将生铁与熟铁混合炼钢的方法，中文最常用的术语是“灌钢”。英文中最常用的术语是“co-fusion”，此词由李约瑟（Joseph Needham）所创。
关于灌钢法炼钢的最早描述见于綦母怀文的传记，他活跃于公元6世纪：
文言原文：
綦母怀文，不知何许人也，以道术事齐神武。武定初，齐军战芒山，时齐军旗帜尽赤，西军尽黑，怀文曰：「赤，火色；黑。水色。水能灭火，不宜以赤对黑。土胜水，宜改为黄。」神武遂改为赭黄，所谓河阳幡者也。
怀文造宿铁刀，其法，烧生铁精以重柔铤，数宿则成刚。以柔铁为刀脊，浴以五牲之溺，淬以五牲之脂，斩甲过三十札。今襄国冶家所铸宿柔铤，是其遗法，作刀犹甚快利，但不能顿截三十札也。怀文又云：「广平郡南干子城，是干将铸剑处，其土可莹刀。」 （《北史》卷八十九）
现代汉语译文：
綦母怀文，籍贯不详，以道术侍奉齐神武帝（高欢）。武定初年，齐军在芒山作战，当时齐军旗帜全为红色，西军全为黑色。怀文说：“红色属火，黑色属水。水能灭火，不宜以红对黑。土胜水，应改为黄色。”神武帝于是改为赭黄色，就是所谓的“河阳幡”。
怀文制造“宿铁刀”，其方法是将生铁精炼后，与多层熟铁锭重叠加热，经过数夜便成为钢。以熟铁作刀脊，用五种牲畜的尿液淬火，用五种牲畜的脂肪淬硬，能斩透三十层铠甲。如今襄国的冶家所铸造的“宿柔铤”，就是其遗留的方法，制成的刀仍然非常锋利，但不能一下砍穿三十层铠甲。怀文又说：“广平郡南边的干子城，是干将铸剑的地方，那里的土可以用来磨光刀剑。”
我们通常希望了解更多关于这一来源的背景，但一如既往，似乎无法获得更多信息。最好的猜测或许是，这一描述最初来自襄国，即今河北邯郸附近的一个地方。在隋代及以前，该名称曾用作县和郡名，但之后不再使用。这是唐宋时期的重要产铁区。
沈括（1031–1095）在《梦溪笔谈》中描述了两种炼钢方法。他的记述从所谓“伪钢”的制作开始，这显然是一种类似于綦母怀文的灌钢法：
文言原文：
世间锻铁所谓钢铁者，用柔[=鍒]铁屈盘之，乃以生铁陷其间，泥封炼之，锻令相入，谓之“团钢”，亦谓之“灌钢”。此乃伪钢耳，暂假生铁以为坚，二三炼则生铁自熟，仍是柔铁。然而天下莫以为非者，盖未识真钢耳。余出使，至磁州锻坊，观炼铁，方识真钢。凡铁之有钢者，如面中有筋，濯尽柔面，则面筋乃见。炼钢亦然，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。此乃铁之精纯者，其色清明，磨莹之，则黯黯然青且黑，与常铁迥异。亦有炼之至尽而全无钢者，皆系地之所产。（《梦溪笔谈》卷三）
现代汉语译文：
世间打铁匠所称的“钢铁”，是这样制作的：取熟铁弯曲盘绕，将生铁嵌在缝隙中，用泥封住后加热精炼，然后锻打使之相互渗入，称为“团钢”，也叫“灌钢”。这只是伪钢罢了，暂时借助生铁来增加硬度，经过两三次精炼后，生铁自然变成熟铁，仍然是熟铁。然而天下没有人认为这不对，大概是因为不识真正的钢。我出使时，到磁州的锻坊观看炼铁，才认识真正的钢。凡铁中有钢的，就像面粉中有面筋，淘洗干净软面后，面筋就显露出来。炼钢也是如此，只取精铁，锻打百余次，每锻一次称重，一次比一次轻，直到多次锻打后重量不再减少，那就是纯钢，即使百炼也不会损耗。这是铁中的精纯者，其颜色清明，磨光后呈暗青色且发黑，与普通铁迥然不同。也有炼到极致却完全没有钢的，这取决于产地的矿质。
（然后他描述了一种完全不同的制钢方法，见 Wagner 2008: 321。）
宋应星（17世纪）在其《天工开物》中描述了另一种灌钢法：
文言原文：
凡钢铁炼法，用熟铁打成薄片如指头阔，长寸半许，以铁片束包尖紧，生铁安置其上，（广南生铁名堕子，生钢者妙甚。）又用破草履盖其上，（粘带泥土者，故不速化。）泥涂其底下。洪炉鼓鞴，火力到时，生钢先化，渗淋熟铁之中，两情投合，取出加锤。再炼再锤，不一而足。俗名团钢，亦曰灌钢者是也。（《天工开物·五金·铁》）
现代汉语译文：
炼钢的方法：将熟铁打成薄片，如手指宽，长约一寸半，用铁片将尖端束紧，将生铁放在上面（广南的生铁叫“堕子”，其中生钢者尤其好）。再用破草鞋盖在上面（因草鞋粘带泥土，所以不会很快烧化），底部涂上泥。在大炉中鼓风加热，火力到时，生钢先熔化，渗淋到熟铁之中，两者交融结合，取出加以锤打。反复炼制和锤打，不止一次。俗称“团钢”，也就是“灌钢”。
沈括和宋应星使用了“炼”（或“鍊”）字，该字既有“提纯”的一般含义，在特定语境下也有多种非常专门的技术意义。因此它很好地对应了同样模糊且令人困惑的英文词“refine”，这也是标准的翻译。在此处，“炼”对应于第一段文字中的“烧”。“烧”的基本含义是“焙烧”，在此显然意指“退火”，即将金属物件长时间置于高温下。
上述每段文字都描述了将熟铁和生铁一起加热的过程。第一段所述需数天，第二段未给出所需时间。这些过程中发生的情况取决于退火温度高于还是低于铁的共晶温度（约1147°C）。
低温灌钢法
低于铁的共晶温度时，该过程颇似常见的渗碳法，其中生铁充当碳源：基本反应是在生铁表面 C + CO2 → 2CO，在熟铁表面 2CO → C + CO2。两种材料中的固态扩散将碳从生铁内部输送至熟铁内部。由于此过程受扩散限制，所需时间取决于生铁和熟铁的厚度以及温度。綦母怀文的方法据说需退火数天，因此我们可以假设其使用了相当低的温度。
P. Whitaker实验的金相照片
转载自 Needham 1958，图版28。
1955年，在李约瑟的倡议下，P. Whitaker先生以实验对綦母怀文的方法进行了可能的复原。将1毫米厚的熟铁条叠放，层间放入不同数量的碎白口生铁，用金属丝捆扎。将此料束在非氧化气氛中加热至950–1000°C，然后立即从炉中取出并手工锻打，锻合成一根整条。在此条中原锻合面处有高度渗碳区以及一些未变化的白口生铁。在900°C下均匀化退火8小时后，整条铁的碳含量均匀为0.8%。
这一复原方案与我们掌握的綦母怀文方法的少量信息相当吻合，尽管原始描述未提及在退火开始时将料束锻打成条。锻打无疑会大大加快过程，但不太可能是严格必需的。另一个方面是，这些实验中熟铁条非常薄。古代打铁匠当然能够生产仅1毫米厚的熟铁条，但这会耗费时间，并因氧化而损失相当数量的铁。描述中的“熟铁锭”无疑会更厚，也许2–3毫米，需要更长的退火时间。
高温灌钢法
如果温度高于共晶温度，熟铁在液态生铁浴中进行退火。参见右侧的铁碳平衡相图。此时发生两种过程，其平衡取决于确切温度和碳含量。例如，若温度为1250°C，生铁碳含量为4.0%，则熟铁（0.1–0.3%碳）将被溶解，直至浴液被稀释至碳含量约3.5%。此后，碳扩散进入熟铁；仍在1250°C时，很快达到平衡，其中固态铁表面的碳含量约1.5%，液态铁碳含量约3.5%。随着碳扩散进入固态铁内部，消耗液态铁中的碳，更多固态铁（含1.5%碳）从浴中析出，直至无液态剩余。在此温度下几分钟即可得到碳含量在约0至1.5%之间变化的不均匀钢块。或许在此温度下保温一小时（时间取决于许多未知参数），或在较低温度下保温数小时，可使钢块均匀化：若原始炉料为20%生铁和80%熟铁，结果将是含碳0.8%的钢，适用于许多用途。
綦母怀文使用上述高温灌钢法并非不可能，尽管在他的情况下低温法似乎更可能。
沈括在上述第二段引文中所描述的很可能是高温灌钢法，其预期结果实际上可能是一种非均匀钢，可用于制造花纹钢剑。否则熟铁的“弯曲盘绕”似乎多余。沈括在其他地方提到过可能由此产生图案的钢剑：
文言原文：
古剑有沈卢、鱼肠之名，沈音湛。沈卢谓其湛湛然黑色也。古人以剂钢为刃，柔铁不茎榦；不尔则多断折。剑之钢者，刃多毁缺，巨阙是也。故不可纯用剂钢。鱼肠即今蟠钢剑也，又谓之松文。取诸鱼燔熟，褫去胁，视见其肠，正如今之蟠钢剑文也。（《梦溪笔谈》卷十九）
现代汉语译文：
古代有“沈卢”、“鱼肠”等剑名。“沈”读作“湛”。沈卢指其黑沉沉的颜色。古人以“剂钢”作刃，以熟铁作剑茎和剑脊；否则容易折断。钢剑的刃多会毁损缺口，如巨阙剑即是。因此不可纯粹使用“剂钢”。“鱼肠”就是今日所谓的“蟠钢剑”，又称“松文”。将鱼烤熟后，剥去两侧的肉，看到其鱼肠，正如今日蟠钢剑的花纹。
欧洲、日本和中国的刀剑匠都曾利用钢和软铁的“花纹锻接”来制造复杂图案。图案由碳和磷含量的差异形成，在抛光浸蚀后显现。何堂坤（2001）检测了数把中国民间收藏的花纹钢剑，并附有三张照片。
这些过程中使用何种炉子？加热时金属如何保持在一起？是否使用了坩埚？上述P. Whitaker的实验表明，低温灌钢法无需坩埚或其他容器即可进行。那些实验使用了现代电炉，但相同的条件——950–1000°C的非氧化气氛——在木炭锻炉中也能达到并保持较长时间。专门设计用于加热坩埚的炉子更易控制，且更省燃料和人力，但严格来说并非必需。19世纪波斯曾使用此类炉子进行灌钢法炼钢，俄国人Massalski上尉曾详细描述过。
在沈括对高温灌钢法的描述中，他说将生铁和熟铁的混合物用泥封住。或许他的意思是材料放入坩埚中，封住坩埚口。另一方面，同样合理的解释是，用湿粘土将材料整体包覆，以保持其形状并保护其免受炉气影响，同时加热至所需高温。当灌钢完成并开始锤打时，硬化烧制的粘土碎裂脱落，留下钢材。加热在锻炉中即可轻松完成。
参考文献
何堂坤. 2001. 几枚传世花纹钢剑的初步考察. 文物 2001.1: 68–73.
Needham, Joseph. 1958. The development of iron and steel technology in China. London: The Newcomen Society. Second Dickinson Memorial Lecture to the Newcomen Society, 1956.
Wagner, Donald B. 2008. Science and civilisation in China. Vol. 5, Part 11: Ferrous metallurgy. Cambridge: Cambridge University Press.
最后编辑：DBW，2023年2月24日
样式修改：2024年5月30日
