古代人的冶金术——《中国古代物质文化》笔记五

炼铜

炼铜在我国出现比西方晚，但西方是红铜，与石器相比优越性并不明显，而我国用红铜加锡和铅，从而铸成青铜，熔点低，硬度大，可塑性强，质地更佳。

甘肃马家窑文化遗址出土的一件青铜刀，距今五千年，是目前我国发现的最早的青铜器。

距今四千年的夏代，河南二里头文化遗址出土的青铜礼器和铜镞，标志着中原地区是当时的文明中心。

商周时期青铜器成为权力的象征，祭祀要使用成套的礼器。

早期铸铜是浑铸法，以模制范，以范制器。山西侯马铸铜遗址的范块，都像一件件精美的工艺品。

商代的后母戊大方鼎（出土于河南安阳，过去解读为“司母戊”），重832.84公斤，器身是用浑铸法一次铸成的，再铸上鼎耳。

铸钟适宜用浑铸法，才音质纯正。

后来使用分铸法，四羊尊是代表。

中国的另一成就是发明了叠铸法，许多范叠成一套，用一个总浇口，一次可铸出上百个铸件，效率高，成本低。齐国用来铸刀币，汉代仍用这种方法铸钱。

冶铁

一般把含碳量2%~6.67%的铁称生铁（铸铁），含碳量0.1%~2%的为钢，含碳量低于0.1%的称熟铁（纯铁，锻铁），含碳量高则硬，熟铁软，生铁硬但是脆。

我国最早利用的铁是陨铁，陨铁中镍含量高。

西周末年开始炼铁，将铁矿石和木炭在炉子里加热，可以通过还原反应生出金属铁，称块炼铁（也称海绵铁，含碳量低，接近熟铁），再锻打成块炼渗碳钢。

河南三门峡虢国墓出土的玉柄铁剑（河南博物院藏），西周晚期，是我国出土最早的铁器。

春秋早期出现了铸铁，山西的天马曲村遗址出土了条状铸铁。铸铁比块炼铁纯净，并可以铸器，它的发明是冶铁技术上的一次飞跃。西方开始使用铁比我国早，但一直到14世纪还在用块炼铁，使用铸铁上比中国晚了一千八百年。主要原因是我国最先采用高炉冶铁。

炼钢

西周末年三门峡虢国墓出土了块炼铁和块炼渗碳钢，铁和钢并列出现在我国冶炼史的第一页上。

使用块炼铁渗碳增加硬度，才能成为钢，需要高温下反复锻打，费工，且不容易均匀。

西汉中期我国发明了炒钢法。将生铁在空气中加热到1200℃，半熔融状态下，撒入矿石粉搅拌，促使生铁中的碳氧化，使碳含量不断降低，最终可以得到熟铁，但如果在适当的时间停止，控制好碳含量，就可以得到钢。炒钢法使大量生产钢铁成为可能。1744年英国才开始用炒钢法，还称之为“动摇大地”的巨变。

燃料

东汉初，先于欧洲一千二百年，中国就发明了水力鼓风机——水排，明代又发明了活塞式风箱。

燃料也由木炭渐渐用煤，宋代已确实用煤冶铁。宋末开始把煤炼成焦炭再冶铁，英国使用焦炭则晚了五百年。

有色金属到明代时我国能生产七种：铜、锡、铅、金、银、汞、锌。

中国古代的冶炼技术曾长期领先，周边各族都是从中原地区学习冶炼。《汉书∙陈汤传》中说：“胡兵五而当汉兵一，何者？兵刃朴钝，弓弩不利。今闻颇得汉巧”，公元一世纪罗马的《自然史》中说：“虽然铁的种类很多，但没有一种能和中国来的钢相媲美”。但到近代却落伍了。