△炉火纯青的冶炼技术 

中国素有发达的青铜铸造业,从原始社会末期的初创到商、周时代的成熟阶段,经历了一个由低级到高级的逐步发展过程。1939年河南安阳武官村出土的司母戊大方鼎是当今世上最大的青铜器,器高(带耳)133公分,横长110公分,宽78公分,重875公斤。根据铸痕分析,鼎身每边由八块外范拼成,鼎足由三块外范拼成。大鼎的耳是空心的,并且是与大鼎分别铸造后再铸接在一起的,采用这种分铸法来铸造体积庞大而结构复杂的器皿,在铸造工艺上是一个杰出的创造。当然,司母戊鼎只是我国三千多年前高超的铸造技术的一个典型见证。

先进的冶炼业与合金工艺

青铜是铜与锡或铅的合金。铜与锡、或者铜与铅按一定比例配合可以降低熔点,提高硬度,使合金具有较好的物理性能并且容易铸造。成书于战国时期的《考工记》保存了世界上最早的关于合金成份和其性质关系的记录和多种炼制青铜的配方。根据对司母戊鼎的化学分析,其合金成份是:铜占84.77%,锡占11.64%,铅占2.79%,锡、铅合计14.43%,与《考工记》所记述的钟鼎标准正好吻合,说明我们的祖先不仅在生产实践中达到了很高的水准而且非常注意生产经验的总结。

近几十年来,在郑州、安阳和洛阳等地先后发现了青铜冶炼和铸造作坊的遗址。其中有“将军盔”和大口陶尊等冶炼设备,在商代晚期,还出现了直径达一米冶炼炉具,据推算炉内的温度高达1200度。铸青铜的模具起先以陶制和泥制为主,以后还发现有石范和夯筑范。夯筑范的制作方法是将一定湿度的土一层层夯实,这不但要有模子,还要有框土的器具,与现在的翻砂原理相似。

生铁冶炼的应用

生产工具是生产力发展的标志,由青铜器到铁器的使用是中国古代社会生产力的一次飞跃。我国铁的使用比一些国家要晚,迄今所发现的最早的铁器是在河北出土的一件约公元前14世纪的铁刃铜钺,它的铁刃是用陨铁锻成的。我国最早的人工冶铁可能出现在西周,目前考古发现的铁器多属春秋末期,时间大约在公元前6至5世纪。其中已有用白口生铁铸成的铁器,欧洲人一直到了公元14世纪才炼出生铁。说明我国冶铁技术虽然起步较晚,但发展速度快,而且在相当长一个时期内处于领先地位。生铁可以直接铸造,可以炼成钢材,也可以制成可锻铸铁,冶炼技术比较复杂,但对于改进生产工具和提高劳动生产率有很重要的意义。所以,生铁冶炼技术的发明及应用是我国冶金史上光辉的一页。

最早的钢剑与热处理工艺

到战国时期,我国的冶铁业有了更大的发展,除采用铁范进行铸造外,还有了炼钢、淬火、脱碳热处理和多管鼓风等许多新技术。由于战事频繁,当时的冶炼业主要用于制造兵器。目前世界上发现最早的钢制品是湖南长沙出土的战国时期的钢剑,它是以整块铁渗碳成钢然后锻制而成。河北易县出土的战国时期的钢制品大都经过淬火处理。战国中晚期,在农具和兵器的制造工艺中,生铁的柔化技术已被广泛采用。

随着铁器的逐渐使用,人们开垦荒地的能力大大增强,耕地面积迅速增加,私田大量出现,这一现象加速了我国奴隶社会井田制的崩溃,使新的生产关系在奴隶制内部逐渐形成起来。据《孟子》一书,把“铁耕”看做和做饭用的炊具一样平常,说明当时“铁耕”已相当普及。孟子是生活在公元前4世纪的人,这时封建制度已经初步确立。从中我们可以看出生产工具的改进对于社会发展的所起的巨大推动作用。