綦毋懷文

綦毋懷文

綦毋懷文,襄國沙河(今邢台沙河)人,我國南北朝時期的著名冶金家,襄國宿鐵刀的發明者。他總結了歷代鍊鋼工匠的豐富經驗,對古代一種新的鍊鋼方法——灌鋼法作出了突破性發展和完善,同時在制刀和熱處理方面也有獨特創造,為我國冶金技術的發展作出了劃時代貢獻。

人物簡介


綦毋懷文,姓綦毋(音其吳,qí wú),名懷文,是我國南北朝時期著名冶金家。他生活在公元六世紀北朝的東魏、北齊間,具體生卒年代歷史上缺乏記載,只知道他好“道術”,曾經作過北齊的信州(今河南省沈丘縣一帶)刺史。

史冊記載


綦毋懷文,襄國沙河(今邢台沙河)人,襄國宿鐵刀的發明者。但是綦毋懷文在史書上記載很少,只知道他生活在公元六世紀北朝的東魏、北齊時代,他喜歡“道術”,曾經做過北齊的信州(今河南省沈丘縣)刺史等。
據《北史》和《北齊書》記載,他曾使用“灌鋼法”冶鍊鋼刀及利用兩種淬火介質進行淬火以製作刀具。這是古代關於灌鋼技術最詳細、最明確的較早記載。在此之前,雖然也有少量文獻有關於灌鋼的記載,但都非常簡略,使後人難以了解其具體含義和方法。因此可以說,綦毋懷文雖然可能不是灌鋼法的最早發明者,但卻是目前所知灌鋼法的最早實踐者和革新者,為灌鋼法的發展做出了無與倫比的貢獻。

主要成就


大約在東漢末,我國已可能出現了鍊鋼新工藝“灌鋼”法的初始形式。南北朝時,綦毋懷文對這一鍊鋼工藝進行了重大改進和完善,使這種新的鍊鋼方法趨於穩定,操作更加方便、實用。灌鋼法同百鍊法、炒鋼法等鍊鋼方法相比有明顯的優點,在高溫下,液態生鐵中的碳分及硅、錳等與熟鐵中的氧化物夾雜發生劇烈氧化反應,這樣可以去除雜質,純化金屬組織,提高金屬質量。因此,灌鋼法可以減少反覆摺疊、鍛打的次數,提高勞動生產率;而且灌鋼法操作簡便,易於掌握,便於推廣。
灌鋼自出現以來,尤其是綦毋懷文進行了重大改進之後,在我國逐漸推廣開來。南北朝時期,民間已用它製作刀、鐮等;到了唐朝,灌鋼得到進一步發展,特別是在今天的河北一帶,許多冶鍊家在使用綦毋懷文創造的冶鍊工藝;到宋代,灌鋼流行全國,已經取代炒鋼和百鍊鋼,成為當時主要的鍊鋼方法;到明朝時,灌鋼技術進一步發展,出現了新的工藝形式“蘇鋼”,這是灌鋼的高級發展階段;直到近現代,在安徽的蕪湖、湖南的湘潭、四川的重慶、威遠等地人們還在使用;可見其影響深遠。灌鋼的出現,為我國鍊鋼技術和生產的發展起了巨大的推動作用,在坩堝鍊鋼法發明之前,它一直是一種先進的主要鍊鋼方法。而綦毋懷文對灌鋼工藝的發展作出了巨大貢獻。
綦毋懷文在制刀和熱處理方面同樣做出了傑出貢獻。他總結了前人在制刀技術和熱處理方面的豐富實踐經驗,經過不斷鑽研和實踐探索,創造了一套新的制刀工藝和熱處理技術。他做出的刀極其鋒利,能夠一下子斬斷鐵甲30札。
在綦毋懷文之前,我國古代的鋼刀大都用百鍊鋼製成,這樣製作的刀、劍雖然性能優異鋒利無比,但也存在不少缺陷,整把刀全部用百鍊鋼製成,因此價格昂貴;如一把東漢時期的名鋼劍的價錢可以購買當時供7個人吃兩年9個月的糧食。而且百鍊鋼製作刀劍費時費力,三國時,曹操命有司製作寶刀5把,用了三年時間。為此,綦毋懷文對制刀工藝進行了重大更新,他用灌鋼法煉製的鋼做成刀的刃部,而用含碳量低的熟鐵作刀背,這樣製成的刀具刃口鋒利而不易折斷,剛柔兼備、經久耐用。這表明綦毋懷文對鋼鐵的性能有比較深刻的認識,而且能根據不同的用途合理選擇材質,發揮各種材質的優點和長處,節省某些貴重材料,降低成本和費用。一把刀的背部、刃口實際起著不同的作用,因而要求具有不同的性能。一般來說,刃口主要起刺殺作用,因而要求有比較高的硬度,這樣才能保證刀的鋒利,所以應該選擇含碳量較高、硬度較大的鋼來製造。而刀背主要起一種支撐作用,要求有比較好的韌性,使刀在受到比較大的衝擊時不致折斷,這樣就要選擇含碳量較低、韌性較大的熟鐵。綦毋懷文正是有了上述類似認識,在製作刀具時才能夠將熟鐵和鋼巧妙結合起來,將二者恰到好處地用在合適的地方,既滿足了鋼刀的不同部分的不同要求,又節省大量昂貴鋼材,利於鋼刀的推廣和普及。這種制刀工藝,今天還在沿用。
我國早在戰國時代就使用了淬火技術,但是長期以來,人們一般都是用水作為淬火的冷卻介質。雖然三國時的制刀能手蒲元等人已經認識到:用不同的水作淬火的冷卻介質,可以得到不同性能的刀,但仍沒有突破水的範圍。而綦毋懷文則實現了這一突破,他在製作“宿鐵刀”時,使用了動物尿和動物油脂作為冷卻介質。動物尿中含有鹽分,冷卻速度比水快,用它作淬火冷卻介質,淬火后的鋼比用水淬火的鋼堅硬;而動物油脂冷卻速度則比水慢,淬火后的鋼比用水淬火的鋼有韌性。這是對鋼鐵淬火工藝的重大改進,一方面擴大了淬火介質的範圍,另一方面可以獲得不同的冷卻速度,以得到不同性能的鋼。綦毋懷文還可能使用了雙液淬火法,即先在冷卻速度大的動物尿中淬火,然後再在冷卻速度小的動物油脂中淬火,這樣可以得到性能比較好的鋼,避免單純使用一種淬火介質淬火(即單液淬火)的局限。因為只用一種淬火介質畢竟難以兩全其美,如果使用的淬火介質冷卻速度比較快,就容易引起工件開裂、變形等缺陷;如果淬火介質冷卻速度緩慢,就會使工件韌性有餘,硬度不足,難以滿足使用的要求。這樣就需要使用雙液淬火法,即在工件的溫度比較高的時候,選用冷卻速度比較快的淬火介質,以保證工件的硬度;而在溫度比較低的時候,則選用冷卻速度比較小的淬火介質,以防止工件開裂和變形,使其有一定的韌性。雙液淬火法是一種比較複雜的淬火工藝,掌握起來並非易事,它需要操作者有很高的技術水平和豐富經驗。既要掌握好開始淬火的溫度(溫度過高,淬火后工件發脆,溫度過低,則硬度不夠),又要掌握好從第一種介質取出的時機(實際也是工件溫度);這在當時沒有測溫、控溫設備的條件下,完全依賴操作者的感觀把握和操作技巧。綦毋懷文能在這種困難條件下掌握如此複雜的淬火工藝,實在是一個了不起的成就。

人物評價


綦毋懷文能在1400多年前,在鋼鐵冶鍊、制刀、淬火工藝等方面作出如此傑出的成就,是中華民族的驕傲。我國冶金技術能夠在古代長期領先於世界,正是靠了綦毋懷文和千百萬工匠的辛勤勞動,他們的突出貢獻,為祖國贏得了榮譽,為後人所敬仰。因此,當我們研究和總結古代科學技術的偉大成就的時候,也應該記住他們的功績。