在历史的进程中，古人是怎么样对厚壁管进行热处理的？

　　首先厚壁管化学反应热处理简介：

　　厚壁管化学热处理，是把工件放在活性介质中加热，使工件在一定温度下加热，使一种或多种元素渗透到钢表面，利用化学反应，有时还用物理方法同时改变钢件表面的化学成分和组织结构，从而获得优于均质材料的热处理工艺。

　　近代离子氮化技术：

　　机器部件的故障和损坏主要发生在表面层，特别是在磨损、疲劳、金属腐蚀、氧化等条件下。

　　钢构件经过化学热处理后，可视为一种特种复合材料。心部分为原始成分的钢，表层为合金元素渗透材料。心和表面之间是紧密的晶形结合，这比电镀层等表面复层技术得到的心、表部位的结合要好得多。

　　离子渗氮炉

　　厚壁管化学热处理有很多种方法，通常以渗碳、渗氮、渗硼、渗硫、渗铝、渗铬、渗硅、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、五元共渗、碳、硫、硫、五元共渗、碳、硫、硫、硫、五元共渗、碳、硫、硫、硼五元共渗、碳、硫、硫、五元共渗、碳、氮、氮、硼、硼五元共渗、碳、氮、氮、硼、古老化学热处理：

　　传统的化学热处理主要是通过表面渗碳、渗碳增氮、表面氮化等方法来改变设备表面或局部的化学成分和力学性质。

　　表面渗碳：

　　西汉中叶的刘胜佩剑和错金书刀中碳含量最低的0.05%，至少可以推到汉魏时期。最大值为0.150.4%，表层碳含量为0.6%以上，汉魏时期洛池地区有一把铁镰，刀刃中央珠光体的体积是30%，边缘则是70%。很明显，这种碳分布是由表面渗碳引起的。

　　图3错误刀片上高碳、低碳层状组织，夹杂在高碳层。

　　通过对刘胜错金书刀的分析，还发现材料加工层间界面的夹杂中含钙、磷、铝含量较高。据称，这很有可能是使用了骨粉催渗剂。若真如此，则说明我国的渗碳技术在汉魏时期已达到较高水平，使用催渗剂提高渗碳效率。

　　根据《春秋》中的《吴越族谱》记载，铸剑师干将在剑的时候，遇上“金铁之精不销卖”，于是就把刀子放进炉子里，然后把刀子放到炉子里去，然后再用刀子把刀子放进炉子里。于是就成剑，阳曰干，阴曰莫，阳做龟，阴作漫理。杨宽认为这是一种以海绵铁为原料的固体渗碳材料。

　　据所述“三百人鼓鼓鼓装”的情况看，更象一种液体渗碳，可视为剑身之物，在以铁屑及含碳质材料为主的铁屑渗剂中加热，使渗剂中的铁达到一定含碳量后，便形成了“金铁粉”，在这个时候，铁屑、铁屑与含碳物质发生反应而熔化，“湿”是指钢坯没有完全熔化。

　　在当时的加热温度限制下，用三百人鼓鼓炭可以使炼钢的炉温达到铁碳合金熔点的下限1148℃，这样就可以使铁碳钢铸坯获得渗碳效果。

　　自那以后，《吴越春秋》描写的事件很可能成为液体渗碳的开端。很明显，液态渗碳是当时金属加工技术上的一项突破，无怪乎前人对这一重彩的赞美。但在此之前，工匠采用了一种没有熔融渗碳剂的固体渗碳方法。文件分析认为，干将制剑事件发生于公元前6世纪。

　　明宋应星在《天工开物》卷十中曾谈到一种造针的渗碳工艺：先用冷拔法，将“熟铁”剪成针的雏形，再将坯料“入釜慢火炒，炒后将土末入松木、火矢，大豆豉三物（yán）盖，下加火蒸，二、三次，插在它的外面，以试火候。它的外针着手捻成碎，则卜针火候均足，再以开封入水健之”。

　　这种“慢火煎煮”的目的主要是消除坯料成型时的内应力。松木火矢是固体渗碳剂的一种，同书中还指出，木为“非闭穴火”所得木材为主要渗透剂；豆豉含碳物为辅助渗入剂，土末为分散剂，对防止碳物质相互粘结、炭黑析出有一定作用。

　　宋应星天工开物中抽线琢针图

　　松木属、火矢、豆豉为渗碳剂。「下火烧」，即渗碳过程。介绍了一套渗碳工艺操作：渗碳在釜内进行，有消除应力作用，渗碳效果好，有指示针。这种工艺比较成熟。我国民间称之为“焖钢”，到了近代，仍盛行于河南等地。

　　宋应星所说的渗碳剂是固体，我国在明清时期还用过膏状的渗碳剂。其过程是，首先将渗碳剂涂在需要处理的地方，然后进入火炉，加热，使碳渗入。

　　《实用图篆》卷十五制造类。点铁条上写着：“点铁块，乱发俱锻灰，细研，水调涂刀，烧红，磨之。”这一所谓的“羊角灰”，“乱发灰”都含有碳酸钙，作为渗碳剂，研磨后与水调和成膏状，涂在刀口就可以“入火”加热渗碳。

　　清代，陈克恕《篆刻碱度》七“炼刀”条写道：“以酒蟹钳嘴烧灰。还用蟹酒调涂刀口，入火烧红。并用蟹酒淬之。先用火钳把灰浆先烧红。变得愈加坚固。依法炼毕，仍以火烧红寸许，取悬火上，加昂出火。渐退，相其口上色变白，不可亦淬，变之脆。即转黄转青，淬火适度可用。为时已晚，则已过矣”。这是一种渗碳剂，它是一种催渗剂，一种淬火用的蟹酒。全过程分两步进行：一是通过对渗碳淬火反复加热以提高刀刃硬度；二是回火处理，根据回火的颜色判断“适度”火候。

　　渗碳增氮：

　　表面渗剂一般为部分含碳物，主要是对工件进行渗碳；另外，明清时期，人们又用一种含氮渗剂，也常制成膏状，在渗碳时，可能会有一些氮渗入，即现在所称的碳氮共渗。

　　“以菊花钢锻为刀，刀成乃砺，以剑为剑，以剑为剑，剑为剑，剑为剑，剑为剑，剑为剑。以桂（ruó）皮灰、牛角灰、盐、卤砂为原料，每一分、五分、五分。在灯上烧红为度。一法加甘草水，一法加醋，一法加醋。复炼如前。药到病除。炼钢再磨”。这种「炼」就是加热来进行碳、氮共渗。"菊花钢"是有花纹的钢。

　　在这种工艺配方中，若皮是禾本科竹的一种皮革，其毛皮和毛皮烧制的灰分中含有一定的碳成分，当然含有氮。然而，绿盐的主要成分是氯化钠，这是渗碳处理中常用的促进剂。绿盐主要用于熔化。因此，它可能属于固液化学热处理。

　　该工艺中卤砂是氯化铵的一种天然产品，含氮，主要目的是提供氮气。复炼如前”主要是循环式渗透，根据“烧红为度”，可判定其温度在650℃左右，因此，此工艺极有可能是一种氮碳共渗。

　　表面渗氮：

　　同时，在对古代文献进行分析时，也发现古人只对含氮物质进行处理。「尝新刀者，以猪的牙齿、发与硝，各烧灰等分，调画刀口，如锯齿，号为马牙钢。它是一种硝酸钾，属于氮源原料。

　　《物理小识》卷八“器用类淬刀”条说：“以酱同硝涂刀，锻赤淬火。

　　在这种情况下，可主要用作粘合剂，而硝酸钾为主渗剂。当加热时，硝酸钾分解成亚硝酸钾，而亚硝酸钾加热时会使氮原子发生沉淀，所以硝酸钾可以用作氮化钾。用硝酸钾作渗氮剂的渗氮法目前仍有替代氰化盐用于液渗氮。其中，氯胺和硝酸钾的有效作用温度都在700℃以下。如果以卤砂和硝为渗入剂，古人一般不采用700℃以上的处理方法，因此，上述处理可考虑为氮化作用。

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