第008章 火上浇油 (第2/3页)

首先，他发明了一种相对简易的炼钢方法，这就给了铸造铁器以沉重打击。中国从青铜时代开始，就严重缺乏锻造和热处理经验，无法像其他大文明一样直接走表面渗碳制钢的道路。而灌钢法使中国人得以绕开这条艰难之路，按照后来宋朝时期的灌钢法，锻造铁体钢刃农用工具是比较容易的（相对表面渗碳而言），从南北朝开始，锻造铁器开始逐渐排挤铸造铁器；第二、焊接技术也从此普及，这就为更加优质的兵器和农工具的出现开辟了广阔的道路。像早期百炼钢刀那样虽然锋利，但却很脆的兵器从此不再出现，而局部淬火的重要性也下降了（淬火对熟铁影响不大）。所以在那本笔记之中，李曜的祖父数次强调，说綦毋怀文不愧为中国冶金史上的杰出人物。因为强调的次数比较多，李曜也就记得比较牢固。

    据《重修政和经史证类备用本草》卷四《玉石部》引用的陶弘景的话说：钢铁是杂炼生鍒作刀镰者。有这样的观点，说明南北朝时期的人们，或许就已经把灌钢作为一种普遍运用的制钢法了。至于它的发明时代，李曜的祖父估计是在东汉末年。

    南北朝之后，灌钢法得到不断发展，逐渐成为这一时期乃至是此后整个中国古代最重要的炼钢法，然而可悲的是，它也逐渐走向了它的反面，从帮助锻造铁器打败铸造铁器，到阻碍锻造技术在中国的发展。李曜的祖父在笔记中思考和论述过，灌钢法发生这种转变的原因到底是什么？

    笔记中谈到，沈括的《梦溪笔谈》是最早详细介绍灌钢法的古书，有关的卷三《辩证一》中说：世间锻铁所谓钢铁者，用柔铁屈盘之，乃以生铁陷其间，泥封炼之，锻令相入，谓之‘团钢’，亦谓之‘灌钢’。此乃伪钢耳，暂假生铁以为坚，二三炼则生铁自熟，仍是柔铁。然而天下莫以为非者，盖未识真钢耳。沈括虽然政治上有污点，但科学上贡献很大，这里就比较清楚的说明了宋代灌钢的一般工序。

    虽然沈括记载的是宋代灌钢技术，但据李曜所知，后世大部分的铁坊也都是这么做的，包括淘宝网上那些卖龙泉宝剑的铁坊，这样做的似乎也有不少。具体就是把熟铁条卷成螺旋状，然后把生铁片塞入螺旋之间的空隙中。然后用泥封住炉灶，或者是封住铁团本身，开始燃烧加温，直到1200摄氏度以上，生铁熔化，由于泥封，生铁不会因氧化脱碳，而是变成铁水流入熟铁之间，然后冷却取出铁团锻打，就宣告炼制成功。而代州李家的李记铁坊所采用的办法跟这个法子倒是略有不同，主要是在前面几道工序有区别。李记铁坊是将熟铁锻成细条，然后盘成一团（形状大概类似蚊香），然后把生铁片置于熟铁蚊香之上，后面的工序则都一样。

    这两种办法听起来都是不错的办法，技术简单，成本低廉，而炼出来的是钢。然而李曜很清楚，有两个问题不能忽视：第一、铁水本身，不是好的渗碳剂。除了中国的灌钢和欧洲曾短暂尝试的弥散法之外，古今都没有采用生熟铁杂合炼钢法的，尤其现代炼钢业无一采用这种方法，这就很能证明问题了。

    铁水是一种粘稠的液体，这种特性使碳分和其它杂质较多的留在它的内部（不要忘记灌钢时铁团已经被泥封起来了，氧化现象是比较少的）而较少扩散出去。通俗一点说，就是让铁水熔化渗入熟铁，使它渗碳，这就好像把白糖洒在白饭上面，然后放入锅里蒸，却指望它从内到外变得一样甜那么困难（相信这个生活经验诸君都有）。所以绝大多数情况下，只能使碳分渗入熟铁较浅部位，而冷却后的铁水，成为钢中的高碳部分。也就是说，灌钢的特点就是含碳量不均匀；第二，更简单的问题在于地球重力。那铁水熔化后，会向下流，冷却后造成钢坯下部含碳量较高而上部含碳量较低——好吧，其实仍是含碳量不均匀。

    那么解决这个问题的方法有没有？有。就是重复这一过程。早期灌钢耗费工时较多，就跟反复灌有关。然而，灌成钢团之后，它的塑性会变得很差，比如按照沈括所说的，把熟铁锻成细条，卷曲起来，这还是说铁，如果要是对钢进行操作，还要困难得多，甚至于不可行。而只灌一次的钢，显然是因为碳分不均匀的问题而达不到标准。虽然问题不少，但时下唐朝统一的灌钢法就是这么解决含碳量不均的问题的，李记铁坊也不例外。

    但是李曜因为他祖父的笔记，还知道两种改良改进灌钢法的办法。这两种办法，历史上是在明朝出现的。

    一种是方以智《物理小识》卷七《金石类》所说：灌钢以熟片加生铁，用破草鞋盖之，泥涂其下，火力熔渗，取锻再三。这里主要强调要多次灌、锻。也可以看出明代炼钢炉并不封闭炉口，这样便于氧气进入而提高温度。需要封闭的只是铁团本身。

    而李曜曾经熟读的《天工开物》，在卷十四《五金》中介绍了进步的灌法：凡钢铁炼法，用熟铁打成薄片，如指头阔，长寸半许，以铁片束包尖紧，生铁安置其土上（广南生铁名堕子生钢者妙甚），又用破草履盖其上（粘带泥土者，故不速化），泥涂其底下。洪炉鼓鞴，火力到时，生钢先化，渗淋熟铁之中，两情投合。取出加锤，再炼再锤，不一而足。俗名团钢，亦曰灌钢者是也。（本段以上括号内是宋应星本人的注释）

    这种技术的重点有三：其一、熟铁片不再打细，因为比较疏松的熟铁有助于碳分渗入；其二、明确生铁置于熟铁之上，这样可以比较好的利用重力使铁水渗入熟铁之间；其三、仍强调要多次灌、锻。因为产品不再需要打细卷曲，所以可以多次重复灌钢。

    这种技术当然也不是完美的，其中的问题是：第一，一厘米多厚的熟铁片，看来是没有经过多次锻打的，这样的话，铁片会比较疏松，好处是对渗碳有利，坏处是铁中杂质仍然没有除尽，这就需要对炼成的钢认真锻打，于是对操作者的体力和经验的要求较高；第二，长5厘米，厚一厘米的铁片，基本上是不可能渗碳完全的，更何况那渗碳剂乃是铁水；第三，铁片钳紧熟铁，究竟要紧到一个什么样的程度？如果太紧的话，铁水难以进入熟铁之间的缝隙，就进一步加重渗碳不完全的毛病；第四、地球重力造成的成品上下部含碳量不一致问题依然没有得到解决。

    因此需要一个终极解决办法，而这个办法实际上就是苏钢法。

    不过李曜在把他的《灌钢法之论》写到此处之时，忽然意识到应该适而可止。这样既是给工匠们一个适应新技术的时间，也是给自己留点货，毕竟这个家现在可不是他李五郎做主，可别白白给别人做了嫁衣裳。再说，只要自己用这个改进在一定程度上解决了渗碳不均的问题，那对于眼下铁坊铁器质量的提升也是相当明显的，这个功劳应该已经足够大了。

    搁笔，抬头。

    李曜便看见憨娃儿早已恹恹欲睡，眼皮打架，不禁笑道：憨娃儿，怎么，昨晚没睡好？

    

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