灌鋼是一個(gè)很令我頭痛的論題。因?yàn)榉路鸺s好了似的，中國(guó)學(xué)者專(zhuān)家對(duì)灌鋼制品質(zhì)量都閉口不談。至今我沒(méi)有見(jiàn)到一個(gè)對(duì)灌鋼制品的科學(xué)檢測(cè)報(bào)告，雖然從別的言論可以得知，灌鋼制品是有出土的。更何況封建時(shí)代后期鋼鐵制品完全可以傳世，連土都不用出。這對(duì)灌鋼這種封建時(shí)代中后期主要的鋼品種顯然是不公平的。不過(guò)專(zhuān)家如此，我也沒(méi)有辦法，所以這節(jié)只能根據(jù)古書(shū)和一般的科學(xué)，尤其是冶金學(xué)常識(shí)進(jìn)行描述，如果今后有實(shí)物檢測(cè)報(bào)告證明我的描述不對(duì)，我樂(lè)于修改。

圖文無(wú)關(guān)

在鑄造生鐵之后，人們必然會(huì)想到：能否用較硬而脆的生鐵跟較軟而韌的熟鐵結(jié)合起來(lái)，制造出硬韌具備的鋼。中國(guó)人是世界上最早真正利用鑄鐵的民族，而雜合生熟鐵的嘗試也是最早的（羅馬人的“擦生”算不上試圖把生熟鐵結(jié)合為鋼，而且只是一種偶然的嘗試），這種嘗試的成果就是灌鋼技術(shù)。

最早的灌鋼技術(shù)記載是王粲的《刀銘》：“灌襞已數(shù)、質(zhì)象已呈?！蔽鲿x張協(xié)《七命》中也說(shuō)：“乃煉乃爍，萬(wàn)辟千灌?！倍容^具體的是前面所說(shuō)《北史》卷九十（有的作卷八十九，不知何故）《列傳第七十七藝術(shù)上》 所載：“懷文造宿鐵刀，其法，燒生鐵精以重柔鋌，數(shù)宿則成剛。以柔鐵為刀脊，浴以五牲之溺，淬以五牲之脂，斬甲過(guò)三十札。今襄國(guó)冶家所鑄宿柔鋌，是其遺法，作刀猶甚快利，但不能頓截三十札也?！睆倪@里看不出的具體技術(shù)過(guò)程。不過(guò)有三點(diǎn)是可以明確的：一、綦母懷文的“宿鐵刀”是用生熟鐵雜合制鋼鍛造的，要點(diǎn)是加熱鑄鐵直至熔化，設(shè)法使之滲入熟鐵中，這種鋼需要幾天幾夜才能煉成，看來(lái)技術(shù)比較復(fù)雜，耗費(fèi)工時(shí)較多；二、綦母懷文在中國(guó)歷史上第一次提出了以熟鐵為本體，以鋼為刃的正確焊接原則；三、綦母懷文嘗試過(guò)不同的淬火液。

綦母懷文的成就具有重要的甚至可以說(shuō)是決定性的意義。第一、他發(fā)明了一種相對(duì)簡(jiǎn)易的煉鋼方法，這就給了鑄造鐵器以沉重打擊。中國(guó)從青銅時(shí)代開(kāi)始，就嚴(yán)重缺乏鍛造和熱處理經(jīng)驗(yàn)，無(wú)法像其他大文明一樣直接走表面滲碳制鋼的道路。而灌鋼法使中國(guó)人得以繞開(kāi)這條艱難之路，按照后來(lái)宋朝時(shí)期的灌鋼法，鍛造鐵體鋼刃農(nóng)工具是比較容易的（相對(duì)表面滲碳而言），從南北朝開(kāi)始，鍛造鐵器開(kāi)始逐漸排擠鑄造鐵器；第二、焊接技術(shù)也從此普及，這就為更加優(yōu)質(zhì)的兵器和農(nóng)工具的出現(xiàn)開(kāi)辟了廣闊的道路。像早期百煉鋼刀那樣脆的兵器從此不再出現(xiàn)，而局部淬火的重要性也下降了（淬火對(duì)熟鐵影響不大）。綦母懷文不愧為中國(guó)冶金史上的杰出人物。

據(jù)《重修政和經(jīng)史證類(lèi)備用本草》卷四《玉石部》引用的陶弘景的話說(shuō)：“鋼鐵是雜煉生鍒作刀鐮者?！笨赡苣媳背瘯r(shí)已經(jīng)把灌鋼作為一種普遍運(yùn)用的制鋼法了。至于它的發(fā)明時(shí)代，估計(jì)是在東漢末年。

南北朝之后，灌鋼法不斷發(fā)展，逐漸成為中國(guó)古代最重要的煉鋼法，然而它也逐漸走向了它的反面，從幫助鍛造鐵器打敗鑄造鐵器，到阻礙鍛造技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展。灌鋼發(fā)生這種轉(zhuǎn)變的原因到底是什么呢？

沈括的《夢(mèng)溪筆談》是最早詳細(xì)介紹灌鋼法的古書(shū)，有關(guān)的卷三《辯證一》內(nèi)容如下：“世間鍛鐵所謂鋼鐵者，用柔鐵屈盤(pán)之，乃以生鐵陷其間，泥封煉之，鍛令相入，謂之‘團(tuán)鋼’，亦謂之‘灌鋼’。此乃偽鋼耳，暫假生鐵以為堅(jiān)，二三煉則生鐵自熟，仍是柔鐵。然而天下莫以為非者，蓋未識(shí)真鋼耳?！边@里比較清楚的說(shuō)明了宋代灌鋼的一般工序。將熟鐵鍛成細(xì)條，然后盤(pán)成一團(tuán)（大概類(lèi)似蚊香），然后把生鐵片置于熟鐵“蚊香”之上，這是我設(shè)想的理想煉法；或者把熟鐵條卷成螺旋狀，然后把生鐵片塞入螺旋之間的空隙中（楊寬的說(shuō)法）。然后用泥封住爐灶（楊寬說(shuō)法），或者是封住鐵團(tuán)本身（根據(jù)明朝煉法估計(jì)），開(kāi)始燃燒加溫，直到１２００攝氏度以上，生鐵熔化，由于泥封，生鐵不會(huì)因氧化脫碳，而是變成鐵水流入熟鐵之間，然后冷卻取出鐵團(tuán)鍛打，就宣告煉制成功。

聽(tīng)起來(lái)這是不錯(cuò)的辦法，技術(shù)簡(jiǎn)單，成本低，而煉出來(lái)的是鋼。然而我們不要忘記兩個(gè)問(wèn)題：一、鐵水本身，不是好的滲碳劑。除了中國(guó)的灌鋼和歐洲曾短暫嘗試的彌散法之外，古今都沒(méi)有采用生熟鐵雜合煉鋼法的，尤其現(xiàn)代煉鋼業(yè)無(wú)一采用這種方法，這就很能證明問(wèn)題了。鐵水是一種粘稠的液體，這種特性使碳分和其它雜質(zhì)較多的留在它內(nèi)部（不要忘記灌鋼時(shí)鐵團(tuán)已經(jīng)被泥封起來(lái)了，氧化現(xiàn)象是比較少的）而較少擴(kuò)散出去。通俗的說(shuō)，讓鐵水熔化滲入熟鐵，使它滲碳，就好像把白糖灑在白飯上面，然后放入鍋里蒸，指望它從內(nèi)到外變得一樣甜那么困難（相信這里的人都有些生活經(jīng)驗(yàn)）。絕大多數(shù)情況下，只能使碳分滲入熟鐵較淺部位，而冷卻后的鐵水，成為鋼中的高碳部分。也就是說(shuō)，灌鋼的特點(diǎn)就是含碳量不均勻；二、更簡(jiǎn)單的問(wèn)題，地球重力。鐵水熔化后會(huì)向下流，冷卻后造成鋼坯下部含碳量較高而上部含碳量較低——仍是含碳量不均勻。

解決這個(gè)問(wèn)題的方法有二：一是重復(fù)這一過(guò)程。前面所說(shuō)早期灌鋼耗費(fèi)工時(shí)較多，可能就跟反復(fù)灌有關(guān)。然而，灌成鋼團(tuán)之后，它的塑性會(huì)變得很差，比如沈括所說(shuō)把熟鐵鍛成細(xì)條，卷曲起來(lái)，這要對(duì)鋼進(jìn)行就要困難得多，甚至于不可行。而只灌一次的鋼，顯然是因?yàn)樘挤植痪鶆虻膯?wèn)題而被看不起的。二就是改進(jìn)灌鋼法。在明朝出現(xiàn)了兩種改良灌鋼法。

方以智《物理小識(shí)》卷七《金石類(lèi)》所說(shuō)：“灌鋼以熟片加生鐵，用破草鞋蓋之，泥涂其下，火力熔滲，取鍛再三?！边@里主要強(qiáng)調(diào)要多次灌、鍛。也可以看出明代煉鋼爐并不封閉爐口，這樣便于氧氣進(jìn)入而提高溫度。需要封閉的只是鐵團(tuán)本身。而《天工開(kāi)物》卷十四《五金》介紹了進(jìn)步的灌法：“凡鋼鐵煉法，用熟鐵打成薄片，如指頭闊，長(zhǎng)寸半許，以鐵片束包尖緊，生鐵安置其土〔上〕（廣南生鐵名墮子生鋼者妙甚），又用破草履蓋其上（粘帶泥土者，故不速化），泥涂其底下。洪爐鼓鞴，火力到時(shí)，生鋼先化，滲淋熟鐵之中，兩情投合。取出加錘，再煉再錘，不一而足。俗名團(tuán)鋼，亦曰灌鋼者是也?！保ɡㄌ?hào)內(nèi)是宋應(yīng)星本人的注釋?zhuān)┻@種技術(shù)的重點(diǎn)是：一、熟鐵片不再打細(xì)，因?yàn)楸容^疏松的熟鐵有助于碳分滲入；二、明確生鐵置于熟鐵之上，這樣可以比較好的利用重力使鐵水滲入熟鐵之間；三、仍強(qiáng)調(diào)要多次灌、鍛。因?yàn)楫a(chǎn)品不再需要打細(xì)卷曲，所以可以多次重復(fù)灌鋼。

這種技術(shù)的問(wèn)題是：一、一厘米多厚的熟鐵片，看來(lái)是沒(méi)有經(jīng)過(guò)多次鍛打的，這樣的鐵片比較疏松，好處是對(duì)滲碳有利，壞處是鐵中雜質(zhì)沒(méi)有除盡，這就需要對(duì)煉成的鋼認(rèn)真鍛打，對(duì)體力和經(jīng)驗(yàn)的要求較高；二、長(zhǎng)５厘米，厚一厘米的鐵片，基本上是不可能滲碳完全的，何況滲碳劑是鐵水；三、鐵片夾緊熟鐵，究竟“緊”到什么程度？如果太緊，鐵水難以進(jìn)入熟鐵之間的縫隙，進(jìn)一步加重滲碳不完全的毛??；四、地球重力造成的成品上下部含碳量不一致問(wèn)題依然沒(méi)有得到解決。因此需要一個(gè)終極解決辦法。這個(gè)辦法就是蘇鋼法。

最早記載蘇鋼法的是明唐順之《武編·前編》卷五“鐵”條，其中提及了傳統(tǒng)的灌鋼法，其次就是如下語(yǔ)句：“或以生鐵與熟鐵并鑄，待其極熟，生鐵欲流，則以生鐵于熟鐵上，擦而入之?！睆倪@段畫(huà)看很難分清到底這種技術(shù)的細(xì)節(jié)是什么，它到底是擦生還是蘇鋼法？現(xiàn)在可以肯定的是蘇鋼法到清朝才流行起來(lái)，逐漸取代了灌鋼法。

根據(jù)清末、民國(guó)和共和國(guó)初期的調(diào)查，蘇鋼法的工藝過(guò)程是：先把熟鐵料放到爐里鼓風(fēng)加熱，后把生鐵的一端斜放到爐口里加熱。當(dāng)爐溫達(dá)到一千三百攝氏度左右時(shí)，爐里生鐵不斷熔滴，熟鐵料已經(jīng)軟化，便用鉗子鉗住生鐵塊，努力使鐵水均勻地澆淋到熟鐵上。澆淋完畢后，停止鼓風(fēng)，夾出鋼團(tuán)，上砧錘鍛，去除雜質(zhì)。一般要重復(fù)這一過(guò)程兩次。

毫無(wú)疑問(wèn)，蘇鋼法實(shí)際上已經(jīng)超越了灌鋼法，成為一種全新的高明的煉鋼方法。它最絕妙的好處是恰好利用了地球重力這一灌鋼法最大的敵人。如果工人足夠堅(jiān)強(qiáng)和熟練，可以做到均勻滴落鐵水。如果熟鐵片在入爐之前足夠薄，那么滲碳效果將很好（雖然致密的熟鐵滲碳比較困難，但這是值得付出的代價(jià)），而且重復(fù)進(jìn)行也沒(méi)有問(wèn)題。如果操作得當(dāng)，蘇鋼法跟一般的表面滲碳法效果基本上沒(méi)有區(qū)別。它主要的缺點(diǎn)是：人畢竟是人，在１３００度以上的高溫爐前操作，很難保證鐵水的滴落均勻。其次，鐵水本身不是個(gè)良好的滲碳劑，這個(gè)根本性的問(wèn)題依然存在。

總的來(lái)說(shuō)，灌鋼法的最大問(wèn)題就是成品碳份不均勻，也就是鋼不純。在古代條件下，要鋼純，只有兩種方法，一是印度人首創(chuàng)的坩堝煉鋼法，更準(zhǔn)確的說(shuō)是薩利姆法，通過(guò)在坩堝中放置熟鐵和木料，密封加熱到極高溫度４小時(shí)，就可以得到純凈的高碳鋼。這種方法的問(wèn)題是滲碳添加劑的內(nèi)容，鐵匠往往秘而不宣，而添加劑一旦選擇有誤，就會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品性能；其次鋼的含碳量過(guò)高，因此脆性大，不是很理想的鋼材；第三鋼材含磷量過(guò)高，在印度西亞這種炎熱的地方也許問(wèn)題不是很大，但在中國(guó)、歐洲就會(huì)很?chē)?yán)重；最后，看來(lái)只有得到了三千五百年歷史考驗(yàn)的那種方法，才是最完美的：表面滲碳。把鐵打成極薄的片，把它放入燃燒的木炭中一定時(shí)間，取出鍛打。有經(jīng)驗(yàn)的鍛工，可以鍛出純凈的鋼。它的問(wèn)題是鍛工必須很有經(jīng)驗(yàn)。

網(wǎng)上有一種說(shuō)法：“灌鋼以生鐵和可鍛鐵作為原料，灌煉操作在生鐵熔點(diǎn)以上進(jìn)行，因此生產(chǎn)率比較高，渣、鐵分離比較好；人們可以通過(guò)控制原料配比和鼓風(fēng)等操作來(lái)控制產(chǎn)品成分，因此產(chǎn)品質(zhì)量也比較好。在公元1740年坩堝液態(tài)煉鋼法發(fā)明以前，世界上制鋼工藝基本上屬于固態(tài)冶煉和半液態(tài)冶煉，渣、鐵分離比較難。像灌鋼這樣，成分比較容易控制，渣、鐵分離也比較好，在古代制鋼技術(shù)中是十分罕見(jiàn)的?！边@種說(shuō)法確是事實(shí)，但回避了“碳份不均勻”這個(gè)最致命的問(wèn)題。其實(shí)世界上沒(méi)有哪個(gè)民族是天生的傻瓜，歐洲人不是，他們?cè)冢保肥兰o(jì)發(fā)明了彌散法。這種煉鋼法同樣是鑄鐵和熟鐵雜合，具有灌鋼法的一切優(yōu)點(diǎn)，而且鐵渣分離更明顯。有趣的是歐洲人和中國(guó)人的思路恰好相反，中國(guó)人把生鐵置入熟鐵中，而歐洲人則把熟鐵置入鑄鐵中。但彌散法最終成為曇花一現(xiàn)的煉鋼法，歐洲人經(jīng)過(guò)比較，很快走上了表面滲碳工業(yè)化的道路。１７世紀(jì)初，大型滲碳窯問(wèn)世，在窯內(nèi)熟鐵棒和木炭交替疊裝，爐火保持２－７天，出爐后鍛打減厚。英國(guó)的專(zhuān)利獲得者Ｅｌｌｉｏｔｔ和Ｍａｙｓｅｙ在１６１４年詳細(xì)講述了這種滲碳法?？磥?lái)這種方法是傳統(tǒng)滲碳法和印度坩堝煉鋼法的結(jié)合，成品含碳量較高。價(jià)格是３３０公斤２３英鎊。１６世紀(jì)末發(fā)展起來(lái)的另一種先進(jìn)煉鋼法就是精煉直接制鋼法。它跟早期炒鋼法類(lèi)似，通過(guò)有經(jīng)驗(yàn)的工人的控制，在鑄鐵完全脫碳前停止加熱攪拌。如果技術(shù)熟練，煉出的鋼重量可達(dá)原鑄鐵的７０％，如此高的比例在古代冶鐵歷史上還是空前的。

扯遠(yuǎn)了，回到本題。灌鋼法的技術(shù)要求比表面滲碳鍛打法要低得多，大概這就是它能夠在中國(guó)得到普及的原因。然而有得必有失。灌鋼法的普及帶來(lái)的惡果就是鍛造技術(shù)的萎縮。中國(guó)人同樣不是傻瓜，他們對(duì)灌鋼的質(zhì)量如何，是非常清楚的。沈括所說(shuō)“二三煉則生鐵自熟，仍是柔鐵”，估計(jì)是因?yàn)殄懝げ痪?，表面脫碳?yán)重（根據(jù)早期百煉鋼可以得知中國(guó)鍛工可以使表面含碳量下降０．３％，這還是熟練鍛工的水平）；要么是生鐵比例太小，又沒(méi)有重復(fù)灌，造成鋼件含碳量偏低；再或者鋼件中低碳部分大大多于高碳層。楊寬對(duì)此辯解說(shuō)：“沈括說(shuō)灌鋼經(jīng)過(guò)二三煉‘仍是熟鐵’，其實(shí)任何中碳鋼或高碳鋼，如果用烈火炒煉，把其中碳份燒掉，都是要變成低碳鋼的，不僅灌鋼是如此?！边@個(gè)辯解還不如不辯——中國(guó)古代冶金確實(shí)有很多問(wèn)題，但并不意味著中國(guó)人是弱智。煉鋼成功，任何人都知道下一步應(yīng)該是加熱鍛打，然后焊接。無(wú)端端炒它干什么？！再說(shuō)雖然中國(guó)古文字確實(shí)曖昧不清，但談到鋼的時(shí)候，“煉”大多是加熱鍛打的意思。這點(diǎn)歷史學(xué)家應(yīng)該都清楚。

在沈括以后，南宋曾敏行曾說(shuō)：“今人才以生熟二鐵雜合為鋼，何煉之有？”這表明了對(duì)重灌輕鍛的煉鋼法的不滿。明唐順之《武編·前編》卷五“鐵”條中有似乎針對(duì)沈括的話寫(xiě)的語(yǔ)句，他說(shuō)有人指出灌鋼使用久了會(huì)變脆（或者是鍛打久了會(huì)變脆，古漢文是很難弄明白確切意思的），這大概是生鐵比例太高的緣故。如果是鍛久變脆，則基本上肯定是熱脆，跟灌鋼技術(shù)本身沒(méi)什么關(guān)系（古代，尤其是中國(guó)人不大可能因鍛打溫度過(guò)高或升溫過(guò)久造成鋼材變脆）?！短旃ら_(kāi)物》中說(shuō)日本人很鄙視中國(guó)的灌鋼，作為一個(gè)大國(guó)，冶金失敗成這樣子還真是少見(jiàn)。