正在阅读《第008章 火上浇油》
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据《重修政和经史证类备用本草》卷四《玉石部》引用的陶弘景的话说:“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者。”有这样的观点,说明南北朝时期的人们,或许就已经把灌钢作为一种普遍运用的制钢法了。至于它的发明时代,李曜的祖父估计是在东汉末年。

南北朝之后,灌钢法得到不断发展,逐渐成为这一时期乃至是此后整个中国古代最重要的炼钢法,然而可悲的是,它也逐渐走向了它的反面,从帮助锻造铁器打败铸造铁器,到阻碍锻造技术在中国的发展。李曜的祖父在笔记中思考和论述过,灌钢法发生这种转变的原因到底是什么?

笔记中谈到,沈括的《梦溪笔谈》是最早详细介绍灌钢法的古书,有关的卷三《辩证一》中说:“世间锻铁所谓钢铁者,用柔铁屈盘之,乃以生铁陷其间,泥封炼之,锻令相入,谓之‘团钢’,亦谓之‘灌钢’。此乃伪钢耳,暂假生铁以为坚,二三炼则生铁自熟,仍是柔铁。然而天下莫以为非者,盖未识真钢耳。”沈括虽然政治上有污点,但科学上贡献很大,这里就比较清楚的说明了宋代灌钢的一般工序。

虽然沈括记载的是宋代灌钢技术,但据李曜所知,后世大部分的铁坊也都是这么做的,包括淘宝网上那些卖龙泉宝剑的铁坊,这样做的似乎也有不少。具体就是把熟铁条卷成螺旋状,然后把生铁片塞入螺旋之间的空隙中。然后用泥封住炉灶,或者是封住铁团本身,开始燃烧加温,直到1200摄氏度以上,生铁熔化,由于泥封,生铁不会因氧化脱碳,而是变成铁水流入熟铁之间,然后冷却取出铁团锻打,就宣告炼制成功。而代州李家的李记铁坊所采用的办法跟这个法子倒是略有不同,主要是在前面几道工序有区别。李记铁坊是将熟铁锻成细条,然后盘成一团(形状大概类似蚊香),然后把生铁片置于熟铁“蚊香”之上,后面的工序则都一样。

这两种办法听起来都是不错的办法,技术简单,成本低廉,而炼出来的是钢。然而李曜很清楚,有两个问题不能忽视:第一、铁水本身,不是好的渗碳剂。除了中国的灌钢和欧洲曾短暂尝试的弥散法之外,古今都没有采用生熟铁杂合炼钢法的,尤其现代炼钢业无一采用这种方法,这就很能证明问题了。

铁水是一种粘稠的**,这种特性使碳分和其它杂质较多的留在它的内部(不要忘记灌钢时铁团已经被泥封起来了,氧化现象是比较少的)而较少扩散出去。通俗一点说,就是让铁水熔化渗入熟铁,使它渗碳,这就好像把白糖洒在白饭上面,然后放入锅里蒸,却指望它从内到外变得一样甜那么困难(相信这个生活经验诸君都有)。所以绝大多数情况下,只能使碳分渗入熟铁较浅部位,而冷却后的铁水,成为钢中的高碳部分。也就是说,灌钢的特点就是含碳量不均匀;第二,更简单的问题在于地球重力。那铁水熔化后,会向下流,冷却后造成钢坯下部含碳量较高而上部含碳量较低——好吧,其实仍是含碳量不均匀。

那么解决这个问题的方法有没有?有。就是重复这一过程。早期灌钢耗费工时较多,就跟反复灌有关。然而,灌成钢团之后,它的塑性会变得很差,比如按照沈括所说的,把熟铁锻成细条,卷曲起来,这还是说铁,如果要是对钢进行操作,还要困难得多,甚至于不可行。而只灌一次的钢,显然是因为碳分不均匀的问题而达不到标准。虽然问题不少,但时下唐朝统一的灌钢法就是这么解决含碳量不均的问题的,李记铁坊也不例外。

但是李曜因为他祖父的笔记,还知道两种改良改进灌钢法的办法。这两种办法,历史上是在明朝出现的。

一种是方以智《物理小识》卷七《金石类》所说:“灌钢以熟片加生铁,用破草鞋盖之,泥涂其下,火力熔渗,取锻再三。”这里主要强调要多次灌、锻。也可以看出明代炼钢炉并不封闭炉口,这样便于氧气进入而提高温度。需要封闭的只是铁团本身。

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