我國古代的制鋼術(shù)至遲發(fā)明于春秋時期。由戰(zhàn)國到西漢，鋼鐵兵器逐漸興起。西漢中期以后，除弓、矢以外的主要兵器，多已用鋼制作。為了提高鋼的硬度，淬火技術(shù)也迅速地發(fā)展起來。

淬火是將金屬工件加熱到某一適當溫度并保持一段時間，隨即浸入淬冷介質(zhì)中快速冷卻的金屬熱處理工藝。淬火可以提高金屬工件的硬度及耐磨性，經(jīng)過淬火處理的鐵器會出現(xiàn)馬氏體組織。

燕下都出土的卜字鐵戟

根據(jù)考古資料并對文物進行分析得出，中國古代淬火技術(shù)最早可能被應(yīng)用于塊煉鐵中。1974年，河北省易縣燕下都出土了一批戰(zhàn)國中晚期鋼鐵兵器，據(jù)分析，其中的兩把劍和一把戟都進行過淬火處理，它們的金相組織中都有馬氏體存在。其含碳量為0.5%～0.6%，整支劍由高碳層與低碳層相間組成，刃部主要由淬火馬氏體所構(gòu)成，是典型的塊煉滲碳鋼疊打鍛造的淬火組織。這是我國目前看到的最早淬火器件，說明在戰(zhàn)國中晚期，我國已經(jīng)發(fā)明了淬火技術(shù)。

漢代玉具鐵劍

兩漢時期，鋼的淬火技術(shù)得到了較為廣泛的使用，目前在河北滿城西漢中期劉勝墓、遼寧遼陽三道壕西漢遺址、山東蒼山縣等地都發(fā)現(xiàn)經(jīng)過淬火的鋼刀或鋼劍。中國科技大學和河南省考古所在對河南澠池出土的漢代鐵斧表面的腐蝕產(chǎn)物進行分析是發(fā)現(xiàn)鐵斧表面大部分面積都殘存有一層的白色粉末，檢測結(jié)果為CaCO3，由此推測試樣在制作后期曾經(jīng)用石灰水淬火處理。石灰水廉價、易得、粘附性能好，因此用石灰水作淬火介質(zhì)，它能促使亞鐵離子轉(zhuǎn)變成正鐵離子的穩(wěn)定狀態(tài)，使形成的氧化膜更均勻致密，同時石灰水又呈堿性，能中和周圍環(huán)境中酸的成分，使腐蝕減緩。

在史書上也有有關(guān)淬火的文字記載。例如《史記、天官書》說：“火與水合為焠”；王褒《圣主得賢臣頌》說：“巧冶鑄干將之璞，清水淬其鋒“。其中“焠”、“淬”都是淬火的意思?！案蓪ⅰ笔莻髡f中的春秋名劍。尤其值得注意的是劉勝佩劍（圖1）和錯金書刀（圖2），只進行了刃部局部滲碳和局部淬火，這充分反映了當時淬火技術(shù)的高水平。

劉勝的佩劍

劉勝墓葬錯金書刀通長42.4cm，錯金作纖細云雷紋圖案，金絲直徑0.08～0.12mm

錯金書刀通長42.4cm，除刃部外，均錯金作纖細的云雷紋圖案(圖2），金相分析表明，書刀是由低碳鋼滲碳疊打而成，經(jīng)表面滲碳，最后淬火。刀斷面的組織中有高碳和低碳分層現(xiàn)象，在高碳區(qū)有粗大的非金屬夾雜物，這種夾雜物屬于鐵碳酸鹽和氧化鐵組成的共晶夾雜物(圖3），刃部表面為淬火馬氏體組織，維氏硬度HV570，馬氏體為針狀或片狀；往里是馬氏體加屈氏體(圖4）；刀背沒有淬火，表面為經(jīng)過滲碳的珠光體組織(硬度HV260），心部為鐵素體加珠光體組織(硬度HV140），書刀制作的工藝較復雜：由塊煉鐵鍛打、滲碳后登打成形，經(jīng)過磨制，再表面滲碳，最后刃部局部淬火。刀背和刀身韌性好，但硬度低，便于刻槽和嵌銀金絲，金絲徑僅0.08～0.12mm，有的線條作平行雙線，線間距離為0.1～0.5mm，驚人地顯示了工匠精妙絕倫

錯金書刀上的高碳和低碳分層組織，夾雜物在高碳層

錯金書刀刃部的淬火組織，片狀為馬氏體，深色塊狀為屈氏體，深色條狀為非金屬夾雜物

隨著淬火技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)了淬火劑對淬火質(zhì)量的影響，三國（公元222~265年）時代的蒲元和南北朝時期的綦（qi）母懷文在這方面都曾經(jīng)作出過較大的貢獻。

據(jù)《蒲元別傳》所載，蒲元在今陜西郡縣一帶的斜谷為諸葛亮制了三千把刀，他說“漢中的水鈍弱，不任淬，蜀水爽烈”，于是派人到成都取水。用成都水淬得的刀果然鋒利，削裝鐵珠的竹筒“應(yīng)手虛落，若雄生雛，故稱絕當世，因日神刀”。有一個人在成都水中摻了涪水也被蒲元識別出來了。這個故事雖然有許多夸張的成分，但基本精神與現(xiàn)代科學原理是相合的，即不同地方的水所含鹽類有所不同，淬火能力就不一樣。明代大科學家李時珍在《本草綱目》卷五中也說到了這個問題，“觀濁水流水之魚與清水止水之魚，性色回別；淬劍染帛，各色不同；煮粥烹茶，味亦有別”。這里談到了不同的水對魚類性態(tài)、對淬劍染帛等的影響?？梢姡覈糯鷮λ拇慊鹦阅苁呛茏⒁獾?。蒲元在熱處理方面的主要貢獻是區(qū)別了不同的水對淬火質(zhì)量的影響。

宿鐵刀

綦母懷文是個方術(shù)之士，他的貢獻是使用了油淬或尿淬—油淬?！侗笔?、藝術(shù)列傳》綦母懷文造了一把“宿鐵刀”，以含碳稍高的“灌鋼”為刃，以“柔鐵為脊，浴以五牲之溺，淬以五牲之脂，斬甲過三十札”。這里說的就是用動物的尿和油作淬火劑。尿是含有鹽類的水，比普通水淬火能力更強。油的冷卻能力較水低，能避免因淬火應(yīng)力而產(chǎn)生的裂紋。

元人偽撰《格致粗談》卷下說“香油淬刀則不脆”的話正好說明了這點，只不過綦母懷文用的是動物油，元人說的是植物油罷了。油淬和尿淬的出現(xiàn)都說明了淬火技術(shù)的發(fā)展。

除水、尿和油以外，我國古代還使用過許多種淬火劑。如《新唐書》卷222談到有馬血，元《格致粗談》說到有地溲（大約是一種石油），清《續(xù)廣博物志》第八卷談到用一種硝黃、鹽鹵、人尿合成淬火劑。

古代鋼的淬火主要用于鋒刃器具，這一技術(shù)的發(fā)展對我國古代社會生產(chǎn)和社會生活都產(chǎn)生許多積極的影響。

寫到這里，我有一種想把家里菜刀燒紅了放油里的沖動……