⑴ 古代铜钱是怎么铸造的
中国古代的金属货币采用“范铸法”铸造,铸钱用的范、模,钱币学上统称为钱范。
范的钱文为阴文反书,范面有沟槽,以便灌注金属溶液。模的钱文为阳文正书,是翻制范的工具。钱范从效用上分,有祖范,母范、子范;从材质上分,有泥范、石范、铜范、铁范;从外形上分,有铲形、盘形、片形、长方形、方形、多边形、椭圆形、圆形等。目前,中国遗存的最早的钱范是春秋战国时期布化、刀化、的范。战国时铸币,一般以模制成范再大量浇铸。大概到隋唐时开始用翻砂法等先进技术制造钱币,因此,隋唐以后便不再见有的遗存,取而代之的是样钱、祖钱、母钱等模具。
⑵ 中国的历史上都有哪些名剑,都是怎样铸造的呢
从人类发展之今的历史征途中,部落间的斗争一直存在,最早的时候,原始人用石头磨成利刃用来攻击敌人,或者用肉搏进行攻击,在黄帝时期开始便有了铜剑的铸造和工艺,人们认为拥有铜剑的人是像神灵一样勇猛善战可以保护一方平安的。
有传说说第一把剑是黄帝建造的,也有人说是蚩尤建造的,不管是黄帝还是蚩尤,都能显示出从黄帝时期开始便有了第一把剑。从黄帝到东周,建造铜器的工艺越来越精湛,制造铜剑的工艺也有很大的提升,剑术也是判定一名将领是否能打胜仗的重要判定因素,但并非是战场上的主要兵器,而是在长兵器的下面的辅佐兵器。
春秋战国是为中国历史上第一次战争频发的时期,那时候的人们打仗骑马穿着盔甲,拿着兵器迎敌,兵器越长越容易致敌人于死地,剑不仅要重量适合,也要和人的身高相匹配,所以剑也在这时候被加长了,剑大约50厘米,一般用铜铸造,坚硬无比,兵刃锋利,尽管如此,铜器制造的剑也是很少的,也不是普通人家可以随便拥有的。
因为当时的冶炼铜的制法还不纯熟,而剑是需要两种铜结合而融化再经过不停的敲打使其更加坚硬不易碎,所以当时建造剑的成本也是很高的。在众多的留存下来的剑中有三把最值得称道一番。这三把剑都各具特色,让人赞叹不已。第一把是距今约2400年前的“金柄古剑”顾名思义,这把剑的全身不是由铜铸造的,而是用金子,就算当时的人们还未发觉金子是多么贵重值钱的东西,这把长34厘米的古剑,更是奢华无比。
这把剑的独特之处在于剑柄处长达10.4厘米,是由纯金铸造,可见当时提取炼金的方法已经非常纯熟了,不仅如此,还采用镂空的工艺做剑鞘,剑柄上更是添加了绿松石做为装饰。这样大气的剑作为陪葬,可想而知拥有剑的主人是多么奢华气派,想来也是达官显贵才能如此豪华了。
汉朝开始,剑的使用已经有一定的规模了,从使用剑的手法,身形,技巧虽然都没有电视剧中演绎的那样出神入化,不过是的确有很多习武之人从小便钻研如何与剑达到“人剑合一”的境界,甚至有些人可以空手接白刃,习武的浪潮延绵不绝,也出现了很多门派。
门派之间相互切磋,并不伤人性命,点到为止,擂台下面总有很多慕名而来的百姓,百姓自发的聚在一起,为自己喜欢的门派加油,这种兴盛的剑术之道也一直延续了下去。到了唐朝,舞剑开始兴盛起来,诗仙李太白虽然一代文人骚客,却腰间佩剑,这不是代表李白会功夫,而是为了彰显身份,为什么流行舞剑呢?
因为在唐朝,空前繁荣,皇上爱听歌曲享乐,皇上喜欢妃子就想学习来给皇上取乐,软盈盈的舞蹈看多了便觉得厌烦,正好从别的地方传来的舞剑气势恢宏,豪爽,更能显示女子的额英姿,皇上自然喜欢,要说舞剑一绝的当是公孙大娘。
杜甫曾经有诗描写公孙大娘的舞姿:“先帝侍女八千人,公孙剑器初第一”。这句话浅显易懂,说在皇上身边侍女千八百人都抵不上公孙大娘。明代时期,剑术又有了新的精进,有许多武家学派,留下了很多珍贵的“宝典”,上面记载着除了剑法如何使用能让对手抵挡不住,还写着如何破解剑法,这种武功秘籍也是真实存在的,从小练习虽然不能让你以一当十,却可以让你成为众人中最出类拔萃的那一个。
中国的铸剑工艺可谓是在同一时间段遥遥领先于其他国家,剑柄的雕刻,剑鞘的设计都是在世界工艺上数一数二的杰作,无论是削铁如泥的儡具剑,或是越王勾践的千年不腐的宝剑亦或是奢华无比用金子建造剑柄的“金柄古剑”,都展现了古代中国人民的智慧,武器的先进才能发挥将领的全部实力,才能让保卫国家的土地不被侵害。
⑶ 古代打造兵器的过程
古代兵器不同锻造过程也不同,古代三大名刃中大马士革弯刀和马来剑已经失传,所以就以日本武士刀为例.
日本武士刀首先要取材,把主要的铁原料弄成球,放在炉中和木炭高温加热,形成海绵铁,然后打造成长条,然后把长条分成许多分,工匠目测看哪部分的材质好,好的用来锻刀,不好的做农具,好的材料就是玉钢.
基本原料有了,然后就是反复锻打,基本上都是折叠锻打,因为折叠锻打后刀刃会形成无数层,这样能增强刀的威力,基本上刀刃部分最多可折叠16次,因为折叠锻打本身就是脱碳的过程,次数太多不好,一般都是10次左右,最多16次,刀刃的层数就是2的16次方,能达到上万层.
刀刃打造好以后再打造其他部分,然后把刀背+刀刃+刀背夹在一起,高温加热,然后锻打,这里面可能要在三种钢材中间加一些泥沙,加强匿合,这个泥沙是工匠的秘方.
到形就出来了,我记得在淬火前先让刀自然降温,然后用泥糊在刀上,主要是刀背,刀刃不糊,这样可以让刀有柔韧度,你看日本刀的刀刃上往往有波浪形的花纹,就因为这个过程,把泥糊成波浪型,甚至有些人会在刀背上抠出一些图案,然后加热,加热到一定程度,淬火,淬火时刃部先沾水,最好时同时沾.
我说的是大概的过程,不一定就完全准确,但是出入不大.
据说大马士革刀是把乌兹钢锭作成圆饼形,然后加热,用大锤猛砸,砸扁,然后是折叠锻打还是什么的我忘了,反正大马士革刀的花纹必须要有这道工序,没有就不会有花纹.
⑷ 最早的钢铁是用什么方法冶炼出来的
是矿石炼出来的。
然后钢是铁打出来的
⑸ 我国古代刻书的四种生产方式
1、印制书籍出现前的书籍生产方法
我国印制书籍大约起于唐,成于五代,盛于两宋,旁及辽、金、西夏,沿袭于元、明、清。但在唐以前,我国书籍的制作方法大概依书籍的制作材料而定,先后有过刀刻、铸造、笔写等不同的方法。
初期书籍之一的甲骨文书,从现存的甲骨文片看,其上面的文字都是用刀刻的。为什么非要用刀刻?这大概取决于这种材料的质地。我们知道,骨头是有一定硬度的,而吃墨的能力却不怎么强,如果用笔写,可能不会保存很久,因而只好用刀刻。用刀刻可能还有另外的原因,那就是刀刻的笔道纤细匀称。如果用笔写,那时有没有那么细的笔还是个问题。一块龟甲或一块兽骨,没有多大的平面。除掉占卜时形成的卜兆裂纹,能着字的地方所剩无几,如果笔尖稍粗,根本无法写下。这大概也是采用刀刻的原因之一。刀刻的字迹既能保持久远,又能笔道匀整,又适应甲骨仅有的空余平面,又有一定的硬度,所以我们见到的甲骨文书绝大多数都是用刀刻的。有的刻得十分纤细,像陕西周原地区出土的西周甲骨,其字迹要用五倍的放大镜才能看清,可见那时的微雕技术已经相当精湛了。
初期书籍之二的青铜器铭文,据现在所知道的,其上面的文字有两种形式:一种是凸出来的阳纹,一种是凹进去的阴纹。两种纹路不同,它们的制作方式也不同。凹进去的阴纹文字比较好理解,那就是在事先设计制作好的青铜器上,如果什么时候想在上面镌刻文件或事件,都可以随时请人操刀镌刻就是了。这种用刀在青铜器上直接镌刻阴纹文字,比在青铜器上铸字要方便得多,自由得多。在青铜器上铸字,事先就要有周密的计划。有的在设计时大概就不想当作器具用,而是想铸字,以文字意义为主的。例如郑国、晋国铸造的刑鼎,目的就是为了公布法律,晓谕全国。这类青铜器物上面的文字,在制造浇铸模子时就要考虑周详。一份文件,一个事件,一共有多少字,如何布局,乃至每个字的锼〔sou搜〕锓〔jian坚〕,都要精心设计,精心制作。而且模子内壁的阳阴纹字迹必须是凹进去或凸出的反字,浇铸出来的才是凸起或凹进的阳纹或阴纹正字。这就牵涉到模子内壁上阴阳纹反字究竟是怎么弄上去的问题。正写反贴双勾再锼锓,自然是我们现代人的思维。古人是不是这样做,不敢肯定。考古学界有人根据青铜器铭文中常用虚字的酷似,推测青铜器铸模内壁的阴阳纹反字,可能是一个一个事先做好的阳阴纹正字压挤出来的。这种推想十分大胆,假如这种推想能够成立,那就表明我们的祖先老早就懂得制造活字的原理了。当然这种活字尚不是为了排版印刷,而是为了铸造青铜器铭文。
初期书籍之三是石质文书。我国自周秦以来,以玉片、石片、石鼓、摩崖、碑、碣、套帖等形式刻、写的石质文书,也可以说是浩如烟海。归纳起来,往石质材料上着附文字,就现在所知也只有两种办法:一种是书写,一种是刀刻。书写者见于侯马盟书。1965年在山西侯马春秋晚期晋国遗址出土的盟书,都是以朱色或墨色书写在玉片或石片上。其中最大的长32厘米,宽3.8厘米,上尖下方,形态规整。这种盟书为什么要用笔写而不用刀刻,道理说不清楚。也许因为侯马盟书是社会急剧变化的产物。在中国古代,大凡需要发誓定盟,总是事有急需,发于义愤。并且盟书要一式两份,一份留作证据,藏于盟府,以备查验;一份沉于河底或埋于地下,以示永不背盟。事急,又要两份,刀刻可能不适应,故采用手写。不过这只是推测,不能算是科学结论。除侯马盟书以外,传世的所有石质文书,包括摩崖石刻、碑、碣、历代所刻儒家石经、释家石经、道家石经等,全部都是用刀刻的。这些刀刻的石质文书,不同于侯马盟书的一份要藏于盟府,一份要沉于河底或埋于地下,而是要立在光天化日之下,或本来就是依山刻石,风吹日晒自是家常便饭。在这种情况下,如果是用笔在石质上写字而不是用刀在石质上刻字,时间一长,或经过雨水的冲洗,字迹就会模糊不清,甚至是字迹全无。所以古代的石质文书绝大多数都是用刀刻成的。
随着书籍的发展,特别是随着正规书籍的出现和发展,以前的甲骨、青铜器、玉、石材料等都不再适应需要,竹木简便广泛地被采用为书籍的制作材料。这种材料不同于以前的甲骨、青铜器和石头,究竟采取什么办法将文字着附在竹木简上,这是书籍生产方法上的重大课题。历来出土的大量竹木简,证明了竹木简书都是用笔写成的。过去有所谓“刀笔吏”的说法,说竹木简书是用刀刻成的,这完全是一种误解。事实上刀、笔、墨、砚要预备齐全,才能书字于竹木简上。笔、墨、砚的功能不言而喻,谁都知道。唯有刀的用途,过去说法不一。一种说法,刀就是笔,用刀笔在竹木简上刻字。这早已为事实所推翻。还有一种说法,道破了刀的用途。我们大家都知道,现在的小学生,甚至包括初中学生,每天上学,他们的书包里所带的铅笔盒中,必带有铅笔、笔刀和橡皮。 目的是当写了错字时,就用橡皮将错字擦掉,而后改成正确的字。竹木简书盛行时期,之所以要把刀、笔、墨、砚同时备齐,同样是各有各的用途。其中的刀的用途就类乎今天中小学生所用的橡皮。当在竹木简上写了错字时,就及时用刀子刮去,然后再写上正确的文字。过去人将“刀笔”连读,解释为刀子笔,进而说竹木简书是用刀子刻的,是完全没有根据的。事实上竹木简书都是用笔写成的。
在竹木简书盛行的同时,丝织品中的缣帛也是书籍的制作材料之一。用这种材料制作书籍,就无法像甲骨、青铜器、玉石那样,其文字可以铸造,可以刀刻,而只能是用笔书写。这道理很简单,用刀在缣帛上刻字,那根本是不可想象的。同样,像后世印制纸书那样,将文字印在缣帛上,也是不可想象的。所以帛书只能是用笔书写而成,不可能用其他的办法将文字着附上去。事实上,历来出土的帛书,也确实都是用笔书写而成的。
纸张取代竹木简、缣帛而成为书籍的普遍制作材料之后,不但改变了竹木简笨重,缣帛贵重的弊病,而且由于纸张比竹木简、缣帛更易于着墨,所以自东汉至五代上千年的时间里,纸书多是用笔抄写而成。又由于纸张具有特殊的吸墨能力和柔软,所以又承担起自唐代开始的印制书籍的任务。雕版印制书籍中经五代的缓慢发展,至两宋而极盛,标志着书籍的生产方法发生了划时代的变革,人类文明也跨进了新的历史时期。
(2)印制书籍的出现与发展
我国用雕版印刷的办法来印制书籍,大概在唐朝已经开始。这无论从文献记载或实物留存都能得到证实。但印书之始,绝不意味着雕版印刷的技术到唐朝才发明,反而表示这种技术在唐以前应该早已出现。到了能够印制整部的书籍,则应该是这种技术的进一步发展了。但长期以来,参与讨论中国雕版印刷术发明问题的中外古今学者,却多以印书之始来论证雕版印刷术的发明,结果不是提前,就是靠后,始终得不出一致的意见和科学的结论。早的有东汉发明说,东晋咸和(公元326—334年)发明说,六朝(公元222—584年)发明说,隋朝(公元581—617年)发明说,唐朝(公元618—906年)发明说;晚的有五代(公元907—959年)发明说,北宋(公元960—1126年)发明说。时代跨度上千年。这些说法,有的因论据不足固然不能成立,有的以流存的实物为证,但不符合事物发展的自然法则,因而也不能成立。好在我们这里不是讨论印刷术的发明,我们注意的是用这种技术来生产书籍在唐朝则是史不绝书了。
明朝有位史学家叫邵经邦(公元1491—1565年),他写了一部历史著作叫《弘简录》。在《弘简录》卷四六记载唐太宗李世民的皇后长孙氏,洛阳人,年仅36岁就不幸夭亡了,唐太宗很是悲痛。当宫女们将皇后生前所编纂的《女则》10篇呈献给皇帝时,唐太宗抚物生情,“览而嘉叹,以后此书足垂后代,令梓行之。”这里的“梓行”二字,指的就是雕版印行。这是迄今所知关于印制书籍的最早记载。长孙皇后卒于贞观十年(公元636年)的六月,印行《女则》应当就在这一年的下半年或稍后一点。表明在7世纪的上半叶,中国已经懂得用雕版印刷的办法来生产书籍了。而且生产的第一部书就是妇女著作。
冯贽的《云仙散录》记载“玄奘以回锋纸印普贤像,施于四众,每岁五驮无余”。我们知道,唐玄奘到印度取经出发的那一年是贞观三年(公元629年),贞观十九年(公元645年)取经回国,前后经过了17年。再过19年,即麟德元年(公元664年),唐玄奘涅槃圆寂。所以他用回锋纸印刷普贤菩萨像,施于四众,应当在贞观十九年他取经回国,到麟德元年他涅槃圆寂之间。这件事情的发生,距雕印长孙皇后的《女则》仅10多年的时间,说明7世纪的上半叶,中国不仅懂得雕版印制书籍,也懂得雕版印制佛画了。
此后,关于唐代雕印历书、字书、韵书、文集、道书、阴阳杂记等书的记载,屡见不鲜。流传于世的实物也不只一两件。像唐懿宗咸通九年(公元868年)王玠〔jie 介〕为父母祈福而雕造普施的《金刚经》、西川成都府樊赏家雕印的历书、成都府成都县龙池坊卞家印卖的梵文《陀罗尼经咒本》等,就都是至今还留存在世的雕版印刷品。特别是那件被斯坦因携走,现在庋〔gui 鬼〕藏于大英图书馆东方部的《金刚经》,可以说是世界上现存最早最完整而又相当成熟的印刷品。它用七张纸粘连而成,全长15.2尺,完整无损。卷首有释迦牟尼佛坐莲花座上,对长老须菩提等僧众说法的扉画。妙相庄严,栩栩传神。经文字体端庄凝重,刀法稳健。印纸精良,墨色精纯。古朴大方,赏心悦目。说明到9世纪中叶,我国的雕版印刷技术已经进入相当成熟的时期了。
进入五代之后,雕版印制书籍的方法已被政府正式采纳,并且用来印制儒家经典了。从后唐长兴三年(公元932年)起,到后周广顺三年(公元953年)止,中原地区的四个不同朝代唐、晋、汉、周,在22年的时间里,由国子监连续不断地完成了《九经》的校勘和雕印工程。这是儒家经典第一次用雕版印刷的办法生产出来。或者说儒家经典的第一代版本,就是五代时期国子监出版的,监本之称也就开始于此。与此同时,《五经文字》、《九经字样》以及解释儒家经典的《经典释文》,也先后被雕版印制出来。郓州须昌(今山东东平县)人和凝,不顾别人指责,自己主持雕版印制了自己的文集,开创了版本学史上“自刻本”的先河。后蜀宰相毋昭裔,不但主持雕刻了《蜀石经》,还主持雕版印制了《九经》,还让自己的门人句〔gou勾〕中正、孙逢吉主持雕版印制了《文选》、《初学记》、《白氏六帖》等。地方政府以及民间雕印的佛经、佛画更多,道家的某些著作也被雕印出来。整个书籍的生产方法,已面临全面改革的前夜。
进入宋代以后,书籍的生产方法便以雕版印刷为主流了。南北两宋刻书之多,雕镂之广,规模之大,流通之宽,版印之精,都堪称前所未有,后世楷模。上自中央各殿、院、廊、司、局、监,下至地方各府、州、军、县,各路茶盐司、安抚司、提刑司、转运司、公使库,各府学、州学、军学、郡斋、郡庠、学宫、頖〔pan 盼〕宫、学舍,各县县学、县斋,各地书院,私宅、家塾、书棚、书坊、书肆、书籍铺,各地寺院、道观、祠堂等等,都竞相刻书,形成了广泛的刻书网络,使书籍生产出现了空前未有的高潮。两宋以后,迭经元、明、清,旁及辽、金、西夏,书籍的生产方法多是采用这种雕版印刷,为今天留下了十分丰富的文化典籍。
(3) 活字印刷术的发明与发展
雕版印制书籍,比起用手抄写书籍,有无可比拟的优越性。只要雕刻一套版,你想印多少,都可以随心所欲。但这种技术必须是每一种书籍雕一套版,每套版只能印一种书籍。它只能在部数上增加,不能在种数上生新。若要生新,就只能再雕一套版。这显然是工本极大,劳师费时。这种固有的弱点,在两宋雕版印制书籍充分发展的同时,也就充分暴露出来。能否克服这种弱点,使之既省工本,又能随意生新?这是摆在当时书籍生产者面前的新课题。北宋庆历年间(公元1041—1048年),平民毕升用自己的天才和实践圆满地解决了这个问题,这就是活字印刷术的发明(图5)。
关于毕升发明泥活字印书法,北宋沈括在他所著《梦溪笔谈》卷十八中有翔实的记载。沈括说:
板印书籍,唐人尚未盛为之。自冯瀛王始印《五经》,已后典籍皆为板本。 庆历中,有布衣毕升又为活板。其法用胶泥刻字,薄如钱唇。每字为一印,火烧令坚。先设一铁板,其上以松脂蜡和纸灰之类冒之。欲印,则以一铁范置铁板上,乃密布字印,满铁范为一板。持就火炀之,药稍熔,则以平板按其面,则字平如砥。若止印三二本,未为简易。若印数十百千本,则极为神速。常作二铁板,一板印刷,一板已自布字,此印者才毕,则第二板已具,更互用之,瞬息可就。每一字皆有数印,如‘之’、‘也’等字,每字有二十余印,以备一板内有重复者。不用则以纸帖之,每韵为一帖,木格贮之。有奇字素无备者,旋刻之,以草火烧,瞬息可成。不以木为之者,文理有疏密,沾水则高下不平;兼与药相粘,不可取。不若燔土,用讫再火,令药熔,以手拂之,其印自落,殊不沾污。升死,其印为余群众所得,至今保藏。
这段记载,从制字、排版、常用字的储备、生辟字的临时制作、不用时的收藏方法,以及不用木料制字的原因等,都说得清清楚楚。我们从中可以认识到,毕升发明的泥活字印书法,除了稍显原始古朴之外,其余关乎现代排字印刷的基本原理,那时几乎都已具备了。这是书籍生产方法上的又一次重大革新,闪现了现代书籍生产方法的最早火花,比德国人谷腾堡用活字排印书籍大约要早400年。可惜的是,毕升用这种泥活字排印过什么书,不见记载。实物更无流传。但按照毕升泥活字排版印书的原理,仿制泥活字,用它来实践印书,却是代有其人。周必大在南宋绍熙四年(公元1193年)根据沈括《梦溪笔谈》中的记载,在潭州(湖南长沙)仿制成了泥活字,用它排印了自己的《玉堂杂记》二十八事。这是现在所知关于用泥活字印书的最早记载。元朝定鼎前夕,忽必烈的谋士姚枢,在河南辉县教弟子杨古根据沈括的记载,也仿制了泥活字,排印《小学》、《近思录》、《经史论说》等书,用来化民成俗,提高百姓的文化水平。直到清朝道光十年(公元1830年),苏州人李瑶仍仿制出泥活字,并用它排印了《南疆绎史勘本》和《校补金石例四种》等书。道光二十四年(公元1844年),安徽泾县翟金生及其家人,经过30年的努力,仿制了10多万个泥活字,并用它排印了自己的集子《泥版试印初编》、家谱《水东翟氏宗谱》,以及他朋友黄爵滋的集子《仙屏书屋初集》等书。
在泥活字原理启发下,被毕升当年扬弃了的木活字,到元朝初期又由王桢试制成功。与此同时,还创制了转轮拣字法。王桢用自己创制的木活字,排印了自己主持纂修的大德《旌德县志》。比王桢晚20年,浙江奉化州官马称德,在任内也主持制作了10多万个木活字,并用它排印了《大学衍义》等书。与此同时,少数民族文的木活字也被制造出来,如回鹘文、西夏文木活字都已出现。至今还有西夏文木活字排印的佛经传世。新疆博物馆、敦煌艺术研究院和中国历史博物馆,还分别收藏有回鹘文木活字的实物。回鹘文不同于汉语,每个词组的字母构成不同,词组的长短也不同,因而形成的木活字长短也就不同。这种长短不一的木活字,排版技术要比一样大小的汉字木活字复杂得多。可当时被忽必烈誉为神逸俊秀的回鹘人,居然能解决这样复杂的排版技术问题,不能不说是开了拼音文字活字排版技术的先声。这是我国少数民族为中国书籍史发展做出的一大贡献。
到了明朝,使用木活字印书的地区已普及到苏州、杭州、南京、福州、四川、云南等地。明朝用木活字印的书,有书名可考的,至今仍有百余种。崇祯十一年(公元1638年),由于形势的需要,朝廷发布的邸报,也叫作朝报,也改用木活字排印了。这可以说是开了报纸活字排印的先河。清朝,木活字已在全国通行。上至内府,下至各级衙署、书院、书局、书坊等,大都备有木活字。河北、山东、河南、江苏、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、四川、福建、广东、陕西、甘肃等省,都曾用木活字印过书。清乾隆三十八年(公元1773年),诏求天下遗书,复出内府秘籍,并校辑《永乐大典》所见佚书,开馆编纂《四库全书》。原先打算选择其中传世极罕,又足资考镜者,先行刊印流通。无奈工程太大,于是采纳金简的建议,刻了25万多个大小不等的木活字,用来排印上述的难得之书。乾隆皇帝以为称活字不雅,便赐名“聚珍”。又因为这项工程在武英殿进行,所以将用这批木活字所印的相同规格的书,就称为《武英殿聚珍版丛书》,共收录图籍134种。这是我国历史上最大的一次木活字印书工程。
金属活字,包括铜活字、锡活字、铅活字等。其中铜活字应用较广,现知最早铜活字印书活动是在15世纪末,即明朝的弘治年间。当时江苏的无锡、常州、苏州一带都有用铜活字排印的书籍出现。最有名的是无锡的华家与安家。弘治三年(公元1490年)华燧用铜活字摆印了《宋诸臣奏议》50册。因铜字难受水墨,印制出来的书叶,墨色浓淡极不均匀,但它却是我国现存最早的一部铜活字排印的书籍,因而显得十分珍贵。现知华燧以会通馆名义用铜活字先后排印过15种书。华燧的叔父华珵〔cheng成〕于弘治十五年(公元1502年),用铜活字排印过陆游的《渭南文集》和《剑南诗稿》。华燧的侄子华坚和华坚的儿子华镜,也用铜活字排印过《蔡中郎集》、《白氏文集》、《元氏长庆集》等。无锡除华氏外,尚有安国桂坡馆也用铜活字印书。安国字民泰,是无锡的巨富,有“安百万”之称。他用铜活字排印的书,可以考知者也有10余种。其中的正德《东光县志》,是国内现存最早用铜活字印制的地方史志。此外,福建建阳书商也用铜活字排印过《墨子》。清代,福建人林春祺,从18岁开始刻制铜活字,花了21年的时间,耗去白银20万两,制成大小铜活字40多万个,并用这套铜活字排印了顾炎武的《音论》、《诗本音》及军事丛书《水陆攻守战略秘书》等七种书籍。当然,规模最大的还要算雍正四年(公元1726年)内府用铜活字排印的《古今图书集成》,全书共一万卷,目录40卷。分六编32典,6109部。内容繁富,区分明晰,是我国著名的大型类书之一。这次铜活字印书活动,构成了我国历史上最大的金属活字印刷工程。
锡活字,元朝人的著作中就有记载,但不见实践。清道光三十年(公元1850年),广东佛山镇有位姓唐的书商,出资一万元铸造锡活字20多万个。并于咸丰元年(公元1851年)用这套锡活字排印过马端临的《文献通考》348卷。铅活字,明朝人、清朝人都有记载,但不知印过什么书。
用活字排版来印制书籍,在我国出现很早,但发展却很缓慢。然而它毕竟是一种新生事物,较之雕板印书具有无比的优越性,代表了书籍生产方法前进的方向,所以到了清朝晚期,随着西方铅字排印技术的传入,中国书籍的制作方法也就走上了世界铅字排印的共同道路。今天,激光照排、电脑打印等新方法不断涌现,书籍生产方法又面临一场伟大的革命,人类文明将要跨入新的历史时期。
⑹ 古代是怎么进行冶炼的
先秦到西汉中晚期,主要的制钢工艺是块铁渗碳法,此法首先由矿石炼得块炼铁,其次再由块炼铁渗碳炼制成钢。当然也有不经第二步一次还原炼制成钢的,此钢也叫块炼钢或自然钢。当时,炼钢技术首先在南方的楚国达到较高水平,就连秦昭王都称赞“楚之铁剑利”。
为了获得更加锋利和坚韧的武器,工匠们又发明了“百炼钢”。“百炼钢”,是将块炼铁反复加热折叠锻打,让钢体成分更均匀,杂质更少,从而提高钢铁器物的质量。1974年山东省临沂地区苍山汉墓出土的一把东汉永初六年(公元112年)的钢刀,是迄今为止发掘出最早的百炼钢。
我国古代炒钢技术约发明于西汉中晚期,一直沿用到明清。此法乃是一种半液态的冶炼方法,需先将生铁加热到半液态后,利用鼓风中的氧使生铁脱碳为钢和熟铁成分范围。因为在其过程中需要不断炒动金属,因此被成为“炒钢”。
(6)历史书上当时的铸造方法是什么扩展阅读
我国古代炼钢技术最早发明于春秋晚期。目前发现最早的钢制器物是长沙杨家山出土的春秋晚期钢剑,而这已经证明了我国的炼钢历史至少有2500年!
中国古代最初是使用自然铜,商代早期已能用火法炼制铜锡合金的青铜。冶炼青铜的过程较复杂,大概是先把选好的矿石加入熔剂,再放在炼炉内,燃木炭熔炼,等火候成熟,取精炼铜液,弃去炼渣,即得初铜。初铜仍比较粗,需再经提炼才能获得纯净的红铜。红铜加锡、铅熔成合金,即是青铜。
⑺ 铸铁的发展起源是什么
铸铁是块炼铁和液态炼铁发展过程中的产物。块炼铁最早出现在西南亚地区,公元前1200~前1000年,其使用已达到一定规模。公元前8O0年冶炼方法传到欧洲;公元前500年传到英国。块炼铁是一种最原始的炼铁方法。其炼铁炉用石头或粘土砌成,炉身甚矮,侧开小孔,插入陶土制的风管,用皮囊送风;使用富铁矿石,以木炭或木柴为燃料。约在1000℃温度下进行固体还原,炼成的铁沉落于炉底,待炉冷后取块。每炼一炉必须重新升火,炉温上不去。此种铁结构疏松、氧化夹杂多,几乎不含碳、硅、锰等元素,所以铁块柔软,可在一定温度下锻打,排除夹杂并成型,称为镖铁、锻铁或海绵铁。
中国在公元前6世纪就进行了液态炼铁,比西方约早干余年。块炼铁炉温较低,化学反应慢,故产量低,夹杂又多,在炼铜竖炉大风机的启发下,创造出液态炼铁。炉子加高,炉内煤气流与矿石接触时间长,矿石预热效果提高,鼓风增强,燃烧旺盛,炉子可长时间保持较高温度状态(>1200℃),木炭的增碳作用也相应增强,因而获得液态铸铁。铸zhu中国是世界上生产铸铁件最早的国家之一,根据《左传》记载,昭公29年(公元前513年)晋国铸出铸铁刑鼎,重达270kg,鼎上铸出刑律全文,这是中国铸造大件的最早记载。隋唐以后,大型铸件的生产愈来愈多,公元953年即中国五代周广顺三年,铸造出沧州大铁狮。
战国时期铁器出土分布图
中国在春秋末战国初期铁业生产发展迅速,当时铸铁农具的生产尤为突出,如1955年河北石家庄赵国遗址出土的铸铁农具几乎占全部工具(包括骨、石材料)的65%,河北兴隆出土的大批铁范(金属型),用于铸造农具的约占60%左右。这说明中国于战国中期已迈入铁器时代。根据解放后的考证,北起辽宁,南到两广,西到四川,东至山东,西北到甘肃,以黄河南北中原为中心,是中国古代铸铁冶炼和生产铁器的重要地区(图3)。中国古代冶金比欧洲先进,尤其是掌握铸造技术比欧洲约早千余年在汉代铁的经营管理已经提到议事日程,《盐铁论》一书就是证明。公元1637年明末宋应星所著《天工开物》,此书详细记载了中国当时的冶金、铸造技术。铸铁虽然历史悠久,但发展缓慢,从清代以来,铸造技术长期停滞不前,直到1949年后才逐步得到发展,全国已形成教育、科研和生产系统。
⑻ 古代铸造器皿过程
一 陶范铸造的工艺流程 所谓陶范铸造,是将金属熔炼成符合一定成分要求的液体并倾倒入预先制好的陶质铸型中,经冷却凝固、清整处理后得到有预定几何形状和物理化学性能的器件的工艺过程,这是是一个复杂的多工艺过程,其典型工序流程如下:
图1 青铜器铸造工序流程(引自《中国上古金属技术》)
殷墟铸铜遗址从未发现炼炉和炼渣,表明冶炼和铸造工艺是分地进行的。因此,安阳的青铜生产工序不包括上图的左边第一个方框里的矿石开采和粗炼,但不排除有精炼的工序。由上图可见,在浇注开始之前,制备陶范的工序和熔炼合金的工序是同步进行的。以下我们概述各个环节的具体做法(铸型的制作部分详见即将发表于《考古》的《殷墟青铜礼器铸型制作工艺》,本文从简)。
(一) 铸型的制作
1、造型材料的选取和制备
这一步骤即图1所示的泥料选取和泥料加工工序。
为了解殷墟时期造型材料的选择和制备工艺,必须对铸铜遗址出土的陶范进行科学检测。迄今为止,殷墟已发现的几处较大的铸铜遗址中,只有苗圃北地和孝民屯东南地出土的部分陶范做了较为详细的检测。检测结果表明:殷墟陶范采用当地的粘土,经淘洗、练泥、陈腐的工序进行处理,并添加河砂、蚌粉(或其它硅酸盐物质)、植物质等羼和料,主要是为增加陶范的耐热急变性能,改善铸造性能。相比而言,芯中含更多羼和料,以具有更好的耐热度和溃散性。陶范添加的羼和料的数量多于陶器,这可能与铸造性能的要求有关。陶范的分型面上有刷涂红色细泥浆或者烟熏的现象,可能是为提高表面质量所采取的举措。
必须指出,究竟使用何种粘土,是地下的生土,还是河流的沉积土,一直存在讨论。而使用化学方法进行分析,难以得出直接的结论。目前笔者正在与威斯康辛大学的Jim Stoltman教授合作,利用偏光显微镜分析陶范的物理结构,了解原材料的选择和孱和料的添加等工艺。从某种意义上说,这样的做法更便于恢复历史的本真。先民们在对材料进行改性的时候,首先看到是它的物理性能的变化。比如淘洗,主要目的就是提高含泥量,虽然化学分析显示氧化钙有降低,但这不是古人的目的。换言之,可以通过氧化钙的降低的现象反证造型材料可能经过淘洗,特别是面料经过淘洗。
2 铸型的设计和制作
铸型通常是由范、芯以及芯撑组合而成的带有内部空腔的封闭实体,空腔即为待铸物体的形状。范形成器物的外表,芯则形成器物的内腔、孔以及某些中空部分。范与范的结合面谓之分型面。
殷墟铸型的做法是将陶土塑制成模,可能采用了类似陶器的制作工艺,模的形状是按照制范的需要设计的,因此较大器物的模一般是按照不同的部位分别制作,整体模型中不必要的部分会被省略,以节约材料和工时。模上花纹的制作有两种形式,一种是在表面贴附泥片,上面雕刻花纹;一种是在模的表面塑制主体花纹的轮廓,再用朱砂描绘次一级花纹的线条。
用模翻范,在范上剔刻花纹的细部,有些花纹是直接在范上模印或刻制的,如�1�7肩部的圆涡纹(如图9),这种做法可视作侯马时期模印法的先声。
安阳陶范有两种做法,即李永迪命名的I式范和II式范。前者分型面上没有榫卯,背部光滑,仅有一个水平或垂直的凸棱,较薄,可能主要在三家庄阶段和殷墟一期使用。I式范中有些花纹范,多为一组较窄的花纹,可能是嵌入外面的陶范使用的。II式范主要在殷墟二期以后使用,它的背部凹凸不平,为指窝按压的痕迹,分型面上有榫卯。
针对不同形状和种类的青铜器,一般是按照垂直和水平两个方向来分范,分范的形式比较复杂,这一问题将另文详述。使用复合范的办法制作高浮雕兽头,即在器物范上留下空腔,在凹槽内放置一块范泥,用活块兽头模压印出兽头,也有可能镶嵌小兽头范。
由于对耐火度、退让性和溃散性的高要求,芯很可能是单独制作的,而并非如石璋如所言是完全用模刮去铸件壁厚制成的,特别是一些大型器物的芯,往往是依托不同部位的范,使用粗砂泥夯筑而成。出土的芯一般呈砖红色,质地较为松散和粗糙,不同于质地细腻的模。足等部位的盲芯往往设有泥芯撑,用以同范配合。形成器物空腔的芯带有芯头,芯头侧面有榫,中心有凹窝,用以同底范配合。带有铭文的泥芯多半是由泥模翻印而来,翻印后的阳文还需经过刻制修整,在字的笔画旁边可见清晰的刻槽。其上顶面带有配合用的凸榫,用以镶嵌到器物泥芯上。
3 铸型的干燥、焙烧和装配
铸型制就的下一工序是干燥,组装之后整体焙烧还是分别焙烧之后组装,还存在不同意见。组装之后还要再次干燥(同时也是预热),方能浇注。 范脱模后,需在背阴处自然干燥(阴干),使水分缓慢而均匀地蒸发,这对控制范的变形,保证其严密性至关紧要。小型铸型可能是在烘范窑中焙烧的,窑形结构与小型陶窑相同。这一步骤的重点在于焙烧工艺,谭德睿曾认为陶范焙烧温度高于850度,笔者和刘歆益合作研究,初步认为焙烧温度可能只有600度左右,远远低于陶器的烧成温度。这也与万家保的复原实验的数据比较接近。
多数铸范都在分型面开设榫卯,用以配合组成铸型。在芯和范之间有时还需要设置金属芯撑。
大型器物需要使用底范,芯和底范是联接在一起的。有些大型器物直接在底面夯筑底范,比如孝民屯发现的大型圆形器物底范
三足器通常在足的上方安放浇口范,其中一足作为浇口,另两足是出气孔,圈足器的浇口也设在足上,底范会做出浇道的部分。
至此,整个铸型制作完成。
(二)合金的熔炼和配制
这个问题是整个铸造流程研究中的薄弱环节,基本上所有的步骤都是推测,并且存在争论。
1 关于熔铜器具的讨论
安阳苗圃北地和孝民屯铸铜遗址均出土大量经高温灼烧的陶质残片,有些表面有高温灼烧的裂痕(图2),有的表面已经釉质化,呈玻璃态,背面有泥条盘筑或者草拌泥的痕迹。以往的学者都认为这就是熔炉的残片,采用内燃式加热。对苗圃北地出土的残片分析显示,除1个样品的烧流层内有较多量的铜外,另外两个样品只有微量的铜,3个样品均有痕量的锡、铅等存在。
图2 孝民屯东南地铸铜遗址出土的陶质残片(上:正面,下:背面)
笔者曾分析2片这种样品,发现有较高的二氧化硅含量和氧化钙含量,特别是背层,氧化钙含量更高。推测残片的原料很可能是在原生土内加入砂粒和蚌粉得到的。样品背层的烧失量较大,说明还另外加入了植物茎叶,也就是由草拌泥糊成。其中1块样品的焙烧温度高于900℃。有1块样品上附有很少一点铜渣,经检测,含铜、锡、铅三种元素 。
笔者在对安阳孝民屯铸铜遗址出土的大量这种“熔炉”残片进行整理的时候,发现绝大多数残片表面都没有附着金属,即使灼烧得很厉害,表面已接近釉质的样品,从外观上也看不到金属的遗迹,只有少量残片表面粘附有木炭和金属。但是,在苗圃北地和孝民屯铸铜遗址,普遍发现一种表面粘有铜液的残块,有粗砂硬陶和细砂泥质两种,出土时均为小片,不能复原(图3)。此类残片多数有数层衬面,每层衬面均粘有铜液,证明它多次修缮和使用。炉衬表面与铜液接触部分呈灰绿色,且多已烧成了小孔蜂窝状。背面多为较疏松的红烧土。刘屿霞曾多次提到许多红烧土碎片上有炼渣,可能就是这种遗迹 。苗圃北地的发掘者也认为它属于坩埚类的熔铜工具 。
图3 孝民屯东南地铸铜遗址出土坩埚残片(上:正面 下:背面)
这不禁使人产生一种疑问�1�7�1�7遗址中的“熔炉”和“坩埚”残片到底与金属熔炼是何种关系?
郑州南关外早商铸铜基址出土了一座熔炉的残底,炉的上部残失,只剩一直径约1.60-2.60米的近椭圆形凹坑,坑内填有铜渣、炉壁块、木炭屑、大口尊、坩埚片和红烧土块等。作者推测这是一座熔铜炉,熔铜的工序是先放木炭、次置坩埚、最后再燃火熔铜 。
洛阳北窑西周铸铜遗址出土了近千块的“熔炉残片”,表面烧成龟裂甚至玻璃化,有的还粘有木炭和铜粒,背面有草拌泥的炉圈。但是锅底状的所谓“炉缸”,则内附铜渣两层,材质为红烧土,非常类似于上述的这种坩埚残片 。很难想象,这种不同质地的所谓“炉缸”和“炉圈”属于同一熔炉的不同部分。
北窑铸铜遗址还出土了两座烧窑,窑壁平整垂直,内壁烧结成流状,外壁为红烧土,窑顶封闭,平顶,窑顶中心偏北设一圆筒型烟道(图4)。虽然该窑还属于横穴形的升焰窑,但其燃烧室和烧成室的结构型配置已经接近于马蹄形半倒焰窑,具有较好的加热效果 。发掘报告中并未提及这个烧窑的用途,但很可能与熔炼金属有关,因为如果是烘范窑,通常仅烧到几网络,无法达到让窑壁都烧流的程度。
因此,荆志淳教授和Jim Stoltman教授提出:真正的熔铜器物可能是坩埚,而不是那种陶质熔炉,换言之,是坩埚直接接触金属液,而熔炉则是加热坩埚的器具,这样才能满足浇注时高达1200-1300℃的要求。巴纳先生曾经设想过这样的熔铜器具,陶窑内放置很大的外热式坩埚,埚壁出铜处做得很薄,有管道和窑壁相通,熔化时将管道堵住;铜水化得后,打开管道用棍捅破埚壁,铜水即泻出供浇注用(图5) 。华觉明曾置疑其坩埚的尺寸太大,不能保证合金的熔融,如果坩埚一捅即破,则很难保证其熔炼过程中不会熔穿。尽管存在上述疑问,笔者仍旧认为这种设想有相当大的可能性,因为其能够达到较高的温度,也能解释为何许多熔炉残片表面都没有粘附铜液,它们很可能是窑壁的残片。但是,由于陶质熔炉残片的烧流层也曾检测出多量的铜,因此还不能否认其作为熔炉的可能性。
为此,笔者和Stoltman教授分别提取了大量样品,欲对这两种残片的化学成分、显微结构和制作方法进行详细的分析,荆志淳和岳占伟在安阳着手进行复原实验,测算这种窑炉能够达到的最高温度,以期作进一步的讨论和深入研究。
图4 河南洛阳北窑地下升焰式横穴窑
图5 巴纳设想的熔铜窑炉图
2 鼓风
鼓风设施的应用和改进,对于冶金技术的发展至关紧要。
我们在安阳的所有铸铜遗址都发现了陶管(图6),少数陶管表面粘有铜渣,它与铜器铸造有关是勿庸置疑的,侯马铸铜遗址也曾出土类似的遗物,并认为是鼓风的工具 。在周原也有类似的发现。泰利科特的《冶金史》一书中有埃及金匠使用带陶风嘴的吹管的材料(约1460B.C.,如图7)。但是这种陶管的用法可能与这种埃及的吹管有所区别,具体如何使用,目前还不清楚。
图6 孝民屯东南地铸铜遗址出土陶管
图7 埃及金匠用陶吹管吹火助熔(转引自《中国古代金属技术》,326页,图8-20)
“橐”这种风囊鼓风器,尽管并不知道确切始于何时,却在古书中多有记载。尽管在商代并未发现橐或其他鼓风器的遗存,但是《金文编》附录上11中有“ ” 字,此字一般出现在爵、觚、鼎上,形如皮囊,应为“橐”的古写,又《甲骨文编》中有“ ”字,如同用手提引皮橐,这些都可以作为商代使用皮风囊的佐证。
在清代刘�1�7云《矿政辑略》中说,这种鼓风的皮囊,是使用一整张黑山羊的皮缝合,仅在腹部留出小孔,塞入竹筒,深约两三寸。使用的时候,将皮囊套在脚上用脚踩住,一手提住皮头,从上到下按压,则风就会从竹筒中喷出,可用于炊事或者冶炼。这种原始形式的皮风囊,至今仍在许多原始民族中使用,如民族学调查所见的藏族使用的皮囊(图8),由通风管、皮囊和闭合装置组成,操作者用手启闭控制鼓风 。印度也有类似的材料,与藏族使用的非常相似(图9)。这种工具对于小规模熔炼还是很适用的,便携,制作也方便。
图8 藏族使用的皮囊(转引自王工硕士论文)
图9 印度使用的气囊
目前还无法确知安阳时期鼓风的器具和作用形式,但是据记载早在战国时期,即已使用多橐鼓风。以安阳当时熔炼合金的温度以及规模而论,很可能已经使用多橐鼓风,并且,商代的鼓风器可能比藏族使用的皮囊还要复杂。
3 合金的配制
商代青铜合金的配制是在专门的铸造场地或者作坊中进行的。到了晚商阶段,已经熟练掌握了铜-锡-铅三元合金的冶炼和熔化技术。当时的工匠对于青铜合金配比与机械性能的关系已经有了相当深入的认识,并且对于操作也有相当严格的控制,已经可以按照不同的用途来有意地采取不同配比的合金。同时,原料的供应是否丰厚,社会风气的变化以及等级身分的尊卑,都可能对青铜器的合金配比造成影响。
但是,迄今为止,殷墟青铜器的合金配制的工艺问题尚未得到解决。苗圃北地铸铜遗址曾出土了一件长方形铜块,有学者推断其是作为铸造青铜器的备用料 。这块铜块究竟是人们有意生产的低锡合金锭?还是浇注锡青铜器时多余金属液的结块?此铜块中的锡是人为有意识加入的,还是冶炼含锡铜矿时带入的?仍有待判定。由于没有发现锡锭,故殷墟出土的大量锡青铜器是如何合金化的,尚需进一步研究。殷墟小屯村E16坑曾出土有2块铅锭。2块铅锭的金属部分含高纯量的铅及微量锌、砷 。铅锭的存在表明是用金属铅直接配制青铜合金的。。近年来安阳在一处商代水井中发现一件椭圆形的大金属块,对其进行分析检测,将对此问题有所帮助。
(三)浇注
浇注是将熔融的铜合金注入铸型型腔的过程。为了提高充型能力,可能采用了预热铸型、过热浇注和配制充型力强的合金等措施。
预热铸型是提高充型能力的措施之一,万家保在复原试铸商代青铜器时将铸型预热到300-400℃ ,冯富根等则预热至400-500℃,浇注时的铸型温度在200~300℃ ,均得到了较满意的结果。
无论是纯铜还是铜合金,液态温度越高,流动性越好,充型能力越强,反之则相反。因之,浇注温度要高于熔点。现代铸造工艺将这个温度差称之为过热温度 。殷商铸铜的浇注温度尚未见诸测定报告。万家保复原试铸时的熔化温度为1350℃ ,冯富根等试铸时的熔化温度为1200℃、浇注温度在1100~1200℃ 。根据洛阳北窑西周铸铜遗址熔炉温度为1200~1250℃ ,可知冯富根等人的试铸更接近于真实情况。另外,过热温度越高,铜合金的吸气能力越大,易使铸件生成气孔。因此,过热温度的掌握应恰到好处。
小型器物当是用浇包来浇铸的,大型铜器则可能使用浇包和槽道浇注。苗圃北地铸铜遗址出土了一座半地穴式的工棚,底部安放有大型的长方形底范,如前图16所示,同时残存几条有流向的灰色发亮的流面,据推测是铜液流经的槽道。透过这些现象可以猜测,如果将浇包安放在当时的地面上,铸造时捅开,铜液即可由槽道而注入安于棚底的铸型 。孝民屯铸铜遗址出土的大型圆形器物底范也位于半地穴的F43内,说明这种猜测是有道理的。大型器物铸造时有可能已采用《天工开物》所载槽注法,采用四到八个浇包同时槽注。
(四)铸后加工
《荀子�6�1疆国篇》称“刑范正、金锡美、工冶巧、火齐得,剖刑则莫邪已。 然而不剥脱,不砥厉,则不可以断绳。剥脱之,砥厉之,则蠡盘盂,刎牛马,忽然耳。”这一段话不仅特指铜剑铸作,于先秦青铜器制作亦有比较普遍的意义。他把器件铸作明确地分成铸造、铸后加工两阶段。
其中,前四句概括了古代青铜器冶铸工艺的四个要素,意为:铸型必须形制端正、尺寸准确,要用优质的铜锡配制合金,匠师具有熟练的技巧,合金的熔炼、浇注均要火候得当。这体现了先秦时期人们对于冶铸技术要诀的理解,为人们多所援引。但是,后一段被提及的比例远远低于前者,说明人们没有将铸后加工置于应有的重要地位。事实上,铸后加工对于器件的最终质量具有关键的作用,通常包括脱范、清理、磨砺等。脱范后有局部缺损的铸件还需补缀。
器物铸成冷却后,用力敲打即可去除铸范,泥芯因附着器内,较难去除,需要使用工具将其剔凿出来。然后使用锤击、锯截、錾凿和刮削等手法,以去除浇口、飞边、毛刺和多肉等。所用的工具包括一些金属器具,比如铜削、铜刻针等。
殷墟青铜器的补缀分为两种,一种是所谓熔补,即直接以熔融铜液倾倒在需补缀的孔洞或裂隙上;另一种是补铸,如果青铜器的一部分或附件,如足或�1�7等,由于种种原因未铸成或断折,则需在残体上做范,再经浇注与器体熔接而成。
铸坯变为成品、具有较好的外观,磨砺起着重要的作用。许多青铜礼器上的磨痕现仍清晰可辨,应是用粗细砺石逐道加工而成。孝民屯铸铜遗址就出土了数千块磨石,大小、厚薄、形状不一,质料有粗、细砂岩两种,用之打磨修整铜器的表面,也说明该道工序的工作量之大。殷墟铸铜遗址中木炭往往与砺石同出,在磨光之后,有可能使用木炭在水中打磨器物,使铜器发亮 。
那么,铸后加工的工作量到底在铸作过程中占有多大的比重呢?由于缺少记载,仅凭出土实物和冶铸遗存的情况难以得到确证。华觉明根据史贻直、德成等于乾隆二十四年编纂的《钦定工部则例九十五卷》的记载进行了统计和计算,用拨蜡法制作爵、�1�7等礼器,铸造阶段用工量仅为用工总量的4.20%~5.30%。如以铸造用工量为1,则前期准备的用工量是7.07~8.92,铸后用工的加工量高达10.29~15.09。即使除却镟里合口、年号镌刻、烧古诸项商周青铜器没有的工艺,仍然高达6.29~10.18 。由此推测:商代青铜礼器形制复杂,又仅用铜质、石质工具进行操作,依器件复杂程度不同大概接近6~10的范畴,象司母戊鼎、司母辛鼎这样的大件,或者还需更多。
也许正因为铸后加工如此繁复,才迫使铸师们代复一代地想方设法改进工艺,殷墟青铜礼器铸造工艺的发达、铸铜工序的严格可能与此不无干系。在一定条件下,不利因素之逼迫正是促进工艺更替的重要动因。理解这一点,将有助于我们理解技术演进的本质及有关因素相生相克、相辅相成的辩证关系。
⑼ 范铸法的历史背景
先秦的铸钱工艺,不同的时期不同的国家不尽相同,有用陶范、有用石范、亦有用金属范铸造。西汉早期,民间铸钱大多采用石范,郡国铸钱则多采用铜范;武帝元鼎四年以后,上林三官统一采用铜范铸钱;王莽时期从铜范过渡到叠铸。从陶范经石范再经铜范至王莽以后采用叠铸,这些范铸技术的变革与发展,有着多方面的因素,而不仅仅是一个简单的技术进步与否的问题,其中蕴含着社会大背景的因果关系。
通过对传统范铸技术及历史文献的综合研究,我们发现,从春秋时期的陶范铸钱,到西汉初石范作为主流;武帝时期的铜范铸钱,到王莽以后的叠铸,既与钱币形制的变化、合金的变化相关,也是社会政治经济发展和科学技术进步的必然结果。
关键辞:古钱币 铸造工艺 陶范 石范 铜范 叠铸 用型砂造的型、软型来铸造工件的方法,通常被称之为砂型铸造。砂型铸钱技术大约盛行于隋唐以后,在此之前的不同历史阶段,曾采用过陶范、石范、铜范及叠铸等铸造技术。我们将砂型铸钱以前所采用的各种性质的铸钱工艺,统称为范铸法铸钱工艺,不论范铸法中哪一种型,都属于干型、硬型。本文所要论述的是指范铸技术的发展、更替,以及它们之间存在的内在关系。
在许多西汉遗址中,曾出土了不少铸造半两钱及五铢钱的石范和铜范。从范铸工艺技术角度看,若范面中钱腔大都具有黑灰层,说明这些石范及铜范都是铸过钱的。在王莽时期及东汉的铸钱遗址中,出土的往往是叠铸陶范。关于石范和铜范到底能否直接用于铸钱的问题,我们已作了专题研究,并通过了专家鉴定,答案是肯定的【1】,有关研究成果已分别发表【2】。本文主要针对西汉时期铸钱为什么大多使用石范、铜范,而王莽以后铸钱又为什么大多采用陶范叠铸技术等问题进行讨论。 早在青铜时代我国就发明了各种范铸工艺,从而制造出了无数精美的青铜器。在青铜范铸中大多用陶范,但也有采用石范及金属范进行铸造的。各地出土资料表明,除大多采用陶范技术外,先秦已经有石范及铜范铸造了。
1. 石范铸钱
上个世纪以来,各地曾出土过许多石范,有战国的、有西周的、亦有商代的,说明石范铸器最迟在商代。在汉代遗存中,山东、山西、河南、陕西等省均有铸钱的石范出土,数量之大空前(多见于专业杂志报道)。这说明西汉继承前代,将石范技术广泛用于铸钱。
2. 铜范铸钱
1982年2月,安徽省繁昌县的文物工作者在该县横山镇收集到两件蚁鼻钱青铜范,是农民在开挖房基时发现的。其中一件长27、宽10.7、厚0.95厘米,重1055克,范面有64枚蚁鼻钱腔,另一件有65个蚁鼻钱的钱腔。这些币型主要分为四排,中间有直浇道与每个钱腔相通。范的正面型腔内有凸起的阳文,文字的下方有一凸起的圆点,与出土的蚁鼻钱上的凹圆点相吻合。类似的蚁鼻钱青铜范在上海博物馆、武汉市博物馆也有收藏,说明楚国当年是采用青铜范来铸造蚁鼻钱的。
3. 叠铸范包铸钱
到目前为止,考古出土的叠铸范模和范片数量已不算少,但没有早于汉代的。从各地发掘的铸造遗址看,先秦尚未发现有真正的叠铸技术,最早采用叠铸技术的是西汉早期的半两钱【3】。
4.有关铸钱工艺
综上所述,虽然西汉的石范铸钱和铜范铸钱的工艺都是继承了先秦的范铸技术。但先秦的石范及铜范技术在范铸中的应用并不普遍,而西汉才将石范及铜范技术普遍用于铸钱行业。出土资料表明,先秦时期钱币的铸造工艺比较复杂,春秋时晋、郑等国的空首布币是陶范铸造;战国秦半两钱则既有石范铸造,也有铜范铸造;楚国的蚁鼻钱则都是铜范铸造。之所以采用不同方式铸钱,是由于各国钱币的大小不一、形制不一、合金亦不相同,这是由物质的物理及化学性能所决定的,只能按照各种钱币的形制及合金成分的综合要求来选择与适当的铸造方式,否则会造成大量废品。 如果我们根据各种不同形制的钱币来研究各种币形与各种工艺之间的关系,就不难发现其中的某些规律。
1.先秦空首布为什么采用陶范铸造
在山西侯马东周铸铜遗址中,出土了铸造空首布的陶范,在山西也出土了许多空首布。这种钱币的体积都较大,耸肩尖足,首长5.5、肩长9.5、肩宽6厘米,其厚度一般不足0.4厘米。从铸造角度看,这种几何形状的铸件,不仅要求合金中有较高的铅含量,而且要求范材要有较好的保温性能,象石范或铜范这样的材料,保温性能差而使铜液凝固速度过快,甚至来不及充满范腔即已凝固,因此,石范或铜范不适宜浇注空首布这样薄的铸件。从对21枚空首布所作的化学成分分析得知,铅的平均含量达24.30%【4】,尽管含铅量较高,但毕竟空首布很薄,所以,只能采用保温性能较好的陶范铸造,石范及铜范是无法铸出空首布这类几何形状的钱币的,只适宜浇铸径间较厚的铸件。关于空首布的具体铸造方法,我们将有专题模拟实验研究报告刊出。
2.西汉半两为什么采用石范铸造
在山东、陕西、山西等地都出土了一些铸造过西汉半两的石范。西汉半两钱有薄有厚,薄的不足0.05厘米,可能会采用陶范铸造;厚的一般在0.2厘米左右,约为耸肩尖足空首布厚度的5倍。从对13枚秦半两钱所作的化学成分分析得知,其含铅量平均值为19.42%【5】,其中最低为8.01%,最高达 29.74%,如果将这种含铅的合金液体浇入陶质范腔,至少在浇铸后半个小时或更长的时间内,其液体不凝固或不能彻底凝固。我们曾于1996年作过模拟实验,采用陶范竖式浇铸,即双合范立式串铸,铜液含铅量为30%,浇铸1小时后,打开范腔,钱坯尚未彻底凝固,用小木棍一碰,液体就立即被挤压出来。这一模拟实验说明了一个问题,即陶范不适宜铸造含铅量高并体积较厚的铸件,原因是陶范具有较好的保温性能。同时,我们还认识到,用含铅量偏高的铜合金液体浇铸径间较厚的铸件时,不适宜采用陶范。2002年我们进行了石范铸钱模拟实验【6】,通过实验得知,用含铅量在20%以上的铜合金液体浇铸厚度 0.15-0.2厘米的铸件时,浇注到石范范腔中的合金液体凝固正常。这就从技术上说明了西汉初年至武帝统一铸钱以前,大多采用石范铸钱是十分合理的。
3. 上林三官五铢为什么采用铜范铸造
武帝以前的铸钱较杂,民间及郡国都能铸,其规模自然不能与国家铸币厂相比,民间大多采用简单易行的石范铸钱,郡国因财力及技术力量远胜于民间,则大多采用铜范铸钱。由于民间及郡国铸钱都为取利,因此,钱往往越铸越小。作为一个国家,要想统一币形,除颁布严格的法令以外,还必须从技术上做到形制的统一。石范工艺虽然易于操作,但石范毕竟用的是质地较软的滑石料,在铸钱过程中容易破损,如果大批量铸钱,就必须经常更新石范,钱的形制就难以统一。所以,只有采用经久耐用的铜范,才能铸造大批量的形制、质量一致的钱币。
4.王莽及其以后为什么大多采用叠铸工艺铸钱
所谓叠铸即叠式浇铸,是将用泥料在铜质模盒(范母)中压印出的子泥范层层相叠,然后用草拌泥包裹起来,共用一个主浇道进行浇铸的一种工艺。这种工艺较之传统的竖式陶范、石范及铜范铸钱而言,优点是不言而喻的,不但便于统一钱型、保证质量,而且大大提高了劳动力工效。在王莽之前的西汉初年,就已出现了叠式铸钱工艺,但比较原始,只是一层层同向叠压铸造光背的半两钱。出土资料表明,到王莽时期,叠铸技术已相当成熟,叠式铸造的规模史无前例。王莽时期钱币几次改制易形,如大布黄千、一刀平五千等这样的币形,己打破了秦以来的圆形方孔钱形制。虽然王莽也用铜范直接浇技术铸钱,但相比之下,陶范叠铸技术则更显示出其优越性。从大泉五十、货泉、大布黄千及小泉直一等71枚钱的化学成分看,其铅含量较低的平均值仅为7.07%【7】;若用这种铅含量的铜液在铜范上浇铸钱币,其成活率显然不及陶范高,加之陶范叠铸工艺的成本更低,所以,王莽时期的铸钱工艺从铜范直接浇铸逐渐过渡到陶范叠铸,应该说这是铸钱技术一次大的进步。 凡历史上大的举措,必有其社会背景,作为天下普遍用于流通的钱币,与其铸造有关的因素很多,其最为直接的因素在文献中也多有记载。
1 《史记》中有关汉初社会经济状况的记载
“汉兴,接秦之弊,丈夫从军旅,老弱转粮饷,作业剧而财匮,自天子不能具均驷,而将相或乘牛车,齐民无藏盖。于是为秦钱重难用,更令民铸钱。”“……至孝文时,荚钱益多,轻,乃更铸四铢钱,其文为‘半两’,令民纵得自铸钱。”
由此可知,西汉初年,年轻男子大多去打仗,老弱者转运粮饷,连年战争用钱巨大,以至天子出行都难有四匹相同毛色的马拉车,而将相只能坐牛车。文帝推行“听民放铸”政策,很快出现如邓通大夫这样靠铸钱发家的官员。历史上的“文景之治”使社会经济得到迅速发展,其最主要的举措之一即是放手让百姓铸钱。汉代铜钱仍属重量货币,即钱的重量价值等于所用金属材料本身的重量价值,只是为方便流通而将其铸造成固定的形状,固定的大小,这就涉及到了铸造技术的问题。
先秦钱币的品种各国不尽相同,从发现的铸钱遗址来看,一般都与大规模的铸铜遗址在一起。这一现象说明,先秦钱币是分散在各国的青铜器作坊中铸造的,各国都没有形成专业的铸钱作坊,其制模制范及铸造工艺也都是由铸制青铜器的工匠兼铸。由于铸造钱币比铸造青铜器简单,所以不存在技术方面的问题。西汉以后,天下一统,虽然货币体系继承秦制,但听民放铸。对于非专业铸工而言,采用石范铸钱,是最简单易行的,省去了传统陶范铸法中复杂的制模制范工艺过程。石范直接铸钱工艺,对于西汉初年那些没有从事过专业青铜范铸技术劳作的工匠而言,应是最为明智的选择。
2《史记》中有关上林三官铸钱的记载
“郡国多奸铸钱,钱多轻,而公卿请令京师铸钟官赤仄,一当五,赋官用非赤仄不得行。白金稍贱,民不宝用,县官以令禁之,无益。岁余,白金终废不行。是岁也,张汤死,而民不思。其后二岁,赤仄钱贱,民巧法用之,不便,又废。于是悉禁郡国无铸钱,专令上林三官铸。钱既多,而令天下非三官钱不得行,诸郡国所前铸钱皆废销之,输其铜三官。而民之铸钱益少,计其费不能相当,唯真工大奸乃盗为之【8】。”
由上述记载可知,由于石范铸钱工艺的简单易行,使民间及郡国得以顺利铸钱。西汉初年,民间铸钱推动了社会经济的快速发展,但其弊端是因铸钱者太多,钱币的形制始终难以统一。为了最大限度地解决这一问题,武帝命上林三官统一铸造五铢。上林三官采用技术难度较大的铜范铸钱工艺,铸出了型制统一的五铢。由于上林三官五铢钱形规矩,技术要求及铸制成本皆高于石范铸钱,加上严厉的法令,所以,武帝以后民间盗铸钱得以有效控制。 战国及其以前铸器虽用过石范,但绝大多数铸器还是采用陶范,为什么西汉以后铸钱却大多使用石范?除上述因素外,还应考虑技术问题及社会背景。
1 青铜时代结束以后,延续了数千年的青铜范铸技术仅由两种长期大量生产的铸件承袭,即铸钱与铸镜。铸钱、铸镜的范铸工艺及合金技术截然不同,各自按照自己的发展需要在不断地改进及革新【9】 。先秦的青铜器范铸技术,是在对夏代以来(约2000年)传统范铸技术的不断改进中一代代传承下来,中间从未出现过断层,但这种范铸技术随着战国晚期青铜时代的结束而逐渐断代。从出土的青铜器群可以看到一个现象,即凡有铸造纹饰的青铜器,绝大多数为战国及其以前的铸品,凡西汉以后的青铜器,则绝大多数无铸纹,这难道是西汉的郡王甚至帝王们不想铸制有铸纹的青铜器吗?我们认为肯定不是,西汉以后无铸纹青铜器出现的原因当不外乎以下几种;其一,周朝文化衰落,青铜纹饰是其代表;其二,鎏金、错金银等装饰工艺的普及;其三,受汉初尚简之风的影响,青铜范铸技术中的有些工艺在战国晚期至西汉初年的数10年内出现断层,这也是西汉以后再也造不出有精美铸纹青铜器的主要原因。
2从出土的西汉青铜铸件看,我们完全有理由认为,西汉初期青铜范铸工匠己不具备春秋战国时期塑造纹饰的技能了。春秋战国时代的工匠,可以用一个很小的纹饰模,复印出许多纹饰范块,从而铸造出一个满身具有完全相同小纹饰的青铜器,而西汉却不能。虽然西汉初年的青铜镜背纹上尚有些地纹,但大多是整雕,再也没有战国青铜镜背纹那种由许多小块拼兑而成的地纹了。再往后至文景时期,整雕地纹也不复存在,出现了采用圆规技术设计的完全无地纹的一些镜种,如日光镜、昭明镜、草叶纹镜等。这说明西汉的青铜范铸工匠,已不再是春秋战国时代那种世代传承的奴隶式的技术工匠,而是只为适应市场经济而劳作的平民百姓。
3近年来,由中国钱币博物馆牵头,与鄂州市博物馆、北京科技大学、中国科技大学等单位分别组成了几个课题组,对春秋空首布、西汉石范铸半两钱【10】、西汉早期原始叠铸、铜范铸钱、制作叠铸范模盒、六朝双面型腔叠铸工艺铸钱等六个方面问题分别进行了专题研究,并都进行了模拟实验。通过模拟实验,我们认识到,自春秋空首布至六朝的各种范铸法铸钱工艺的第一道模,几乎都是在石料上刻制而成的【11】。
结语
综上所述,我们认为,先秦时期各国钱形不同,其铸钱工艺也不相同。进入西汉以后,由于需要尽快恢复社会经济,国家实行开放的铸钱政策,允许民间铸钱,对于复杂的陶范工艺而言,采用石范工艺铸钱最易操作,所以,西汉初年民间大多采用石范铸钱。武帝时期,在收回铸币权的同时,由于统一采用铜范铸钱技术,国家才真正实现了铸币的统一。王莽以后,由于钱形更改及合金成分的改变,采用西汉初年发明的陶范叠铸工艺技术并将其改进,亦是最佳选择。从此,陶范叠铸铸钱技术一直被使用到发明砂型铸钱为止。
过去曾有学者认为,西汉石范及铜范都不能铸钱。我们认为,石范及铜范能否铸钱不是问题,关键是西汉初年只有采用石范铸钱,才能使西汉初期的社会经济得以快速发展。而上林三官则必须采用铜范铸钱,才能实现国家货币的真正统一。王莽时期,叠铸工艺技术的广泛应用和不断改进,是科学技术的发展在当时铸钱业中的具体体现。王莽以后至六朝一直使用陶范叠铸工艺主要有两个原因,一是离先秦青铜时代的传统陶范技术越来越远;二是叠铸范所使用的金属模盒可在石祖范上直接铸成【12】,比传统陶范的制模制范工艺简单许多。所以,采用叠铸技术铸钱不但比传统陶范法串铸技术省工、省料、省时,而且所铸钱的质量好坏也容易控制。所以,王莽以后至砂型铸钱技术出现前,铸钱的主流工艺是陶范叠铸。 【1】王楚栋、董亚巍、王金华、周卫荣、李秀辉:《中国古代石范铸钱模拟试验研究》,《中国钱币》2003年1期第32页。
【2】李迎华、董亚巍、周卫荣、王昌燧:《汉代铜范铸钱工艺及其模拟试验》,《中国钱币》2005年2期。
【3】周卫荣、戴志强:《钱币学与冶铸史》第177页“齐刀铜范母与叠铸工艺”,中华书局 2002年10月。
【4】周卫荣《中国古代钱币合金成分研究·先秦》第6页表2211-2尖足布的合金成分,中华书局2004年4月。
【5】周卫荣:《中国古代钱币合金成分研究·秦汉》第30页表222-1秦半两的合金成分,中华书局2004年4月。
【6】王金华、李秀辉、周卫荣:《西汉石范铸钱原因初探》,《中国钱币》2003年1期第25页。
【7】周卫荣:《中国古代钱币合金成分研究·新莽钱》第40页表 222-4新莽钱的合金成分,中华书局2004年4月。
【8】《史记·平淮书》,岳麓书社,1988年第1版1995年第10次印刷。
【9】董亚巍:《论古代铜镜制模技术的三个历程》,《收藏家》2004年2期。
【10】王金华、李秀辉、周卫荣:《西汉石范铸钱原因初探》,《中国钱币》2003年1期第25页。
【11】西汉铜范铸钱课题组对汉代制作叠铸范用的铜质模盒进行了模拟实验,并于2004年12月 18日在鄂州通过了部级鉴定。课题组研究确认,这种铜质模盒亦是采用石料制作第一道工序,相关论文将陆续刊出。
【12】叠铸范金属模盒研究课题组对汉代制作叠铸泥范用的金属模盒的制作进行了模拟实验,并于2004年12月18日在湖北鄂州市通过了部级鉴定,相关论文将陆续刊出。
⑽ 古代冶金技术和设备是怎样发展的
我国钢铁冶炼技术的发展是从冶炼生铁开始的,冶铁术大约发明于西周时期。先炼生铁后炼钢,生铁是炼钢的原料。炼钢的出现是具有划时代意义的重大事件。此外,铜冶炼技术也是我国的一项重大发明。
在我国古代冶金技术的发展过程中,风箱扮演者极为重要的角色。它是我国发明的一种世界上最早的鼓风设备。
欧冶子是春秋时越人,是当时的冶金高手,更是我国历史上著名的铸剑师。《越绝书》中记载有“楚王见剑”的故事,让我们有幸看到“龙渊”剑的诞生过程。
楚王命令相剑家风胡子到越地去寻找欧冶子,叫他制造宝剑。于是欧冶子走遍江南名山大川,寻觅能够出铁英、寒泉和亮石的地方,只有这三样东西都具备了,才能铸制出利剑来。
最后,欧冶子来到了龙泉的秦溪山旁,发现在两棵千年松树下面有7口井,排列如北斗,明净如琉璃,冷澈入骨髓,实乃上等寒泉,就凿池储水,即成剑池。
欧冶子又在茨山下采得铁英即纯净的铁,拿来炼铁铸剑,就以这池里的水淬火,铸成剑坯。可是没有好的亮石,终是无法磨出宝剑。
欧冶子又爬山越水,千寻万觅,终于在秦溪山附近一个山岙里找到亮石坑。发觉坑里有丝丝寒气,阴森逼人,知道其中必有异物。于是焚香沐浴,素斋三日,然后跳入坑洞,取出来一块坚利的亮石,用这里的水慢慢磨制宝剑。
经两年之久,终于铸剑3把:第一把叫“龙渊”;第二把叫“泰阿”;第三把叫“工布”。
这些剑弯转起来,围在腰间,简直似腰带一般,若一松手,剑身即弹开,笔挺笔直。若向上空抛一方手帕,从宝剑锋口徐徐落下,手帕即分为二。斩铜剁铁,就似削泥去土。
这些宝剑之所以如此锋利,皆因取铁英炼铁铸剑,取这池水淬火,取这山石磨剑之故。
楚王见剑大喜,乃赐此宝地为“剑池湖”。后在唐代改叫“龙泉”,一直叫到今天。
楚王曾引泰阿之剑大破晋军。当时晋国出兵伐楚,围困楚都三年,为夺楚国镇国之宝“泰阿剑”。楚国欲城破之时,楚王亲自拔剑迎敌,突然剑气激射,飞沙走石,遮天蔽日,似有猛兽咆哮其中。片刻之后,晋军旌旗仆地,流血千里,全军覆没。
上述记载,虽然带有传说的成分,但据现代考古发掘报道,春秋时期,我国的冶金技术确实非常之高,达到了当时世界先进水平。
欧冶子为越王勾践铸造的宝剑,被埋在地下数千年,发掘出土后发现还光亮不锈,十分锋利。经现代科学研究,这些青铜兵器都经过很好的外镀处理,表明我国是世界上最早发明金属外镀术的国家。
从目前的考古发掘结果来看,我国人工冶炼的铸铁器具约出现于春秋末期以前,即公元前6世纪左右。
江苏省六合县程桥的东周墓中出土的铁丸和弯曲的铁条,经鉴定前者是迄今发现的我国最早的生铁,为白口铁铸件;后者是用早期的块炼铁锻成的。这是世界最早的生铁。
生铁是炼钢的原料。炼钢的产品多是低碳钢和熟铁,但是如果控制得好,也可以得到中碳钢和高碳钢。据考古学家考证,我国早在西汉的时候,就已经掌握炼钢技术,是世界上最早会制造炼钢的国家。
徐州狮子山楚王陵考古发现:楚王陵保存着一处完整的西汉楚王武库,库中堆满各式成捆的实战楚汉兵器,兵器虽历时2000多年,依然锋利无比,轻轻一划刀锋力透10余层厚纸。
研究分析表明:当时的钢铁技术正处于发展时期,淬火工艺、冷锻技术、炼钢制作均已使用。楚王陵的年代下限为公元前154年,这表明我国在西汉早期已发明并使用了炼钢技术。
世界上最早有关炼钢的记载,见于我国古代东汉时期的《太平经》72卷,书中写道:
使工师击治石,求其铁,烧冶之,使成水,乃后使良工万锻之,乃成莫邪耶。
这“水”应指生铁水。“万锻”应指生铁脱碳成钢后的反复锻打。
直至18世纪中期,英国才发明了炼钢法,在产业革命中起了很大的作用。
青铜冶炼也是我国独树一帜的技术发明。据考古发掘和古书《史记·封禅书》等记载,我国在夏代已经冶炼青铜,进入青铜时代。
冶铜技术和规模上在殷商已很发达,西周进入鼎盛时期。表明我国是世界最早冶炼青铜和进入青铜时代的国家。
白铜的发明是我国古代冶金技术中的杰出成就。目前公认的我国也是世界上最早的白铜记载,见于东晋散骑常侍常璩的《华阳国志·南中志》卷4。文中记载:“螳螂县因山名也,出银、铅、白铜、杂药。”
螳螂县治所在今云南巧家老店镇一带。这里富产铜矿,而邻近的四川会理出镍矿,两地间有驿道相通,从资源上看,可以肯定螳螂县所出白铜为镍白铜。这是有关镍白铜的最早可靠记载。
在我国古代文献中,白色的铜合金统称为白铜,包括三种铜合金:
一是含锡很高的铜锡合金,如被称作白铜钱的“大夏真兴”铜钱和隋五铢钱,经检验均为高锡青铜,不含镍。又如日本正仓院收藏的一批奈良时代的我国白铜镜,也是高锡青铜;二是含砷在10%以上的铜砷合金,即砷白铜;三是铜镍合金即镍白铜。三种白铜中,镍白铜最为重要,其次是砷白铜。
我国是世界最早用胆水炼铜的国家。西汉时期《淮南万毕术》记载“曾青得铁,则化为铜”,东汉时期《神农本草经》说“石胆……能化铁为铜”,这些距今已约2000年,比国外约早1500年。
胆水炼铜或称“胆铜法”,是宋代最重要的炼铜方法,即把铁放在胆矾溶液中,使胆矾中的铜离子被金属铁置换成为单质铜沉积下来的一种产铜方法。
因在金属活动顺序表中,铁排在铜的前面,表明铁的金属活动性强于铜,所以铁能和铜盐发生化学作用而置换出铜。
失蜡铸造法是铸造器形和雕镂复杂器物的一种精度较高的铸造方法。我国是世界上最早发明失蜡铸造法的国家。
失蜡法铸造铜器从文献记载看,最早是唐代。北宋宰相王溥著的《唐会要》中记载,唐代开元年间使用蜡模铸造开元通宝,这是我国关于失蜡法的最早记载。
从青铜实物考察,1979年河南省淅川县楚国令尹子庚墓出土的铜禁,器体侧面和边沿铸强国富民呈网状的相互缠绕的蟠螭,所显现出的玲珑剔透的镂孔就是用失蜡法铸造的。
据研究,子庚死于公元前552年,它的相对年代应属春秋晚期,是我国目前发现的采用失蜡法铸造铜器最早的铸件。它的发现将我国古代采用失蜡法铸造铜器的起始时间大大提前了,从而在世界上居于领先地位。
古代先进的冶金技术靠的鼓风设备。风箱就是我国古代劳动人民发明的一种世界上最早的鼓风设备。这种古老的设备能够使炉中的火焰熊熊燃烧起来。
考古学家从文献记载上看到,我国古代的大哲学家老子曾经说:“天地之间,其犹橐龠乎,虚而不屈,动而愈出。”
这句话的意思是说:天地万物其实就像一个很大的皮革做的鼓风器,里面充满了空气,所以天不会塌下来。它越是活动,放出的空气就越多。
橐龠,就是古代的一种鼓风器,是“风箱”一词的古称。老子生活于公元前571年至公元前471年之间,可见那时就已经普遍开始使用风箱这种鼓风器了。
在我国古代,风箱是一种非常重要的工具。尤其在冶炼金属方面,风箱更是必不可少的设备。
宋代发明了一种双动式活塞风箱,这种风箱有许多优点,所以刚发明出来,就在我国民间普遍使用,甚至直至今天,北方农村中有些地方仍在使用这种风箱。
双动式活塞风箱整体为一个矩形的木箱,箱内用一个隔板又分为两层,上层内装有活塞,活塞与拉杆相连而且又和风箱外的拉手相接,在活塞与隔板相接的地方,有一些羽毛,这样可以防止空气溢出。
下面一层是风道,隔板的两端有两个风口,箱两端各有一个进风孔,口上装有一个活瓣,活瓣可使空气只朝一个方向流动。
使用这种风箱的时候,只要把风箱上的拉杆一拉一推,即可使空气往复运动。这样炉中的焰火在风的吹动下就会越烧越旺。
风箱在我国的发展经历了漫长的岁月。从战国时期的皮革橐龠到东汉时期的木扇式水排,直至宋代的双动式活塞风箱,这种世界上最古老的鼓风器,使我国古代在这方面的研究一直处在世界先进行列。
除了上述介绍的之外,我国古代冶金技术还有许多其他发明与创造,但限于篇幅,只能挂一漏万,不能一一述及。不过由上所述,便可足见其先进程度。
总之,我国古代在冶金技术和设备上,创造了多项发明,极大地促进了我国冶炼技术的发展,也为世界冶金业作出了重大贡献。