中国古代热处理
中国古代热处理
heat treatment of metals in ancient China
公元前14～前11世纪的殷代时期，在金箔锤制过程中已采用了退火处理。白口铸铁柔化退火工艺的创始也不晚于战国初期（公元前5世纪），这是中国古代热处理技术的一项重大发明。战国后期（公元前 3世纪）已对熟铁进行渗碳淬火。西汉以来，淬火工艺较普遍地得到应用。
退火河南殷墟出土的殷代金箔，经金相分析可知，是经过再结晶退火处理的，其目的是消除金箔冷锻硬化。1974年洛阳市出土的春秋末期战国初期的铁锛经过脱碳退火，使白口铸铁表面形成一层珠光体组织，以提高韧性。同时出土的铁铲是经过柔化退火的可锻铸铁件。20世纪50年代山东薛城出土的西汉 (公元前206～公元24)铁斧是铁素体基体的黑心可锻铸铁，当时柔化处理技术已有较大的提高。明代宋应星著《天工开物》（成书于1634年，刊印于1637年）有锉刀翻新工艺的记载，说明齿尖已磨损的旧锉刀，先退火再用錾子划齿。书中还记载了制针工艺中工序间消除内应力的退火。
渗碳这种工艺起源于战国后期所创造的渗碳钢。1968年河北满城出土的西汉刘胜(卒于公元前 113年)的佩剑，经分析，表面有明显的渗碳层，并经淬火，其硬度为HV900～1170，而中心低碳部分的硬度为HV220～300。表面硬度较高，锋利耐磨，而中心则有很好的韧性，不易折断。刘胜的错金书刀经过渗碳局部淬火后，刃部和刃背获得硬韧兼备的效果，可见当时刀、剑的热处理工艺已具有很高的水平。《天工开物》叙述了古代制针用的渗碳剂和固体渗碳工艺。明末方以智著《物理小识》（成书于1647年）记载了3种渗碳剂：一是“虎骨朴硝酱，刀成之后火赤而屡淬之”；二是“酱同硝涂錾口，锻赤淬火”；三是用“羊角乳发为末，调敷刀口”。前两者都有一定的渗氮作用。
淬火这种工艺首先用于熟铁渗碳淬硬。1965年河北易县燕下都遗址出土的战国后期锻剑等武器大都是经过淬火硬化的，经金相分析，发现了淬火产生的针状马氏体。《史记·天官书》（成书于公元前91年）有“水与火合为焠”之说。《汉书（记西汉事）·王褒传》有“巧冶干将之朴（窄长有短把的刀），清水焠其锋”的记载。《太平御览·蒲元传》载三国时蜀人蒲元对他的“神刀”淬火用水的选择，虽多渲染，不尽可信，但当时确已认识到水质对淬火效果的影响。《北齐书·列传第四十一》载东魏、北齐间(534～577)的綦母怀文在“宿铁刀”淬火时“浴以五牲之溺，淬以五牲之脂”。可见当时已采用含盐的水和油作为具有不同冷却速度的液冷介