古代制铁的问题
求古代制铁的细节和科学解释。冶铁炼钢
(1)现在已知中国最早的人工冶炼铁器,是春秋晚期的遗物。战国中期以后的铁器,在许多地区有大量出土。
(2)在两河流域、地中海沿岸和埃及出土了世界上最早的铁器。中国使用陨铁和人工冶铁都较前几个地区稍晚,然而冶炼生铁和块炼铁大体与之同期。块炼铁是低温(约1 000℃)炼制出来的产品,须经锻造才能制成可用的器件,又称锻铁。生铁又称铸铁,是高温(1 146℃)冶炼的产品,可以直接铸造器件,有效地提高了劳动生产率。世界上其他地区从块炼铁到生铁器物的应用,其间经历了2 000多年之久。河北易县燕下都遗址出土的铁器中,有经过淬火的钢件,表明当时炼钢和淬火工艺已经有所发展。
(3)汉武帝时代推行铁业官营制度,全国设铁官49处。汉代冶铁开始使用煤炭做燃料,供风形式也有了革命性的变化。竖炉冶铁由起初的自然通风演进到人力皮囊鼓风,然后又有畜力马排鼓风的进步。东汉初,南阳太守杜诗创造出借用水力作为动力的鼓风装置(“水排”),进一步提高了生产效率。
中国古代掌握制铁技术,大约是在春秋末年以后,战国期间已逐渐成熟。
制铁的基本原理,跟现在的基本相同。首先是冶铁,采用碳还原法。最早的时候,把铁矿石和木炭粒一层层相错铺在炉底烧,由于温度不够高,产出的是一块块软的生铁块,杂质含量高。然后将这些软铁块锻打成所要的形状,形状比较粗糙。后来发明了鼓风的工具,从而建造了大的鼓风炉,提高了炉温,能够炼出液体的生铁。于是有了铸铁技术,用陶土或铁制做模范,把铁水浇铸进去,从而造出了精细的产品,于是铁制的农具和精良的武器得以普及。再进一步就是进一步制含碳量更少、柔韧性更好的钢,但是中国古代无法达到足够的炉温,因此只能用长期加热和锻打的方法进行渗碳,制出“不合格”的钢,但比一般生铁已有了很大进步。与此同时,相关工艺也有很大发展,比如人们发现在冶铁过程中掺入其他金属矿石,可以制备有特殊性能的合金,以及在渗碳过程中加入骨粉(含磷)可以起到催化作用。
中国古代掌握制铁技术,大约是在春秋末年以后,战国期间已逐渐成熟。
制铁的基本原理,跟现在的基本相同。首先是冶铁,采用碳还原法。最早的时候,把铁矿石和木炭粒一层层相错铺在炉底烧,由于温度不够高,产出的是一块块软的生铁块,杂质含量高。然后将这些软铁块锻打成所要的形状,形状比较粗糙。后来发明了鼓风的工具,从而建造了大的鼓风炉,提高了炉温,能够炼出液体的生铁。
“百炼成钢”的原理
化学题百炼成钢”原理:生铁中的各种杂质,在高温下,在不同程度上都与氧有较大的亲和力。因此可以利用氧化的方法使它们成为液体、固体或气体氧化物,液体和固体氧化物在高温下与炉衬和加入炉内的熔剂起作用,结合成炉渣,并在扒渣时被排除炉外,气体也在钢水沸腾时被CO带到炉外。
炼钢过程是个氧化过程,其去除杂质的主要手段是向熔池吹入氧气并加入造渣剂形成熔渣出来。脱碳反应是炼钢过程的主要手段,硅、锰、磷、硫等元素也通过氧化反应去除。炼钢的原料有生铁、废钢、熔剂(石灰石等)、脱氧剂(硅铁、锰铁、铝等)、合金料等。
扩展资料
战国时期冶铁业一般只能冶铸农具和少数手工工具,锻制兵器还比较少。
到了西汉,不仅能生产铁制长剑、长矛、环首大刀,而且生活器皿和杂用工具也广泛使用铁制,如灯、釜、炉、剪等都已在西汉中期的遗址中发现。这说明汉代铁器的使用已相当广泛。
20世纪50年代后,在河南、山东、北京、江苏等地发现了许多汉代冶铁遗址,其中以河南巩县铁生沟村和南阳北关瓦房庄等地遗址规模最大。
从这些遗址可以看出西汉冶炼工序集中,设备齐全。河南巩县铁生沟村出土了一件铁工具,经化验有十分良好的球状石墨,有明显的石墨核心和放射性结构,与现行球墨铸铁国家标准一类级石墨相当。同时发现炒钢炉一座。
炒钢这一崭新的高效率的先进技术的出现,说明西汉的冶铁技术已达到了一个更高的发展阶段,在钢铁冶炼史上具有划时代的意义。
百炼成钢”原理:生铁中的各种杂质,在高温下,在不同程度上都与氧有较大的亲和力。因此可以利用氧化的方法使它们成为液体、固体或气体氧化物,液体和固体氧化物在高温下与炉衬和加入炉内的熔剂起作用,结合成炉渣,并在扒渣时被排除炉外,气体也在钢水沸腾时被CO带到炉外。
生铁炼钢是为了降低含碳量,提高韧性和硬度。其原理是碳和氧气反应。C+O²点燃=CO²
炼钢过程是个氧化过程,其去除杂质的主要手段是向熔池吹入氧气并加入造渣剂形成熔渣出来。脱碳反应是炼钢过程的主要手段,硅、锰、磷、硫等元素也通过氧化反应去除。炼钢的原料有生铁、废钢、熔剂(石灰石等)、脱氧剂(硅铁、锰铁、铝等)、合金料等。
扩展资料:
公元前600年中国巳掌握了冶铁技术,早期的炼铁是将铁矿石和炭一层夹一层地放在炼炉中,在650~1000℃以上焙烧,利用木炭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,冷却后取出铁块。这种炼铁方法叫块炼铁,用这种方法炼得的铁质地疏松,还夹杂着许多杂质、不坚韧,并无多大实用价值。
后来经过不断实践,人们发现把这种铁加热到一定温度下经反复锻打,就可把夹杂的氧化物挤出来,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,古人又得出块炼铁渗碳成钢的经验,这是最早的钢。西汉时,为提高钢的质量,人们又增加了锻打的次数,由10次、30次、50次增至近100次从而得到所谓的“百炼钢”。
“百炼成钢”原理:生铁中的各种杂质,在高温下,在不同程度上都与氧有较大的亲和力。因此可以利用氧化的方法使它们成为液体、固体或气体氧化物,液体和固体氧化物在高温下与炉衬和加入炉内的熔剂起作用,结合成炉渣,并在扒渣时被排除炉外,气体也在钢水沸腾时被CO带到炉外。
生铁炼钢是为了降低含碳量,提高韧性和硬度。其原理是碳和氧气反应。C+O²点燃=CO²
炼钢过程是个氧化过程,其去除杂质的主要手段是向熔池吹入氧气并加入造渣剂形成熔渣出来。脱碳反应是炼钢过程的主要手段,硅、锰、磷、硫等元素也通过氧化反应去除。炼钢的原料有生铁、废钢、熔剂(石灰石等)、脱氧剂(硅铁、锰铁、铝等)、合金料等。
扩展资料:
公元前600年中国巳掌握了冶铁技术,早期的炼铁是将铁矿石和炭一层夹一层地放在炼炉中,在650~1000℃以上焙烧,利用木炭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,冷却后取出铁块。这种炼铁方法叫块炼铁,用这种方法炼得的铁质地疏松,还夹杂着许多杂质、不坚韧,并无多大实用价值。
后来经过不断实践,人们发现把这种铁加热到一定温度下经反复锻打,就可把夹杂的氧化物挤出来,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,古人又得出块炼铁渗碳成钢的经验,这是最早的钢。西汉时,为提高钢的质量,人们又增加了锻打的次数,由10次、30次、50次增至近100次从而得到所谓的“百炼钢”。
百炼成钢: 就是铁中的含碳量比钢高,经过高温,铁中的碳和氧气反应生成二氧化碳.由此降低铁中的含碳量,就成了钢. 1.百炼成钢的化学原理 生铁碳含量2%-4.3% 钢的碳含量0。03%-2% 故:C+O2=高温=CO2 碳被反应掉,剩下的就是钢了,多次冶炼精度更高。
如何区分熟铁和钢啊?
铁和钢的区别:铁分为生铁和熟铁。熟铁、钢和生铁都是铁碳合金,以碳的含量多少来区别。一般含碳量小于0.2%的叫熟铁或纯铁,含量在0.2-1.7%的叫钢,含量在1.7%以上的叫生铁。熟铁软,塑性好,容易变形,强度和硬度均较低,用途不广;生铁含碳很多,硬而脆,几乎没有塑性;钢具有生铁和熟铁两种优点,为人类广泛利用。
熟铁:用生铁精炼而成的比较纯的铁。含碳量在0.02%以下,又叫锻铁、纯铁。熟铁质地很软,塑性好,延展性好,可以拉成丝,强度和硬度均较低,容易锻造和焊接。
钢,是对含碳量质量百分比介于0.02%至2.06%之间的铁碳合金的统称。钢的化学成分可以有很大变化,只含碳元素的钢称为碳素钢(碳钢)或普通钢;在实际生产中,钢往往根据用途的不同含有不同的合金元素,比如:锰、镍、钒等等。人类对钢的应用和研究历史相当悠久,但是直到19世纪贝氏炼钢法发明之前,钢的制取都是一项高成本低效率的工作。如今,钢以其低廉的价格、可靠的性能成为世界上使用最多的材料之一,是建筑业、制造业和人们日常生活中不可或缺的成分。可以说钢是现代社会的物质基础。
铁和钢的区别:铁分为生铁和熟铁。熟铁、钢和生铁都是铁碳合金,以碳的含量多少来区别。一般含碳量小于0.2%的叫熟铁或纯铁,含量在0.2-1.7%的叫钢,含量在1.7%以上的叫生铁。熟铁软,塑性好,容易变形,强度和硬度均较低,用途不广;生铁含碳很多,硬而脆,几乎没有塑性;钢具有生铁和熟铁两种优点,为人类广泛利用。
铸剑选材时通常选用材料是生铁。但是,铸剑时候则必须是炼好的钢。生铁与钢的区别在那里呢?我们知道,生铁、熟铁和钢的主要区别在于含碳量上,含碳量超过2%的铁,叫生铁;含碳量低于0.05%的铁,叫熟铁;含碳量在0.05%-2%当中的铁,称为钢。用块炼铁透碳钢制造的刀,虽然比较锋利,但仍然达不到能够“斩金断玉,削铁如泥”的程度。因为这种钢的质量还不够好,炼这种钢碳渗进的多少,分布的是否均匀,杂质除掉的程度,都非常难掌握,而且生产效率极低。为了提高钢的质量,中国古代工匠从西汉中期起发明了“百炼钢”的新工艺。北宋著名科学家沈括在《梦溪笔谈》里叙述磁州百炼钢的过程,就是连续烧锻百余次,至斤两不减为止。所谓“百炼钢”,就是将块炼铁反复加热折叠锻打,使钢的组织致密、成份均匀,杂质减少,从而提高钢的质量。用百炼钢制成的刀剑质量很高。
文章标题: 如果说炒铁一般只能出熟铁 需要渗碳锻打 那么它相比块炼铁所谓的制钢效率体现在哪里
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