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明清時期，中國古代工匠采用了許多熱處理技術。有關的記載很多。如明代宋應星的《天工開物》、明代方以智的《物理小識》、清代徐壽基的《續廣博物志》和清代陳克恕的《篆刻緘度》等。這時期我國工匠在淬火的控制火候上也有所發明，如采用預冷淬火。預冷淬火對減小刀具的畸變、提高刀具的強韌性有益處。明代宋應星的《天工開物》中有對采用預冷淬火技術制蹉的記載：“以已健劃成縱斜文理，劃時斜向入，則方成焰。劃后燒紅，退微冷，入水健。”其中“退微冷”，就是預冷淬火工藝。
在化學熱處理方面，在應用液體滲碳方法制鋼方面又有了很大進展，這時采用所謂的“生鐵淋口”技術，生產的鋼材被稱為“蘇鋼”。宋應星在《錘鍛》篇中提及采用液體滲碳法對鋤具進行表面處理的工藝。鋤用“熟鐵鍛成，熔化生鐵淋口，入水淬健，即成剛勁。”可以看出，該工藝是將鋤具在熔化生鐵中滲碳，目的是使其表面成為高碳鋼，經淬火后得到馬氏體而強化。在固體滲碳處理上采用燜熬法固體滲碳工藝。明代宋應星的《天工開物》中記載了一種燜熬法固體滲碳技術，他寫道：“凡針，先錘鐵為細條。用鐵尺一根，錐成線眼，抽過條鐵成線，逐寸剪斷成針。先蹉其末成穎，用小槌敲扁其本，剛錐穿鼻，復蹉其外。然后入釜，慢火炒熬。炒后以土末松木火矢、豆豉三物罨蓋，下用火蒸。”可知當時的滲碳是在釜中進行的，采用釜外供熱方式，固體滲碳劑中松木火矢是一種木炭，同書有說明火矢是木材經“不閉穴火”所獲產物，是主要的滲入劑：豆豉也是含碳物質是輔助滲入劑：土末是分散劑，對防止含碳物質的相互黏結和炭黑的析出有一定的作用。這與當今的裝箱固體滲碳方法如出一轍。固／液滲碳處理不同于固體或液體滲碳，它是以固態物質為骨架或載體、液態物質為滲劑的滲碳方式。最常見的固／液滲碳工藝是膏體法滲碳，是將含碳物質混和于粘性物質中，形成膏體，涂于工件表面，在后續的加熱處理中，碳滲入工件表面。為了要在涂膏中獲得液相，一般在膏體中都要添加鹽類，鹽在600-900℃經常呈熔融態。《便民圖篡》提及：“羊角、亂發俱煅灰，細研，水調，涂刀口，燒紅，磨之。”羊角、亂發經煅燒后主要成分為氧化鈣、碳酸鈣和未充分燃燒的生物角質，這些物質含碳。其中氧化鈣、碳酸鈣主要是被用作為載體，而未充分燃燒的生物角質為含碳滲入劑。明代《物理小識》“器用類•淬刀法”中干脆用未經煅燒的生物角質為含碳滲入劑：“一以羊角，亂發為末，調傅刀口，不必蟾酥而自然灰埋也。”其中羊角、亂發是主要的含碳物質，含碳量高于其灰；“蟾酥”為癩蛤蟆皮下的汁液，是生物油脂，油脂不僅可做黏結劑，也可做滲碳劑：“自然灰”主要成分是碳酸鈉。看來此工藝開始時的關鍵是以蟾酥為添加劑，以后發展成以自然灰為重要添加劑的工藝。這兩種添加劑都是很必要的，自然灰的應用是一個明顯的進展，不僅因為自然灰來源相對廣泛，更重要的是因為碳酸鈉具有明顯的碳原子的催滲效果。現在液體化學熱處理常用碳酸鈉作為滲碳促進劑，在膏體中亦有其催滲效果。
至遲到宋代，中國傳統的金屬箔的制造業已很成熟。在《天工開物》、《繪事瑣言》等古籍中均有記載，即將金片初鍛后，層層疊入特制的烏金紙，扎成束，加以鍛打和退火。其中間退火處理，可能是連同烏金紙一起置于炭爐中，在約100℃的溫度下加熱，以消除加工硬化。其最終退火處理是利用鍛造的余熱，將金片連同烏金紙緩慢冷至室溫。因創造性地采用烏金紙間隔、扎束鍛打和退火的獨特工藝，才得以制作比國外更薄更均勻的金箔。除金箔外，中國古代還有關于銀箔的記載。銀箔主要用于器物的裝飾。元代陶宗儀《南村輟耕錄》中載：“凡器作什物，以金薄或銀薄依銀匠所用紙糊罩，置金銀薄在內，逐旋細切取。鋪已，旋漆上，新綿揩拭牢實。”錫箔是用量很大的金屬箔，其最大的用途是制作紙錢和裝飾。關于錫箔的制造在古籍中也有報道。其加工制作也是采用層層疊合鍛打和退火，不同的是古人可能認識到了錫的表面易形成隔層(即氧化層)，因此不采取金屬片之間采用紙間隔的辦法。此后，又開發了蒸汽退火加熱技術[19]。用蒸汽加熱可使溫度控制在略高于100℃，既可獲得很高的延展性，又可避免錫箔過度氧化。
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