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唐 電、樊東黎
1）唐電 福州大學(xué)教授，福建省熱處理學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)，全國(guó)熱處理學(xué)會(huì)理事Hnq熱處理技術(shù)網(wǎng) — 熱處理行業(yè)的超級(jí)智庫(kù) CHTE 最全的熱處理技術(shù)信息網(wǎng)站 熱處理技術(shù)網(wǎng) CHTE
2）樊東黎 教授級(jí)高工，全國(guó)熱處理學(xué)會(huì)榮譽(yù)理事長(zhǎng)、中國(guó)熱處理行業(yè)協(xié)會(huì)榮譽(yù)理事
1、中國(guó)古代的熱處理
材料熱處理在中國(guó)有悠久的歷史。與世界其他地區(qū)相比，中國(guó)古代熱處理技術(shù)的發(fā)展有 明顯的區(qū)域特色，在某些方面中國(guó)的熱處理技術(shù)落后于其它地區(qū)，但也有許多發(fā)明和技術(shù)在世界 熱處理史上處于遙遙領(lǐng)先的地位，其中不少成果還傳播到了世界各地，對(duì)世界熱處理技術(shù)的進(jìn)步起到了直接的促進(jìn)作用。
我國(guó)材料熱處理技術(shù)的發(fā)展，同其它技術(shù)類似，傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)經(jīng)歷過(guò)從萌芽、建立、發(fā)展、鼎盛到衰弱，最后是現(xiàn)代技術(shù)的引入、消化和發(fā)展的過(guò)程。參考我國(guó)古代的分期，可以認(rèn)為，在遠(yuǎn)古時(shí)期，我國(guó)的熱處理已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)萌芽，在上古時(shí)期，我國(guó)傳統(tǒng)熱處理技術(shù)開(kāi)始初步建立；到中古時(shí)期，我國(guó)傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展；在近古時(shí)期，我國(guó)傳統(tǒng)熱處理技術(shù)達(dá)到鼎盛，在近現(xiàn)代時(shí)期，我國(guó)的傳統(tǒng)熱處理技術(shù)逐漸衰弱，同時(shí)現(xiàn)代技術(shù)開(kāi)始建立和發(fā)展。
在遠(yuǎn)古時(shí)期，我國(guó)的熱處理已經(jīng)出現(xiàn)萌芽。古代熱處理技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)是火。火的利用是不能不提的。在舊石器時(shí)代，火主要被用于取暖照明烹飪和驅(qū)趕野獸。中國(guó)古人類在用火方面素有傳統(tǒng)。最遲在46萬(wàn)年前的北京猿人時(shí)期，我們的祖先已學(xué)會(huì)了用火。已有的考古資料表明，北京周口店山頂洞人居住的洞穴中發(fā)現(xiàn)的灰燼，是世界公認(rèn)的具有典范的人類用火的最早遺跡之一[1]。中國(guó)古代先民將火用于材料熱處理是從新石器時(shí)代開(kāi)始的。 在新石器時(shí)代早期，古代先民在勞動(dòng)和生活中，經(jīng)常與泥土打交道，發(fā)現(xiàn)泥土與適量的水混合后，就會(huì)有粘性和可塑性，可以用手隨意地塑造成各種形狀。泥坯涼干變硬，可盛東西，但泥器怕水。過(guò)火的泥坯不怕水，這可能是源于一次偶然的發(fā)現(xiàn)。從此開(kāi)始，由于火，由于熱處理，使粘土轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)久、耐火、耐水的陶器。這是人類自覺(jué)進(jìn)行熱處理最早事例。根據(jù)現(xiàn)有考古資料表明，我國(guó)陶器出現(xiàn)在距今7千～1萬(wàn)年以前，它是世界上最早出現(xiàn)的陶器。經(jīng)測(cè)定早期的陶器大都經(jīng)歷750～1000℃溫度左右的熱處理，這使得泥坯中的石英、云母、長(zhǎng)石等粘土礦物發(fā)生高溫轉(zhuǎn)變。此后，人們對(duì)陶器的選料和燒成條件不斷實(shí)踐，使我國(guó)早期的陶瓷工藝遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于世界其它地區(qū)[2,3]。普通泥質(zhì)陶具容易破碎，我國(guó)先民又發(fā)明了在泥土中加入一定量的砂，由于在粘土中加砂燒制成夾砂陶器，使材質(zhì)的膨脹系數(shù)降低，抗冷熱穩(wěn)定性大大提高。夾砂陶器在很多新石器時(shí)代的遺址均有發(fā)現(xiàn)。
在夏朝和商朝時(shí)期，我國(guó)古代先民也開(kāi)始認(rèn)識(shí)金屬、加工金屬以及冶鑄金屬。人類應(yīng)用銅的歷史可追溯到公元前7250年以前[4]。退火工藝的發(fā)明應(yīng)該說(shuō)是人類金屬熱處理的開(kāi)端。研究表明早期的銅及其合金不經(jīng)過(guò)退火是不適宜進(jìn)行大形變量加工的[5]。銅及其合金容易發(fā)生加工硬化，中間退火產(chǎn)生再結(jié)晶使銅合金軟化，以便進(jìn)行進(jìn)一步的加工，這一技術(shù)以后廣泛應(yīng)用于制造兵器和生活器具[6]。國(guó)外采用鍛造和退火的工藝對(duì)青銅進(jìn)行加工處理很早就已經(jīng)出現(xiàn)[7]。中國(guó)古代先民應(yīng)用銅及其合金的歷史要晚于兩河流域。根據(jù)發(fā)掘出的早期器物，有的認(rèn)為我國(guó)約于公元前5千年已有冶金術(shù)的萌生[8]。迄今所知的中國(guó)最早的金屬遺物是臨潼姜寨屬仰韶文化半坡類型一期遺址發(fā)掘的銅片、管。此外，還有山東大汶口文化遺址出土的距今約6000年的紅銅屑和遼寧建平出自牛河梁紅山文化遺址的紅銅環(huán)等。可以認(rèn)為在大約公元前7千年至第三千紀(jì)出現(xiàn)的遠(yuǎn)古的金屬遺物已經(jīng)表明金屬技術(shù)在這塊土地上開(kāi)始萌生。尤其是公元前3千年后半葉的龍山文化時(shí)期，中國(guó)有關(guān)的出土銅器有11類50多件。龍山文化時(shí)期的銅器都屬于刀、錐、鑿、鉆一類的小件工具和飾物，其成形方法用鑄造或鍛造，有的刃具在加工中可能經(jīng)過(guò)退火處理[9]。原北京鋼鐵學(xué)院冶金史組[10]對(duì)由甘肅永靖秦魏家遺址出土的約公元前1700年的青銅錐的分析表明，其基體組織為再結(jié)晶固溶體，晶粒粗大，α+δ共析組織沿加工方向變形，很明顯該組織經(jīng)歷過(guò)再結(jié)晶退火。古代兵器如劍、戢、斧、戈等，需要進(jìn)行鍛打成鋒刃，為防止鍛造過(guò)程中的開(kāi)裂，須采用鍛間退火處理。“鍛乃矛戈”是商周時(shí)期有關(guān)制作兵器的記載，有效地應(yīng)用退火技術(shù)，才能制作出制型復(fù)雜、鋒利異常的寶劍。
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