金屬的使用，標(biāo)志著人類(lèi)文明進(jìn)入了一個(gè)新的階段。在世界的古代文明中，無(wú)論哪一個(gè)地方，最初使用的都是銅器，然后才進(jìn)入鐵器時(shí)代的，中國(guó)也不例外。

一、中國(guó)古代的銅錫合金工藝

在中國(guó)古代，銅經(jīng)常是以自然銅的形式出產(chǎn)的，這種純銅經(jīng)過(guò)成型加工工藝，即可作為器具使用。由于這種銅質(zhì)比較軟，雖然可以用來(lái)制作裝飾品，但卻不能用來(lái)制造武器或生產(chǎn)工具。為了提高它的硬度以利于鑄造，古代中國(guó)采取了在銅中摻進(jìn)其他金屬以得到銅合金的工藝。

銅合金中最普遍的是銅和錫的合金，青銅器就是用這種合金制成的。當(dāng)然，除了錫以外，有的青銅器還含有鉛。雖然中國(guó)最近也發(fā)掘出了據(jù)認(rèn)為是純銅器時(shí)代的遺物。不過(guò)，關(guān)于這方面的研究，尚處于探討階段，歷來(lái)的研究對(duì)象都是青銅器。

在中國(guó)，青銅器的使用始于殷代。第二次世界大戰(zhàn)以前，以殷墟遺跡為重點(diǎn)，發(fā)掘了許多代晚期的銅器。戰(zhàn)后，在鄭州的殷代中期遺跡中，又有大量的發(fā)現(xiàn)。另外，在河南省偃師二里頭的遺跡中還發(fā)現(xiàn)了少量的殷代早期的青銅器，一般認(rèn)為，殷代在它的初期就已經(jīng)進(jìn)入了青銅器時(shí)代。

二、殷代中期，中國(guó)的青銅技術(shù)產(chǎn)生了進(jìn)一步的飛躍

有的中國(guó)學(xué)者認(rèn)為中國(guó)的青銅器時(shí)代可以追溯至距今四千年前的古代，但我覺(jué)得這個(gè)年代估計(jì)得似乎太早。在出土的青銅器中，雖然有箭頭、戈戟等武器和一些生產(chǎn)工具，但是一說(shuō)到殷代的青銅器，人們所想到的還是那些令人目驚奇的祭祀器具。這些器具表明了殷代文明是把祭祀作為政治的中心內(nèi)容的。從殷墟發(fā)掘出的像司母戊鼎這樣巨大的青銅器，戰(zhàn)后又在鄭州遺跡中發(fā)現(xiàn)的非常精美的大方鼎，這些青銅祭器都表明，從殷代中期開(kāi)始，中國(guó)的青銅技術(shù)產(chǎn)生了進(jìn)一步的飛躍。

金屬器具的成型工藝分鍛造和鑄造兩種，中國(guó)的青銅器全部都是鑄造而成的。在殷代遺跡中，還發(fā)掘到了熔化金屬用過(guò)的坩堝和用砂子、粘土做成的鑄型?？梢韵胍?jiàn)，那種為制作精巧器具的蠟型制造法，只是在極個(gè)別的請(qǐng)況才使用的，青銅器的鑄造過(guò)程是，首先分別精煉出銅和錫，然后再根據(jù)所要制造的器具，按適當(dāng)?shù)谋壤雁~和錫混在一起溶煉。當(dāng)然為了獲得更好的熔流有時(shí)還故意加入一些鉛金屬。

那么，這種合金的硬度是怎樣隨著銅、錫的不同比例而發(fā)生變化的呢?

當(dāng)錫的比例占百分之二十八的時(shí)候，硬度是最高的。在百分之二十八左右，硬度急劇降低。因此，鋒利的器具需要以接近百分之二十八的比例摻入錫金屬。另外，在《周禮?考工記》中可以看到據(jù)認(rèn)為是春秋時(shí)代的齊國(guó)所寫(xiě)下的記載，其中標(biāo)記著六種青銅器的銅和錫的不同比例。

例如，關(guān)于其中之一的鐘鼎是這樣記載的:

金有六齊。六分其金而錫居一謂之鐘鼎之齊。

這里的“齊”字與“調(diào)劑”的“劑”字相同，表示銅錫摻合的比例。關(guān)于這段文字中的“六分其金”的“金”有兩種說(shuō)法，其一認(rèn)為:“金”是完成了的合金，其二認(rèn)為:“金”就是銅。在這兩種不同的說(shuō)法中，銅錫的比例是不同的。

根據(jù)這兩種說(shuō)法來(lái)計(jì)算，考工記中記載的六種銅器的銅錫比例比較接近實(shí)際情況，然而根據(jù)原文來(lái)看，似乎第一種法說(shuō)是正確的。

中國(guó)古代青銅器成分的分析工作，戰(zhàn)前主要是由日本學(xué)者來(lái)進(jìn)行的。戰(zhàn)后，中國(guó)學(xué)者在這方面也展開(kāi)了研究。我認(rèn)為，雖然這些研究的結(jié)果不一定與上述的比例相符，但大體傾向卻是相似的。在鑒燧、即銅鏡的配方中，錫的含量似乎過(guò)多。在分析秦漢的金屬鏡時(shí)，發(fā)現(xiàn)許多金屬鏡中錫和鉛的比例占百分之三十以上，銅與錫的比例也不是各半，其中還含有相當(dāng)數(shù)量的銅以外的金屬。

隨著時(shí)代的推移，中國(guó)金屬鏡中非銅金屬量逐漸增多，金屬鏡質(zhì)地變壞。為了補(bǔ)救這一不足，于是就采用了鍍水銀的方法。一般認(rèn)為，考工記中所記載的是公元前五、六世紀(jì)的知識(shí)，但也有人認(rèn)為早在殷代就已經(jīng)有了與這種水平相接近的知識(shí)。

三、鐵器的出現(xiàn)

廣泛使用銅器的周朝，從中期開(kāi)始，又出現(xiàn)了鐵制的生產(chǎn)工具。早些年，從殷代遺跡中發(fā)現(xiàn)了兩三件青銅利器的某部分是用鐵制成的。這種鐵是用罕見(jiàn)的隕鐵加工而成的，可以想見(jiàn)，當(dāng)時(shí)還沒(méi)有從鐵礦石中精煉鐵的技術(shù)?！蹲髠鳌肤斦压拍曛杏羞@樣的記載：

遂賦魯國(guó)一鼓鐵，以鑄刑鼎。

這是記載中國(guó)使用鐵的最早文獻(xiàn)。

對(duì)于這里的“鼓”一詞，有兩種解釋。一種解釋認(rèn)為“鼓”是容量單位，另一種解釋認(rèn)為，“鼓”是風(fēng)箱爐。中國(guó)學(xué)者楊寬贊成后一種解釋。他認(rèn)為，在公元前六世紀(jì)末就已經(jīng)采用風(fēng)箱爐熔煉鐵的技術(shù)了。也就是說(shuō)，這種觀點(diǎn)認(rèn)為，公元前六世紀(jì)末中國(guó)就已經(jīng)有了鑄鐵，當(dāng)然，在鑄鐵之前就已經(jīng)有了鍛鐵技術(shù)。所以，在公元前七世紀(jì)，中國(guó)就開(kāi)始有了精煉鐵。

根據(jù)這種解釋?zhuān)鲜觥蹲髠鳌分械挠涊d可以理解為:

于是作為賦役，讓晉國(guó)交出一爐用風(fēng)箱爐熔煉的鐵，用來(lái)鑄造刑鼎(鑄有法令條文的鼎)。

但是，問(wèn)題在于，即使使用了風(fēng)箱爐，也不能以此來(lái)斷定所煉出來(lái)的鐵就是鑄鐵。中國(guó)開(kāi)始使用鐵器的時(shí)間與中東各國(guó)鐵的起源相比，晚了相當(dāng)一個(gè)時(shí)期，然而引人注意的是，中國(guó)在很早以前，精煉鐵的技術(shù)就得到了高度的發(fā)達(dá)。

根據(jù)碳元素的不同含量，鐵可分為三類(lèi)。含碳元素最多、占百分之ー點(diǎn)七以上的是用于鑄件的鑄鐵;含碳元素最少，占零點(diǎn)零三左右的是用于鍛件的鍛鐵;處于兩者中間的、即碳元素的含量處于百分之零點(diǎn)零三至百分之一點(diǎn)七之間的是鋼。

在無(wú)法得到足夠高溫的古代，實(shí)際上采用的技術(shù)是，先用木炭和風(fēng)箱把鐵礦石加熱，以得到半熔狀態(tài)的坯鐵，再用鍛造方法來(lái)制造器具。中東的古代社會(huì)自不必說(shuō)，歐洲古代實(shí)行的也是這種鍛造方法。而且這種鍛造方法在歐洲直延用到十三、十四世紀(jì)。

埋設(shè)在地下的鐵器由于銹蝕，所以，很少有能夠殘留下來(lái)的。二次大戰(zhàn)前，中國(guó)一直沒(méi)能發(fā)現(xiàn)鐵器的遺物。但新中國(guó)成立后，在發(fā)掘鐵器遺物的工作方面取得了顯著的成果。

從東北到華北、從長(zhǎng)江流域到四川省，在二十多處發(fā)現(xiàn)了戰(zhàn)國(guó)時(shí)代的鐵器遺物。從1950年開(kāi)始，在河南省輝縣進(jìn)行了為時(shí)三年的大規(guī)模的發(fā)掘工作，出土了戰(zhàn)國(guó)時(shí)代的鐵鏟、鐵鋤等農(nóng)具。根據(jù)孫廷烈先生的金相學(xué)方面的研究結(jié)果，這些鐵器都是用鍛造方法制成的。但是，在河北省興隆縣又發(fā)現(xiàn)了七八件鐵制鑄模，顯然，這些鑄模是用于鑄造的。這些鑄模的出土，說(shuō)明在當(dāng)時(shí)用鑄造方法制造鐵器已經(jīng)很盛行了。

四、中國(guó)的鐵器時(shí)代開(kāi)始于漢代

中國(guó)古代鑄鐵的煉制比歐洲早一千幾百年，這確實(shí)是令人驚嘆的。而且為了得到高溫，中國(guó)古代還在送風(fēng)裝置、即風(fēng)箱上作了改進(jìn)。這表明，中國(guó)的煉鐵技術(shù)很早就高度發(fā)達(dá)了。

在戰(zhàn)國(guó)時(shí)代的鐵制器具中，雖然有少量的兵器，但主要是農(nóng)具類(lèi)。戰(zhàn)國(guó)時(shí)代正是農(nóng)具由青銅器向鐵器轉(zhuǎn)換的時(shí)期，所以，這個(gè)時(shí)期的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)相當(dāng)進(jìn)步了。然而，在以鑄造和鍛造技術(shù)為主的戰(zhàn)國(guó)時(shí)代，尚未開(kāi)發(fā)有組織的生產(chǎn)鋼的技術(shù)。

鋼的生產(chǎn)技術(shù)是在漢代形成的。那時(shí)，所有的武器都是鋼制的，從這個(gè)意義上講，中國(guó)的鐵器時(shí)代開(kāi)始于漢代。

綜上所述，在碳元素的含量上，鑄鐵最多，鍛鐵最少，鋼居二者之中。因此，制鋼有以下三種方法。1、用鍛煉方法使鑄鐵脫碳。2、往鍛鐵中加碳元素。3、把鍛鐵和鑄鐵熔化在一起得到含碳量居中的鋼。

這些都是中國(guó)使用過(guò)的方法。生在十一世紀(jì)的北宋時(shí)代的沈括，在他的著作《夢(mèng)溪筆談》中，記載了他去河北省磁州制鐵場(chǎng)參觀時(shí)所見(jiàn)到的情況。這個(gè)制鐵場(chǎng)所使用的制鋼方法是上面的第三種，用這種方法制出的鋼叫做團(tuán)鋼，據(jù)說(shuō)不是真正的鋼。真正的鋼是用第一種方法制得的，即把鑄鐵多次放入火中反復(fù)鍛煉，這樣制得的鋼叫做百煉鋼。