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文|妍妍

編輯|妍妍

《——【·前言·】——》

說起中國(guó)古代為啥能稱霸世界那么多年，鋼鐵技術(shù)絕對(duì)是個(gè)硬核原因。

考古學(xué)家在河南、湖南等地挖出了一大堆漢代的冶鐵遺址，那場(chǎng)面真是震撼。

這些遺址告訴我們，中國(guó)老祖宗早在兩千多年前就玩轉(zhuǎn)了液態(tài)煉鐵，建起了規(guī)?？氨痊F(xiàn)代工廠的鐵器生產(chǎn)基地。

西方國(guó)家呢？還在那兒費(fèi)勁巴拉地敲打鐵塊。這中間到底有什么秘密？

青銅到鋼鐵：溫度突破是關(guān)鍵一步

“煉鐵”這事兒，說白了就是個(gè)溫度問題。

商周時(shí)期，咱們的祖先已經(jīng)能造出司母戊鼎這樣的青銅重器了，那時(shí)候爐子能燒到900℃。青銅器雖然厲害，但銅這東西太稀罕，鐵礦石才是遍地都是的寶貝。

問題來(lái)了，鐵的熔點(diǎn)比銅高多了。純鐵要1538℃才能化，這溫度在古代根本達(dá)不到。

春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，中國(guó)工匠發(fā)現(xiàn)了一個(gè)竅門：往鐵里摻碳！

鐵礦石在爐子里加熱的時(shí)候，木炭里的碳元素會(huì)跑進(jìn)鐵里面，含碳量達(dá)到4%左右，熔點(diǎn)就降到1100℃出頭。這個(gè)溫度，當(dāng)時(shí)的爐子能做到。

突破1100℃這道坎，中國(guó)人用了特殊的爐型設(shè)計(jì)。爐子建得又高又窄，底部不停鼓風(fēng)，熱量集中在爐膛中心。

木炭燃燒產(chǎn)生的一氧化碳跟鐵礦石發(fā)生反應(yīng)，鐵水就流出來(lái)了。這種液態(tài)冶煉法，一下子把生產(chǎn)效率提升了幾十倍。

西方那個(gè)時(shí)候還在用塊煉法，爐溫只有七八百度，煉出來(lái)的是海綿狀的鐵塊，得靠人工反復(fù)鍛打才能用。

春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的冶鐵作坊遺址，考古隊(duì)挖出了大量的煉渣和鐵器殘片。這些實(shí)物證據(jù)顯示，當(dāng)時(shí)的工匠已經(jīng)掌握了穩(wěn)定的高溫冶煉技術(shù)。

鐵水從爐子里流出來(lái)，直接澆鑄成各種形狀的器具，農(nóng)具、兵器、工具，想做啥樣就做啥樣。生產(chǎn)速度快，成本又低，鐵器很快就在中國(guó)大地上普及開了。

漢朝的超級(jí)鐵廠：規(guī)模震撼世界

到了漢代，中國(guó)的鋼鐵產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展到工業(yè)化水平。

河南鄭州的河南郡第一冶鐵作坊遺址，占地面積達(dá)到12萬(wàn)平方米，相當(dāng)于16個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)那么大。這不是個(gè)小作坊，這是個(gè)超級(jí)工廠。

考古學(xué)家在遺址里發(fā)現(xiàn)了好幾座高爐，最高的有6米，容積50立方米。北京科技大學(xué)的李延祥教授團(tuán)隊(duì)通過計(jì)算，這樣的高爐一天能生產(chǎn)1噸生鐵。

放在漢朝那個(gè)年代，這個(gè)產(chǎn)量簡(jiǎn)直驚人。整個(gè)作坊區(qū)域分工明確，有專門的煉鐵區(qū)、鑄造區(qū)、倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)，流水線作業(yè)的雛形已經(jīng)出現(xiàn)了。

河南魯山望城崗遺址是漢代發(fā)現(xiàn)的面積最大的冶鐵遺址之一?？脊抨?duì)在那兒挖出了堆積如山的煉渣，還有成千上萬(wàn)的鐵農(nóng)具鑄范。

這些鑄范用來(lái)給鐵水定型，形狀各異，有犁鏵、鋤頭、鐮刀、斧頭。從鑄范的數(shù)量看，這些作坊的產(chǎn)能大得嚇人。

《漢書·五行志》記載了公元前27年的一起事故。

沛郡鐵官的高爐突然爆炸，'鐵不下'是說鐵水堵在爐子里流不出來(lái)，溫度越來(lái)越高，最后'爐分為十'，爐子炸成了十塊。

這起事故雖然是個(gè)悲劇，但從側(cè)面證實(shí)了漢代高爐的規(guī)模和液態(tài)冶煉的真實(shí)性。爐子里積了好幾噸鐵水，壓力太大才會(huì)爆炸。

南方地區(qū)也不落后。湖南桑植的官田遺址發(fā)現(xiàn)了大型鑄鐵作坊，說明漢代的鋼鐵技術(shù)已經(jīng)推廣到全國(guó)各地。

國(guó)家設(shè)立了專門的鐵官管理冶鐵生產(chǎn)，把鋼鐵作為戰(zhàn)略資源來(lái)抓。漢朝軍隊(duì)裝備精良，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力強(qiáng)勁，背后都靠著這套強(qiáng)大的鋼鐵工業(yè)體系。

從脆鐵到韌鋼：柔化技術(shù)顯神通

生鐵雖然容易煉，但也有個(gè)致命缺點(diǎn)：太脆。

含碳量高的生鐵硬度大，一敲就碎，沒法做農(nóng)具和兵器。中國(guó)工匠發(fā)明了一套'鑄鐵柔化處理'技術(shù)，把這個(gè)問題給解決了。

柔化處理說起來(lái)也不復(fù)雜，就是把鑄好的生鐵器具再放進(jìn)爐子里，用低溫慢慢烘烤。這個(gè)過程叫退火。

生鐵在800℃左右的溫度下長(zhǎng)時(shí)間加熱，里面的碳元素會(huì)慢慢往外跑，鐵的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，脆性降低，韌性增加。

烤完之后，原本一摔就碎的生鐵就變成了又硬又韌的熟鐵或者鋼。

退火技術(shù)的關(guān)鍵在于溫度和時(shí)間的控制。溫度太高，鐵器會(huì)變形；溫度太低，碳出不來(lái)。時(shí)間短了效果不好，時(shí)間長(zhǎng)了浪費(fèi)燃料。

漢代的工匠通過長(zhǎng)期摸索，掌握了精確的工藝參數(shù)。考古發(fā)現(xiàn)的很多鐵農(nóng)具，經(jīng)過現(xiàn)代科技檢測(cè)，內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)非常合理，說明當(dāng)時(shí)的退火工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟。

這套技術(shù)形成了一個(gè)完整的閉環(huán)：高爐煉出生鐵，鑄范澆鑄成型，退火處理改善性能。三個(gè)步驟環(huán)環(huán)相扣，造就了中國(guó)古代鋼鐵工業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

《管子》里提到，農(nóng)民需要配備六種鐵制農(nóng)具，說明鐵器已經(jīng)成了普通百姓的日常用品。這在當(dāng)時(shí)的世界上，絕對(duì)是獨(dú)一份。

鑄鐵柔化技術(shù)還能靈活調(diào)整成品的性能。

需要硬度高的做刀劍，需要韌性好的做犁鏵，工匠可以通過控制退火時(shí)間來(lái)達(dá)到不同效果。

這種精細(xì)化的生產(chǎn)能力，讓中國(guó)制造的鐵器質(zhì)量遠(yuǎn)超同時(shí)代的其他文明。

中國(guó)領(lǐng)先西方兩千年：技術(shù)代差太明顯

西方世界煉鐵，長(zhǎng)期停留在塊煉法階段。

塊煉法的爐子溫度達(dá)不到1100℃，鐵礦石在爐子里只能部分還原，煉出來(lái)的是海綿鐵。

這玩意兒像塊海綿，里面夾雜著爐渣和雜質(zhì)，還得趁熱用錘子反復(fù)鍛打，把渣子擠出去，鐵才能用。

這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，一個(gè)工匠忙活一天，也就能打出幾公斤鐵。產(chǎn)量低，成本高，鐵器在西方一直是奢侈品。

普通農(nóng)民根本用不起鐵農(nóng)具，還在用木頭和石頭的工具種地。軍隊(duì)裝備也好不到哪兒去，鐵制武器只有貴族才配得起。

中國(guó)的液態(tài)冶煉法，一座高爐一天產(chǎn)1噸，一個(gè)工匠能管好幾個(gè)澆鑄口。效率差距有多大？至少是幾十倍到上百倍。

這不是小小的技術(shù)差異，這是生產(chǎn)方式的代際差別。就好比一個(gè)還在用算盤，一個(gè)已經(jīng)用上了計(jì)算器。

更關(guān)鍵的是，中國(guó)掌握了鑄鐵柔化技術(shù)，能把便宜的生鐵變成好用的熟鐵和鋼。

西方塊煉法煉出的鐵，雖然含碳量低，韌性還行，但產(chǎn)量上不去，沒法大規(guī)模使用。中國(guó)做到了量產(chǎn)和質(zhì)量的兼顧，這才是真正的碾壓。

這個(gè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，中國(guó)保持了近兩千年。一直到14世紀(jì)，歐洲才開始掌握高爐煉鐵技術(shù)，而且還是通過絲綢之路學(xué)去的。

在這漫長(zhǎng)的歲月里，中國(guó)的農(nóng)業(yè)、手工業(yè)、軍事力量，都建立在強(qiáng)大的鋼鐵工業(yè)基礎(chǔ)之上。

鐵農(nóng)具提高了耕作效率，糧食產(chǎn)量上去了，人口增長(zhǎng)了。鐵制武器裝備了軍隊(duì)，守住了疆土，保證了國(guó)家安全。

《——【·結(jié)語(yǔ)·】——》

中國(guó)古代的生鐵冶煉技術(shù)，不是靠運(yùn)氣，是靠一代代工匠的智慧積累。

從突破溫度關(guān)，到建起超級(jí)工廠，再到發(fā)明退火絕活，每一步都走在了世界前面。

考古發(fā)現(xiàn)的那些高爐遺址、鑄范、鐵器，加上史書里的記載，把這段輝煌歷史還原得清清楚楚。中國(guó)能長(zhǎng)期稱霸世界，鋼鐵技術(shù)功不可沒！

信息來(lái)源

1. 《漢書·五行志》，班固著，中華書局出版

2. 《管子》，春秋時(shí)期文獻(xiàn)，中華書局整理本

3. 北京科技大學(xué)冶金與材料史研究所李延祥教授團(tuán)隊(duì)研究成果

4. 河南省文物考古研究院：河南鄭州漢代冶鐵遺址考古發(fā)掘報(bào)告