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北方钢厂锻轧车间有两个八级工，一个叫肖长功，一个叫杨本堂，人称杨老三，二人是师兄弟，他们的故事得从遥远的五十年代说起。那是为欢送苏联专家回国而举办的电影专场，肖长功的妹妹肖玉芳被影片的精彩情节深深吸引。礼堂突然断电，现场一片漆黑，秩序大乱。这时，有人乘黑摸了一把肖玉芳的屁股，肖玉芳一挣扎还撕破了裙子。杨老三是肖玉芳的师傅，当时正坐在肖玉芳身后，又恰好在断电的混乱之时去了厕所。保卫科把杨老三扣下，要他交代耍流氓之事。杨老三自然一百个不承认。师哥肖长功认定耍流氓是师弟所为，因为自从杨老三死了老婆，关于他的诽闻就从没断过。肖长功的爱人冯心兰觉得没有证据，不可以兀自断言。苏联专家叶丽娜对杨老三很有感情，她站出来为杨老三打抱不平。专家撤离在即，苏联方面决定把一台机器P30留给中国。叶丽娜借讲解技术之机向杨老三挑明了爱慕之心，谁知杨老三只问技术，就是不接对方的话茬。叶丽娜一语道破杨老三爱的是他的徒弟肖玉芳。肖玉芳因病住院，杨老三到医院来看望。在门口与师哥肖长功话不投机，进屋后和肖玉芳因为医院护士小沈追求杨老三而大吵一架。杨老三骂肖玉芳是“屎盆子”，叫她赶紧调走；肖玉芳坚决不走，发狠说要象狗皮膏药那样贴他一辈子。肖长功和杨老三共同供养着师傅的遗孀。瞎师母立刻就嗅出了师哥弟在闹不合。机械车间的大轴坏了，全厂只有杨老三能捋直它，这给正走背字的杨老三了一个露脸的机会。直大轴的这天杨老三手到病除，把肖玉芳佩服得五体投地，她忍辱负重死跟杨老三，正是为了学到这门绝技。
杨老三抓到一个白天来家里偷鸡的孤儿，那孩子的不幸身世和浑身上下的机灵劲叫杨老三心动，于是将他收养了下来，给他起了个正式的名字杨宝亮。嫂子冯心兰给小姑子介绍了个对象小胡。肖玉芳一开始不大愿意，但很快被小胡在保密厂工作的种种神秘所吸引，二人开始相处。小胡把一个用特殊钢材做的小金鱼送给肖玉芳做定情礼物。肖玉芳不小心将其遗落，引起一场轩然大波。小胡向领导如实承认了自己的错误，使保密厂的军代表前来调查。尽管包科长百般庇护，但对方还是知道了肖玉芳的“作风问题”，肖玉芳的这场谈恋爱就此结束在了襁褓里。肖长功、杨老三一起参加启用苏联P30设备的技术攻关。试车时，杨老三一激动用俄语发令，肖长功听不懂俄文收手不及，右手被碾进机器。杨老三连忙调来切割机要毁机救人，但肖长功深明大义，一咬牙用脚合闸，硬是牺牲一只手保住了设备。全国冶金系统群英会将在北京召开，通知说届时还要搞一次技术大比武。市长亲来提议肖长功参加群英会，但比武另找人选。这建议激怒了耿直、骄傲的肖长功。
对于参加北京大比武的事，杨老三起先想到的只是保护师哥这面红旗。谁知班组的同事、徒工们个个不服，就连肖玉芳也鼓动他与哥哥肖长功比试比试。肖玉芳的热情叫嫂子冯心兰好不担心。杨老三到师母家来讨教。瞎师母告诉他，技术是工人的立命之本，“该比就得比，手艺这事，不能让。”杨老三贴出向师哥比武的挑战书。杨老三的干儿子杨宝亮学习优秀，心灵手巧，爱动脑筋。杨老三好不喜欢，夸他象自己一样“有股子傲气”。厂里的广播说周总理要宴请比武状元。肖长功不愿愧对总理，更不愿以虚名进京，坚决要求与师弟一比高下。程厂长只得同意以比武定乾坤。比武即将开始，瞎师母闻讯前来助阵。气锤起落，肖长功一举胜出。杨老三输了比赛心中不服，回班组说 “师训说了，师兄弟之间，在生活上，大的让小的；在手艺上，小的要让大的。”肖玉芳揶揄他是找借口。杨老三叫她去约肖长功再比一次，说是三局两胜才能定高低。车间主任请二位大工匠喝和解酒。杨老三心里有气，对肖长功说话处处挑刺，叫板。师兄弟二人喝高了，恨不能当下就回车间再赛一回。
肖长功的次子肖德虎爱练个拳脚，包科长当特种兵时练就的功夫，叫这孩子大开了眼界。包科长暗示肖长功，要他再比赛时注意心理稳定。肖长功嘴上不说什么，心里却不以为然。第二次开赛，杨老三胜出，他非要肖长功按赛前的约定，管自己叫了三声师傅。晚上回家，杨宝亮写作文夸父亲胜不骄傲，谦虚谨慎。杨老三觉得是在讽刺自己。肖玉芳挑破杨老三二胜胜在心理攻势。正说着医院沈护士上门来与杨老三接触，肖玉芳故意气走了她。面对这情况，杨老三也劝沈护士以后不要再来了。杨老三探望气病了的肖长功，但坚决不同意肖长功再赛一场的要求。德龙为父亲的心病到杨家请与再赛，说话间与杨宝亮扭打起来，还把杨老三打挂了花。肖长功上门道歉，再次请赛，但杨老三就是不答应。肖长功回家没好气，朝孩子们大发脾气。肖长功被请到厂长那里接受历史调查。原来，这次比武毛主席要亲自宴请获胜的状元。肖长功埋怨妻子冯心兰没把自己的历史写下来备用。猛然间，他发现上次填表时有一处错。市领导要看汇报表演，厂里叫肖长功挑选同赛伙伴。肖长功谁也不要，单挑杨老三做对手，他把这机会看作是和杨老三的第三次比武。
两位大工匠的第三场决胜赛是锻锤砸手表，结果，杨老三赢了这一局。肖玉芳与师傅喝酒庆贺，她乘机又一次提出要学直大轴的绝活，但被杨老三一口拒绝。后来肖玉芳一打听，原来杨老三曾经放话，他给女徒弟传授绝活的条件是让他“过一回”。冯心兰把那些关于杨老三的种种传闻告诉了小姑子，叫她看人别看走了眼。玉芳说自己心里有数。肖长功三局两败觉得大丢颜面，他主动要求降自己两级，但被厂长拒绝了。德龙的脚被轧件烫伤，肖长功说这是技术不过硬的原因，逼着他在家练叉钢技术。肖玉芳在学直大轴技术与让师傅“过一回”之间犹豫着。她一面勤学紧问，一面随身带着一把扳子以备自卫。杨老三对肖玉芳这个徒弟总是那句话：“我早晚得收拾你”。龙德练功练得很辛苦，甚至在梦都抓起弟弟德豹当钢叉耍。冯心兰心疼儿子，向肖长功哭啊闹的，但根本不管用，肖长功的心思是父债子还，要儿子学好技术，以争口气来挽回自己的面子。肖玉芳对杨老三紧追不舍，处处抓紧，师徒二人上班早来，下班晚走，接触大大多起来，以至于引来车间主任的警告。
杨老三和肖玉芳一起看电影，杨老三见玉芳手里拿着一把白晃晃的剃刀，以为这是她防范自己的武器。肖玉芳笑着向他解释说，这是自己真心送给他刮胡子用的。肖玉芳为学到直大轴的绝技，决心把自己交给杨老三，她的豁出去反倒叫杨老三退避三舍。肖玉芳做好了被师傅“过一回”的准备，肖长功夫妇对她的执着担心不已。肖玉芳坐在图纸前想心事，冯心兰告戒她找对象要现实，却不料被肖玉芳一句“你幸福吗？和我哥一块看过电影吗？”戳到伤心之处，到走廊上暗自啜泣。厂里决定派肖长功和杨老三同去北京参加群英会，来个双保险。就要出发去省城进行集训了，肖长功请出已故师傅的牌位，做好了一切准备。忽然传闻杨老三崴伤了脚。肖玉芳戳穿师傅的小伎俩，严厉批评他这是临阵怯场。肖长功与杨老三一起到省城参加集训。礼宾教育、谒见毛主席时怎样说话等预习项目逐项进行。肖长功兴奋、紧张得睡不着觉，他溜出去买来酒菜，与师弟共醉即将到来的幸福时刻。次日，有官员对昨夜有人偷偷外出进行严厉盘问，杨老三连忙替师哥扛下了这个雷。
终于，肖长功被有关领导选中专门为毛主席做汇报演出了，他激动地说不出话来。杨老三落选先行回厂，他又一次被请去表演直大轴的绝活。是夜大雨，杨老三和肖玉芳酒后从窗户进入车间，肖玉芳一心想把自己交给师傅，杨老三更忍不住爱意，二人冲动，滚抱在了一起。事后，杨老三说“这下咱俩两清了”，保证一定把自己的绝技传授给肖玉芳，这叫为爱而为的肖玉芳生气万分。肖长功载誉归来，受到英雄般的欢迎。比武、夺魁、和毛主席握手、吃饭、交谈，那一个多月难忘的日日夜夜长久地激动着肖长功，以及那些和他同样景仰毛主席的工友们，大家和他一起分享着巨大的幸福。肖长功觉得自己好长时间都没摸锻锤，手艺都生了。杨老三开始向肖玉芳全面传授直大轴的技术。下了班，他们一起看电影院，还在休息大厅里偷偷学外国人怎样接吻。从电影院出来，他们被肖长功堵了个正着。杨老三向肖长功表明自己对肖玉芳的追求，但遭到肖长功的严词拒绝和严厉警告。杨老三和肖玉芳在破旧的货车车厢里偷偷幽会，肖玉芳明表心意，说跟三哥在一起活得痛快，自己不怕哥哥的阻拦。不料，厂里的保卫人员巡逻，把他们当成一对乱搞男女关系的人抓了起来。
厂保卫人员要扭送杨老三和肖玉芳去公安局法办。慌忙中，杨老三夸大其辞地把责任全都揽在自己身上。杨老三正在“坦白”，包科长匆匆赶来，数次打断杨老三，强烈暗示他把问题说成是和肖玉芳谈恋爱，遂使此事留在了厂内处理。肖玉芳向嫂子冯心兰坦白已与杨老三有了关系，其间没有任何引诱或强迫，都是自己愿意的。冯心兰无奈，只得嘱咐肖玉芳对外只承认是和杨老三谈恋爱，千万不要改口。听说杨老三和姑姑胡搞，德龙等三个侄子直奔杨老三家把他暴打了一顿。冯心兰向丈夫挑明实情，说肖玉芳和杨老三的事已经生米煮成熟饭，叫肖长功同意二人结婚。肖长功亲下厨房给肖玉芳做了一顿饭，然后求妹妹斩断与杨老三的关系，但肖玉芳誓死不从。杨老三按照包科长暗示的口径做检讨，说自己不该和一个徒工谈恋爱。肖玉芳怀孕了，冯心兰急忙叫她去堕胎，但遭到肖玉芳的拒绝，她要生下这个孩子。杨老三硬着头皮上门跪求师哥同意自己和肖玉芳结婚。肖长功不但一口拒绝，还毫不客气地把他赶出了门。肖玉芳与哥哥翻了脸，说是要搬出去住。肖长功强把肖玉芳拉到她生母的牌位前。
肖长功坦说自己曾在肖玉芳生母咽气之时发过誓，保证一生一世都会照顾肖玉芳这个妹妹，现在，他绝不答应妹妹嫁给一个鳏夫当“后房”（后老婆）。肖玉芳不得不暂时屈服。杨老三把自己和肖玉芳的事讲给师母听。老太太摸索着找到肖长功说情。但肖长功说他恨杨老三先奸后娶，硬是没给师母这个面子。就要临产了，肖玉芳来找杨老三。可杨老三反锁了大门，躲在里面就是不见。肉铺有个售货员王桂兰外号王一刀，肖长功看上她是技术尖子，把她请到家里与德龙相亲。春节前风雪交加，肖玉芳身怀六甲去上班，在一个坡路滑倒。再到此处时，看见杨老三在朝路上铺撒炉渣。两人相见，对面无言。大年三十，肖玉芳生下一个女婴，她倔强地与倔强的哥哥硬顶着不肯屈服。肖长功下令封锁肖玉芳生产的消息。杨老三叫杨宝亮去给肖长功拜年，同时打探肖玉芳的情况，但宝亮空载而回。大年初一，肖、杨师兄弟双双来给瞎师母拜年，肖长功就是不露肖玉芳的任何信息。僵持之下，肖玉芳只得同意哥哥的安排，去技校脱产学习。自然灾害来了，肖长功的双脚浮肿得穿不上鞋，但他仍不忘接济师母。听说毛主席连肉都戒了，肖长功顿时红了眼圈。
德虎、德豹长大成人都进了钢厂，肖玉芳的女儿肖月玲也二、三岁了。杨老三、肖玉芳这对被打散的鸳鸯虽近在咫尺，却饱受着离别的煎熬。肖家四男一女粮食奇缺，三个男孩子为谁刮锅底争执不休。肖长功不许家人对困难有任何埋怨，因为他相信毛主席。瞎师母省下羊奶叫肖长功拿回家贴补孩子们。肖玉芳拒绝了哥哥要她嫁人的要求。杨宝亮人小但却承担起做饭这些家务事。杨老三鼓励他好好学习，将来上钢铁学院做个有文化的人。肖长功的脚肿得穿不上鞋，但他仍然坚持上班，还领着大伙与杨老三班组展开劳动竞赛。可工厂里不时有人饿得昏倒，生产上也是废品叠出。德龙参加全厂青工比武大赛得了冠军，这下子他终于有面子去找卖肉的王一刀了。王教了他一招刮猪油的好办法。肖长功翻出岳父遗留的医书，神奇地使自己的班组喝上了浓稠的热汤，这叫杨老三班组好不眼馋。杨老三也学师哥偷笤帚煮汤时被抓住，正在做检查，肖长功站出来承担责任，说主意是我出的，扎笤帚的芨芨草是中草药，可以食用。两个大工匠抢着检讨感动了程厂长，他由衷感叹我们难而不垮，就是因为我们有这么好的工人。冯心兰翻出压箱底的罐头去换粮食。杨老三看见后，悄悄托人将它们买下，偷偷送到肖玉芳和月玲窗前。肖玉芳转手把罐头给了嫂子，叫拿去让哥哥和侄子们吃。冯心兰见到罐头顿时泪下。杨老三用挖田鼠洞斩获的粮食做成贴饼子，叫宝亮给肖长功家和肖玉芳各送一份。肖长功不许家人吃，把它们如数送给了玉芳。杨老三见宝亮拿回肖玉芳捎来的月玲照片红了眼圈。
