第三章、鐵器保護(hù)技術(shù)

第一節(jié)

鐵器的歷史與鐵器的種類(lèi)

第二節(jié)

鐵器的組成與結(jié)構(gòu)

第三節(jié)

鐵器的銹蝕機(jī)理

第四節(jié)

鐵器的保護(hù)方法

第一節(jié)

鐵器的歷史與鐵器的種類(lèi)一、鐵的科學(xué)分類(lèi)二、我國(guó)古代鋼鐵史三、古代冶鐵技術(shù)特點(diǎn)

鐵器的種類(lèi)鐵分“生鐵”和“熟鐵”兩種包括“鋼”在內(nèi)，都是以鐵（Fe）和碳（C）兩種元素為主的一種合金。含碳量在百分之0.05以下的叫熟鐵，百分之0.05到百分之2.0的叫鋼，百分之2.0到百分之6.67的叫生鐵。

我國(guó)古代鋼鐵史人類(lèi)早期煉得的熟鐵通常叫塊煉鐵，它是鐵礦石在八百到一千攝氏度左右的條件下，用木炭直接還原得到的。出爐產(chǎn)品是一種含有大量非金屬夾雜的海綿狀固體塊。我國(guó)古代鋼鐵史生鐵的冶煉溫度是一千一百五十到一千三百攝氏度出爐產(chǎn)品呈液態(tài)，可以連續(xù)生產(chǎn)，可以澆鑄成型，非金屬夾雜比較少，質(zhì)地比較硬，冶煉和成形率比較高，從而產(chǎn)量和質(zhì)量都大大提高。由塊煉鐵到生鐵是煉鐵技術(shù)史上的一次飛躍。我國(guó)古代鋼鐵史歐洲許多地方的塊煉鐵是公元前1000年前后發(fā)明出來(lái)的但是直到公元十四世紀(jì)才有生鐵。我國(guó)冶鐵術(shù)大約發(fā)明于西周時(shí)期，比歐洲晚，可是它一經(jīng)發(fā)明，不久就出現(xiàn)了生鐵，后來(lái)者居上，使我國(guó)成為世界上最早發(fā)明并使用生鐵的國(guó)家。我國(guó)古代鋼鐵史1964年，江蘇六合程橋鎮(zhèn)出土一件春秋晚期的鐵塊，經(jīng)鑒定是白口生鐵。這是到現(xiàn)在為止我國(guó)出土并且經(jīng)過(guò)科學(xué)分析的最早生鐵實(shí)物。戰(zhàn)國(guó)中晚期，出土的鐵器大約十六種，其中多數(shù)是生鐵和它的柔化處理件，塊煉鐵處于輔助地位。這表明這時(shí)我國(guó)生鐵生產(chǎn)已經(jīng)有了比較大的發(fā)展。我國(guó)古代鋼鐵史我國(guó)生鐵技術(shù)發(fā)明比較早的原因是：一是我國(guó)冶銅術(shù)中很早就使用了比較強(qiáng)的鼓風(fēng)裝置。二是很早就對(duì)冶煉用的原料進(jìn)行了比較好的選擇和處理。三是很早就發(fā)明了比較高大的冶煉豎爐。一般認(rèn)為，我國(guó)生鐵技術(shù)的發(fā)明和發(fā)展同青銅技術(shù)有密切的關(guān)系。

我國(guó)古代鋼鐵史可鍛鑄鐵原是白口鐵經(jīng)高溫退火得到的一種高強(qiáng)度鑄鐵，具有一定的塑性和沖擊韌性。依熱處理?xiàng)l件的差別，又可分成白心可鍛鑄鐵和黑心可鍛鑄鐵兩種：白心可鍛鑄鐵以脫碳為主，又叫脫碳可鍛鑄鐵；黑心可鍛鑄鐵以石墨化為主，又叫石墨化可鍛鑄鐵。我國(guó)古代鋼鐵史國(guó)外的白心可鍛鑄鐵是公元1722年由法國(guó)人首先發(fā)明的。公元1826年，美國(guó)人又發(fā)明了黑心可鍛鑄鐵。此后一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期里，人們都把白心可鍛鑄鐵叫做“歐洲式可鍛鑄鐵”，把黑心可鍛鑄鐵叫做“美洲式可鍛鑄鐵”。其實(shí)，這兩種可鍛鑄鐵，我國(guó)早在兩千多年前都已經(jīng)發(fā)明了。我國(guó)古代鋼鐵史“洛陽(yáng)水泥制品廠戰(zhàn)國(guó)早期灰坑遺址”出土過(guò)一件鐵鏟，鏟體基本銹蝕，只在銎部有部分金屬殘留，在金相顯微鏡下顯示了黑心可鍛鑄鐵組織，基體是鐵素體，上面分布著團(tuán)絮狀退火石墨。這是到現(xiàn)在為止世界上經(jīng)過(guò)科學(xué)分析的最早的鑄鐵可鍛化退火處理件。

我國(guó)古代鋼鐵史球墨可鍛鑄鐵因所含石墨呈球狀而得名。它有比較高的強(qiáng)度、塑性和韌性，鑄造加工性能好。1974年，河南澠池發(fā)掘了一個(gè)北魏鐵器窖，里面藏有從漢到北魏的鐵器四千多件，有一件鐵斧，在銎的底部發(fā)現(xiàn)有球狀石墨。這類(lèi)具有球狀石墨的鑄件在南陽(yáng)瓦房莊、鞏義市鐵生溝等兩漢冶鑄遺址也有發(fā)現(xiàn)。鞏義市鐵生溝一件漢代鐵钁，它的石墨發(fā)育良好，有明顯的核心和放射性結(jié)構(gòu)，和現(xiàn)行國(guó)家球墨鑄鐵標(biāo)準(zhǔn)一類(lèi)A級(jí)相當(dāng)。從現(xiàn)有研究資料看，這種球狀石墨應(yīng)是白口鐵退火過(guò)程中得到的。我國(guó)古代鋼鐵史在國(guó)外，鑄態(tài)球墨是1947年后使用了加入球化劑的方法才得到的。多年來(lái)，人們一直試圖用白口鐵退火的方式來(lái)獲得球狀石墨，但是難度很大。我國(guó)古代生鐵含碳量長(zhǎng)期偏低，在低碳的情況下，不但生產(chǎn)了大量具有絮狀石墨的可鍛鑄鐵，而且生產(chǎn)了部分球墨可鍛鑄鐵，這在世界冶金史上是十分罕見(jiàn)的，實(shí)在難能可貴。

我國(guó)古代鋼鐵史炒鋼因在冶煉過(guò)程中要不斷地?cái)嚢韬孟癯慈R一樣而得名。炒鋼的原料是生鐵，操作要點(diǎn)是把生鐵加熱到液態(tài)或半液態(tài)，利用鼓風(fēng)或撒入精礦粉等方法，令硅、錳、碳氧化，把含碳量降低到鋼和熟鐵的成分范圍。炒鋼的產(chǎn)品多是低碳鋼和熟鐵，但是如果控制得好，也可以得到中碳鋼和高碳鋼。

我國(guó)古代鋼鐵史炒鋼工藝大約發(fā)明于西漢。近年在河南鞏義市鐵生溝、南陽(yáng)瓦房莊等處都發(fā)現(xiàn)過(guò)漢代炒鋼爐遺址。鐵生溝還出土了一些炒煉產(chǎn)品，經(jīng)分析，有的含碳量是百分之一·二八，有的是百分之○·○四八。文獻(xiàn)上關(guān)于炒鋼的記載最早見(jiàn)于東漢《太平經(jīng)》卷七十二，書(shū)中說(shuō)：“使工師擊治石，求其鐵，燒冶之，使成水，乃后使良工萬(wàn)鍛之，乃成莫邪耶?！边@“水”應(yīng)指生鐵水?！叭f(wàn)鍛”應(yīng)指生鐵脫碳成鋼后的反覆鍛打。

我國(guó)古代鋼鐵史因而在某種意義上說(shuō)，炒鋼的出現(xiàn)便是兩步煉鋼的開(kāi)始，是具有劃時(shí)代意義的重大事件。它進(jìn)一步促進(jìn)了我國(guó)古代鐵器的廣泛使用和社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展。十八世紀(jì)中葉，英國(guó)發(fā)明了炒鋼法，在產(chǎn)業(yè)革命中起了很大的作用。馬克思懷著極大的熱情給予了很高的評(píng)價(jià)，說(shuō)不管怎樣贊許也不會(huì)夸大了這一革新的重要意義。我國(guó)古代鋼鐵史“百煉鋼”以一種含碳量比較高的炒煉產(chǎn)品作為原料，操作要點(diǎn)是反覆加熱鍛打，千錘百煉?，F(xiàn)在見(jiàn)到的最早百煉鋼實(shí)物是東漢晚期的制件。在文獻(xiàn)中，“百煉鋼”一詞最早也見(jiàn)于東漢晚期。曹操作寶刀五枚，稱(chēng)謄是“百煉利器”；這些實(shí)物和文獻(xiàn)都說(shuō)明了百煉鋼工藝已經(jīng)興起。除百煉鋼外，我國(guó)古代還有“卅煉鋼”、“五十煉鋼”等說(shuō)。標(biāo)以“煉數(shù)”的制鋼工藝至遲在東漢早期就已產(chǎn)生。我國(guó)古代鋼鐵史鑄鐵脫碳鋼是用熱處理方法制作出來(lái)的。它是先生產(chǎn)出白口鐵鑄件，然后在氧化性氣氛中脫碳退火，使含碳量降低到鋼的成分范圍以下，不析出或很少析出石墨。它的金相組織同近代的鋼和熟鐵相似。鑄鐵脫碳大約可以追溯到戰(zhàn)國(guó)早期。洛陽(yáng)水泥廠戰(zhàn)國(guó)早期遺址出土過(guò)兩件鐵錛，對(duì)其中一件的銎部作了金相分析，發(fā)現(xiàn)鐵錛進(jìn)行過(guò)不完全的脫碳退火處理，應(yīng)屬鑄鐵脫碳鋼的前身或早期階段。經(jīng)秦、漢、魏、晉到南北朝時(shí)期，這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展到相當(dāng)成熟的階段，

我國(guó)古代鋼鐵史灌鋼是由生鐵和可鍛鐵在一起冶煉得到的、用來(lái)制作刀劍鋒刃的一種含碳比較高、質(zhì)量比較好的鋼。灌鋼發(fā)明時(shí)間似可追溯到漢魏晉時(shí)期。南北朝時(shí)期，灌鋼工藝有了一定的發(fā)展，南朝梁代陶弘景說(shuō)灌鋼是“雜煉生鍒作刀鐮者”。北朝東魏北齊間用灌鋼制造了一把大鋼刀，叫“宿鐵刀”，“斬甲過(guò)三十札”，非常鋒利。

第二節(jié)

鐵器的組成與結(jié)構(gòu)一、鐵器的生成與組成二、鐵器的結(jié)構(gòu)第三節(jié)

鐵器的銹蝕機(jī)理

一、金屬腐蝕的類(lèi)型

1.土壤腐蝕

2.大氣腐蝕

3.海水腐蝕二、鐵器的銹蝕現(xiàn)象

1.鐵器的耐腐蝕能力

2.銹蝕產(chǎn)物

3.銹層分布

第四節(jié)

鐵器的保護(hù)方法

一、出土鐵器的強(qiáng)制性處理二、出土鐵器的清洗，除氯和去銹三、鐵器的粘接與加固四、鐵器的表面封護(hù)五、鐵器的保存環(huán)境六、氣相緩蝕劑的應(yīng)用

一、出土鐵器的強(qiáng)制性處理1、干氣流陰干脆弱鐵器2、熱風(fēng)氣流吹干比較結(jié)實(shí)鐵器3、小環(huán)境放置干燥劑暫存出土小件鐵器

二、出土鐵器的清洗，除氯和去銹1、超聲波清洗與清水清洗的選擇2、非水法清洗的必要性3、除氯離子的重要性與脆弱器物的例外處理4、浸泡法除氯與電泳除氯5、除銹的原則考慮與除銹的程度控制6、鐵器的除銹技術(shù)三、鐵器的粘接與加固焊接的問(wèn)題、鉚接的難易程度粘結(jié)的可逆性與牢固程度、3.幾種方法相結(jié)合的綜合修補(bǔ)粘結(jié)4.銹蝕嚴(yán)重器物的滲透加固處理

四、鐵