本帖最后由 Wangqinghua196 于 2022-7-23 19:12 编辑
湛火（淬火）的历史
本文描述了从人类文明伊始到早期的工业化时代湛火（淬火）的历史。主要介绍了欧洲、印度、中国以及日本的人们在这一领域的贡献。
大约从公元前400年到公元1500年，大部分湛火（淬火）的历史是保密的。这可能和人们普遍的教育有关，也是许多锻造行业和工匠保护技术诀窍的愿望。此后不久就有了有关湛火（淬火）和湛火（淬火）方法的描述。
湛火（淬火）的发展很自然地和早期的铁的生产联系在一起。也许最早的熔炼和锻造的记载源自旧约圣经：“希拉（Zillah——是个冷门的名字,Zillah给人的印象是精力充沛、多才、聪明）还有个儿子，Tubal-Cain(土八该隐——是《圣经》当中记载与提到的人物，也是传说中以色列人，打造铜铁利器的始祖)，是个铜铁匠。”有趣的是，名字“Cain”同阿拉伯文的“Smith”是一类词。名字凯思内斯（Cainities）还是对米甸人（基督教《圣经》中所载与以色列人密切相关的游牧部族。其活动范围大致在阿拉伯旷野西北部亚喀巴湾以东；他们以畜牧、行商和劫掠为生）的描述，一些历史学家认为是希泰族（Hittites）。
人们不大清楚钢是什么时候发明的，是谁首先制造出来的。然而古代历史学家希罗多德（Herodotus——伟大的古希腊历史学家）、芝诺芬尼（Zenolfini——希腊哲学家）和斯特拉博（Strabo——公元前一世纪古希腊学者，旅行家，作家）的书面记载和考古学的资料认为炼铁是首先在中东开始的。特别可能是公元前1400~1200年在安娜托利亚高地附近的土耳其的一般指赫梯人（Hittite——赫梯人居于安纳托利亚高原，即是土耳其北部）首先开始的。
炼铁是在公元前1000年为人们所熟悉的，并且在公元前880年的荷马史诗和公元前446年历史学家希罗多德以及公元前350年亚里斯多德都有所描述。然而，由于铁矿以及每个工匠的能力的不同，钢的质量很差而且生产有限。
第一次提到湛火（淬火），来源于公元前800年的荷马，这个戏剧性的事件说明了对钢的淬 火概念的认识：“当工匠将刺红的斧韧或扁斧放人冷水中，钢会变得很硬。”
印度的伍兹钢
印度的主要贡献是高质量的称作伍兹钢的生产，它是在公元前500年开始投人规模化生产，有很高的质量以至于现代很多钢种都希望以它为标准。
生产伍兹钢时，锻造铁要在装有木炭的密闭的坩埚里破碎成块。坩埚加热到1200℃。锻造铁吸碳并且熔点降低。当坩埚摇动时，工艺完成并且融化铁的声音能够听到。几天后，坩埚慢慢冷却下来。大晶粒碳化铁形成，含碳1.5%~2%的均匀合金形成了。然后将钢加热到相对窄的温度范围600~850℃。在这个温度范围内碳化铁不能完全溶解。在锻造后，碳化铁晶粒破碎，形成带状显微结构，再进行大马士革波状花纹覆饰。这种锻造技术解释了大马士革钢的强度、韧度等神话。这种钢出口到中国、波斯、阿拉伯，最后到了欧洲。
中国的湛火（淬火）
很多的中国教科书指出不同的水对湛火（淬火）有益， 但有些是不适宜的。清湛（Qingzhand）和龙关（Long guan）的河水被认为是好的。
“海河水流缓慢，不太适合湛火（淬火），苏河水流湍急……”
由剑桥大学出版，唐纳德·瓦格纳（Donald Wagner）所著的“中国科技：铁冶金”一书给此文以极大的帮助，并且也可以得到更多有关中国早期冶金技术的信息。
日本剑
日本的冶金工艺是很先进的，直到今天，日本剑的技术和手工还是令人敬佩的。因为它非常精美并且具有独特流线和锋利的剑刃。
传统工艺制造的剑是由含极低的磷和硫的铁沙制造的钢制成的。
同公元5、6世纪欧洲的基本工艺相同。剑的边刃由高碳钢制成，内部是有一定韧性的低碳钢。不同的是欧洲人把剑全放在水中湛火（淬火），而日本人是对不同的部位控制不同的湛火（淬火）速度。
在加热之前，日本剑的制作者们在剑上涂上一种含有石头粉、粘土和木炭的粘土混合物。石头粉可以防止粘土加热时产生裂纹，木炭在加热时在一些沸点容易成核的部位燃烧，减少了挥发相的形成。粘土的厚度决定了湛火（淬火）的速度，刃部的边缘粘土最薄，刃基粘土最厚。
当刀刃浸人水中时，边部会以最高的热交换速度湛火（淬火）并且产生马氏体。另一方面，刃基经历了较多的中等湛火（淬火）并且形成了珠光体和铁素体的混合物。 这个独特的湛火（淬火）方法获得了刀刃的弯曲特性。由于刀刃的湛火（淬火），边部收缩，刃部反向弯曲。在马氏体转变过程中，由于其体积的变化，刀刃会向正常的方向弯曲。逆向弯曲在刃基部位珠光体的转变时再次出现。最后的弯曲率显示由于热应力导致的珠光体的收缩会在刀刃边部产生大量的残余应力。最后要在木炭中回火。从5、6世纪对湛火（淬火）的认识和实践显示了日本金属方面的先进技术。
不同的湛火（淬火）效果也获得了解释。在公元6世纪， 工匠綦母怀文（Qiwu Huaiwen）用动物的尿液和油脂获得不同的湛火（淬火）速度。宋应星（Song Ying xing）分析了油湛火（淬火）可以提供软湛火（淬火），“因为钢的强度是在湛火（淬火）中形成的。”近而记载了用在当时中国未曾认识到的石油(被称为地球尿液)的原始湛火（淬火）。这也许是第一次提到石油湛火（淬火）。
欧洲的湛火（淬火）
在中世纪的欧洲，也许第一次大量的描是由12世纪德国僧侣提奥菲卢斯（Theophilus）所作。作者描述了几种好的湛火（淬火）方法，他的建议非常独到：“工具在孩子尿液中的回火硬度比在普通的水中要好。”其他的建议还有喂了三天草的小山羊尿液的湛火（淬火）等。
吉安巴蒂斯塔·德拉·波尔塔 (Giambattista della Porta，加拿大1535~1615年)是最先在他的“自然魔幻”一书中认识到钢的不同回火并进行了描述。在他的“自然魔幻”第13本书“锉刀回火”中提到：“将锉刀从炉膛中取出后放到冷水中，他们将会变得很硬。这是锉刀通常的回火，不用担心锉刀会被冷水扭曲。”
波尔塔（Porta）也对许多有效的湛火（淬火）给出了很好的解释和以下的原理： 湛火（淬火）硬化“如果你将热铁放到蒸馏醋中，它会变硬。在尿液中也一样，这是盐的作用。如果你在五月的野豌豆叶子的露水中回火，它会变得最硬，因为采集到的露水是咸的。”
湛火（淬火）裂纹的原因也能得到解释，非水溶液的湛火（淬火）的结果在“工具的湛火（淬火）”中也得到解释。“由于较软和敏感，油中的湛火（淬火）可以增加硬度，如果在水中湛火（淬火），它会开裂。”
译自《高级材料与工艺》(英文)2006/9。Advanced materials Technology (English)2006/9 郝伟宏译，太钢译文/2007年第3期，•61-62•
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发表于 2022-7-23 19:07:33
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