追溯钢铁历史：从陨铁到现代钢材，钢铁故事揭示人类文明进程

世界钢铁协会推出的《钢铁故事》文件追溯了钢铁工业发展过程中难忘的历史时刻，从陨石冶炼铁，到奠定工业革命基石的贝塞麦炼钢法，到更强今天正在开发的炼钢方法。高、轻、多用途的钢铁带领读者回顾钢铁对人类历史的巨大贡献，展示钢铁将在塑造人类社会的未来中发挥的重要作用。我们将在公众号开设专栏，分四期为您一一讲述“钢铁故事”。本期我们首先介绍一下18世纪之前的钢铁工业。

铁器时代的工匠在劳动过程中偶然发现了钢铁

惊人的发现

19世纪的钢铁工业生产推动了现代世界的发展。但炼钢的起源可以追溯到数千年前，从我们的祖先开始开采和冶炼铁开始。

4000多年前，古埃及人和美索不达米亚人发现了陨石，并用这种“众神的礼物”作为装饰。 2000多年后，人们开始利用开采的铁矿石来生产铁。炼铁的历史起源于公元前1800年的印度。公元前1500年左右，安纳托利亚的赫梯人开始冶炼铁。公元前1200年左右，赫梯王国灭亡，各部落带着炼铁知识分散到欧洲和亚洲。从此，“铁器时代”开始了。

然而，铁不是钢。铁器时代的冶金学家几乎肯定发现，钢是炼铁过程中偶然产生的副产品。这些早期的铁匠燃烧木炭来加热铁矿石，这一过程产生了一种相对纯净的海绵状铁，称为“毛坯”，然后可以将其锤击（锻造）成型。

这些早期的铁匠注意到，铁在木炭炉中放置较长时间会发生变化，变得更硬、更强，这些特性无疑更有价值。他们还注意到，反复加热可以提高铁的质量，使材料能够弯曲并打成金属工件。

古代工艺

最早提到“钢”这个词的地方之一是公元前七世纪希腊历史学家希罗多德对希俄斯岛格劳克斯镶嵌的一只碗的描述。 “一个巨大的纯银碗放在钢托盘上。这个碗是由发明了钢镶嵌技术的希俄斯人格劳克斯创造的。”

新技术

在发现钢铁及其优越性能后，铁器时代的工匠们制作了工具和武器，例如刀具。新工艺很快出现，例如淬火，将加工后的钢部件浸入水或油中以快速冷却以增加其硬度。在塞浦路斯的一次考古中发现，早在公元前 1100 年，工匠们就知道如何制造淬火和硬化的刀具。

然而，在古代炼钢仍然是一个繁琐而困难的过程，因此稀有的钢铁产品被认为价值极高。

全球产业的崛起

铁器时代的工匠不知道炼钢的化学过程。冶炼过程神秘，最终的结果取决于铁匠的个人技艺。技术比较熟练的是南印度的铁匠。早在公元前3世纪，他们就用木炭加热坩埚来冶炼熟铁，冶炼出“乌兹钢”，这种材料至今仍以其品质而闻名。

中国铁匠还冶炼优质钢材。中国炼钢的历史可以追溯到公元前2世纪。其炼钢工艺接近“贝塞麦酸性转炉炼钢法”，这是公元19世纪欧洲发展起来的工艺。大约在公元600-900年的唐代，钢制农具已被广泛使用。

此外，通过技术交流，印度和中国商人打开了世界钢铁市场。许多历史学家认为，著名的罗马自然科学家、作家普林尼形容“Cerris”拥有世界上最好的钢铁，指的是中国。品质卓越的大马士革剑采用印度乌兹钢制成。

传奇之剑

战争是钢铁早期发展的驱动力。包括中国、希腊、波斯和罗马在内的皇家军队需要耐用而强大的武器和盔甲。在此期间，罗马人学会了如何通过缓慢重新加热和冷却来对加工硬化钢进行回火以降低其脆性。

到15世纪，钢铁在世界各地得到广泛应用。尤其是剑的制造，凸显了钢铁的优良性能。刀片需要坚韧、坚硬且锋利。从大马士革刀和托莱多刀到日本武士使用的武士刀，钢铁是当时最好的武器的选择。

钢铁的使用不仅限于军事。许多工具，如斧头、锯子和凿子，越来越多地采用钢尖制成，以使其更加高效和耐用。尽管钢铁需求不断增加，但炼钢仍然是一个缓慢、耗时且昂贵的过程。

大马士革钢之谜

根据当时的记载，大马士革剑以其锋利和表面的波纹图案而闻名。这把剑是由乌兹钢制成的，这种钢可能来自中亚或南印度，但没有人能够复制这种非凡钢材的特性。

坩埚钢的兴起

几个世纪以来，大马士革钢和乌兹钢的特性以及它们的生产方式引起了亚洲和欧洲冶金学家和学术研究人员的好奇。早期的穆斯林科学家撰写了有关大马士革钢和剑的研究报告。从17世纪中叶开始，越来越多的欧洲旅行家，如法国人让-巴蒂斯特·塔韦尼埃开始向东旅行，参观印度的炼钢遗址。描述亲眼所见的情景。

对钢铁的兴趣推动了欧洲大陆钢铁工业的持续增长。早在 12 世纪，高炉炼钢等工艺就开始出现并在亚洲广为人知。已知最早的高炉工艺遗址之一位于瑞典拉普坦。由于当地丰富的铁矿石，加上先进的生产技术和高品位的熟铁原料，瑞典已成为整个欧洲大陆优质铁的主要供应国。

铁匠铺里的铁匠 - 摘自《伦敦新闻画报》，约 1740 年

生产效率开始加速

那个时代的大多数钢铁工人都学会了使用渗碳工艺来生产钢材，该工艺包括通过长时间加热将碳粉渗入熟铁棒的表面，以增加合金中的碳含量。这个过程可能需要几天或几周的时间。

1740年，一位神秘而极具创造力的英国青年本杰明·亨茨曼向英格兰北部的餐具和剪刀商人揭示了新的坩埚炼铁工艺。使用粘土坩埚，即坩埚，使棒材的熔化温度足够高，可以满足渗碳工艺的要求。同时，生产出的钢水可以浇注（浇注）成均匀、优质的钢锭。与过去相比，该工艺提高了产量。虽然亨斯迈的发明尚未达到低成本、高产量生产优质钢材的目标，但后人仍需继续努力。但正是他的技术推动英国谢菲尔德成为 19 世纪和 20 世纪最大的炼钢中心之一。