欧洲炼铁技术的进步之四-渗碳法炼钢以及坩埚炼钢的诞生

渗碳法炼钢：
    中世纪时，钢是用渗碳或炼熟铁的方法直接炼钢方式冶炼的，除此以外还有“互融法”。此时多数国家还很少炼钢，由于对低磷、低硫的钢的需求，便使用由北欧各国输入的纯木炭生铁再炼制成的钢，钢的主要用途是剑、刀具、大镰刀等。在精炼过程中，在生铁完全脱碳以前中止作业可以炼成钢，但至中世纪结束为止的主要炼钢方法是渗碳法。最初是用冶锻炉分别对各个工具进行局部渗碳，以后才在专门的工厂渗碳大量生产钢。了解更多的有关世界著名钢厂（瑞典乌德霍姆UDDEHOLM工具钢、日本大同模具钢、瑞典一胜百模具钢、德国葛利兹模具钢、美国熔炉斯伯粉末工具钢、日本不二越高速钢、日立模具钢等）的最新产品动态资讯，敬请关注东莞市弘超模具科技有限公司模具钢材专业网站www.hongchao-dg.cn。
    瑞典铁是比较适合采用此法的，英国从瑞典输入钢，又从俄国补充输入木炭生铁和钢，渗碳是在大型炉或隔焰炉（间接加热炉）中进行，这种渗碳钢由外观而被称为泡面钢。16世纪以前，刀具厂家是少量购入这种钢、用各地区的熟铁镶嵌而做成刀具的。由于渗碳钢断面的碳含量是有梯度的，为了使其均匀，将薄块的泡面钢反复锻打。但这样的渗碳钢价格昂贵，只能用在刀具的刀尖部分，两侧使用熟铁制成。最近发现的16世纪的刀具即是这样的制品，刀刃的碳含量为0.8%、557HV，是经淬火、回火处理的，两侧的熟铁硬度为151HV。 由上述方法制成的刀具与日本刀的制造方法（反复锻打）很相似，这种制品作为钢制品的制造方法已有很大进步。但渗碳法本身的缺点，也即有呈线状排列的点状缺陷或碳含量的微小差异等是较难避免的，到1740年发明了坩埚炼钢法后才得以克服。而在日本刀制造时常常利用一些缺陷构成艺术的修饰，是其特点之一。

坩埚炼钢的诞生：
    坩埚炼钢法是1740年由英国人亨茨曼发明的，这种方法是19世纪末以前主要的高级钢的冶炼方法。亨茨曼使用德国或瑞典输入的熟铁在坩埚内再精炼成均质的钢的方法，并坚持实验终获成功。而此前英国的渗碳钢质量不佳，也不能很好地进行锻接。他的方法是将渗碳钢装入坩埚，用高烟囱的焦炭炉高温加热，而得到坩埚内均质的熔融钢。注：美国熔炉斯伯钢公司（英文名：Crucible），又称为“坩埚钢”公司，是北美地区最大的工具钢生产商和供应商，该公司独创著名的CPM粉末冶金工具钢工艺，产品享誉美国及欧洲，是世界公认的顶级工模具制造材料，美国熔炉斯伯粉末工具钢的CPM系列产品包括：CPMM4、CPM3V、CPM9V、CPM10V、CPM15V、CPMS30V、CPMS90V等。
    亨茨曼的均质钢使炼制泡面钢的其他同行十分惊讶，当时采用其他方法所生成的沿加工方向的筋带缺陷及接缝等在亨茨曼的均质钢中得到完全消除，而且均匀地得到淬火。亨茨曼为了竞争的需要，对自己发明的方法进行严格保密和管理。
    同行福克装成乞丐在冬天雪夜来到亨茨曼的工厂求救，得到怜悯进入现场，窥窃了坩埚炼钢的秘密，2~3周后便开始用坩埚炼钢。亨茨曼的这种钢以其使用坩埚而称为坩埚钢。为了与渗碳钢也即泡面钢进行区别，也称之为铸钢。但其并非以铸钢产品为目的，而是作为可锻钢原料使用，亨茨曼本人是钟表制造者，本意是要冶炼良好的弹簧发条钢。当然，以上所述也许有一部分只是传说。
    亨茨曼的“铸钢”在当初的谢菲尔德的锻冶工场评价并不太好，因为与过去的熟铁相比锻打比较困难。最初的成功还是在法国，法国的工匠用亨茨曼的“铸钢”制造出了比谢菲尔德制的刀具更好的产品。谢菲尔德刀具联合会请求禁止输出“铸钢”，但未成功。好容易才消除了对“铸钢”的偏见，不久便成为19世纪末以前世界最大的炼钢基地。
    此后坩埚钢工艺继续发展，采用生铁+废钢来代替泡面钢再熔化，或是采用熟铁与碳系化合物混合，在熔炼过程渗碳、炼制所希望的碳含量的钢，都由坩埚钢工艺来实现，从而成为工具钢、特殊钢、合金模具钢的基本冶炼工艺。
    明治初年，日本河合左兵衔从欧洲输入了钢，他认为输入的刀具钢中以英国的最佳，瑞典的一般，德国的最次。而且主要是输入从谢菲尔德的安德烈公司制的工具钢，输人贸易开始成功。

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