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百炼成钢_成语中的科学故事


  人说,挫折和失败是一座学校,只有经历了风雨,才能见到彩虹。古往今来多少名人少年曾受非人折磨、遇艰难险阻,然而最终在困境中起飞,翱翔长空,有了自己的一片天空。

  “百炼成钢”语出三国魏`陈琳《武军赋》:“铠则东胡阙巩,百炼精刚。”五代`王定保《唐摭言`知己》:“萧若百炼之钢,不可屈抑。”比喻经过多次的磨炼锻炼,依旧不屈不挠的优秀人物。

  其实,百炼成钢这句成语是来自我国古代的一项独特的炼钢工艺。

  我国在春秋时就有了炼钢生产,而最初的钢都是海绵铁。炼钢时,把海绵铁放入炉内,让它在受热中渗碳。到一定温度后拿出来锻打,这就是最早炼成的钢。后来人们在冶炼中发现,反复加热锻打的次数越多,钢件越硬。于是工匠便把反复加热锻打的一定次数定为正式工序,这成为百炼钢工艺中的重要步骤,并作为一种国家的工艺固定下来了。这就是百炼成钢工艺的起源。现代冶金分析证明,经反复地加热锻打,会使钢件的组织致密,成分均匀,夹杂物减少并细化,从而显著地提高钢制品的质量。

  秦与西汉时期,用生铁炒钢(包括炒熟铁)的新技术出现,工匠们把百炼工艺改为用炒钢或熟铁作为原料,使百炼成钢技术得到进一步发展。

  炒钢,就是把生铁加热到熔化或基本熔化阶段,在熔池中加以搅拌,借助于空气中的氧把生铁中所含的碳氧化掉。而炒钢与炒熟铁实质是一回事,熟铁就是含碳极低的炒钢。熟铁、炒钢的成分均匀,其内含的夹杂物均较细小。

  根据有关学者的考证和对河北省满城西汉中山靖王刘胜墓中出土的钢剑和错金书刀的分析,这些刀剑均是用碳钢制成的,而质量大大超过了战国时期的钢制品,含碳不均的现象明显减少。这都是反复加热锻打的结果。

  东汉时,百炼钢工艺已趋成熟。古代的“涑”字通“炼(煉)”、“煉”,在古兵器铭文中常见,在《说文解字》中释其义为“冶金”。“百炼”、“百辟”过去曾被认为泛指反复锻打。但有九炼、三十炼、五十炼、七十炼、百炼共存的事实,说明这些具体数字有其特定的含义。据冶金史专家研究,炼数应是代表了一定的工艺并表明产品的质量。从三十炼钢刀和五十炼钢剑的检验结果推测,炼数可能就是指叠打后的层数。在锻制刀剑时,以炒钢为原料,可以用同一种钢料反复折叠锻打,也可以用数层成分略异的原料叠打,然后加热折叠再锻,反复多次,最后制成百炼钢刀剑。从新中国成立后出土的文物中已得到证实:

  1974年山东临沂地区苍山汉墓出土了一把环首钢刀,刀身刻有“永初六年五月丙午造州涑大刀,吉羊(祥)宜子孙”,可知是“三十炼”工艺制成,北京钢院的专家对这把刀进行检测,证实其含碳量为0.6%~0.7%,是用块炼铁做原料,加温后反复折叠锻打而成。

  1978年,江苏徐州铜山县驼龙山汉墓出土一把钢剑,长109厘米,剑身长88.5厘米,宽1.1~3.1厘米,脊厚0.3~0.8厘米。剑把正面有错金铭文:“建初二年(公元77年)蜀郡西工官王惜造五十涑(炼)△△孙剑△。”铭文说明此剑是用“五十炼”工艺制成的。

  1961年,日本奈良县栎本东大寺山古墓,出土了一把中国东汉中平年间制造的大钢刀,上有铭文“中平△年5月丙午,制造支刀,百炼清刚(钢),上应星宿,下辟不祥”。可知此刀为“百炼”工艺制成。

  百炼技术在三国时广为运用。曹操下令工匠为他铸造五把宝刀。工匠经三年完成,其中两把自己留下,余者三把分给三子。

  五把刀用三年才完成,可见工艺之复杂。继曹操铸后,儿子曹丕于公元219年也曾命国家级的冶炼家,挑选最精良的金属为其造兵器。结果炼成三把宝剑、三把宝刀、两把匕首和一把露陌刀。这些兵器都是用百炼工艺制成。为此,曹丕为五种兵器分别起了名字。

  同时期,蜀汉、孙吴的百炼技术也很高。刘备让蒲元造了500把宝刀,上刻“七十二炼”,也就是说500把刀也是经过近百次的反复锻打才铸成的。

  魏晋南北朝是百炼钢的鼎盛时期,此后,由于其他炼钢方法的出现,百炼钢被逐渐取代。而在一些民族地区,从宋代以来,大多用百炼或数十炼的钢制刀。南宋初年,著名学者曾敏行在《独醒杂志》中谈道:

  “我住在湖南时,常常看见瑶族人到寺庙里去拜神。他们瑶族男人每人都有佩剑。这些剑是黄色的钢铸造的,也只有蛮族部落的人才会造这种剑。瑶人有个奇特的风俗,每当有人家生了儿子,所有来看孩子的亲戚朋友,都必须带上一块铁,扔到这家盛有水的木盆里去。孩子长大成人后,在他的婚礼宴会上,再把这些赏铁的朋友们请来,并拿出木盆里的铁反复炼上一百次,成了最优质的钢。用这种钢打的剑,一点杂质没有。这样,最初获得铁块的孩子,长大后便有了一把锋利无比的剑。这剑一挥,就能把树拦腰斩断。有人曾经访问过那里的老铁匠,他们说造这种剑的钢为‘到钢’,也就是要炼到一定程度的钢。”

  对于百炼钢的记载,古文献中最详细的是沈括的《梦溪笔谈》,其中有:“予出使至磁州锻坊,欢炼铁,方识其钢。凡铁之有钢者,如面中有筋,濯尽柔面,则面筋及见,炼钢亦然。但取精铁锻之百余火,每锻称之,一锻一轻,至累锻而斤两不减,则纯钢也,虽百炼不轻矣。此乃铁之精纯者,其色清明,磨宝之,则黯然青且黑,与常铁迥异。”

  我国古代的钢铁冶炼技术在世界上是遥遥领先的,据有关出土文物证明我国的炼铁炼钢要比欧洲早1000多年。

  早期的炼铁是将铁矿石和木炭一层夹一层地放在炼炉中,在650℃~1000℃焙烧,利用木炭的不完全燃烧产生的一氧化碳使铁矿石中的氧化铁还原成铁。由于炼炉中温度偏低,不能使熔点为1535℃的铁熔化,所以到液态的铁。人们等炼铁成功后冷却炼炉,取出铁块,这种炼铁方法叫块炼铁。用这种方法炼得铁质地疏松,还夹杂着许多来臬矿石的氧化物。在实践中人们发现如果把这种铁,加热到一定温度下再反复锻打,就可把夹杂的氧化物挤出去,此时铁的机械性能就得到了改善。

  在反复锻打铁块的基础上,古人有了块炼铁渗碳成钢的经验,这种材料就是最早的钢。它是为改变块炼铁的性能而要用木炭作燃料,加热块炼铁并打,这样少量的碳会从铁的表面渗进去。西汉时,为提高块炼铁渗碳钢的质量,人们逐渐增加了锻打的次数,由10次、30次、50次增至近百次从而得到所谓的“百炼钢”。由此也产生了“百炼成钢”这一成语,它用来比喻久经锻炼,变得非常坚强,成为优秀人物。

  孙悟空一双火眼金睛也需要在太上老君的炼丹炉中历尽七七四十九天,也算得“百炼”了。可见,要成“钢”,大概真的需要如一把钢刀、一把钢铲一样,经历“百炼”的。 (责任编辑:中国历史网)
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