灌鋼是一個很令我頭痛的論題。因為仿佛約好了似的，中國學(xué)者專家對灌鋼制品質(zhì)量都閉口不談。至今我沒有見到一個對灌鋼制品的科學(xué)檢測報告，雖然從別的言論可以得知，灌鋼制品是有出土的。更何況封建時代后期鋼鐵制品完全可以傳世，連土都不用出。這對灌鋼這種封建時代中后期主要的鋼品種顯然是不公平的。不過專家如此，我也沒有辦法，所以這節(jié)只能根據(jù)古書和一般的科學(xué)，尤其是冶金學(xué)常識進行描述，如果今后有實物檢測報告證明我的描述不對，我樂于修改。

圖文無關(guān)

在鑄造生鐵之后，人們必然會想到：能否用較硬而脆的生鐵跟較軟而韌的熟鐵結(jié)合起來，制造出硬韌具備的鋼。中國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：“乃煉乃爍，萬辟千灌?！倍容^具體的是前面所說《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，斬甲過三十札。今襄國冶家所鑄宿柔鋌，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)過程。不過有三點是可以明確的：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，看來技術(shù)比較復(fù)雜，耗費工時較多；二、綦母懷文在中國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、綦母懷文嘗試過不同的淬火液。

綦母懷文的成就具有重要的甚至可以說是決定性的意義。第一、他發(fā)明了一種相對簡易的煉鋼方法，這就給了鑄造鐵器以沉重打擊。中國從青銅時代開始，就嚴(yán)重缺乏鍛造和熱處理經(jīng)驗，無法像其他大文明一樣直接走表面滲碳制鋼的道路。而灌鋼法使中國人得以繞開這條艱難之路，按照后來宋朝時期的灌鋼法，鍛造鐵體鋼刃農(nóng)工具是比較容易的（相對表面滲碳而言），從南北朝開始，鍛造鐵器開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（淬火對熟鐵影響不大）。綦母懷文不愧為中國冶金史上的杰出人物。

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

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《夢溪筆談》是最早詳細(xì)介紹灌鋼法的古書，有關(guān)的卷三《辯證一》內(nèi)容如下：“世間鍛鐵所謂鋼鐵者，用柔鐵屈盤之，乃以生鐵陷其間，泥封煉之，鍛令相入，謂之‘團鋼’，亦謂之‘灌鋼’。此乃偽鋼耳，暫假生鐵以為堅，二三煉則生鐵自熟，仍是柔鐵。然而天下莫以為非者，蓋未識真鋼耳?！边@里比較清楚的說明了宋代灌鋼的一般工序。將熟鐵鍛成細(xì)條，然后盤成一團（大概類似蚊香），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（楊寬的說法）。然后用泥封住爐灶（楊寬說法），或者是封住鐵團本身（根據(jù)明朝煉法估計），開始燃燒加溫，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，然后冷卻取出鐵團鍛打，就宣告煉制成功。

聽起來這是不錯的辦法，技術(shù)簡單，成本低，而煉出來的是鋼。然而我們不要忘記兩個問題：一、鐵水本身，不是好的滲碳劑。除了中國的灌鋼和歐洲曾短暫嘗試的彌散法之外，古今都沒有采用生熟鐵雜合煉鋼法的，尤其現(xiàn)代煉鋼業(yè)無一采用這種方法，這就很能證明問題了。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（不要忘記灌鋼時鐵團已經(jīng)被泥封起來了，氧化現(xiàn)象是比較少的）而較少擴散出去。通俗的說，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）。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，灌鋼的特點就是含碳量不均勻；二、更簡單的問題，地球重力。鐵水熔化后會向下流，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。

解決這個問題的方法有二：一是重復(fù)這一過程。前面所說早期灌鋼耗費工時較多，可能就跟反復(fù)灌有關(guān)。然而，灌成鋼團之后，它的塑性會變得很差，比如沈括所說把熟鐵鍛成細(xì)條，卷曲起來，這要對鋼進行就要困難得多，甚至于不可行。而只灌一次的鋼，顯然是因為碳分不均勻的問題而被看不起的。二就是改進灌鋼法。在明朝出現(xiàn)了兩種改良灌鋼法。

方以智《物理小識》卷七《金石類》所說：“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。”這里主要強調(diào)要多次灌、鍛。也可以看出明代煉鋼爐并不封閉爐口，這樣便于氧氣進入而提高溫度。需要封閉的只是鐵團本身。而《天工開物》卷十四《五金》介紹了進步的灌法：“凡鋼鐵煉法，用熟鐵打成薄片，如指頭闊，長寸半許，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，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。俗名團鋼，亦曰灌鋼者是也。”（括號內(nèi)是宋應(yīng)星本人的注釋）這種技術(shù)的重點是：一、熟鐵片不再打細(xì)，因為比較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、仍強調(diào)要多次灌、鍛。因為產(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)的問題是：一、一厘米多厚的熟鐵片，看來是沒有經(jīng)過多次鍛打的，這樣的鐵片比較疏松，好處是對滲碳有利，壞處是鐵中雜質(zhì)沒有除盡，這就需要對煉成的鋼認(rèn)真鍛打，對體力和經(jīng)驗的要求較高；二、長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，鐵水難以進入熟鐵之間的縫隙，進一步加重滲碳不完全的毛?。凰?、地球重力造成的成品上下部含碳量不一致問題依然沒有得到解決。因此需要一個終極解決辦法。這個辦法就是蘇鋼法。

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，逐漸取代了灌鋼法。

根據(jù)清末、民國和共和國初期的調(diào)查，蘇鋼法的工藝過程是：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)爐溫達到一千三百攝氏度左右時，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，上砧錘鍛，去除雜質(zhì)。一般要重復(fù)這一過程兩次。

毫無疑問，蘇鋼法實際上已經(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。如果工人足夠堅強和熟練，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），而且重復(fù)進行也沒有問題。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有區(qū)別。它主要的缺點是：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，鐵水本身不是個良好的滲碳劑，這個根本性的問題依然存在。

總的來說，灌鋼法的最大問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)確的說是薩利姆法，通過在坩堝中放置熟鐵和木料，密封加熱到極高溫度４小時，就可以得到純凈的高碳鋼。這種方法的問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，就會嚴(yán)重影響產(chǎn)品性能；其次鋼的含碳量過高，因此脆性大，不是很理想的鋼材；第三鋼材含磷量過高，在印度西亞這種炎熱的地方也許問題不是很大，但在中國、歐洲就會很嚴(yán)重；最后，看來只有得到了三千五百年歷史考驗的那種方法，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間，取出鍛打。有經(jīng)驗的鍛工，可以鍛出純凈的鋼。它的問題是鍛工必須很有經(jīng)驗。

網(wǎng)上有一種說法：“灌鋼以生鐵和可鍛鐵作為原料，灌煉操作在生鐵熔點以上進行，因此生產(chǎn)率比較高，渣、鐵分離比較好；人們可以通過控制原料配比和鼓風(fēng)等操作來控制產(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)中是十分罕見的?！边@種說法確是事實，但回避了“碳份不均勻”這個最致命的問題。其實世界上沒有哪個民族是天生的傻瓜，歐洲人不是，他們在１７世紀(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，而且鐵渣分離更明顯。有趣的是歐洲人和中國人的思路恰好相反，中國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。英國的專利獲得者Ｅｌｌｉｏｔｔ和Ｍａｙｓｅｙ在１６１４年詳細(xì)講述了這種滲碳法?？磥磉@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。價格是３３０公斤２３英鎊。１６世紀(jì)末發(fā)展起來的另一種先進煉鋼法就是精煉直接制鋼法。它跟早期炒鋼法類似，通過有經(jīng)驗的工人的控制，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得到普及的原因。然而有得必有失。灌鋼法的普及帶來的惡果就是鍛造技術(shù)的萎縮。中國人同樣不是傻瓜，他們對灌鋼的質(zhì)量如何，是非常清楚的。沈括所說“二三煉則生鐵自熟，仍是柔鐵”，估計是因為鍛工不精，表面脫碳嚴(yán)重（根據(jù)早期百煉鋼可以得知中國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。楊寬對此辯解說：“沈括說灌鋼經(jīng)過二三煉‘仍是熟鐵’，其實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@個辯解還不如不辯——中國古代冶金確實有很多問題，但并不意味著中國人是弱智。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。無端端炒它干什么？！再說雖然中國古文字確實曖昧不清，但談到鋼的時候，“煉”大多是加熱鍛打的意思。這點歷史學(xué)家應(yīng)該都清楚。

在沈括以后，南宋曾敏行曾說：“今人才以生熟二鐵雜合為鋼，何煉之有？”這表明了對重灌輕鍛的煉鋼法的不滿。明唐順之《武編·前編》卷五“鐵”條中有似乎針對沈括的話寫的語句，他說有人指出灌鋼使用久了會變脆（或者是鍛打久了會變脆，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)本身沒什么關(guān)系（古代，尤其是中國人不大可能因鍛打溫度過高或升溫過久造成鋼材變脆）?！短旃ら_物》中說日本人很鄙視中國的灌鋼，作為一個大國，冶金失敗成這樣子還真是少見。