中國古代的熱處理

　　材料熱處理在中國有悠久的歷史。與世界其他地區(qū)相比剧灰，中國古代熱處理技術(shù)的發(fā)展有明顯的區(qū)域特色擒欢，在某些方面中國的熱處理技術(shù)落后于其它地區(qū)，但也有許多發(fā)明和技術(shù)在世界熱處理史上處于遙遙領(lǐng)先的地位昆淡，其中不少成果還傳播到了世界各地锰瘸，對世界熱處理技術(shù)的進(jìn)步起到了直接的促進(jìn)作用。

　　我國材料熱處理技術(shù)的發(fā)展昂灵，同其它技術(shù)類似避凝，傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)經(jīng)歷過從萌芽、建立眨补、發(fā)展管削、鼎盛到衰弱倒脓，最后是現(xiàn)代技術(shù)的引入、消化和發(fā)展的過程含思。參考我國古代的分期崎弃，可以認(rèn)為，在遠(yuǎn)古時期含潘，我國的熱處理已經(jīng)開始出現(xiàn)萌芽饲做，在上古時期，我國傳統(tǒng)熱處理技術(shù)開始初步建立遏弱；到中古時期盆均，我國傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展；在近古時期差齐，我國傳統(tǒng)熱處理技術(shù)達(dá)到鼎盛依堆，在近現(xiàn)代時期，我國的傳統(tǒng)熱處理技術(shù)逐漸衰弱拨喝，同時現(xiàn)代技術(shù)開始建立和發(fā)展撑停。

　　在遠(yuǎn)古時期，我國的熱處理已經(jīng)出現(xiàn)萌芽故厕。古代熱處理技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)是火适唆。火的利用是不能不提的萧揩。在舊石器時代榛娶，火主要被用于取暖照明烹飪和驅(qū)趕野獸。中國古人類在用火方面素有傳統(tǒng)泊鹿。最遲在46萬年前的北京猿人時期堰漾，我們的祖先已學(xué)會了用火。已有的考古資料表明蒙棱，北京周口店山頂洞人居住的洞穴中發(fā)現(xiàn)的灰燼就餐，是世界公認(rèn)的具有典范的人類用火的最早遺跡之一。中國古代先民將火用于材料熱處理是從新石器時代開始的故觅。在新石器時代早期厂庇，古代先民在勞動和生活中，經(jīng)常與泥土打交道输吏，發(fā)現(xiàn)泥土與適量的水混合后权旷，就會有粘性和可塑性，可以用手隨意地塑造成各種形狀贯溅。泥坯涼干變硬拄氯，可盛東西，但泥器怕水它浅。過火的泥坯不怕水译柏，這可能是源于一次偶然的發(fā)現(xiàn)镣煮。從此開始，由于火艇纺，由于熱處理怎静，使粘土轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)久、耐火黔衡、耐水的陶器祟背。這是人類自覺進(jìn)行熱處理最早事例。根據(jù)現(xiàn)有考古資料表明雨冒，我國陶器出現(xiàn)在距今7千～1萬年以前歇拦，它是世界上最早出現(xiàn)的陶器。經(jīng)測定早期的陶器大都經(jīng)歷750～1000℃溫度左右的熱處理扛浸，這使得泥坯中的石英命画、云母、長石等粘土礦物發(fā)生高溫轉(zhuǎn)變濒陈。此后唁狼，人們對陶器的選料和燒成條件不斷實(shí)踐，使我國早期的陶瓷工藝遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于世界其它地區(qū)嘶遏。普通泥質(zhì)陶具容易破碎铁魁，我國先民又發(fā)明了在泥土中加入一定量的砂，由于在粘土中加砂燒制成夾砂陶器宰爆，使材質(zhì)的膨脹系數(shù)降低酵毕，抗冷熱穩(wěn)定性大大提高。夾砂陶器在很多新石器時代的遺址均有發(fā)現(xiàn)蟆豫。

　　在夏朝和商朝時期议忽，我國古代先民也開始認(rèn)識金屬、加工金屬以及冶鑄金屬十减。人類應(yīng)用銅的歷史可追溯到公元前7250年以前栈幸。退火工藝的發(fā)明應(yīng)該說是人類金屬熱處理的開端。研究表明早期的銅及其合金不經(jīng)過退火是不適宜進(jìn)行大形變量加工的帮辟。銅及其合金容易發(fā)生加工硬化速址，中間退火產(chǎn)生再結(jié)晶使銅合金軟化，以便進(jìn)行進(jìn)一步的加工织阅，這一技術(shù)以后廣泛應(yīng)用于制造兵器和生活器具壳繁。國外采用鍛造和退火的工藝對青銅進(jìn)行加工處理很早就已經(jīng)出現(xiàn)震捣。中國古代先民應(yīng)用銅及其合金的歷史要晚于兩河流域荔棉。根據(jù)發(fā)掘出的早期器物，有的認(rèn)為我國約于公元前5千年已有冶金術(shù)的萌生蒿赢。迄今所知的中國最早的金屬遺物是臨潼姜寨屬仰韶文化半坡類型一期遺址發(fā)掘的銅片润樱、管渣触。此外，還有山東大汶口文化遺址出土的距今約6000年的紅銅屑和遼寧建平出自牛河梁紅山文化遺址的紅銅環(huán)等壹若【辽可以認(rèn)為在大約公元前7千年至第三千紀(jì)出現(xiàn)的遠(yuǎn)古的金屬遺物已經(jīng)表明金屬技術(shù)在這塊土地上開始萌生。尤其是公元前3千年后半葉的龍山文化時期绰蚁，中國有關(guān)的出土銅器有11類50多件丑钱。龍山文化時期的銅器都屬于刀、錐嘁汞、鑿呕漾、鉆一類的小件工具和飾物，其成形方法用鑄造或鍛造凰侈，有的刃具在加工中可能經(jīng)過退火處理锋力。原北京鋼鐵學(xué)院冶金史組對由甘肅永靖秦魏家遺址出土的約公元前1700年的青銅錐的分析表明，其基體組織為再結(jié)晶固溶體郎丰，晶粒粗大吩饶，α+δ共析組織沿加工方向變形，很明顯該組織經(jīng)歷過再結(jié)晶退火洛惹。古代兵器如劍唯乃、戢、斧刻撒、戈等骨田，需要進(jìn)行鍛打成鋒刃，為防止鍛造過程中的開裂声怔，須采用鍛間退火處理态贤。“鍛乃矛戈”是商周時期有關(guān)制作兵器的記載醋火，有效地應(yīng)用退火技術(shù)悠汽，才能制作出制型復(fù)雜、鋒利異常的寶劍芥驳。

　　退火還在隕石加工中被應(yīng)用柿冲。隕鐵實(shí)際上屬高鐵鎳合金。居住在兩河流域的人類從公元前3000多年以前就開始使用這一“天賜”的金屬兆旬。為了制造刀具或小件物品假抄，他們采用了退火或鍛造工藝。這是人類最早的鋼鐵熱處理丽猬。我國在商周遺址中共發(fā)現(xiàn)了七件隕鐵制品宿饱，有經(jīng)過鍛造和退火加工的痕跡。其中年代最久的是1972年河北藁城臺西村商代遺址出土的屬公元前14世紀(jì)的鐵刃銅鉞脚祟。在鐵刃中有高丐吹、低鎳層狀組織惊申，確認(rèn)系采用含鎳較高的隕鐵鍛制而成。另有一件是1977年在北京平谷縣劉家河村的商代墓葬中發(fā)現(xiàn)鐵刃銅鉞性聚。其中的鐵刃被鍛造成2毫米左右厚的薄片商麻。這一鐵刃銅鉞明顯是經(jīng)歷過鍛造和退火加工。相比之下饶粪，中國的隕鐵加工較兩河流域晚些苗隔，這些制品的退火加工是否是中國先民所為，在國際考古學(xué)界仍有爭議镰鹤。國外有相當(dāng)多的學(xué)者認(rèn)為萄罐，這一件物品很有可能是從中東或亞洲其它地區(qū)引入的，他們認(rèn)為中國用鐵歷史較短小梢，在當(dāng)時還沒有能力進(jìn)行類似的金屬加工吧玉。

　　退火在商代被用于自然金的加工。自然金主要來源于天然金塊和砂金的熔塊挤奢。金的早期一個重要用途是做成很薄的金葉或金片警畴，來裝飾器物。國外早期通常采用冷加工使金片的厚度減到百分之幾毫米舆吮。中國出土的金制品多為飾物揭朝，如金臂釧、金耳墜色冀、金珥潭袱、金葉等，出土的商代遺存中還有相當(dāng)薄的金箔锋恬。如安陽大司空殷商墓出土的金箔屯换，其厚度為0.01±0.001mm，經(jīng)原北京鋼鐵學(xué)院冶金史教研室分析与学，其晶粒大小均勻彤悔、晶界平直，認(rèn)為是采用鍛打和退火工藝制成的索守。由于中國早期在建筑等方面的大面積裝飾需要晕窑，促使中國工匠在金箔的加工中應(yīng)用了退火處理。退火的應(yīng)用卵佛，使中國商代就擁有金箔杨赤。

　　周朝，特別是春秋戰(zhàn)國時期奥憎，是我國的冶鐵術(shù)的肇始時期翔实。這期間出現(xiàn)了固體滲碳制鋼術(shù)。固體滲碳是采用將工件埋入固體滲碳物質(zhì)中進(jìn)行處理的工藝技術(shù)，它是最古老的熱處理技術(shù)之一颓腮。中國固體滲碳處理大約開始于春秋時期，其年代大約在公元前7至前6世紀(jì)左右杜糕，這是金屬化學(xué)熱處理的開端谭某。固體滲碳鋼可以制作更加鋒利、細(xì)長的兵器悉种，是換代的兵器材料接竣。中國古代的文獻(xiàn)《越絕書》對此有描述，“黃帝之時函唾，以玉為兵巢季，禹穴之時，以銅為兵味扼，當(dāng)此之時(文中指春秋時期沾谓，筆者注)，做鐵兵戳鹅，威服三軍”均驶。固體滲碳制鋼在我國的應(yīng)用比國外制鐵業(yè)的發(fā)源地落后了大約十個世紀(jì)。采用固體滲碳法制取的產(chǎn)品被稱為快煉鐵枫虏。我國出土的塊煉鐵實(shí)物不多妇穴，考古證實(shí)在春秋晚期墓葬中已經(jīng)出現(xiàn)中碳的塊煉鐵滲碳鋼。如對湖南長沙楊家山出土的春秋晚期鋼劍的分析表明隶债，其含碳量為0.5%左右腾它，屬塊煉鐵滲碳鋼制品，其年代為公元前6世紀(jì)左右死讹。

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