化学热处理

我国古代化学热处理主要包括表面渗碳和碳氮共渗两项工艺。前者至迟始于西汉，后者则是到了明代才见于记载的。其目的主要是提高表面含碳(氮)量以提高其硬度。

满城中山王刘胜墓(西汉中期)曾出土过一把佩剑和错金书刀;经检测，都作了表面渗碳处理。内层含碳量最低处达0.05%，最高也不过0.15～0.4%，表层含碳量却均在0.6%以上，这是我国迄今所知最早的表面渗碳工艺。尤其值得注意的是，错金书刀的高碳层中所含钙、铝、磷较高，相邻低碳层中含此三物却较少，有学者认为，这很可能是使用了骨粉作催渗剂所致;果若如此的话，便是一项了不起的成就。早期渗碳操作大约是在锻炉的炽热炭层中进行的，后来才使用了一种特殊渗碳装置和渗碳剂，这在明宋应星《天工开物》卷十“针”条曾有记载。早期渗碳剂大约都是固态的，至迟明代，人们又使用了一种膏状渗碳剂，这在明代的《便民图纂》卷十五“点铁为钢”条中曾有记载。直到近、现代，表面渗碳技术仍广泛地使用于小农具和手工业工具制作中。

碳氮共渗所用也是一种膏状渗碳剂。明《武备志》卷一○六在谈到刀面花纹工艺时说：“刀花：羊角煅灰，粉心水提过，酸酸草烧灰、硝、酱。刀方：羊角、铁石、硇砂。”此“羊角”、“酱”为含碳物质，“硝”、“硇砂”为含氮物质。这里谈到了两种方子，一是使刀显示花纹的，二是使刀刃增加硬度的。此外，《篆刻嫘度》等书中也有类似的记载。