冶金技术

两宋时期，我国冶金技术取得了较大发展，全国各地分布着为数众多的金场、银场及冶铁作坊，许多金属产量都有大幅增长。美国学者郝若贝估计，在冶铁业最为兴盛的宋神宗在位期间，元丰元年的铁产量在七万五千吨至十五万吨之间，是1640年英格兰和威尔士产量的二倍半到五倍，而18世纪初整个欧洲的总产量才为十四万五千吨至十八万吨。

宋代炼炉大多倚山而建，从而减少筑炉工时，增强了炉子的牢固性，利于生产操作。人们利用上方平台上料，在下方平台送风、放渣、出铁，这是宋代的创举。宋代炼炉体积不大，炉腔多呈梨形，适应物料下降膨胀、气流上升收缩的变化规律，反映了当时人们对炼铁工序的认知水平。宋代还出现了可以移动的“行炉”，由方形化铁炉与梯形木风箱相连，下有木架可以抬动。

在我国古代早期的冶金过程中，人们会使用一种叫作“橐”的皮囊作为鼓风器，到了宋代，出现了往复式风箱，它大大提高了鼓风效率。这种风箱以通过开闭木箱盖板来鼓风，盖板上有活门，木箱与风管连接处也有一个活门，一为进风口，一为出风口，盖板扇动，两门交替开闭。两具木风扇同时交替使用，这样就可以连续鼓风。这种风箱体积很大，可以显著提高风量、风压，使冶铁过程得以强化。

灌钢技术的推广和改进，是宋代钢铁冶炼业工艺技术和生产效率提高的又一重要标志。东汉时期，已经有了百炼钢技术，到了宋代，这种工艺达到相当高的水平。百炼钢的原料是一种含碳量稍高、夹杂较少的炒炼产品，百炼的基本操作是“锻之百余火”，在不断去除夹杂的同时，起到均匀成分、致密组织甚至细化晶粒的作用，从而有效地发挥材料的机械性能。

百炼钢技术在宋代已很少应用，代之而起的是灌钢工艺。沈括《梦溪笔谈》记载：“世间锻铁所谓钢铁者，以柔铁屈盘之，乃以生铁陷其间，封泥炼之，锻令相入，谓之团钢，亦谓之灌钢。”“锻铁”指可以锻打的铁碳合金，柔铁是柔性较大、刚性较低的产品。“封泥”的目的，一为减少加热过程中的氧化脱碳，二为减弱火焰强度，使金属块各部均匀受热。所谓“灌钢”，便是在生产过程中将生铁汁灌入熟铁块中而得名。在熔液炼钢法发明前，这种半流体炼钢法最快捷简便，较之百炼钢极大地提高了效率。

从北宋末年开始，胆铜产量大大提高，南宋时期甚至达到全国铜产量的85。胆铜法又称胆水浸铜术，它把铁片浸在胆水中，利用元素活性的不同置换出铜来。宋代胆铜生产大概有三种不同操作：一是烹炼法，二是浸泡法，三是淋铜法。

宋代金属加工技术取得了长足的进步，锻打、模压、焊接和复合材料技术、热处理技术、外镀技术都有不同程度的发展。青堂羌族人民锻造的“瘊子甲”，采用冷锻技术，在加强硬度的同时，使器表晶莹光滑，与现代技术原理完全相符。在宋代官设文思院中，它设有专门的金属器皿制作工场，包括镀金作、银泥作、旋作等。宋人在旋作中已装备有简易的车床，它们被专门用来从事金属的切削和加工。20世纪70年代，河北定州出土了一批宋代金属器皿，其中一些铜盆、银盆的表面十分光洁。从加工纹迹看，它们的同心度很强，纹理细密，子母扣接触也非常严密，据此推测，北宋时期金属加工机床的使用已经比较普遍。