冶铁技术
人们最早认识铁和用铁都是从陨石开始的。天降的陨石是铁和镍、钴等金属的混合物，含铁量较高，又称陨铁。无论是中国还是埃及、西南亚等一些文明古国中发现最早的铁器都是由陨铁加工而成的。河北藁城县台西村曾出土商代的铁刃铜铖，河南浚县辛村出曾出土周初的铁刃铜铖和铁授铜戈，人们曾在西亚古苏美尔人所建的古乌尔城的古墓中，发现一把小铁斧，它们都是用陨铁制成的。陨石数量很少，因此用陨石制作的器具是很珍贵的。但通过对陨石的利用，人们认识到铁。经过一段时间后，世界上许多民族都先后掌握了冶铁技术，居住在亚美尼亚山地的墓兹温达部落在公元前2000年时，就发明了一种冶铁的有效方法，后来逐步流传开。小亚西亚的赫梯人在公元前1400年左右也已掌握冶铁技术； 两河流域北部的亚述人，在公元前1300年已进入铁器时代。
铁制工具的大量出现，社会生产力的显著提高，从而对社会的发展产生巨大的影响。有些民族因此而迅速地由原始公有制过渡到奴隶社会。古希腊和罗马的奴隶社会的产生，就是由于铁制工具的广泛使用，促使生产力大大提高的结果。在古代中国，埃及等文明古国，则因为有适合农业耕作的冲积平原，有便利的人工灌溉，所以在拥有青铜工具后，便已进入奴隶制社会。而一旦铁制工具逐步取代青铜工具，生产力获得飞速发展，便要求生产关系随之变革，社会便又向封建制过渡。
中国开始冶铁的时间大约在春秋时期，由于那时已经有了丰富的冶铸青铜的经验，发明冶铁技术是很自然的。块炼铁和生铁的冶炼几乎同时出现，而后又平行发展，在不同情况下发挥了各自的作用，这是中国冶铁史上一个重要特征。长沙识字岭楚墓出土的铁锸，长沙杨家山和窑岭山出土的白口铁鼎是春秋晚期的生铁铸造品； 甘肃灵台景字坪秦墓出土的铜柄钢剑和长沙出土的铁削，分别是春秋中期和末期的块炼铁制品。块炼铁就是将铁矿石和木炭一层夹一层地放在炼炉中，点火熔烧在650—1000℃温度下，利用炭的不完全燃烧，产生一氧化碳，遂使铁矿中的氧化铁被还原成铁。但由于炭火温度不够高，致使被还原出的铁只能沉到炉底而不能保持溶化状态流出，人们只好待铁炼成，炼炉冷却后，再设法将铁块取出。这种铁块表面因夹杂渣滓而很粗糙，状若海绵，显不出明显的金属特征，有的还不如青铜坚韧。后来，人们逐步发现，将炼出的铁块，反复加热，压延锤打，才能使它柔韧不脆，人们还发现再将红热的锻铁猛淬入冷水，会变成坚韧的好铁。这种好铁的性能便凌驾于青铜之上。当人们能广泛用这种铁制造工具时，青铜工具才逐渐被取代。生铁的冶铸工艺，在原料、燃料上与块炼法基本一样，它们之间的主要差别在冶炼的温度不同。块炼铁的炉温大约在1000℃左右，离纯铁的熔点 (1543℃) 相差很远； 而生铁冶炼时，炉温达到1100—1200℃。在冶炼中，被还原生铁的固态铁会吸收碳，这种吸收随着温度的升高，就会迅速加快。另一方面吸收碳后，铁的熔点随之降低，仅1146℃，在这种条件下，炉温可使铁熔化，从而得到了液态的生铁，液态生铁就可以直接浇铸成器，冶铸过程简化了，就使铁器的生产有了很大发展。冶炼生铁初期，由于用木炭燃料，温度不够高，硅含量也较低，铁中的碳以碳化三铁 (Fe3C) 存在。因此炼出的生铁脆而硬，这种生铁称为白口铁，它只能铸造某些农具。在战国早期，人们就创造了白口铸铁柔化处理技术，将白口铸铁长时间加热，便碳化三铁分解，这对减少脆性，提高韧性起到良好的作用。处理后的白口铁就变成了展性铸铁。在此，工匠在锻打块炼铁的过程中，由于炭火中炭的渗入而炼成了最早的渗碳钢，并掌握了淬火工艺。这种方法到西汉初年又发展成为百炼钢工艺，使钢的质量较前提高。西汉中期以后，又出现炒钢，用生铁炒成为钢的新工艺。用生铁作为制钢原料，是炼钢史上的一次飞跃发展，也是一次重大技术革新。与此同时，百炼钢的原料也由原来的块炼铁，发展到用生铁炒成的钢，或熟铁作为原料，经过渗碳锻打而成，从而使百炼钢也发展到成熟阶段。
西晋南北朝，兴起了新的灌钢技术，先将生铁炒成熟铁，然后同生铁一起加热，只要配好生熟铁用量的比例，就能比较准确地控制钢中含碳水平，再经过反复锻打，可以得到质地均匀的钢材。这种半液态炼钢技术和热处理技术是中国古代劳动人民在冶金史上的突出成就，在以后的时期中，中国人民一直保持使用这种炼钢技术并且不断加以发展。钢铁的热处理，在南北朝以前就应用了由冷却方法的差别来求得钢铁的不同硬度的淬火技术，并发现水质不同而有不同的淬火能力。中国早期在坩锅炉以后，出现了竖式熔炉。西汉炼铁的竖炉得到发展，主要是炉型有了扩大，并且炼铁已用石灰石作为溶剂，同时开始用煤作燃料，提高了炉温，这也是技术上的一项重要的改进。以前采用皮裹的人力鼓风设备，后来采用畜力鼓风。东汉后期，创造了水力鼓风的 “水排”。风口也从一个发展到多个。宋、元、明以来对南北朝发明的灌钢技术，又不断地进行发展。明代锻制生产工具时，采用了 “生铁淋口” 的方法，是利用熔化的生铁作为熟铁的渗炭剂，使这种熟铁的刀口炼成钢铁。这一创造性的技术成就，现在还应用于一些小农具的生产中。在 “生铁淋口”的基础上，产生了苏钢 （苏州炼钢工人首先发明） 的冶炼方法，至今还有些地方沿袭采用。在炼铁方面，宋明时期，把炼铁炉流出的铁水直接流进炒铁炉里炒成熟铁，减少了一步再熔化的过程，出现了半连续性系统。北宋时鼓风采用梯形木风箱后，又采用了盖板开闭来鼓风的简单木风箱； 而明代应用了活塞式木风箱，而且还懂得了炼焦，开始用焦炭来冶炼钢铁，这就与现今的炼铁技术基本相同了。
冶铁技术
人们最早认识铁和用铁都是从陨石开始的。天降的陨石是铁和镍、钴等金属的混合物，含铁量较高，又称陨铁。无论是中国还是埃及、西南亚等一些文明古国中发现最早的铁器都是由陨铁加工而成的。河北藁城县台西村曾出土商代的铁刃铜铖，河南浚县辛村曾出土周初的铁刃铜铖和铁授铜戈，人们曾在西亚古苏美尔人所建的古乌尔城的古墓中，发现一把小铁斧，它们都是用陨铁制成的。陨石数量很少，因此用陨石制作的器具是很珍贵的。但通过对陨石的利用，人们认识到铁。经过一段时间后，世界上许多民族都先后掌握了冶铁技术，居住在亚美尼亚山地的基兹温达部落在公元前2000年时，就发明了一种冶铁的有效方法，后来逐步流传开。小亚细亚的赫梯人在公元前1400年左右也已掌握冶铁技术； 两河流域北部的亚述人，在公元前1300年已进入铁器时代。
铁制工具的大量出现，社会生产力的显著提高，从而对社会的发展产生巨大的影响。有些民族因此而迅速地由原始公有制过渡到奴隶社会。古希腊和罗马的奴隶社会的产生，就是由于铁制工具的广泛使用，促使生产力大大提高的结果。在古代中国，埃及等文明古国，则因为有适合农业耕作的冲积平原，有便利的人工灌溉，所以在拥有青铜工具后，便已进入奴隶制社会。而一旦铁制工具逐步取代青铜工具，生产力获得飞速发展，便要求生产关系随之变革，社会便又向封建制过渡。
中国开始冶铁的时间大约在春秋时期，由于那时已经有了丰富的冶铸青铜的经验，发明冶铁技术是很自然的。块炼铁和生铁的冶炼几乎同时出现，而后又平行发展，在不同情况下发挥了各自的作用，这是中国冶铁史上一个重要特征。长沙识字岭楚墓出土的铁锸，长沙杨家山和窑岭山出土的白口铁鼎是春秋晚期的生铁铸造品； 甘肃灵台景字坪秦墓出土的铜柄钢剑和长沙出土的铁锹，分别是春秋中期和末期的块炼铁制品。块炼铁就是将铁矿石和木炭一层夹一层地放在炼炉中，点火熔烧在 650℃～1000℃温度下，利用炭的不完全燃烧，产生一氧化碳，遂使铁矿中的氧化铁被还原成铁。但由于炭火温度不够高，致使被还原出的铁只能沉到炉底而不能保持熔化状态流出，人们只好待铁炼成，炼炉冷却后，再设法将铁块取出。这种铁块表面因夹杂渣滓而很粗糙，状若海绵，显不出明显的金属特征，有的还不如青铜坚韧。后来，人们逐步发现，将炼出的铁块，反复加热，压延锤打，才能使它柔韧不脆，人们还发现再将红热的锻铁猛淬入冷水，会变成坚韧的好铁。这种好铁的性能便凌驾于青铜之上。当人们能广泛用这种铁制造工具时，青铜工具才逐渐被取代。生铁的冶铸工艺，在原料、燃料上与块炼法基本一样，它们之间的主要差别在冶炼的温度不同。块炼铁的炉温大约在1000℃左右，离纯铁的熔点 (1543 ℃)相差很远； 而生铁冶炼时，炉温达到1100℃～1200℃。在冶炼中，被还原生铁的固态铁会吸收碳，这种吸收随着温度的升高，就会迅速加快。另一方面吸收碳后，铁的熔点随之降低，仅1146℃，在这种条件下，炉温可使铁熔化，从而得到了液态的生铁，液态生铁就可以直接浇铸成器，冶铸过程简化了，就使铁器的生产有了很大发展。冶炼生铁初期，由于用木碳燃料，温度不够高，硅含量也较低，铁中的碳以碳化三铁 (Fe3C)存在。因此炼出的生铁脆而硬，这种生铁称为白口铁，它只能铸造某些农具。在战国早期，人们就创造了白口铸铁柔化处理技术，将白口铸铁长时间加热，便碳化三铁分解，这对减少脆性，提高韧性起到良好的作用。处理后的白口铁就变成了展性铸铁。在此，工匠在锻打块炼铁的过程中，由于碳火中碳的渗入而炼成了最早的渗碳钢，并掌握了淬火工艺。这种方法到西汉初年又发展成为百炼钢工艺，使钢的质量较前提高。西汉中期以后，又出现炒钢，用生铁炒成为钢的新工艺。用生铁作为制钢原料，是炼钢史上的一次飞跃发展，也是一次重大技术革新。与此同时，百炼钢的原料也由原来的块炼铁，发展到用生铁炒成的钢，或熟铁作为原料，经过渗碳锻打而成，从而使百炼钢也发展到成熟阶段。
西晋南北朝，兴起了新的灌钢技术，先将生铁炒成熟铁，然后同生铁一起加热，只要配好生熟铁用量的比例，就能比较准确地控制钢中含碳水平，再经过反复锻打，可以得到质地均匀的钢材。这种半液态炼钢技术和热处理技术是中国古代劳动人民在冶金史上的突出成就，在以后的时期中，中国人民一直保持使用这种炼钢技术并且不断加以发展。钢铁的热处理，在南北朝以前就应用了由冷却方法的差别来求得钢铁的不同硬度的淬火技术，并发现水质不同而有不同的淬火能力。中国早期在坩埚炉以后，出现了竖式熔炉。西汉炼铁的竖炉得到发展，主要是炉型有了扩大，并且炼铁已用石灰石作为溶剂，同时开始用煤作燃料，提高了炉温，这也是技术上的一项重要的改进。以前采用皮裹的人力鼓风设备，后来采用畜力鼓风。东汉后期，创造了水力鼓风的 “水排”。风口也从一个发展到多个。宋、元、明以来对南北朝发明的灌钢技术，又不断地进行发展。明代锻制生产工具时，采用了 “生铁淋口”的方法，是利用熔化的生铁作为熟铁的渗碳剂，使这种熟铁的刀口炼成钢铁。这一创造性的技术成就，现在还应用于一些小农具的生产中。在 “生铁淋口” 的基础上，产生了苏钢 （苏州炼钢工人首先发明） 的冶炼方法，至今还有些地方沿袭采用。在炼铁方面，宋明时期，把炼铁炉流出的铁水直接流进炒铁炉里炒成熟铁，减少了一步再熔化的过程，出现了半连续性系统。北宋时鼓风采用梯形木风箱后，又采用了盖板开闭来鼓风的简单木风箱； 而明代应用了活塞式木风箱，而且还懂得了炼焦，开始用焦炭来冶炼钢铁，这就与现今的炼铁技术基本相同了。