闲话中国的钢铁历史
本帖最后由 观望者 于 2016-1-16 19:38 编辑老七帖字里谈到中国铁的问题，我来了兴趣，也扯几句。
考古上，中国在商代就有铁制品。这些铁制品为宝级的陨铁。世界上其它地区，最早用铁的赫梯人则在BC3500就开始。但到BC1500年的时间点上，使用铁的民族中还是很少，而且还是以陨铁为主。赫梯人大约少最早开始使用铁的民族。现在的考古证据上，BC1500有一个界限，之上时代，基本以陨铁为主，之后开始使用炼铁而得的产品。也就是进入铁器生产时代。
早期的铁，一般也就是块炼铁。所谓块炼铁，就是选优质矿石。加炭为还原剂，低温还原氧化铁。因为温度在七百到九百之间，三氧化铁在有还原剂的前提下就还原了。氧高温和碳产生作用，生成一氧化碳，在充分燃烧而成二氧化碳，而氧被分离后剩下的铁，就是这样，块炼铁就出来了。而这些铁密度不高，杂质被烧出来后留下极多微细孔，而称海绵铁。这种铁的杂质含量高，但纯铁的比例也高。这种海绵铁是软铁，比铜还要软。通常，块炼铁出炉后要锻打，把杂质排出来，得到熟铁。
大约是BC1500的时候，希腊人发明了熟铁用坩埚渗碳而得到钢的技术。这技术使的铁的可用性增加，而且使用量也开始增加。到BC800这个时间段，欧洲也开始大量使用希腊出产的钢铁制造兵器和工具。
大约是这个时间段的印度，则也是用坩埚法炼得钢铁出口到大马士革。大马士革人用印度的钢铁锻出闻名的大马士革弯刀。
中国的情况不同，西周之前的中国，极少和其它民族有联系。而铁的冶炼也是比较早，但早到什么时候，现在没有证据。而中国铁的发现，有关是和中国的青铜业有关。因为商代，大型的青铜作坊很多，而且铸造出司母戊大方鼎来（七百公斤）。现在的考古证据表明，商代融铜采用了比较现在代的炉，甚至有鼓风的迹象。而青铜融炉的建造材料中。不少用铁矿石为炉壁材料。
在上千度的高温下，铁矿石还原出海绵铁。这样，中国的铁冶炼就发明了。推测时间应该在是商代晚期到西周早期这段时间，中国的铁冶炼业诞生。
根据书籍记载，到春秋中期，中国范围内大量有冶铁的纪录，而且《山海经》载对中国范围的铁矿点做了初步勘探，得出出铁之山三千六一说。这样，几乎可以肯定到春秋，中国已经有完整的冶铁以及相关的采矿等技术。而这个时代，仍然是以块练铁为主。而晋国的纪录中，有税铁的纪录。几乎可以肯定春秋晚期，铁已经开始大量出现。
在春秋晚期，块铁锻打渗弹而成钢以制造兵器，是那个时代铁的主要用途。而这样的铁处理工艺和技术不足以推广铁的使用。因为代价高昂。而也就是春秋晚期的晋国税铁而铸钟的纪录，表明也就是这个时代，生铁出现了。
这样也会有生铁？合理的推测书这样的。矿石在为做青铜熔炉炉壁材料的时候，得到了块铁。而因为兵器需要更多的铁，于是冶铁业开始。而至少西周，熔炉鼓风设备也能够提高温度。比如，云南在五六十年代，还在采用一种土炉炼生铁，该种炉为一般的小型立式高炉，炉容积为4立方左右，上面为开口的炉顶，底部为出铁和出渣的口，以木炭为燃料，黄泥为造渣材料。三人鼓风，十小时可得铁几百公斤。这种炉和现在出土的战国韩国高炉类似。这种炉当古代是很先进的炉，温度高。这大约是春秋后期开始出现的生铁冶炼的一种。关键条件，高温融化矿石，造渣分离杂质。这样，生铁就练出来了。
这样一般是白生铁。白铁硬而脆，不可锻打，主可以用于铸造。而且大脆，连做农具都不可能。
也就春秋晚期，不知道什么人和地方因为什么，发明了白铁柔化技术，这才是白铁能够做农具。进一不，白铁退火柔化而成的可锻生铁，也是可以锻造兵器的关键。现在的考古证据上，春秋晚期到战国初期。中国完成了从块铁，到生铁再到退火生铁的技术进步。这个时间，应该是一千年的时间多放积累经验而成。
战国期间，各国的冶炼业得到很大发展，比如齐国首都遗存中就有大量冶铁作坊遗迹。
战国期间，由于军事的需要，铁兵器的制造，推开了中国钢铁历史上最快的发展。钢铁的出现。
现在出土的燕国铁剑，已经有钢的成分。该剑为块铁锻打渗碳而成。而战国的铁兵器出土，目前数量并不多，但多书以锻打而成为主。而农具则为生铁为主。也就是说，战国冶铁大发展，把铁从极昂贵的材料变成一种可以做农具的普通材料。
这个时期，高炉技术成熟，鼓风技术得到发展。产业化成为形式。从官营到民营。一些大的冶炼工场有工千人的水平。几乎可以说，战国事业的冶炼不再是手工业单干，而是工业化生产了。
战国早期，陕西凤翔秦公大墓出土的众多铁制农具，可以说明战国早期的铁农具仍然四高级的战略物资。落到随葬的殊荣。而根据吕氏春秋等记载，秦国的铁农具为官府所有，又官府发放使用，损坏了残件要交回。这证明了秦时代的铁虽然已经可做农具，但仍然是产量不太高。
而西汉，冶铁得到了空前发展，产铁的数量达到年万吨以上，千人的大冶炼工场数十个。
西汉，新的工艺出现，也就是大的鼓风设备和炒钢的出现。炒钢是通过对铁水搅动，充分氧化铁水中的碳得到纯度比较好的钢性质的熟铁。这中炒钢术至少一直用到明朝。而兵器用钢铁，汉朝仍然是块铁锻造为主。冷锻加渗碳。经历多次锻打而成钢。
这是一个分野的时代，首先，西方在BC1500发明坩埚渗碳钢和后来的锻造技术后，极长的时间都没有发展。而西汉时期，波斯传入的锻打渗碳技术，有可能的（电视剧《汉武大帝》张骞带回波斯铁粉以锻刀）。而西方到公元十三世纪，才出现大的水力鼓风而炼生铁。中国比欧洲和西方，生铁至少早一千余年。
本帖最后由 Highway 于 2016-1-16 22:50 编辑
说两句大马士革钢的问题。
http://www.sword-buyers-guide.com/images/Damascus5.jpg
这种钢的原材料是印度南部或是斯里兰卡生产的，炼成钢锭以后买到中亚地区，最后由当地的匠人加工成闻名天下的大马士革钢刀。后来一是原材料没有了，二是神秘的加工工艺失传了，所以传统意义上的大马士革钢刀也就成了一种传说。现在很多人试图恢复当年的工艺，甚至是解刨留下来的文物来逆向工程，但是仍然没有搞清楚。现在所谓的大马士革钢其实是拿两种不同硬度和色泽的钢材反复迭打混合搞出来的，有了大马士革钢独特的纹理，但也就仅此而已。
为什么叫“大马士革钢”呢？现在有两种说法，一是可能当时这些钢刀是在那个城市加工或是集散销售的，二是可能是因为它独特的纹理和这个城市出产的织物类似，因为大部分西方人看到 Damascus，想到的是fabrics。
后来有欧洲人搞到一些少量的印度出产的那种原钢（wootz steel），回去锻炼以后效果也不甚了了。所以化腐朽为神奇的还是当年中东人独特的加工技术。
本帖最后由 史老柒 于 2016-1-16 23:43 编辑
Highway 发表于 2016-1-16 22:47
说两句大马士革钢的问题。
补充一下，现在的大马士革刀有一种是您说的两种材料反复锻打出来的。
但还有一种是直接用瑞粉烧出来的。
天然就带大马士革花纹，而且成本非常低廉。
最后插播一条花絮。
索斯比拍卖行曾经以四百万美金的价格成交了古锡兰的乌兹钢锭。
而且最终的买家的确将至制作出了大马士革钢的特殊花纹的武器。
总成本据说十倍于钢锭。
而且其实当年的世界三大名刃之一的达玛思古刀，其在各种性能上也不如今天的特种钢。
完全恢复其工艺其实就类似于中国恢复春秋青铜剑嵌套工艺和硫化铜表面防腐工艺一样，更多的是情怀。
史老柒 发表于 2016-1-16 23:40
补充一下，现在的大马士革刀有一种是您说的两种材料反复锻打出来的。
但还有一种是直接用瑞粉烧出来的。 ...
对于古代的那些神秘传说，我有两种相互矛盾的观点
1）现在的技术空前发达，火箭能上九天揽月，潜艇能下五洋捉鳖，工艺已经到了纳米级，所以各种技术一定超越过去。
2）但人类历史上不乏奇葩个案，他们有的成就以今天的水平来看都叹为观止。比如罗马斗兽场，欧洲中世纪的那些教堂，那些雕塑，那些壁画，现在我们真的能做到那样的水平吗？中国现在的鸟巢水立方的成就能超过应县木塔恒山悬空寺吗？黄庭坚在破庙里扯一张破纸写就的《松风阁诗帖》能保存1000年而无恙，我们现在最好的纸能有这么长寿吗？电影《The Red Violin》里面那把小提琴，现在有工匠的水平能达到那样完美的程度吗？我们技术提高了，可能态度却有些懈怠了。 Highway 发表于 2016-1-17 06:16
对于古代的那些神秘传说，我有两种相互矛盾的观点
1）现在的技术空前发达，火箭能上九天揽月，潜艇能下 ...
不矛盾，都是正常的逻辑。 Highway 发表于 2016-1-16 17:16
对于古代的那些神秘传说，我有两种相互矛盾的观点
1）现在的技术空前发达，火箭能上九天揽月，潜艇能下 ...
你的2里面那些现在都能做到，问题是没有新闻价值，就没人关注了。 本帖最后由 观望者 于 2016-1-17 12:24 编辑
Highway 发表于 2016-1-16 22:47
说两句大马士革钢的问题。
宁夏有家公司目前生产回刀，价钱是每把小几千到大几千。工艺是用中碳钢夹高弹弹多次锻打。也出现类似大马士革刀的花纹。
现在，做一把类似大马士革刀不是什么难事。而且是有没必要的事情。
在中国古代，刀这类兵器，都是冷锻渗碳法多次段打，所谓千锤百炼。而汉朝获得新的渗碳技术后，一下子出现了环首刀这样的兵器来。但中国古代的刀使用材料无法和大马士革刀比。
大马士革钢是块练铁用坩埚渗碳而成钢。坩埚渗碳过程中，材料化学放热估计使坩埚内温度提高很多，使渗碳后的钢料密度比一般的铁密度高而成更优质的钢。大马士革钢比但硬度高，而且曲强系数更高，一些指数达到现在合金钢的水平。欧洲，只有希腊产类似的钢铁。同样是坩埚渗碳技术。但不同的是希腊钢各性能都不如大马士革钢。估计不同的地方是渗弹材料和温度的不同。
中国产类似的坩埚渗透钢，大约是西汉到东汉之间，属于低温渗碳成钢。原理是海绵铁在高温下，细孔吸收碳和磷，使表面融化向内填充。完成后拿出锻打，把钢团杂质打出来。这样，获得相对比较好的钢。而和大马士革钢比，仍然有差距。
而大马士革钢怎么说都好，不属于现代的钢,和现在优质钢是没法比的。
要现在做大马士革刀同样性能的刀，现在材料技术下不成问题，关键是有没必要。
还有，在古代，夹层锻打是中国的渗碳法，要是大马士革刀就不必要这样，因为他们用的钢远比中国古代的钢好。直接锻成刀就可以了。至于花纹。应当是钢内杂质残留下来的。而不是象中国那样多次锻打而成。
怀疑夹钢锻打是大马士革传统的做刀法。 Highway 发表于 2016-1-17 06:16
对于古代的那些神秘传说，我有两种相互矛盾的观点
1）现在的技术空前发达，火箭能上九天揽月，潜艇能下 ...
别的不是很懂，说说纸张。
纸张制造技术中国虽然不是最早的，古埃及莎草纸和苏美尔文明羊皮纸都比咱们的纸张早得多。
但是中国的纸张发明的确从一开始就走在了前列。
太监蔡伦其实是改进了造纸术。
今天的纸张无论保存时间还是质量，都完爆古代。
黄庭坚诗帖之所以能够保存一千年，我认为首先在于持有人的精心保存。
别的不说，仅在防腐剂，胶水，荧光增白剂三个领域，现代纸张的生产工艺就远优越于古代。
就好像现在景德镇瓷都早就完全掌握了北宋五大名窑（缺柴窑，这问题说来话长）烧制工艺以及明清历代官窑烧制工艺。
从胎，釉，色，款，型五大方面基本做到了完美复制。
但这种工艺品最贵的万把一个，便宜的几千块。
残次品的话，几百的也有，我就曾经买了一对梅瓶送人。
北宋五大名窑真品基本没有千万以下了，清青花现在基本也在百万以上。
这里面最大的区别其实也是情怀。
:lol 史老柒 发表于 2016-1-17 12:08
别的不是很懂，说说纸张。
纸张制造技术中国虽然不是最早的，古埃及莎草纸和苏美尔文明羊皮纸都比咱们的 ...
莎草纸能算纸吗？ 我不觉得。莎草纸就是一种草席而已，不过为了书写方便，表面刷一层涂料。纸之所以是纸， 最重要的特点就是原材料经历纤维化，从而达到纸的超薄，可卷曲， 易书写这一些列特征。如果莎草纸算纸，那么为什么竹简不算纸呢？
就好像点对点，点对多点的信息传送一直都有，但不能算互联网。 只有多点对多点的多跳网络出现，我们才承认互联网出现了。 史老柒 发表于 2016-1-17 12:08
别的不是很懂，说说纸张。
纸张制造技术中国虽然不是最早的，古埃及莎草纸和苏美尔文明羊皮纸都比咱们的 ...
前几天听马未都感叹现在景德镇的瓷器，如果烧好的盘子摞一块，超过20个就歪一边了。基本都不正，别的就甭提了。休斯敦也有所谓的中国瓷器展销，不知道是不是算是景德镇正路子，真的恶俗粗糙的一塌糊涂。 Highway 发表于 2016-1-17 12:45
前几天听马未都感叹现在景德镇的瓷器，如果烧好的盘子摞一块，超过20个就歪一边了。基本都不正，别的就甭 ...
这个事情我说两句。
大家应该知道医生讲究查体，也就是视触叩听。在过去很长时间内，一些医生的功夫可谓到了炉火纯青的地步，基于对解剖和生理学的知识，很多医生往往能够通过听诊就判别出心脏各个瓣膜的微小变化和生理变化，以听诊和胸片就能对先心病做非常精确的诊断，也有医生通过叩诊判别肝脓肿范围与实际别无二致的例子。
不过，现在很多医生这个本事差了。原因有很多，其中一个最重要的是，没有必要了。新的技术使得大多数医生就能达到过去名医才能达到的精度，而且人终归是人，也总有判断错的时候，而机器出错的概率则小得多。
现在一些技艺达不到过去的水准，很简单，主要还是因为没必要。过去景德镇的瓷器水平高，是因为有一个长期消费高档瓷器的阶层存在，而现在则没有这样一个阶层了。现在材料水平高到不知道哪里，就没必要把木材使用到一个高超的境界了。
过去的人对野生动植物无比熟悉，对野外生存的法则很清楚，而现代人很多四体不勤五谷不分。都是一个道理。但我始终认为，二者不矛盾。只要有需求，现代人能达到的高度是远超古人的，但今人和古人在智慧本身上没有太大的变化。 陈王奋起挥黄钺 发表于 2016-1-17 12:26
莎草纸能算纸吗？ 我不觉得。莎草纸就是一种草席而已，不过为了书写方便，表面刷一层涂料。纸之所以是纸 ...
说的有点道理，现代技术比以前领先的地方不一定是一个具体的指标，而是整个研发体系和工艺体系，古代高级的有价值的东西现代没研究明白的少之又少，当然别提中医啊，这是一朵奇葩，佛曰：不可说不可说。
Highway 发表于 2016-1-17 06:16
对于古代的那些神秘传说，我有两种相互矛盾的观点
1）现在的技术空前发达，火箭能上九天揽月，潜艇能下 ...
比如，曾侯乙的编钟，成功复制，而且复制了两套。当时复制的时候集中了多学科的专家。你放现在再复制，还不一定能够做，因为现在你没有那时候的体制来集中专家。但你现在再以强力的手段去做的话，还是可以的。关键点是你有没价值。
同样，你说的这些，真不是不可以做，而是有什么意义。 学习了，古代的确发展的真不容易啊。
国宝级陨铁，，惊啊。
记得以前的 铝 生产也比较难，比银子还珍贵。
不知道 杨过小龙女中的 玄铁神器，是怎么生产的，估计陨铁的概率大点儿？ Highway 发表于 2016-1-16 22:47
说两句大马士革钢的问题。
我认为不管是传说中大马士革钢刀还是神乎其神的日本太刀，他们所用的神秘的冶金加工工艺只有两个字：运气。
道理很简单，古人对金属学原理一窍不通，比如说东西方都知道重复得锻造可以改善刀剑的性能，但他们不会知道这是锻造引发的晶粒细化的结果，他们也不会知道铁矿石中其他金属元素在热处理过程中产生的影响，他们知道加热后在水中迅速冷却可以提高硬度，但不知道含盐量高的水可以进一步改善冷却曲线。所以这些古代神兵的诞生主要取决于是否有优良的铁矿石，工匠是否碰巧找到了含盐量高的水源。如果矿石挖完了，水源枯竭了，那么工艺自然也就失传了。 枫叶中原 发表于 2016-1-17 20:19
学习了，古代的确发展的真不容易啊。
国宝级陨铁，，惊啊。
按小说中的描述，玄铁剑的密度是普通剑的10倍，估计是铀或者钚这样的放射性元素的可能性比较大。
这也解释了为什么杨过得到玄铁剑后功力大进，被辐射变异了嘛{:189:} 枫叶中原 发表于 2016-1-17 20:19
学习了，古代的确发展的真不容易啊。
国宝级陨铁，，惊啊。
我不是马甲08年考证过，杨过的玄铁重剑乃超时代产品。钨合金穿甲武器:lol Highway 发表于 2016-1-17 12:45
前几天听马未都感叹现在景德镇的瓷器，如果烧好的盘子摞一块，超过20个就歪一边了。基本都不正，别的就甭 ...
这观点太偏了。萨苏在国内有期节目，讲国宴，某前国宴厨师带来一个5、60年代的国宴磁盘，说怎么好，一是敲起来当当当，声音像铜器一样，二是20个还是30个垒砌来不歪。所以说，不是烧不了，二是没必要。拿现在千家万户都能用都在用的东西，跟精品和文物比，何苦来。
两个选项，一是一直保持精品水平，但是产量少，只有极少数人能享用，二是能大量生产，普通人都能享受到达到或接近相当水平的瓷器，作为普通人，你支持哪个选项？
退一万步说，如果你是个讲究情调的有钱人，肯花钱，别说20个不歪，想买100个垒砌来不歪的盘子也不算难啊。 天狼星 发表于 2016-1-18 02:53
这观点太偏了。萨苏在国内有期节目，讲国宴，某前国宴厨师带来一个5、60年代的国宴磁盘，说怎么好，一是 ...
精益求精的精品意识和匠人精神我倒是觉得很重要，尤其是现在。中国产品在低端里打转已经到头了，现在真的是应该好好搞搞“产业升级”了。中国一把菜刀50块，德国一把双立人800，我们没有品牌没有技术，所以自然就没有什么利润可言。 本帖最后由 gordon 于 2016-1-18 05:56 编辑
删除失败 发表于 2016-1-17 21:04
我认为不管是传说中大马士革钢刀还是神乎其神的日本太刀，他们所用的神秘的冶金加工工艺只有两个字：运气 ...
确实是经验，不一定用水，可以用尿 （实践中就是用尿）
就是经验凑的，（人口多，试错多）
基本上欧洲也是如此，英国出经验，欧洲大陆出理论
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注：传统中国，也不用再提了。清朝编练新军，旧军全裁撤了。（大清内忧外患，考虑问题要比当代人 细致的多）
新军连骑兵的马刀，都是西式的。（没有讨论古代中国的必要）
教材上的爱国主义，是民国的东西。（甲午以后，就全盘西化，包括引入基督教；发现金融抑制，是后来的事情）
民族资产阶级和国外产品倾销有矛盾，这才有爱用国货。
民国必亡，它搞爱国主义。财政的原因，不集中就解决不了问题。所以，它的人都跑集中这边了。
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民国军阀出身旧军的，只有冯玉祥和张作霖。正牌的只有冯玉祥，张作霖是招安的
只有冯玉祥是出身旧军转新军的，其它没有
张宗昌是革命党的，以前革命党招募的马匪
注：不用考虑钢铁了，考虑纺织就行了。以前英国就没有棉纺（只有麻和毛），从印度过来的，中国都竞争不过。
土耳其还是比较强的，扛了好长时间。（到中国的时候，就有代差了，来复枪都出来了，弓的优势完全没有了）