在歷史的進程中，古人是怎么樣對厚壁管進行熱處理的？

　　首先厚壁管化學反應熱處理簡介：

　　厚壁管化學熱處理，是把工件放在活性介質中加熱，使工件在一定溫度下加熱，使一種或多種元素滲透到鋼表面，利用化學反應，有時還用物理方法同時改變鋼件表面的化學成分和組織結構，從而獲得優于均質材料的熱處理工藝。

　　近代離子氮化技術：

　　機器部件的故障和損壞主要發生在表面層，特別是在磨損、疲勞、金屬腐蝕、氧化等條件下。

　　鋼構件經過化學熱處理后，可視為一種特種復合材料。心部分為原始成分的鋼，表層為合金元素滲透材料。心和表面之間是緊密的晶形結合，這比電鍍層等表面復層技術得到的心、表部位的結合要好得多。

　　離子滲氮爐

　　厚壁管化學熱處理有很多種方法，通常以滲碳、滲氮、滲硼、滲硫、滲鋁、滲鉻、滲硅、碳氮化、氧氮化、硫化物、碳氮化、氧氮化、硫氰化、碳氮化、硫氰化和碳，氮、硫、氧、硼、硼、五元共滲、碳、硫、硫、五元共滲、碳、硫、硫、硫、五元共滲、碳、硫、硫、硼五元共滲、碳、硫、硫、五元共滲、碳、氮、氮、硼、硼五元共滲、碳、氮、氮、硼、古老化學熱處理：

　　傳統的化學熱處理主要是通過表面滲碳、滲碳增氮、表面氮化等方法來改變設備表面或局部的化學成分和力學性質。

　　表面滲碳：

　　西漢中葉的劉勝佩劍和錯金書刀中碳含量最低的0.05%，至少可以推到漢魏時期。最大值為0.150.4%，表層碳含量為0.6%以上，漢魏時期洛池地區有一把鐵鐮，刀刃中央珠光體的體積是30%，邊緣則是70%。很明顯，這種碳分布是由表面滲碳引起的。

　　圖3錯誤刀片上高碳、低碳層狀組織，夾雜在高碳層。

　　通過對劉勝錯金書刀的分析，還發現材料加工層間界面的夾雜中含鈣、磷、鋁含量較高。據稱，這很有可能是使用了骨粉催滲劑。若真如此，則說明我國的滲碳技術在漢魏時期已達到較高水平，使用催滲劑提高滲碳效率。

　　根據《春秋》中的《吳越族譜》記載，鑄劍師干將在劍的時候，遇上“金鐵之精不銷賣”，于是就把刀子放進爐子里，然后把刀子放到爐子里去，然后再用刀子把刀子放進爐子里。于是就成劍，陽曰干，陰曰莫，陽做龜，陰作漫理。楊寬認為這是一種以海綿鐵為原料的固體滲碳材料。

　　據所述“三百人鼓鼓鼓裝”的情況看，更象一種液體滲碳，可視為劍身之物，在以鐵屑及含碳質材料為主的鐵屑滲劑中加熱，使滲劑中的鐵達到一定含碳量后，便形成了“金鐵粉”，在這個時候，鐵屑、鐵屑與含碳物質發生反應而熔化，“濕”是指鋼坯沒有完全熔化。

　　在當時的加熱溫度限制下，用三百人鼓鼓炭可以使煉鋼的爐溫達到鐵碳合金熔點的下限1148℃，這樣就可以使鐵碳鋼鑄坯獲得滲碳效果。

　　自那以后，《吳越春秋》描寫的事件很可能成為液體滲碳的開端。很明顯，液態滲碳是當時金屬加工技術上的一項突破，無怪乎前人對這一重彩的贊美。但在此之前，工匠采用了一種沒有熔融滲碳劑的固體滲碳方法。文件分析認為，干將制劍事件發生于公元前6世紀。

　　明宋應星在《天工開物》卷十中曾談到一種造針的滲碳工藝：先用冷拔法，將“熟鐵”剪成針的雛形，再將坯料“入釜慢火炒，炒后將土末入松木、火矢，大豆豉三物（yán）蓋，下加火蒸，二、三次，插在它的外面，以試火候。它的外針著手捻成碎，則卜針火候均足，再以開封入水健之”。

　　這種“慢火煎煮”的目的主要是消除坯料成型時的內應力。松木火矢是固體滲碳劑的一種，同書中還指出，木為“非閉穴火”所得木材為主要滲透劑；豆豉含碳物為輔助滲入劑，土末為分散劑，對防止碳物質相互粘結、炭黑析出有一定作用。

　　宋應星天工開物中抽線琢針圖

　　松木屬、火矢、豆豉為滲碳劑。「下火燒」，即滲碳過程。介紹了一套滲碳工藝操作：滲碳在釜內進行，有消除應力作用，滲碳效果好，有指示針。這種工藝比較成熟。我國民間稱之為“燜鋼”，到了近代，仍盛行于河南等地。

　　宋應星所說的滲碳劑是固體，我國在明清時期還用過膏狀的滲碳劑。其過程是，首先將滲碳劑涂在需要處理的地方，然后進入火爐，加熱，使碳滲入。

　　《實用圖篆》卷十五制造類。點鐵條上寫著：“點鐵塊，亂發俱鍛灰，細研，水調涂刀，燒紅，磨之?！边@一所謂的“羊角灰”，“亂發灰”都含有碳酸鈣，作為滲碳劑，研磨后與水調和成膏狀，涂在刀口就可以“入火”加熱滲碳。

　　清代，陳克恕《篆刻堿度》七“煉刀”條寫道：“以酒蟹鉗嘴燒灰。還用蟹酒調涂刀口，入火燒紅。并用蟹酒淬之。先用火鉗把灰漿先燒紅。變得愈加堅固。依法煉畢，仍以火燒紅寸許，取懸火上，加昂出火。漸退，相其口上色變白，不可亦淬，變之脆。即轉黃轉青，淬火適度可用。為時已晚，則已過矣”。這是一種滲碳劑，它是一種催滲劑，一種淬火用的蟹酒。全過程分兩步進行：一是通過對滲碳淬火反復加熱以提高刀刃硬度；二是回火處理，根據回火的顏色判斷“適度”火候。

　　滲碳增氮：

　　表面滲劑一般為部分含碳物，主要是對工件進行滲碳；另外，明清時期，人們又用一種含氮滲劑，也常制成膏狀，在滲碳時，可能會有一些氮滲入，即現在所稱的碳氮共滲。

　　“以菊花鋼鍛為刀，刀成乃礪，以劍為劍，以劍為劍，劍為劍，劍為劍，劍為劍，劍為劍。以桂（ruó）皮灰、牛角灰、鹽、鹵砂為原料，每一分、五分、五分。在燈上燒紅為度。一法加甘草水，一法加醋，一法加醋。復煉如前。藥到病除。煉鋼再磨”。這種「煉」就是加熱來進行碳、氮共滲。"菊花鋼"是有花紋的鋼。

　　在這種工藝配方中，若皮是禾本科竹的一種皮革，其毛皮和毛皮燒制的灰分中含有一定的碳成分，當然含有氮。然而，綠鹽的主要成分是氯化鈉，這是滲碳處理中常用的促進劑。綠鹽主要用于熔化。因此，它可能屬于固液化學熱處理。

　　該工藝中鹵砂是氯化銨的一種天然產品，含氮，主要目的是提供氮氣。復煉如前”主要是循環式滲透，根據“燒紅為度”，可判定其溫度在650℃左右，因此，此工藝極有可能是一種氮碳共滲。

　　表面滲氮：

　　同時，在對古代文獻進行分析時，也發現古人只對含氮物質進行處理?！竾L新刀者，以豬的牙齒、發與硝，各燒灰等分，調畫刀口，如鋸齒，號為馬牙鋼。它是一種硝酸鉀，屬于氮源原料。

　　《物理小識》卷八“器用類淬刀”條說：“以醬同硝涂刀，鍛赤淬火。

　　在這種情況下，可主要用作粘合劑，而硝酸鉀為主滲劑。當加熱時，硝酸鉀分解成亞硝酸鉀，而亞硝酸鉀加熱時會使氮原子發生沉淀，所以硝酸鉀可以用作氮化鉀。用硝酸鉀作滲氮劑的滲氮法目前仍有替代氰化鹽用于液滲氮。其中，氯胺和硝酸鉀的有效作用溫度都在700℃以下。如果以鹵砂和硝為滲入劑，古人一般不采用700℃以上的處理方法，因此，上述處理可考慮為氮化作用。

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