《中国近代钢轨：技术史与文物》，方一兵、董瀚著，冶金工业出版社2020年7月出版，定价：50元

■池涵

钢轨是近代大规模液态冶金出现后，仅次于钢制桥梁的第二个重要的钢铁用途。

马关条约后，中国兴起了第一波铁路建设的大发展。自汉阳铁厂建成投产到1949年，中国先后建成铁路干支线28829.6公里。这是近代中国钢铁工业的起点。

一百年间，在中国铁路系统经历过三次大规模更换和搬运以后，早先的老钢轨或被回炉重铸，或被尘封在历史之中。

从近年来出土的一些老钢轨上，学者们惊喜地发现，外观平淡无奇的钢轨所承载的信息非常丰富，不论是钢铁上记录的丰富铭文，还是对钢轨进行的材料学研究，都能显示19世纪后期以来，中国谋求交通和工业现代化发展的历史信息，对中国和国外近代工业发展的比较研究也有着重要的意义。

近日，中科院自然科学史研究所研究员方一兵和上海大学材料学院教授董瀚关于近代钢轨考古的新书《中国近代钢轨：技术史与文物》出版。

这项研究也是上述两家单位以及中国铁道博物馆组成的课题组实现的第一次跨学科合作。

近代钢铁工业的“化石”

2009年，方一兵受中国铁道博物馆邀请对一批老钢轨进行辨认。

回忆起当初与中国铁道博物馆的工作人员来到正在拆除的广安门火车站，看到一大堆来自汉阳铁厂、英国、比利时、鞍钢的19世纪末到20世纪初的老钢轨被挖掘出的情形，方一兵兴奋地说：“好像钢轨开会了！”

148根老钢轨，方一兵一根根地仔细端详钢轨上的铭文，上面详细记录了年代、制造厂商、定制方等信息。

“我们首先在这些铭文上识别出大厂的标识，有些不能辨认的标识需要根据厂家习惯从文献中寻找答案，这个过程很有趣。”方一兵说，“然后再按厂商、年代、轨式、轨重、定制方等要素分门别类地统计。”

为进行后续化验，9米长的钢轨被切割成小段，其中23件样品被送到钢铁研究总院进行化验。

“结果显示，钢轨一开始是以亚共析中碳钢为主。”董瀚告诉《中国科学报》，“现代钢轨都是共析珠光体钢。而19世纪与20世纪之交前后的世界各国的钢轨还不是珠光体钢，而是中碳铁素体—珠光体钢，中国汉阳铁厂的钢轨是中低碳钢，铁素体含量更高一些。”

董瀚解释道，这是因为受限于当时的冶金工艺对夹杂物的控制水平，钢厂不得不妥协，将含碳量降低，以获得更好的塑韧性。

“如果一开始就做珠光体钢，钢轨脆性比较大，扔到地上就会脆断。”董瀚说。

汉阳铁厂二期扩建以后，由于引进了能脱除矿石中磷元素的西门子—马丁平炉，这一时期汉阳铁厂出产的钢轨含碳量已经能提高到0.4%~0.6%的中碳钢水平，与同期的英国进口钢轨类似。

然而，随着汉冶萍公司的倒闭和铁厂停产，中国近代的钢轨制造业终究定格在1926年，失去了汉冶萍这个最重要的企业载体的中国钢铁业再也无法与世界共同进步。

而在此阶段，日本的冶金水平仍然在大步前进，日本八幡制铁所和伪满洲国昭和制钢所（鞍钢的前身）20世纪三四十年代的钢轨水平已经远远超过停产前的汉冶萍钢轨。

“1930年代，八幡制铁所和昭和制钢所的钢轨已经达到共析珠光体钢的水平了。”董瀚说，“钢轨后来的发展基本延续了共析珠光体钢钢轨的技术路线，90年过去了，我们现在用的钢轨仍然是共析珠光体钢轨，说明当时昭和制钢所的生产水平还是挺高的。”

从钢轨缝隙中还原历史

19世纪末到20世纪初，是我国第一次铁路建设的高潮。

铁路钢轨也是五花八门，主要的欧洲大厂产品在此次的钢轨中均有发现，再现了当年“万国造”的情景。

据方一兵统计，这批钢轨的制造厂商至少涉及8个国家的30多个钢铁企业，基本涵盖了19世纪末到20世纪上半叶主要钢铁生产国的重要钢铁企业。

有趣的是，一些早已湮没在历史之中的19世纪欧洲钢铁巨头的产品有幸在中国被保留了下来。

比如，德国的好望钢铁公司（GHH），当年不仅为中国供应铁路用轨，还向中国提供设备或输出技术。战后，GHH公司几经易手，现已并入大众汽车旗下重型卡车子公司Traton。

方一兵认为，这批钢轨的发现也有助于对历史事件的还原。

据介绍，中国的近代钢轨制造可以划分成三个阶段：汉阳铁厂开办以前的1870~1896年；汉阳铁厂开办后，以汉阳铁厂制钢轨为主的1896~1926年；汉阳铁厂停产后的1926~1949年。

与此相对应，钢轨中，1896年前后以英国巴罗、卡梅尔公司出产的为多。因为19世纪英国在钢铁工业和铁路建设方面一直领先。而且1896年李鸿章访欧期间，巴罗公司曾大力向他推销英国的铁轨产品和标准。同年，中国铁路总公司就大量采购了英国钢轨。

到了1900~1905年，钢轨中又以德国克虏伯厂和比利时郭克里尔厂的产品居多。这是因为，汉阳铁厂的第一期产品在设计和制造方面还达不到标准，因此国产钢轨的产量只能供应卢汉铁路建设的三分之一。这一期的外购钢轨以比利时为多，则是因为卢汉铁路是块肥肉，各个主要工业国为此展开了激烈竞争。清政府担心如果合作方是个强国，以后未免受其掣肘，因此选择与比利时合作。

方一兵说，中国的近代史注定不会令人骄傲，这些钢轨也跟国人一起，见证了中国命运多舛的现代化进程，也为新中国建立后的铁路大发展以及新世纪中国高铁的腾飞，艰难地打下了基础。

挖掘对先进制造的启发

董瀚说，21世纪的今天，中国钢铁产量已经占了全世界一半，中国的高铁里程达到了3.5万公里，占世界总里程超过三分之二，这些都是令国人骄傲的。

历史上的钢铁强国如英国、美国等产量占世界近一半的时候，都发明了大量的钢铁材料品种。但是，现在中国还没有大量出现钢铁材料新品种，一些迹象表明，近期将会出现一些与中国钢铁庞大规模相适应的新型钢铁材料。

“我们的钢铁现在国际上很有竞争力，高铁也是中国科技与产业进步的一张名片，现在需要我们坐下来潜心研究，遵循事物的发展规律开展创新活动。”董瀚说。而这批老钢轨给了他很多创新的启发。

董瀚说，一些钢轨生产企业反映，中国的高铁钢轨完全符合标准指标，满足了高铁使用要求，但是出现表面薄锈的“黄金轨”现象。钢轨一生产出来，表面容易被腐蚀。尽管不影响使用，但是卖相不太好。而老钢轨倒是比较耐锈蚀，一些100多年的钢轨外观依然不错。

董瀚认为，这主要是由于夹杂物性态带来的变化。钢轨中的夹杂物和基体之间有电极电位差，构成了腐蚀微电池。老钢轨的夹杂物与基体的电位差小，所以较耐腐蚀；现代钢轨中的夹杂物含量控制得很低，但是夹杂物种类与基体之间的电位差反而升高了。

从这个思路展开去，董瀚摸索出一条通过控制夹杂物性态来增强钢材耐腐蚀性的新方法。

跨界合作探索工业考古模式

方一兵把这次针对钢轨文物的跨界合作研究，看做是一次真正意义上的工业考古。她解释说：“近半个世纪发展起来的工业考古，是通过解读工业活动遗留的文物的内在信息来研究工业文明的历史。在此之前，学界和文博界对钢轨文物的认知非常有限，仅停留在其年代或出产国等表层信息上。”

“随着这次三方跨界合作的开展，历史的技术和工艺等信息被层层挖掘，其带给众人的，不仅是近代铁路用轨历史，通过实验数据，我们还可以清晰地比较中、日、欧在钢铁材料发展上的差异，认知近代各国钢铁工艺与材料技术的演变，这非常令人兴奋。”方一兵说，“中国的工业考古尚在起步阶段，这次合作是一次难得的对工业考古的深度探索，这对于以后的铁路科技考古鉴定工作有重要的示范作用。”

在中国工程院召开的成果评价会上，中国工程院院士干勇、中国铁道科学研究院研究员周清跃、中科院自然科学史研究所研究员张柏春等人对此次综合利用技术史、先进材料检测、工业考古等方法进行的开拓性研究给予了很高评价，认为其在近代钢铁遗产的研究中达到了先进水平。未来，可能在更多的领域开展富含历史价值与工业技术发展的钢铁综合考古研究，通过对历史轨迹的回顾，寻找可能的发展途径。