代冶铁技术中国最强!


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