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魏晉和南北朝時期，我國在淬火劑的掌握和應用方面取得很大突破。三國時期的蒲元明確指出水質對淬火的影響。《太平御覽》引《蒲元傳》中有說蒲元“熔金造器特異常法。刀成，自言漢水鈍弱，不任淬用。蜀江爽烈，乃命人于成都取之。”不同的水質對淬火的影響不可否認，但在《蒲元傳》中可能是過分強調了。然而有趣的是在十五個世紀以后西方國家居然出現了與上述故事雷同的美國到英國取水淬火的事件。我國對淬火技術有重大貢獻的另一人是南北朝的綦毋懷文。《北史•藝術列傳》指出“懷文造宿鐵刀，其法燒生鐵精，以重柔鋌，數宿則成剛。以柔鐵為刀脊，浴以五牲之溺，淬以五牲之脂，斬過三十札。” 五牲之脂是動物油，淬火應力小、變形開裂傾向小。文中還可見綦毋懷文創造性地提出了采用尿液的淬火工藝。五牲之溺是含鹽水，冷卻能力強、淬硬層深。令人們感興趣的是，如何來理解文中提及的“浴以五牲之溺，淬以五牲之脂”，如果是雙液淬火，則這一出現在公元6世紀的淬火技術則是一個重要的突破。
中國瓷器的制作有悠久的歷史。一般認為，青瓷作為瓷器的代表是在三國時期誕生的。它的制作是將高嶺土做成瓷坯，在其中摻入酸性氧化物，經攝氏1000℃的高溫煅燒，成為瓷器。實際上在新石器時代晚期，中國古代先民用瓷土作原料，在高溫燒成的刻紋白陶和印紋硬陶，是原始瓷器出現的基礎。解放后，從遍及南北的墓葬中，出土了許多東漢、三國、兩晉時代的青瓷器皿。從這些出土的青瓷來看，由于普遍地采用了優質的礦物原料作為坯體，而且在胎骨中酸性氧化物二氧化硅相對地增加了，堿性氧化物氧化鈣、氧化鎂、氧化鈉等都相對地減少，這種情況導致青瓷燒成溫度不斷提高。在高溫下燒結的青瓷器，其胎骨的玻化程度高，而且由于坯料加工精細，其他雜質很少，同時在其表面施一層青色玻璃質釉，使得這種青瓷制品異常美觀、堅硬，標志著中國陶瓷生產進入一個新的時代。
宋元時期古代工匠除了采用百煉鋼技術以外，還采用了熟鐵和生鐵合煉的技術。“團鋼”和“灌鋼”技術，實際上都屬于液體滲碳制鋼法。北宋的沈括在《夢溪筆談》中描述了團鋼的制備方法，是“用‘柔鐵’盤屈之，乃以‘生鐵’陷其間，泥封煉之，鍛令相入，謂之‘團鋼”。液體滲碳與固體滲碳比較，有滲速快、滲層厚度均勻和產品質量穩定等的優點。具有冶煉生鐵堅實基礎的中國古人獨創了以熔融生鐵為滲碳劑的液體滲碳方法，極大地推進了我國古代的鋼鐵制造業。液體滲碳究竟始于何時，目前尚不清楚，很有可能《吳越春秋》描繪的“三百人鼓橐裝炭，金鐵乃濡”就是液體滲碳的開端。采用液體滲碳方法制取“灌鋼”的技術可能很早，西晉的張協有“楚之陽劍，歐冶所營，乃煉乃爍，萬辟千灌”。這里所謂“灌”，可能指的是“灌鋼”，到宋代，灌鋼流行全國，已經取代炒鋼和百煉鋼，成為當時主要的煉鋼方法。這是我國古代熱處理技術的一項獨創性的成就。
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