碳鋼14斷代法可以用什麼

1. 鋼是在什麼年代被發明的

中國古代的煉鋼技術分幾個階段

炒 鋼

炒鋼因在冶煉過程中要不斷地攪拌好像炒菜一樣而得名。

炒鋼的原料是生鐵，操作要點是把生鐵加熱到液態或半液態，利用鼓風或撒入精礦粉等方法，令硅、錳、碳氧化，把含碳量降低到鋼和熟鐵的成分范圍。炒鋼的產品多是低碳鋼和熟鐵，但是如果控製得好，也可以得到中碳鋼和高碳鋼。

【炒鋼工藝大約發明於西漢】。近年在河南鞏義市鐵生溝、南陽瓦房庄等處都發現過漢代炒鋼爐遺址。鞏義市遺址斷代是西漢中期到新莽，瓦房庄遺址使用時間比較長，由西漢中期到東漢晚期。另外，鐵生溝還出土了一些炒煉產品，經分析，有的含碳量是百分之一·二八，有的是百分之○·○四八。文獻上關於炒鋼的記載最早見於東漢《太平經》卷七十二，書中說：「使工師擊治石，求其鐵，燒冶之，使成水，乃後使良工萬鍛之，乃成莫邪耶。」這「水」應指生鐵水。「萬鍛」應指生鐵脫碳成鋼後的反覆鍛打。

炒鋼的優點是成分可適當控制，生產率比較高，質量也比較好。在現代，人們常把由礦石直接制鋼的工藝叫一步冶煉或直接冶煉，而把先由礦石冶煉成生鐵、然後再由生鐵煉鋼的工藝叫兩步

冶煉或間接冶煉。炒鋼的生產過程也分兩步：先煉生鐵，後煉鋼。因而在某種意義上說，炒鋼的出現便是兩步煉鋼的開始，是具有劃時代意義的重大事件。它進一步促進了我國古代鐵器的廣泛使用和社會生產力的發展。十八世紀中葉，英國發明了炒鋼法，在產業革命中起了很大的作用。馬克思懷著極大的熱情給予了很高的評價，說不管怎樣贊許也不會誇大了這一革新的重要意義。

百煉鋼

「百煉鋼」以一種含碳量比較高的炒煉產品作為原料，操作要點是反覆加熱鍛打，千錘百煉。現在見到的最早百煉鋼實物是東漢晚期的製件。1961 年日本大和櫟本東大寺古墓出土一把東漢靈帝中平年間（公元184年到189年）的紀年鋼刀，上有錯金銘文「百練清剛」字樣。「練」就是「煉」，「剛」就是 「鋼」。在文獻中，「百煉鋼」一詞最早也見於東漢晚期。曹操作寶刀五枚，稱譽是「百煉利器」；陳琳（？—217）《武軍賦》說：「鎧則東胡闕鞏，百煉精鋼。」這些實物和文獻都說明了百煉鋼工藝已經興起。除百煉鋼外，我國古代還有「卅煉鋼」、「五十煉鋼」等說。1974年，山東蒼山出土過一把東漢安帝永初六年（公元112年）大鋼刀，上有錯金銘文「卅湅大刀」字樣；1978年徐州銅山出土一把東漢章帝建初二年（公元77年）大鋼劍，上有「五十湅」字樣；在文獻注錄中還有東漢和帝永元十六年（公元104年）「卅湅」金馬書刀等物。看來，標以「煉數」的制鋼工藝至遲在東漢早期就已產生。

宋代沈括《夢溪筆談》卷三曾對百煉鋼的工藝操作作了比較詳細的記載，說把「精鐵」鍛煉一百多火，一鍛一稱一輕，待到斤兩不減，就成「純鋼」了；「凡鐵之有鋼者，如面中有筋，濯盡柔面，則麵筋乃見。」沈括所說的「精鐵」，不應是生鐵，也不是現代意義的熟鐵，由建初「五十湅」長劍、永初「卅湅大刀」等器物的科學考察，以及有關文獻來看，應是含碳量稍高的一種炒煉產品。這種炒煉產品所含非金屬夾雜是比較多的。一鍛一稱一輕，是因為逐漸排除這些夾雜，氧化鐵皮不斷產生並脫落了。說最後「斤兩不減」，這是相對來說的，實際上，不斷地加熱鍛打，氧化鐵皮不斷地產生又脫落，重量總要不斷減輕的。滲碳和脫碳都不是百煉過程的主要環節。百煉銅工藝的主要操作是反覆加熱鍛打。鍛打可以去除夾雜，減小殘留夾雜的尺寸，使成分均勻，組織緻密，有時也可以細化晶粒，從而使材料強度大大提高。曹植（192—232）在他的《寶刀賦》中稱贊百煉鋼刀能「陸斬犀革，水斷龍舟」，沈括在《夢溪筆談》卷三中說百煉鋼「其色清明，磨瑩之，則黯黯然青且黑，與常鐵迥異。」這都說明了百煉鋼性能的優良。

百煉鋼是在塊鐵滲碳鋼反覆鍛打的基礎上，伴隨著炒鋼技術、刀劍工藝的發展而興起的。「十煉」，「三十煉」的說法在公元前一世紀的西漢後期就已出現，最初是用在煉銅上的。魏晉時期百煉鋼發展到了鼎盛的階段，之後，雖因一些技術和社會的原因而有所減弱，但一直沿用到了明清時期。百煉鋼製作比較艱難，成本比較高，主要用來製造寶刀、寶劍等一類貴重器物，它凝聚著我國古代勞動人民的勤勞和智慧，一定程度上反映了當時金屬冶煉和加工技術的先進水平。

鑄鐵脫碳鋼

鑄鐵脫碳鋼是用熱處理方法製作出來的。它的操作要點是先生產出白口鐵鑄件，然後在氧化性氣氛中脫碳退火，使含碳量降低到鋼的成分范圍以下，不析出或很少析出石墨。它的金相組織同近代的鋼和熟鐵相似。

鑄鐵脫碳技術大約可以追溯到戰國早期。洛陽水泥製品廠戰國早期灰坑遺址出土過兩件鐵錛，對其中一件的銎部作了金相分析，知道它的表層已經脫碳，稍里是珠光體，中心是白口鐵組織。這表明鐵錛進行過不完全的脫碳退火處理，應屬鑄鐵脫碳鋼的前身或早期階段。經秦、漢、魏、晉到南北朝時期，這項技術發展到相當成熟的階段，主要表現在：第一，進行這種處理的器物更多了。近年在北京大葆台、河北武安和河南澠池、南陽瓦房庄、鄭州古滎鎮、魯山望城崗等處都有發現，種類有鐵斧、鐵剪、鐵鏟、鐵小刀、鐵鑿、鐵笄、鐵犁、鐵鏵等成形件，以及梯形和長方形的小鐵板等半成品件。第二，多數器件的整個斷面都已經脫碳成鋼或熟鐵，中心再沒有白口鐵組織殘余，沒有或只有微量石墨在晶粒間界析出。第三，部分器件在整體脫碳成鋼或熟鐵後，經過局部鍛打、刃部滲碳或其他加工，獲得了更加良好的使用性能。第四，鑄鐵脫碳鋼主要用作手工業工具的斧、剪以及農具的鐮一類鋒刃器，而一般可鍛鑄鐵主要用作農具的鋤、钁、鏟一類，至於鐵釜、鐵范、軸承一類生活用器、生產工具和交通用具，多用白口鐵和灰口鐵製作，說明當時人們對這些材質的性能已經有了相當認識，也說明鑄鐵脫碳鋼技術、可鍛化處理技術已經達到比較高的水平。南北朝時期以後，由於炒鋼等冶煉工藝和加工工藝的發展等，鑄鐵脫碳鋼技術、可鍛鑄鐵技術逐漸失去了它們在生產中的重要地位，唐代以後就很少看到了。

鑄鐵脫碳鋼的發明具有十分重要的意義。古代一般是沒有鑄鋼的，而鍛鋼生產率很低，加工成形比較難，所含雜質比較多。我國古代利用生鐵生產率比較高、容易成型、夾雜比較少的優點，通過脫碳退火的辦法，得到一種組織和性能同近代鑄鋼相近的鑄件，這是我國古代冶金技術上的一項重大發明。

灌 鋼

所謂「灌鋼」，用宋代蘇頌的話來說，就是「以生柔相雜和，用以 作刀劍鋒刃者」。「生」就是生鐵，「柔」應是一種可鍛鐵，只從含碳量看，應包括現代意義的鋼和熟鐵。所以依蘇頌所說，灌鋼是由生鐵和可鍛鐵在一起冶煉得到的、用來製作刀劍鋒刃的一種含碳比較高、質量比較好的鋼。

灌鋼發明時間似可追溯到漢魏晉時期。東漢末年王粲（177-217）的《刀銘》中說：「灌襞已數、質象已呈。」西晉張協《七命》中說：「乃煉乃爍，萬辟千灌。」「辟」同「襞」，意思就是「疊」，指鋼鐵材料的多層積疊，多次折疊。「灌」應指「灌煉」，就是「灌鋼」。

南北朝時期，灌鋼工藝有了一定的發展，南朝梁代陶弘景說灌鋼是「雜煉生鍒作刀鐮者」。既然灌鋼已用作刀、鐮一類普通生產工具和生活用器，可見它的生產已經比較普遍。北朝東魏北齊間的綦毋懷文用灌鋼製造了一把大鋼刀，叫「宿鐵刀」，「斬甲過三十札」，非常鋒利。

在歷史上，灌鋼有過好幾種不同的操作工藝。一種是把生鐵和柔鐵片捆在一起，用泥封住，入爐冶煉，如沈括《夢溪筆談》卷三所說：「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 』。」一種是把生鐵放在熟鐵（可鍛鐵）片的上面，生鐵先化，滲淋到熟鐵中，如宋應星《天工開物》卷十四所說：「用熟鐵打成薄片如指頭闊，長寸半許，以鐵片束包尖緊，生鐵安置其上，又用破草履蓋其上，泥塗其底下，洪爐鼓韝，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。」一種是「蘇鋼」，它是灌鋼發展的高級階段，灌鋼的優點在這里得到了最充分的表現。

蘇鋼操作的要點是：先把熟鐵料放到爐里鼓風加熱，後把生鐵的一端斜放到爐口裡加熱。當爐溫達到一千三百攝氏度左右時，爐里生鐵不斷熔滴，熟鐵料已經軟化，便用鉗子鉗住生鐵塊，使鐵水均勻地澆淋到熟鐵料上。澆淋完畢後，停止鼓風，夾出鋼團，砧上錘擊，去除夾雜。一般要滲淋兩次。蘇鋼冶煉高明的地方有兩點：一是熟鐵組織比較疏鬆，所含氧化夾雜比較多，硅、錳、碳含量比較高，灌煉時氧化反應比較劇烈，有利於渣、鐵分離。二是熟鐵 所含鐵氧化物和生鐵中的碳作用後，部分鐵可被還原出來，提高了 金屬收得率。

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等操作來控制產品成分，因此產品質量也比較好。在公元1740年坩堝液態煉鋼法發明以前，世界上制鋼工藝基本上屬於固態冶煉和半液態冶煉，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，在古代制鋼技術中是十分罕見的。

2. 碳的作用是什麼

碳對於現有已知來的所有生命系統都是不自可或缺的，沒有它，生命不可能存在。

除食物和木材以外的碳的主要經濟利用是烴（最明顯的是石油和天然氣）的形式。原油由石化行業在煉油廠通過分餾過程來生產其他商品，包括汽油和煤油。

纖維素是一種天然的含碳的聚合物，從棉、麻、亞麻等植物中獲取。纖維素在植物中的主要作用的維持植物本身的結構。來源於動物的具有商業價值的聚合物包括羊毛、羊絨、絲綢等都是碳的聚合物，通常還包括規則排列在聚合物主鏈的氮原子和氧原子。

碳及其化合物多種多樣。碳還能與鐵形成合金，最常見的是碳素鋼；石墨和黏土混合可以制用於書寫和繪畫的鉛筆芯，石墨還能作為潤滑劑和顏料，作為玻璃製造的成型材料，用於電極和電鍍、電鑄，電動馬達的電刷，也是核反應堆中的中子減速材料。

4、穩定性

碳在「常溫」下具有穩定性，不易反應，故古代名畫現代能保存，書寫檔案要用碳素墨水。