约公元前1300年 铁的冶炼

图为正在生产铁水的现代高炉，现代生产规模肯定已经超出了古代工匠的想象。但是，无论对于何种工艺来说，炼铁一直都是一个高耗能的过程。

青铜（约公元前3300年），维京钢（约800年），论矿冶（1556年），铝（1886年），不锈钢（1912年）

在人类发展史上，铁器时代（Iron Age）取代了青铜时代（Bronze Age），这可能会让你产生某种误解—以为铁一定具有比青铜更为明显的优越性。事实上，上好青铜的硬度比铁更高，也更加耐腐蚀。铁器时代的到来主要归因于公元前1300年地中海和中东地区发生的战乱，这些战乱造成了大规模人口迁徙，使不同地区间的金属贸易被完全打乱，青铜冶炼也就失去了赖以生存的根基。相比之下，铁矿石虽更易得，但冶炼铁矿石难度也更大—冶炼铁矿石用的炉子需要耐受更高的温度，同时还须辅以鼓风。因此先民们炼铁就像是一场季节性活动，建造炉子时也得考虑如何利用季风或其他可靠的风源。真正从公元前1300年流传至今的铁器确实有，但已非常罕见，它们当中的很多物件都不是用地球自产的铁矿石冶炼，而是用陨石中的固态镍铁冶炼而成的，由此可以判断这些铁器在当时一定也是十分昂贵的器物。

在自然界中，铁会因与氧气反应而生“锈”，生成铁的氧化物（Iron oxide），而熔炼铁矿石则基本上是生锈的逆向过程。最早期的炼铁装置往往就是一台装有进气管的黏土炉或石炉，称为锻铁炉（Bloomery）。当木炭和铁矿石在炉中被同时加热时，在炉子底部就会生成“块炼铁”（Bloom），由于块炼铁在成材之前还需历经多次加热和锻打以除去杂质，所以炼铁的确是个力气活儿！后来，炼铁工艺的广泛流传，原始炼铁遗址在印度与撒哈拉以南非洲的历次考古中都有发现。如今，古老的鼓风炉已演化成现代高炉—铁矿石从炉顶连续进料，炉内使用温度极高的一氧化碳气体来取代氧气—其实，类似的工艺改进早在公元前2世纪—公元前1世纪就在中国出现了。

此外，铁的性质还可以通过掺入其他元素进行改进。比如：在铁中混入碳元素会使铁变成钢（Steel）。而钢各方面的性能都比铁要优越，但是炼钢工艺对操作工人的要求更高：掺碳太少只能得到软质的熟铁，而掺碳过高又只能得到硬度高但脆性很大的生铁。在当代冶金工业中，人们可以生产适用于不同场合的各式各样的铁合金或钢材，细分品种不计其数。■