선진시대 청동기와 철의 경도와 강도 비교

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내가 책임지겠다

4, 고대 중국의 철 제련 기술

생산 도구의 형태는 사회적 생산성 수준에 영향을 미치며, 각 역사적 시대의 생산 도구 제조 기술 수준은 그 시대의 생산 도구에 직접적으로 결정적인 영향을 미칩니다. 진나라와 한나라 시대의 중국 철강 야금 기술은 의심할 바 없이 진나라와 한나라의 비문 도구에 결정적인 영향을 미쳤다. 비문 도구의 기술은 진나라 비석의 상태에 중요한 영향을 미쳤다. 그리고 한왕조.

중국은 세계에서 철 도구를 사용한 최초의 국가는 아니지만, 중국은 고대부터 철 제련 기술이 매우 발달한 국가이며 오랫동안 철강 야금 기술의 선두 주자였습니다. "중국백과사전 - 광업 및 야금학 편"[3]에서는 고대 중국 금 기술의 역사를 대중 과학 수준에서 읽을 수 있습니다. 진나라 이전에 중국에서 사용된 강철 재료의 구체적인 형태는 ① 블록 철 제련, ② 주철 탈탄 강철이었다. 철 도구의 사용으로 인해 중국은 춘추 시대부터 봉건 사회로 나아갔다. 전국시대. 서한 왕조는 ③ 강철 튀김 기술을 발명했고, 중국의 강철 튀김 기술은 명나라 16세기 중반까지 오랫동안 세계를 주도했다.

①블록철 제련은 고체 철광석을 광석의 녹는점보다 낮은 온도에서 장시간 환원시켜 얻은 철블록으로, 세계에서 가장 오래된 여러 민족의 철광석 제조법이다. 제련 방법. 광석이 녹지 않기 때문에 환원반응 중에 광석에 함유된 불순물이 철블록 밖으로 완전히 빠져나가지 못하고, 제련된 철블록의 불순물 함량이 더 높은 것은 당연하다. 광석 자체의 철 함량이 상대적으로 낮으면 고체 철 제련 과정에서 철을 농축할 수 없습니다. 이것이 괴철 제련의 금속 품질이 낮은 두 번째 이유입니다. 때때로 철을 제련하기 위해 철 함량이 높고 불순물이 낮은 광석을 얻을 수 있습니다. 전설에 따르면 오나라의 오우예자(Ou Yezi)가 귀중한 철 조각을 얻어 "간장(Gan Jiang)"을 제련했다고 합니다. "와 "모예" 두 개의 유명한 검, 침향이 어머니를 구하고 도끼로 화산 산을 베는 신화에는 "철의 정신"의 이미지도 나타납니다. 그러나 괴철 제련은 용융 온도가 상대적으로 낮기 때문에 제련 기술 개발 초기에는 고철 제련 온도와 광석 환원을 위한 공정 조건에 도달하기 쉬웠고, 괴철 기술은 제련이 먼저 발명되었습니다. 철 블록은 또한 철 블록의 불순물을 짜내고 망치로 모양을 만들기 위해 추가 단조 가공을 거쳐야 합니다. 괴철 제련의 야금학적 조건은 광석 환원 시간을 매우 길게 하여 괴철 제련이 환원 화염에 ​​오랫동안 머무르게 하여 괴철 제련의 탄소 함량이 매우 낮습니다(현대 기술에서는 이를 " 저탄소강") ; 철 제련 블록은 경도가 낮은 연철이며 담금질할 수 없으므로 돌을 정복하기 위한 절단 도구를 만드는 데 적합하지 않습니다.

탄소 함량이 너무 낮고 철이 너무 무르다는 괴상 제철의 단점을 극복하기 위해 괴상 제철 침탄강이 등장했다. 대기, 탄소가 강철 매트릭스에 침투하도록 허용합니다. 이 침탄 공정에서는 매우 두꺼운 침탄층을 얻는 것이 불가능합니다. 철 덩어리로 단조된 (절단) 칼날을 침탄하여 칼날 가장자리를 침탄시킨 후 담금질하여 공구에 사용할 수 있습니다. 돌을 자르는 데 사용되는 망치와 끌은 코어가 연하고 껍질이 얇고 단단한 침탄강으로 만들 수 없습니다.

괴철 제련 기술을 습득한 직후, 중국은 춘추초에 용해 철 제련 기술을 개발하여 선철을 얻었는데, 이것이 청동 제련 기술을 바탕으로 개발된 선철 용해 제련이다. 선철은 탄소 함량이 높은데, 이는 연료 가스의 탄소가 용선에 스며들기 때문입니다. 탄소 함량이 높은 이런 종류의 선철은 경도가 매우 높아(현대적인 절삭 조건에서는 가공이 쉽지 않을 정도로 높음) 청동처럼 주조해서 사용할 수 밖에 없습니다. 그리고 이 고경도 선철은 매우 부서지기 쉽고 부서지거나 갈라지기 쉽습니다. 선철의 이러한 특성은 쟁기(고경도 및 내마모성) 및 철 냄비로 대량으로 직접 사용하는 것을 제한하며, 이는 아마도 선철을 직접 주조하는 데 사용되는 몇 안되는 예일 것입니다. 후세대의 2단계 제강법에서 선철은 중요한 제강 원료가 되었다. 고대에는 선철을 로에 넣고 장기간 고온 소둔을 시켜서 탈탄철괴를 얻을 수 있었는데, 이것이 바로 주철 탈탄강이다. 또한 선철 제련 기술의 발달로 중국에 주철이 등장했습니다. 주철과 선철의 차이점은 주철의 과도한 탄소 함량이 유리 흑연 상을 형성하여 경도를 감소시키고 추가 가공이 가능하다는 것입니다. 다양한 용도로 사용됩니다. 그러나 주철은 선철만큼 부서지기 쉬우므로 암석을 절단하는 도구로는 적합하지 않습니다.

② 주철 탈탄강은 전국시대 고대 중국에서 사용된 또 다른 제강 기술이다. 제련하여 주철을 얻은 후, 주철을 고온에서 장시간 어닐링하여 주철 탈탄강을 얻는다. 광석을 제련하여 용철을 얻고, 주철판으로 주조한 후, 추가 가공 및 사용을 위해 강철 원료로 강판으로 어닐링하는 수준까지 발전했습니다. 이런 종류의 강철은 성능이 좋지 않아 새로운 강철 튀김 기술이 등장한 후 주철 탈탄 강철은 더 이상 사용 및 제조되지 않습니다.

③ 강철 튀김은 서한 시대에 등장한 새로운 제철 기술로, 선철을 반용융 상태로 가열한 후 세게 저어(소위 '튀김'), 탈탄시키는 기술입니다. 죽 같은 선철. 위에서 언급한 강철보다 훨씬 더 나은 특성을 가진 강철을 얻습니다. 한나라 때부터 철제 도구와 무기가 비약적으로 증가한 것은 강철 튀김 기술의 발전으로 한나라의 사회 생산성이 크게 발전했으며 중국 역사상 번영하고 영광스러운 한나라를 건설한 것이다.

중국에 현대 제철 기술이 등장하기 전까지는 1958년 제철 붐이 일던 시절에도 중국 민간에서는 여전히 철을 볶는 방식이 널리 사용됐다. 저자는 중학교 2학년이었다. , 그리고 그의 수업은 또한 "튀긴 강철 용광로"(불꽃 반사 가열로, 나무 풀무 및 연소 매체)를 수집한 고철을 사용하여 "강(슬래그)"의 용광로를 튀겼습니다(그것은 도달하지 못했습니다). 중학교 2학년 학생들도 제철에 대해 잘 알지 못합니다. 저자가 금속조직 열처리를 전공한 후 초기 경험을 검토하고 분석한 것입니다. 프라이드 스틸 기술(Fried Steel Technology)은 선철을 사용하여 강철을 만드는 첨단 2단계 제강 방법으로, 2단계 제강 방법부터 현대 제철 기술까지 철광석에서 선철을 제련한 후 선철을 강철로 만드는 기술입니다. . 세계의 모든 새로운 발명품은 초기 출현부터 점진적인 개선 및 일반적으로 사용되는 기술로 발전하기까지 짧거나 긴 과정을 거칩니다. 서한 왕조에서 발명된 강철 튀김 기술은 성숙되어 보편적 응용의 지위를 얻었습니다.

강철을 튀겨내는 기술이 발달하면서 '강은 수백 번도 만들 수 있다'는 제련, 단조 기술이 동한 시대에 보편화되었고, 사용 가능한 브로드소드 등 강력한 무기도 등장했다. 팀으로 등장(풀뿌리 차원에서 일반 병사들에게 청동검이 퍼지는 것은 불가능하다). 더욱이 중국의 비문이 획기적인 발전과 번영을 누린 것도 동한시대였다.