中国是世界文明发达最早的国家之一，古代钢铁生产，历史悠久，对于社会进步起了重要的推动作用.早在新石器时代晚期，我们的祖先已用赤铁矿制造手斧.到距今二千三百多年前的商代中叶，使用陨铁制成了兵器部件。春秋战国以后，历代冶铁的奴隶、卒徒、冶户、工匠等广大劳动人民，身受奴隶主和封建统治者的残酷经济剥削与政治压迫，在阶级斗争中和在生产实践中，对冶铁炼钢技术，有过一系列辉煌的发明和创造，积累了丰富的经验，构成我国具有自己民族特色的一部钢铁冶炼发展历史。
今天，我们用马克思主义的立场和观点，正确整理这份珍贵的科学技术遗产，不但懂得中国的今天，还懂得中国的昨天和前天，对于深刻理解阶级斗争、路线斗争影响生产力发展和科学技术进步，深刻理解奴隶们创造历史的伟大真理，对于促进我国钢铁工业的发展，有着重要的现实意义。
生铁冶铸
1974年，河北真城出土一件商代铁刃铜钺（图11），经过鉴定，证明是用含镍约6—8%的预铁锻成铁刃后，和钱体铸接而成。这件历史文物的发现，说明早在公元前，我国劳动人民不仅已初步认识并使用了铁，而且掌握了较高的锻打和铜铁双金属铸接技术。但是由于殷周反动奴隶制严重阻碍社会生产力发展，直到春秋战国之交，封建制替代奴隶制的社会大变革时期，治铁技术才真正得到发展。
中国和欧洲古代的钢铁冶炼技术，经历各有不同。欧洲到十四世纪才有生铁。在这以前，冶铁业以“块炼铁”为制作铁器的主要原料。钢则是用块炼铁渗碳得到。而我国几乎在发现块炼铁不久或同时就有生铁，两者并用。生铁的早期出现和广泛应用，是我国古代钢铁技术发展的突出特点。
从考古发掘已经得到的我国人工冶炼的铁，年代最早的是春秋晚期，如江苏省六合县程桥镇东周墓出土的铁条和铁丸，湖南省长沙市识字岭楚墓的铁凹口形锄和龙洞坡的铁削等。经鉴定，程桥铁条是由块炼铁锻打而成；识字岭铁凹口形锄从器形来看，应是生铁铸造的。
最近，在洛阳出土的春秋战国之交一件铁锛，经鉴定铸态为白口铁，经过退火，成为表面脱碳的铸件。我们可以推想：以那时的科学技术水平，要从炼得生铁，铸成器件，进而采用加热退火的方法，对铸铁件柔化处理，必然需要一个摸索和试验改进的过程。因此，可以断定，我国生铁的最初出现，应比公元前五世纪更早。
根据不完全的统计，已出上的战国初期的32件铁器中，就有20件是生铁铸件。
纵观我国古代文献，曾经提到铁的记载，最早见于《左传》昭公二十九年（公元前513年）“冬，晋赵鞅、荀寅帅师城汝滨，遂赋晋国一鼓铁，以铸刑鼎，著范宣子所为刑书焉。”如果是能用于铸鼎的铁，应该是生铁。
出土文物表明，我国至迟在春秋末期，已经掌握了生铁冶炼和铸造技术。到西汉中期即公元前一世纪时，我国的冶铁技术基本上是生铁块炼铁同时发展，就是在公元一世纪东汉初期或稍早一些发明生铁炒炼熟铁的技术之后，铁铸件继续广泛使用，铸铁技术不断得到改进，得到提高。
战国以前的冶铁遗址尚待发现。早期的生铁可能直接用作铸铁。化铁炉从炼铁炉分化出来大概是后来的事。从河南巩县铁生沟、南阳等地发现的古代冶铁和铸造遗址，可以看出：汉代化铁炉高度已达三米左右，炼铁竖炉的规模还要更大。当时生铁含碳较高，硅、锰、磷、硫等的含量很低。战国初期的生铁，已经发现的全部是白口铁。至中、晚期开始出现兼有白口和灰口特点的麻口铸铁。到了西汉前期，随着炉温的提高和熔炼技术的改进，出现了质地良好的灰口铸铁，用来做机械零件，如河北满城刘胜绝出十的铁辑，作为马车的轴承使用。在河南南阳汉伐冶铸遗址出土的一件东汉灰口铸铁浇口，还含有多量磷共晶。
鼓风技术的发展，促进了我国古代冶炼铸造技术的进步。这种鼓风器，我们从汉代画像石锻铁鼓风图上可以看出其概貌。根据历史文献记载，东汉时南阳地区已有用水力推动的鼓风器—水排，三国时韩暨更予推广。从汉代冶铁生产的规模和技术来看，用人力或畜力作动力的大型鼓风器——步冶和马排，很可能在西汉时期就已出现了。
我国早期的铁器，还有用于铸造农具的特点。自战国以迄汉魏，在业已经过鉴定的18件铁制农具中，除西安半坡战国铁锸一件外，其余均是生铁铸成。当时许多手工工具，如砧、锤、斧、凿等，铸铁件也占很大的比例，经过鉴定的同一时期的共计23件手工工具，就有14件是铸铁的。此外，也用来制造兵器、机械零件、建筑构件、日用器皿、钱币，后来还用以铸像等。河北沧县的五代铁狮、湖北当阳的宋代铁塔、山西太原晋祠的宋代铁人等，都是历史.上著名的巨大铸铁件和铸铁建筑物。
铸铁柔化
我国古代大量使用铸铁工具，而早期的铸铁是质脆而硬的白口铁，冶铁工匠就面临一个使铸铁柔化的课题。我国古代劳动人民从生产实践中创造了许多柔化铸铁的技术，如用现代科学技术的观点加以分类，可分为两种柔化方法，得到五种材质。
一种方法是在氧化气氛下，对铸铁进行脱碳处理。在脱碳不完全时，铸件外层已成为钢，内层还是生铁，实际上是钢和铁共存于同一工件中的复合组织。河北省石家庄市庄村的战国村落遗址出土的铁斧和辉县出土的铁锸即属于这一类。在脱碳较完全时，白口组织消失，铸件金属组织全部从铁变成了钢，但仍保留着铸件的特征，具有缩孔、气眼等特征性铸造缺陷。这种铸铁脱碳钢如河南渑池铁器窖藏出土的“新安”镰，就是实例。
另一种方法是铸铁件的可锻化热处理。湖北大冶铜绿山的古矿冶遗址出土的铁斧，是目前已知较早的可锻铸铁件。它是经过氧化脱碳并析出部分石墨，属于白心可锻铸铁。战国晚期发现的黑心可锻铸铁，是经长时间加热退火而成，石墨呈团絮状，韧性比灰口铸铁和白心可锻铸铁较高。湖南长沙出土的战国铁锸（原称为铁铲），外形端正，铸作精细，壁厚仅1-2毫米左右，保存完好，几乎全未锈蚀，是一件罕见的古代铁器。经过鉴定，是以铁素体和珠光体为基体的黑心可锻铸铁。山东薛城出土的西汉铁斧，石墨形状规整，分布均匀，和近代黑心可锻铸铁已无原则差别。南阳的汉代铸造遗址出土的八件东汉铁农具，有七件是可锻铸铁，其中一件铁锸的石墨呈完整团块状。它的含硫量不高，而石墨与现代高硫球墨可锻铸铁相似。渑池汉魏南北朝铁器窖藏所出257号斧，底部也发现有放射状球状石墨。这些都充分说明铸铁柔化的技术早在两汉以前已经掌握，其应用也比较广泛。这种传统技术对于促进我国古代社会生产力的发展，有着不可忽视的作用。直到现在，仍在工业中应用。
与国外情况相比，欧洲在18世纪才有白心可锻铸铁，19世纪美国开始熔制黑心可锻铸铁，较我国约晚二千年以上。《汉书·沟洫志》用“举锸如云，决渠如雨”的语句，描绘大规模兴修水利的情景。这些铁锸大多数应该是经过柔化的铸铁工具，有人曾经武断地认为：“可锻铸铁在古代根本不可能出现，只有用现代技术才能生产”，这是不符合上述事实的。
渗碳制钢
战国中期以后，封建制替代了奴隶制，当时的社会大变革和战争的需要，成为社会生产规模的扩大和生产技术的发展的推动力。由于纯铁太软，只能制作铁削、铁锥等用具；而铸铁柔化后也难以用作要求强度高和耐冲击的器件，如斧凿和刀剑等，因而创造出渗碳制钢技术。把块炼铁放在炽热的木炭中长时间加热，表面渗碳，再经锻打，成为渗碳钢（在用块炼铁作原料时，可以称为块炼渗碳钢）；以后更用淬火和正火等热处理方法，改进渗碳钢件性能。河北易县燕下都出土的钢剑，就是目前知道的经过淬火的最早渗碳钢件。《荀子.议兵篇》：“宛钜铁地，惨如蜂趸”，《韩非子·内储说上》：“为铁室以尽备之”，都是制钢术改进和推广的反映，与考古发掘所得实物资料相互吻合。
满城的西汉刘胜墓出土的佩剑、钢剑和书刀，都是渗碳钢经过反复迭打而成。钢的质量比战国时期有显著的提高。有些工具和兵器在锻制成形后，还特意将刃口部分渗碳并淬火以改善性能。由此不难看出：渗碳锻打成钢在我国古代使用是很广泛的。
渗碳制钢术的进一步发展，就是把工件放在陶制或铁制的容器中，按一定配方加入渗碳剂和催化剂，密封加热，使之渗碳，这种固体渗碳技术，是在木炭火中渗碳的发展，渗件质量较易保证，现在仍广泛用来制造铁锨、镐头等生产工具和轴承等机械零件，古代所用的渗碳剂有木炭、锯屑等，有时还加入骨粉、火硝。
明代宋应星著《天工开物·锤锻篇》中载有渗碳制针法，用松木、火矢（即木炭）、豆歧做渗碳剂，拌以土末，和针一起在铁锅内加热。在密封层外表，插上几枚针，用以测火候，当测针经加热氧化，手捻即碎时，打开密封层，将针淬火，据调查，我国东北赫哲族人在近代仍用类似方法制作鱼钩。先将铁丝加工成形，然后和木炭、火硝一同装入陶罐内，置炉中加热，热毕将罐打碎，立即使针落入水中淬硬，再在铁锅中用油和小米炒熟（即回火）。这样做成的鱼钩，可以钓很重的大鱼，不致拉断。赫哲族人制造鱼钩和《天工开物》记载的渗碳制针，方法基本相同，充分看出中华民族文化的统一性。
脱碳制钢
脱碳制钢是继铸铁柔化术之后，我国古代钢铁冶炼技术的又一大发明，前述铸铁脱碳成钢，实际上是脱碳制钢术的一种早期形式。
《重修政和经史证类备用本草》中引南朝陶弘景语：“钢铁是杂炼生铩作刀镰者”。句中“猱”就是由生铁炒成的熟铁或低碳钢。
东汉《太平经》有“使工师击治石，求其中铁，烧治之，使成水，乃后使良工万锻之，乃成莫邪”一段话，虽然没有谈到具体的工艺过程，但在把生铁变成熟铁这一点上，说得很明确。河南巩县铁生沟汉代冶铁遗址，残存有西汉时期炒炼熟铁用的地炉。从遗址中出士的三块铁料，其含碳量分别为：1.288，0.35和0.048%，很可能就代表用脱碳法制钢（炒钢）的产品。反映出通过一定的加热和锻打条件，可以得到高、中、低含碳量的钢和熟铁。河南方城也曾发现六座汉代地炉式炒钢炉，是其佐证。
西汉前期，封建地主阶级推行法家政治路线，对内加强中央集权，对外抗击匈奴奴隶主的骚扰，促进了社会的发展。特别是武帝刘彻、桑弘羊等实行盐铁官营，在全国各地设置铁官，推广冶铁技术，生产蓬勃发展。两汉时期抗击匈奴骚扰的战争，往往一次大战役，动用兵力达十至二十万人，铁兵器的需要量是十分巨大的，脱碳制钢术也随着大规模战争的需要而得到发展。以生铁作为原料的炒钢的产生和用途的扩大，进一步推动了炼铁术的发展，这是古代劳动人民的又一项巨大贡献。
由于脱碳法制钢能够更大量而且迅速地获得廉价的熟铁和钢，农具也就逐步改用熟铁锻打制造。晋隋间的著作《夏侯阳算经》中有生铁炼黄铁，黄铁炼钢铁的记载。黄铁就是由生铁炒炼而成的熟铁或低碳钢，说明这一技术在当时应用已相当普遍。
唐初铁农具还有用铸铁的，但到了宋代，铲、镢、镰、耙等农具，就大都是熟铁锻制的了。宋苏颂《本草图经》说：“再三销拍，可以作鍒者，为铷铁，亦谓之熟铁.”明《会典》、《会要》中有“熟切铁”、“炒铁”，关于脱碳制钢的记载是很多的。明赵常吉《神器谱》还记述一种不经炒炼的脱碳制钢工艺，即“铁在炉时，用稻草戳细，杂黄土，频洒火中，令铁尿自出，炼至五火，用黄土和作浆，入稻草浸一、二宿，将铁放在浆内，半日取出再炼。须炼至十火之外，生铁十斤，炼至一斤余，方可言熟。”这种方法费时费料，但所产铁料比较纯净，可以制作火器。
早先的熟铁，以生铁块、锅片作原料，采用固态或半固态炒炼。《天工开物》记述用铁水在搅炼坑中由液态直接脱碳炒成熟铁的方法，此法把炼铁和炼钢（熟铁）联结起来，提高了生产效率，体现出先进的工艺思想。
“百炼钢”技术
前述西汉时期的锻钢件，由于增加了锻打次数，使组织变得均匀，夹杂物细化，钢的性能显著提高。在此基础上，最迟到东汉初期，炒钢发明后就出现了“三十炼钢”技术。1974年，山东苍山县出土东汉钢刀一件，经鉴定是由接近共析成分的高碳炒钢锻成。刀的各部分含碳量均匀，晶粒细小，变形程度大，夹杂物有明显分层现象。刀身刻有“永初六年（公元112年）五月丙午造卅浦大刀吉羊”字样，说明它是经过三十次左右反复锻炼（即三十火）制成的。
比永初“三十炼”钢刀更早的记载，见《汉金文录》中著录的东汉永元错金书刀，铭文为“永元十六年（公元104年）厂汉邵工官…卅凍史成长荆守丞主”。
东汉王充在《论衡·率性篇》中说：“试取东下直一金之剑，更熟锻炼，足其火，齐其铦，犹千金之剑也。”每加热锻打一次，称为一“火”或一“炼”，这些术语，至今仍流传应用。
东汉中平（公元184—189年）钢刀铭文有“中平年五月丙午造作支刀百练清刚”。古代文献中“百炼”（即“百辟”，辟同襞，是折叠的意思）一词最早见于三国曹丕所著《典论》：“选兹良金，命彼国工，精而炼之，至于百辟，以为三剑”。陈琳《武军赋》也说：“百炼精刚”，可见三国时期，“百炼钢”技术比较普遍发达。
《晋书·赫连勃勃载记》也有关于当时十六国中的夏国制造名为“龙雀大环”的“百炼钢”刀的记述。晋刘琨《重赠卢谌》诗：“何意百炼钢，化作绕指柔”，就是“百炼钢”技术广泛使用的真实反映。
北宋沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了百炼钢的工艺过程，“但取精铁，锻之百余火，每锻称之，一锻一轻，至累锻而斤两不减，则纯钢也，虽百炼不耗矣。”
《梦溪笔谈》有“余出使至磁州锻坊观炼铁，方识真钢”一句，有一种意见认为我国自南北朝以后，灌钢成为主要的炼钢方法，百炼钢在北宋就已很难见到了。其实不然，磁州即今河北磁县邢台地区，自古就是重要冶铁基地。《北史》卷89记綦母怀文造宿铁刀说：“今襄国冶家用之”。襄国就是邢台。沈括在磁州见到百炼钢，正好说明这个地区虽从唐代起就用宿铁法（灌钢术的一种）制钢，但百炼钢技术仍一直流传着，并未废弃不用。宋张君房《云笈七签》有云：“譬如铸剑，锻炼滓秽，始见精钢”，说的也是“百炼钢”，而不是灌钢。其它如《本草纲目》和《天工开物》等古代著名科学文献也都提到了“百炼钢”。迟至清代未叶，魏源所辑《海国图志》引林则徐奏章一段话：“至熟铁则不可铸而但可打造，其打造之法，用铁条烧镕百炼，逐渐旋绕成团，每五斤熟铁方能炼成一斤，坚刚光滑无比。”
一般来说，灌钢含碳量较高，宜于用作刃钢；“百炼钢”含碳有多有少，适用范围要广些。《天工开物·锤锻篇》说，“刀剑绝美者，百炼钢包外”，就是很好的证明。
《丹府元龟》还载有一种“九炼钢”技术：后唐李存贔同光三年（公元925年）五月，“徐州进九练神钢刀、剑各一”，后晋石敬塘天福六年（公元941年）十一月，“荆南遣使进…九练纯钢金花手剑二口”，这些和明孙恩泽《春明梦余录》等著述中“钢铁由熟铁九炼而成”的记述是一致的。
匀碳制钢
灌钢是我国特有的制钢技术。它是在高温下将熔融生铁渗淋、灌注和擦人熟铁块或片的表层，利用碳扩散，使生铁含碳量降低，熟铁含碳量增高，再经锻打而成钢。灌钢冶炼过程是碳的扩散和均匀化。因此，我们称之为匀碳制钢术。
历史文献中有关灌钢的记述，如前面提到的陶弘景说：“杂炼生鍒”；苏颂《本草图经》：“以生柔相杂和，用以作刀剑锋刃者为钢铁”；《天工开物·五金篇》：“生熟相和，炼成则钢”；《物理小识》：“生熟相炼则钢”等等。
最早描述灌钢术的是《北史》：“怀文造宿铁刀，其法烧生铁精，以重柔铤，数宿则成刚。”晋张协《七命》：“销踰羊头，镤以锻成，乃炼乃烁，万辟千灌。”句中“销”是生铁，“镤”是熟铁，“辟”、“灌”就是折叠和淋注。“万辟千灌”意即辟比灌的次数要多，这和“百辟”、“数宿”是一致的。
“灌钢”一词，最早见于《梦溪笔谈》。明代灌钢技术有所发展。唐顺之《武编》说：“熟钢无出处，以生铁合熟铁炼成；或以熟铁片夹广铁锅，涂泥人火而团之；或以生铁与熟铁并铸，待其极熟，生铁欲流，则以生铁于熟铁上，擦而入之。”前一种方法和《梦溪笔谈》所载“灌钢”（即“团钢”）相仿，但把“屈盘”着的“柔铁”改用熟铁片.、。这样增加了生铁和熟铁的接触面积，有利于生铁液渗淋，使得到的钢更为均匀。后一种方法实际上就是清代至近世仍盛行于江苏、安徽、湖北、湖南、四川、福建等广大地区的“抹钢”或“苏钢”。由于熔炼时由人工操作，加以机械力帮助生铁渗人熟铁内，同时转动坯料，使之淋透。此法比“团钢”生产效率高，产品质量好。以同一工艺原理用来制造小农具，就是著名的“擦生”法。“擦生”也就是《天工开物》所说的“生铁淋注”，是在熟铁锻成的锄、锨、镢、镰等农具上，于高温擦上薄层熔融的生铁，使最外层成为白口铁熔复层，自外向内，依次为过共析层、共析层、亚共析层和本体金属。经过擦生处理的农具，外硬内韧，锋刃锐利，耐磨经久，旱不沾土，湿少沾泥，使用轻便，耕作效率高，深受广大农民欢迎。解放后，东北、华北、西北和南方许多省份仍广泛使用。
其它的冶炼和加工技术
1.锻合钢技术
晋杨泉《物理论》说：阮师作刀“取刚软之和”。明《武备志》说：“臂缚一名臂手，每一副用净铁十二、三斤，钢一斤折打。”这是用含碳多的硬钢，与软钢或熟铁在高温下锻合，成为复合钢材的加工工艺。我国台湾省高山族人民，就用碳含量0.3—0.4%的中碳钢和碳含量0.8—0.9%的高碳钢折叠锻打，制造刀剑。《吴越春秋》中所谓“舀铁之矛”（舀就是陷），可能也是这种方法制成的。我们分析一些古代铁质兵器，有的矛头是由低碳钢与中、高碳钢混合组成，两者之间无明显的过渡层，但界面有大条夹杂，可以推断只能是锻合钢技术制成。
2.钢的表面处理
在钢的表面渗碳和擦生处理，已如前述。此外，如《物理小识》有云：钢刀经水淬后，用虎骨朴硝酱或羊角、乳发末涂敷，烧红再淬，清陈克恕《篆刻针度》提出：把箬皮灰、牛角灰、青盐、硇砂和醋调成涂料敷在刀上，反复加热、淬火；或者用酒蟹钳嘴烧灰存性，用蟹酒调敷刀口，如法处理。清《续广博物志》还记有用“硝黄、盐卤、人溺”作为淬火剂，制作刀剑.所有这些都说明我国古代对钢铁表面处理，方法的多样化，不仅埋入固体中渗，还用糊状涂抹后渗。
3.钢铁复合材料
我国古代早已采用“夹钢”和“贴钢”等技术，使“钢使在刀刃上”，制成钢铁复合材料，获得刚柔兼备的工具和兵器。《天工开物·锤锻篇》载有明代制造刀、剑、斧、斤、锉、凿采用“夹钢”、“嵌钢”技术。近年来，在支农钢材中，发展了这种复合材料，制成镰刀、锄头等小农具，深受广大贫下中农欢迎。
以上所述冶铁制钢技术，是我国劳动人民两千多年来在长期生产实践中与自然斗争的结晶。