蕴含着巨大力量的铁器,在春秋战国时期初露锋芒,显示出了不可阻挡的发展趋势。 迎来了一个全新的时代——铁器时代。 这个时代的奠定,首先有赖于冶炼设备与工艺的进步。
战国时期出现的竖式炼铁炉,在这时有了大量的增加。 特别是由国家专管的冶铁作坊、竖式炉已经成了最主要的冶炼设备。
这时期的竖式炉,容积不断地增大。 河南郑州古荥镇出土的汉代1 号高炉,有效容积达到了50 立方米左右,高度达到5—6米,是名副其实的“高炉”。
随着体积的增大,为保证高炉中心温度,必须改革炉内构造。 炉体大多改为椭圆形,风口开于长轴的两侧;炉膛也作了加粗、加高;炉腹为喇叭形,下部向外倾斜;风口管斜向插入朝上。
最早的鼓风设备是“橐”,这是一种皮制的鼓风器。 这种鼓风器,在汉代作了进一步的改进。 汉代称这种鼓风器为“排囊”或“排”,有人力的,也有畜力的(如“马排”、“牛排”),还有水力的“水排”。 既然称为“排”,就很可能已经用多架风器同时鼓风,或是一个冶炉有一排鼓风管。
汉代的高炉,不少炉体是用二氧化硅含量较高的耐火砖砌成的,炉衬与炉底则用耐火泥涂敷而成。 耐火泥与耐火砖的原料相同,但耐火泥中掺入了大量的石英石颗粒。 耐火泥与耐火砖的耐火温度最高可达到1460℃左右,低的也在1200℃左右。
炉体高大之后,对原料的要求随之提高。 汉代的冶铁作坊,已经有了原料的加工场,主要是将矿石进行粉碎,使原料的颗粒更为均匀。
在一些考古发现的汉代冶铁炉渣中,发现含有氧化钙与氧化镁的成分,表明了在冶炼时曾加入过碱性熔剂,使矿石原料的熔化性更为良好,还能同时降低硫的含量。
炼铁设备改进、提高的同时,钢铁的新品种产生了出来。
首先是灰口铁的产生。 灰口铁也是生铁,但比白口铁的质地要高多了,更耐磨,有润滑性。 因此,用来制作农具尤为适宜。
汉代又生产出了球墨铸铁。 球墨铸铁是生铁中的精品,它以内部的石墨呈球状而得名。 它的性能比灰口铁更佳。 世界上的球墨铸铁是在20世纪40年代才发展起来的,而中国在2000年前的汉代已经能生产了。 据对河南巩县铁生沟出土的一件汉代铁
的测定表明,其球墨结构基本上达到了现行国家标准的一类A 级品。 即使在现代也属于优质品,要炼成也是很不容易的。 在古代冶炼球墨铸铁,很可能是用灰口铁加入镁、钇或稀土金属才能使石墨形成球状的。(www.xing528.com)
炒钢是汉代的一项重要发明。 将生铁在空气中加热到1200℃左右,使铁半熔化,再进行翻炒搅拌,使其中的部分碳得到氧化。 如果适时停止,就可以得到中碳钢或高碳钢;如果一炒到底,就可以得到低碳的熟铁。 这是一个重大的技术革命,从此,人们能够较大量地生产出钢材来。
在战国时期渗炭钢的基础上,汉代发明了百炼钢。 百炼钢不仅能将铁“炼”成钢,而且能将炒钢“炼”成精钢。 出土的“三十
”、“五十
”的精钢刀剑,都是由炒钢“炼”成的。
从战国到西汉初年,炼铁业是自由发展的。 汉武帝开始实行盐铁官营,在全国的郡、国(诸侯国)设立49处铁官。 当然,实际远不止这49处,但这49处是较为主要的。
铁器生产的大规模发展,使得铁的价格大幅度下降。 西汉初年,铁的价格只有铜价的四分之一,大约是8文可购1斤铁。
优良的品质与低廉的价格,刺激了铁器的迅速推广。 从考古发掘的实际情况来看,在汉武帝以前,兵器是铜、铁兼有的,铜兵器还没有被摒弃。 而在汉武帝以后,中原地区基本上已经看不见铜兵器了,全都是铁与钢的制品,而且大都是最精良的。 从农具来看,也基本如此。 由于铁器的精良,许多农具有了质的改进,特别是犁。
除了兵器、农具、手工业工具这三个最主要的领域外,铁制日常生活用品开始大量涌现,如灯、釜、炉、锁、剪子、刀子、镊子、火钳以及齿轮、车轴等机械零件。
这一切都表明了:铁器在汉代已经成为最主要的使用品,铁器时代就此而产生了!
从春秋战国到两汉时期,我们的先人们以特有的激情与勤奋,迎来了一个崭新的铁器时代,使古代中国从此迈进了又一个能大展宏图的新天地!
此时,古代中国冶铁事业的领先,更预示着将会全面地领先于整个世界!
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