许冶同教授和他的巨著《钢铁材料学》

2018-10-09郝士明

材料与冶金学报 2018年3期

郝士明

(东北大学材料学院，沈阳 110819)

许冶同教授是东北工学院(今东北大学)1950年代初金属材料学科初创时期的三教授之一。最近，东北大学材料学科一位青年教师获一偶然机会，了解到孔夫子旧书网上有许冶同教授著作的信息，通过近一个月的辗转努力，终于将该网上仅存的这部珍贵巨著——《钢铁材料学》上下册淘入手中。经核查，我校图书馆并没收藏这部著作，材料学院的老教师们也并不知此书，这令人十分惊讶.这部著作是研究我国和东北大学材料学科历史的极其珍贵的文献.深感有必要与大家一起回顾、探讨一下许冶同教授以及这部著作的历史意义.

1 许冶同教授是我国最早的材料学家

许冶同先生，江苏省南通人，1890年生.民国初年留学日本东京大学，归国后先在北京大学讲授数学，不久后转投国军参与兵器工程事业，解放前曾官至国军兵工委员会委员，少将军衔.解放后，受东北工学院南下招聘团聘请，许冶同先生于1950年进入东北工学院冶金系担任教授，并兼任金相教研室主任.其后加入九三学社.1950～1953年许冶同教授曾为物理冶金和钢铁压力加工专业的学生讲授了“钢铁热处理”和“钢铁合金学”等课程，为东北工学院培养出我国第一届“物理冶金”专业学生做出了重要贡献.在此期间，许冶同教授参照教育部的方案，将这两门课的教学讲义合并整理成《钢铁材料学》一书，1952年完稿，1953年由上海商务印书馆出版.现在网上仍能查到1954年东北工学院内部印刷的许冶同编著《钢铁热处理》讲义下册等信息.1954年许冶同教授与同教研室的李润隆副教授一起，针对鞍山市灵山农业机械厂的材料问题，开展了“加制可锻铸铁的研究”，取得了重要结果：通过添加镁，明显改善了熔制“黑芯可锻铸铁”组织，提高了成品率；大大缩短了可锻化退火处理时间，提高了生产效率.研究论文发表于东北工学院学报1955年第(1)期2～11页.

这期间，许冶同教授还结合工作需要努力学习俄语，翻译出版了苏联学者И.Н.包格切夫著《铸铁金相学》一书，1955年由重工业出版社出版.后来，在1957年的反右派运动中，许冶同教授被划为右派.本文作者1957年9月成为62届金相专业入学新生，曾听到过许冶同先生欢迎新生的讲话.虽然因受方言限制，基本没能听懂内容；但铿锵有力的语调，给人留下了深刻印象.此后，许冶同教授便结束了在东北工学院的单身赴任生活，悄然消失.既没有听到他受批判、改造的消息，也没有了解到他获摘帽、改正等处理的传闻.推测他返归了故里江苏南通.后据传，1976年以后仍有人见到许冶同先生在南通的一所工学院上班工作.

我国的金属材料学科是解放后才出现的.在有重要贡献的材料学者中，许冶同教授是最年长的一位.1962年上海科学技术出版社曾策划过著名的“现代冶金丛书”，首席发起人是当时最年长的上海交通大学教授，材料学家周志宏.我校周自定教授也是发起人之一.周志宏教授生于1897年，其他可参照的著名人士的生年是：靳树梁教授，1899年；魏寿昆教授，1907年；戴礼智高工，1907年；李薰研究员，1913年，柯俊教授，1917年；黄培云教授，1917年.许冶同教授比胡适先生年长一岁，今年冥寿128岁.因此可以说：许冶同教授是我国解放后最早的材料学家.

2 《钢铁材料学》是我国最早的材料学著作

目前为人所知的许冶同教授的诸多贡献之中，《钢铁材料学》的编著是最突出的一项.1953年9月由上海商务印书馆出版的该书原稿完成于1952年3月，也就是许先生就任东北工学院教授两年之际，这说明早在东北工学院任职之前，许冶同先生已经在“冶金学”、“金相学”和“钢铁热处理”等方面积累了很深的学术造诣，丰富的实践经验.为编著《钢铁材料学》，作者本人曾参考了十余种书籍，这里所指应是外文书籍，因为当时国内并无这类中文科技书籍.这也可以从该书中的“专业词汇中英对照”得到印证.作者到东北后，以60岁高龄学习俄语，很快达到能翻译俄文专业书籍的程度也说明，许先生外文基础雄厚.据当年听过许先生讲课的58金相学长回忆，课堂中每提及CO2时，先生则读“西欧吐”，学生感到新奇相传戏谑，这应是英语习惯使然.

我国大学教师学习俄语、掀起翻译苏联教材的热潮，大体与许先生的行动同时，当时东北工学院金相教研室走在全国前面.第一批翻译苏联教材的出版开始于1954年，如梁志德、刘永铨老师翻译的马里采夫著《金属X射线学》和李润隆副教授等翻译的卡申科著《金属学原理》等；李见老师等翻译的施坦别尔格著《金属学》和古里亚耶夫著《钢的热处理》分别于1955年和1956年出版；林肇琦老师等翻译的伏罗维克等著《三元系与四元系》也于1956年出版.

1958年中科院金属研究所众多科学家集体翻译了苏联乌曼斯基等的名著《金属学物理基础》，由科学出版社出版(大16开，532页)，构成这一时代的标志事件：科学家们高度重视引入苏联材料科学的最新成果.1960年著名科学家葛庭燧教授翻译英国材料科学名著，科垂耳的《晶体中的位错与范性流变》，又将向国外学习的活动做了进一步扩展[1,2].

中国学者编著大学金属学及热处理专业的教材开始于1960年代，多为各大学教研室集体编写.其中1961年北京钢铁学院金相教研组编写的本科生主干课教材《金属学》，是著名代表[3].该书由中国工业出版社出版(16开374页)，受到各院校瞩目.但该书编者只编写了金属学最基础的部分(纯金属结构；金属结晶；合金相结构；二元合金相图；扩散；形变再结晶以及组织性能等)各章，而三元系一章则直接采用东北工学院的施坦别尔格著《金属学》中译本；有色金属等采用博奇瓦尔著《金属学》中译本；Fe-C相图部分采用北京工业学院金相教研组编《金属学简明教程》.因此，这版《金属学》[3]便成为中国工科教材脱胎于翻译苏联教材的珍贵历史性记录.

1960年冶金工业出版社的东北工学院金属学与热处理教研室“合金钢教材编写小组”编《合金钢》(32开精装380页)[4]，以及1961年中国工业出版社的上海交通大学林栋梁等编著《钢铁热处理原理》(32开247页)[5]，是我国自编金属材料类大学教材的另一尝试.东工编《合金钢》包含着翻译苏联教材的明显影响，主要参照译本(或原著)为《合金结构钢》、《工具钢》[6-7]等.从1962年上海科学技术出版社的“现代冶金丛书”开始，个人署名学术著作兴起.出现了很多优秀作品.如许顺生先生著《金属X射线学》(1962，大32开587页)[8]，徐祖耀先生著《金属学原理》(1964，大32开492页)[9]等.

由上述分析可知，早在1952年3月完稿的许冶同教授编著的《钢铁材料学》，是在完全没有苏联翻译教材影响的情况下，由我国自主编著的第一部材料学著作.也很可能是我国自编的第一部工科大学教材，至少是其中之一.

3 《钢铁材料学》所涉及的内容是当时最完备的

《钢铁材料学》(32开812页)上下册共五编，50章，65.1万字.下列的带数字短语为该书的“章”.

第一编碳钢：1 铁与钢的分类；2钢锭；3纯铁；4铁碳合金平衡图；5钢的组成及组织；6铁与钢之热的临界点；7碳钢的性质；8碳钢中不纯物的影响；9机械加工对碳钢性质的影响；10碳钢的用途 .

第二编热处理：11概论；12钢的退火；13钢的淬火；14钢的回火；15钢硬化理论；16时效硬化；17钢的同温变态及S曲线；18硬化力及其试验法；19钢的结晶粒度及其成长；20热处理操作及其设备.

第三编表面处理：21表皮硬化；22渗碳法；23氮化法；24氰化法——渗碳氮化法；25火焰硬化及感应电流硬化法；26氧化与脱碳.

第四编铸铁：27铸铁的组织；28铸铁的性质；29高级铸铁；30合金铸铁；31；冷硬铸铁；32韧性铸铁.

第五编合金钢：33总论；34镍钢；35铬钢；36镍铬钢；37锰钢；38矽钢；39钨钢；40钼钢；41钒钢；42钴钢；43构造用钢；44弹簧用钢；45高速钢；46硬质合金；47不锈钢；48耐热钢；49滚珠轴承钢；50磁石钢.

如上所列，该书的五编内容已经完整地覆盖了“钢铁热处理”和 “钢铁合金学”两门课的全部内容，十分全面.而且还体现出如下几方面特点：

(1) 不仅完整展示了六十五年前钢铁材料的全貌，特别是对铸铁各类组织的形成规律，做了极其详尽的解说，比起近年出版的钢铁材料书籍还要翔实，体现了时代特征.对于当时刚研发成功的“球墨铸铁”，也及时做了介绍.

(2) 全书的参照背景是欧美的材料技术，但是作者考虑到我国当时全面学习苏联的需要，在第四、第五两编中对苏联材料做了突出的解说.当时我国的钢铁材料刚刚起步，但作者在第五编中专门列表(表230)，对抚顺钢厂生产的高速钢及热处理工艺做了介绍，体现出作者尽可能结合我国实际的愿望.

(3) 作者通过大量的图解、表格，在实际数据基础上阐述了钢铁热处理的原理与技术，描绘了铸铁、碳钢与合金钢的发展.不仅使读者可以掌握钢铁材料学的基础，而且可获得定量认知.全书插入394幅图解(上册213；下册181)，254个表格(上册121；下册133)，内容丰富多彩.对1960年代专业书籍产生了重要影响：一些示意图被直接采用，或形成沿用格式.

图1 (原书图63)铁碳合金不同冷速下相变温度的迁移，此图被《钢铁热处理原理》，《金属材料学》等书采用[5,10]

图2 (原书图99)极低碳钢时效硬化后硬度变化与保持时间的关系，此图的形式后来被多部著作所沿用[11]

4 《钢铁材料学》中的诸多“材料科学”概念是当时最先进的

这主要体现在如下几个方面：

(1) 该书重视已形成的材料科学概念在钢铁材料中的应用.例如，书中大量地利用二元及多元相图，来解释和阐述热处理工艺和材料组织的形成原理，反映了相图在材料学中的重要历史地位.《钢铁材料学》全书引用二元、三元及多元相图达71图(其中，上册19图，下册52图).构成了鲜明的特色.

图3 (原图364)高速钢的多元系纵截面相图。此图为1992年版《钢铁材料学》[11]所继续引用

图4 (原图378)18-8型不锈钢的多元系纵截面相图。此图为1971年版《合金钢手册》[12]等多种书籍继续沿用

(2) 《钢铁材料学》对当时刚认识不久的钢铁“贝茵体”组织进行了及时、详尽的解说.我国著名的“贝茵体先生”柯俊教授，1954年才用中文发表其关于贝茵体的研究结果：“贝氏体在中温范围的转变机构”.贝茵体(bainite)的译名当时尚未统一，《钢铁材料学》中译作“培奈体”，包括“上培奈体”和“下培奈体”.书中精准地展示了 “下贝茵体” 组织形态的手绘示意图；还手绘出了有特殊形态的“魏氏组织”，这些都是十分难能可贵的.该书中“魏氏组织”译作“费氏组织”.

图5 (原图106)对下贝茵体(下培奈体)针状组织的手绘示意图

图6 (原图28)对钢中出现的魏氏组织(费氏组织)给出的手绘示意图

(3) 《钢铁材料学》在我国最先准确给出了“淬透性”的中文科学表达，并用等温转变曲线(TTT曲线)的形式描述了奥氏体等温转变的动力学.第一次介绍了“淬透性的测试方法”.书中关于“淬透性”的中文翻译，使用了“硬化力”(即“硬化能力”)的合理方案.许冶同先生正确地给出了“硬化力为临界冷却速度的逆函数”的简明的定义.

图7 (原图123)表示SAE1045钢(相当于GB优质碳素钢45)淬透性的淬火硬度分布曲线规律

图8 (原图129)SAE3140(30CrMnSiNi)和9642钢的等温转变TTT曲线和Jominy淬透性试验曲线的对照

5 《钢铁材料学》一书展现了上海商务印书馆领先全国的出版质量

1950年代初，工科书籍刚刚兴起.但是，上海商务印书馆对该书的出版印刷，都下了很大功夫，展示了高超的质量.使该书选材精当，细节论述严谨的特点得到了充分的技术保证.该书有不少插图直到1992年章守华主编的《钢铁材料学》(冶金工业出版社出版)等书中，仍然引用[11,12]，见图9.为了解释钢铁材料在高温下发生的氧化与脱碳的行为，作者利用相律法则探讨了Fe-C-O系统内的相平衡关系和平衡时的自由度的变化，具有极高的学术水准，详见图10.该图表述的相平衡关系，后来成为研究渗碳和脱碳问题的理论基础.为我国各种科技书籍所采用.

上海商务印书馆对《钢铁材料学》书中的金相组织照片做了极好的技术处理，其他大量的各种示意图、手绘组织图和设备图等都达到了极高水准.为1960年代的工科图书质量提供了示范.分别见图11及图12.书中对出现的459条专业词汇，逐条进行了英文对照处理.对个别重要外文符号的其他语言来源，也做了细致说明.例如，对加热和冷却时的奥氏体转变温度Ac3和Ar3，作者注明源自于法文.使该书成为一部“专业词条中英对照”最早、最多、最全的著作.开创了科技书籍的此项先河.