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發(fā)明冶鐵技術(shù)是什么時候
冶鐵術(shù)，主要是指古代人類對鐵的冶煉技術(shù)的發(fā)展演變過程。下面是小編整理的發(fā)明冶鐵技術(shù)是什么時候，歡迎大家閱讀。
我國發(fā)明生鐵冶煉技術(shù)是在春秋后期。
從近來考古發(fā)掘出土的春秋戰(zhàn)國之際鐵器來看，有用“塊煉法”制造的，也有用鑄鐵鑄造的，更有把鑄鐵件經(jīng)過加熱退火柔化處理而成為展性鑄鐵的。
從煉得鑄鐵，鑄成器件，進(jìn)而采用加熱退火的方法，對鑄鐵件加以柔化處理，必須有一個試驗改進(jìn)的過程。
由此可以斷定，我國鑄鐵冶煉技術(shù)的發(fā)明，應(yīng)該更要早些。
至少到春秋晚期，中原地區(qū)這種鑄鐵冶煉技術(shù)已經(jīng)比較成熟，我們從公元前五一三年晉國鑄刑鼎這件事，就可以了解這一點。我們知道，要把刑書鑄在鐵鼎上，不是件簡單的事。
即使這部刑書的文字不多，總該有些條文，要把這些條文鑄到鐵鼎上，這個“鑄型”不會大小，所需流動狀態(tài)的鑄鐵也不會太少，否則的話，就不可能鑄成功。
毫無疑問，中國古代由于改進(jìn)了煉爐的鼓風(fēng)方法，提高了煉爐的溫度，很早就發(fā)明冶煉鑄鐵的技術(shù)，使煉出的鐵成為液體，從而加速了冶鐵過程，提高了鐵的生產(chǎn)率。這對于冶鐵業(yè)的發(fā)展和鐵工具的推廣使用是具有決定意義的。
到戰(zhàn)國中晚期，冶煉鑄鐵和鑄造鐵器已開始分工，新鄭鄭韓古城的內(nèi)倉、西平酒店村和登封告城鎮(zhèn)，都已發(fā)現(xiàn)戰(zhàn)國鑄鐵遺址。
冶鐵的技術(shù)發(fā)明：
戰(zhàn)國中期以后各種農(nóng)業(yè)和手工業(yè)的工具已普遍用鐵制。
鐵器的廣泛使用，便利了砍伐樹林、興修水利、開墾荒地和深耕細(xì)作，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。
在農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)上，社會分工、城鄉(xiāng)分工、商品流通進(jìn)一步擴(kuò)大，貨幣經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時出現(xiàn)了以工商業(yè)發(fā)達(dá)而聞名的城市。
冶鐵技術(shù)的出現(xiàn)對生產(chǎn)關(guān)系的影響：
鑄鐵(即生鐵)冶煉技術(shù)的發(fā)明是在春秋晚期，而戰(zhàn)國發(fā)明的鑄鐵柔化技術(shù)，更是促進(jìn)了當(dāng)時時鐵工具的廣泛使用。
鐵工具的廣泛使用，便利了砍伐樹林，開墾荒地，促進(jìn)了耕種效率的提高和農(nóng)業(yè)的發(fā)展，在農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)上，占有新開墾的肥沃土地的地主開始登上歷史舞臺，土地私有制逐漸確立，加速了“井田制”的瓦解，封建化的生產(chǎn)關(guān)系開始產(chǎn)生。
鑄鐵柔化技術(shù)：
鑄鐵(生鐵)雖然堅硬，但韌性較差，性脆易折。如果在高溫下將鑄鐵件長時間進(jìn)行加熱，使其化合碳發(fā)生變化，就可以改變它的材質(zhì)和性能。其中有一種方法叫鑄鐵柔化處理，通過這種處理的鑄鐵叫可鍛鑄鐵。
按照熱處理條件的不同，鑄鐵柔化處理技術(shù)又可以分為兩種工藝：一種是在氧化氣氛下對白口鑄鐵件進(jìn)行退火脫碳處理，使之成為白心可鍛鑄鐵;另一種是在中性或弱氧化氣氛下，對白口鑄鐵件進(jìn)行長時間高溫退火處理，使之成為黑心可鍛鑄鐵。
中國的冶鐵技術(shù)是從哪來的呢。
實事求是的講，和整個世界文明橫向比較，中國在戰(zhàn)國時期（前475年至前221年）才真正進(jìn)入到鐵器時代，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界其他地區(qū)。
考古學(xué)家在地中海的近東地區(qū)，迄今已發(fā)現(xiàn)了至少14件公元前3000年的鐵器，其中至少有1件為人工冶煉，其余情況不明，這些都是目前所知道最早的鐵器。公元前2000年，亞美尼亞山地的基茲溫達(dá)部落掌握了煉鐵技術(shù)，開始制造。此后，肥沃新月地帶在公元前1400年，腓尼基人和亞述人已經(jīng)普遍使用了鐵器。公元前9世界亞述古國成為世界第一個普遍使用鐵兵器的國家，這也是它橫行中東的原因。在與亞述的戰(zhàn)爭中，中東諸文明得到了血的教訓(xùn)，也紛紛掌握了普及了鐵兵器。前14世紀(jì)，鐵器傳入歐洲，使得希臘向鐵器時代邁進(jìn)，希臘有充足的鐵礦，如著名的拉夫里昂鐵礦。
中東諸國使用鐵器的技術(shù)在中亞地區(qū)傳播，至于何時傳入到中國沒有具體時間，只能以后考古發(fā)掘證明。總之，這些國家在使用鐵器上比華夏諸國可能要早兩個世紀(jì)。
中國冶鐵術(shù)的起源
西亞各地發(fā)現(xiàn)的鐵器可以早到公元前30世紀(jì)中葉，距今約4500年。公元前12世紀(jì)前后地中海地區(qū)鐵器的使用日益普遍。中亞多數(shù)地區(qū)在公元前20世紀(jì)未或公元前20與公元前10世紀(jì)之交開始了早期鐵器時代。巴基斯坦的犍陀羅墓葬文化晚期進(jìn)入了早期鐵器時代，早期鐵器時代又分早晚兩個階段，所測碳十四數(shù)據(jù)，晚期階段在公元前14至13世紀(jì)。印度的彩繪灰陶文化階段鐵器制作水平已很高，在這一文化面積很小的阿特蘭基海勒遺址中發(fā)掘出鐵制品135件，有家用器物、家具、其他手工業(yè)工具，用于戰(zhàn)爭或狩獵的武器。繪彩灰陶文化的年代早于公元前11世紀(jì)或更早。原蘇聯(lián)中亞地區(qū)的居民學(xué)會冶鐵后，鐵器也很快被使用于日常生活和狩獵與戰(zhàn)爭的所有領(lǐng)域。古花拉子模地區(qū)的阿米拉巴得文化進(jìn)入早期鐵器時代不晚于公元前10世紀(jì)。弗爾干納盆地一支較為發(fā)達(dá)的早期鐵器時代文化是楚斯特文化，在這一文化的達(dá)爾弗爾津特佩遺址出土有早期的煉鐵的礦熔碴。楚斯特文化的年代在公元前20世紀(jì)與公元前10世紀(jì)之交。
商周時期中原地區(qū)青銅冶煉術(shù)已達(dá)到相當(dāng)水平，但是從商代中期到周末數(shù)百年間，人工冶鐵術(shù)并未在高超的冶銅技術(shù)的影響下發(fā)展起來，西周末偶見人工冶煉的鐵器時，仍使用隕鐵。新疆屬于中亞的一部分，大多地方的地理地貌與中亞其他地區(qū)區(qū)別不大，特別是北疆一些大河將新疆與以西中亞國家連為一個大的自然地理單元，考古發(fā)現(xiàn)表明在古代它們擁有相同的文化。和中亞其他地區(qū)一樣，新疆在公元前20世紀(jì)與10世紀(jì)之交進(jìn)入了早期鐵器時代，并很快普及。中、西亞地區(qū)發(fā)現(xiàn)的早期鐵器為原始的塊煉鐵，窮科克臺地墓地出土的鐵器經(jīng)北京科技大學(xué)冶金史研究所鑒定，為塊煉鐵或滲碳鋼，中原地區(qū)最早出現(xiàn)的人工冶鐵亦為塊煉鐵，早期的冶鐵技術(shù)一致，從新疆和中原地出土的金鐵合體或金玉合體的器物看，早期鐵器十分珍貴。商代開始，中原和古西域就有非常密切的文化聯(lián)系，商末貴族墓葬中的玉來自西域，三門峽虢國墓地出土中國最早的人工冶鐵品，這里還出土過一面早期銅鏡，背面為線描的動物紋飾，明顯不是中原體系的銅器，風(fēng)格類同的銅鏡在和靜縣察吾乎溝文化中發(fā)現(xiàn)過—件，德國柏林博物館收藏品中有一件，虢國墓地的那面銅鏡顯然是西來的。鄯善縣洋海墓地出有一銅鐵合體的鐵器，同墓地出有管銎戰(zhàn)斧、鈴形鏤孔銅器等，這些銅器在西亞等地公元前一千六、七百年遺址中就有發(fā)現(xiàn)，中原和中國北方地區(qū)發(fā)現(xiàn)的同類銅器年代到商末。最近在塔什庫爾干地區(qū)發(fā)現(xiàn)喇叭口狀銅耳環(huán)，它是安得羅諾沃文化中的典型銅器，類同器物在甘肅河西及中國北方地區(qū)都有發(fā)現(xiàn)，年代在商周。上述器物明顯是從西亞、中亞經(jīng)新疆向中原流布，和這些器物一樣，在西亞和中亞早已出現(xiàn)的鐵器也隨之由西向東傳布。新疆鐵器出現(xiàn)的時代早，發(fā)現(xiàn)多，河西沙井文化發(fā)現(xiàn)二件鐵器年代可早到西周，關(guān)中地區(qū)鐵器早到春秋早。人工冶鐵術(shù)由西亞、中亞經(jīng)新疆向中原傳布的線路也基本清楚。冶鐵術(shù)傳入中原后，在已經(jīng)十分發(fā)達(dá)的青銅冶煉技術(shù)的基礎(chǔ)上，很快發(fā)明了冶鑄生鐵，這項工藝早西方一千多年，從此中國的冶鐵術(shù)開始領(lǐng)先西方。最早進(jìn)入人類視野的鐵礦物無疑是鐵隕石（或簡稱隕鐵），這種不折不扣的天外來客，為人類提供了有關(guān)鐵的最初知識。
鐵隕石主要由鐵鎳合金組成，一般含鎳4～10%，極少數(shù)隕鐵中的鎳含量可以高達(dá)60%。隕鐵的絕大部分都是可鍛的。
有證據(jù)表明，石器時代的人們已能夠利用隕鐵。居住在西格陵蘭約克角地區(qū)的石器時代的人們，一直用含鎳8%左右的隕鐵制造工具。在北格陵蘭曾發(fā)現(xiàn)過一把愛斯基摩人的小刀，由一些裝在海象牙上的隕鐵片組成。在中國，古代隕鐵制品也正在不斷被發(fā)現(xiàn)。1972年冬，在河北省藁城縣臺西村商代遺址（碳－14測定年代為公元前1520±160年），發(fā)現(xiàn)了一件鐵刃銅鉞。全鉞殘長111mm，闌寬85mm。鐵刃寬60mm，在銅外部分已經(jīng)斷失，銅身夾住的部分厚2mm，深10mm。對這件古兵器進(jìn)行的科學(xué)考查表明，“鐵刃中沒有人工冶鐵所含的大量夾雜物，原材料鎳含量在6%以上，鈷含量在4%以上。更為重要的是，盡管經(jīng)過鍛造和長期風(fēng)化，鐵刃中仍保留有高低鎳、鈷層狀分布”，研究者據(jù)此斷定，這件銅鉞的鐵刃系由隕鐵制成，而整個銅鉞的制作過程是：先將隕鐵鍛造成薄刃，然后再澆鑄青銅柄部。
在我國歷代文獻(xiàn)中，有關(guān)隕鐵的記載也可謂不絕如縷。最早記錄隕鐵墮落現(xiàn)象的是《史記》：“秦獻(xiàn)公十七年（公元前368年），櫟陽雨金四月至八月。”所謂“雨金”是指許多鐵隕石同時墮落，也即現(xiàn)代人所謂的“隕石雨”，而櫟陽是秦獻(xiàn)公的都城，其地在今陜西臨潼東北。其后，唐代樊綽《蠻書》中記載云南南詔王備有“天降鐸鞘”。段成式《酉陽雜俎》中說“南番有毒槊……言從天而下，入地丈余”。北宋治平元年（公元1064年）某日，沈括在常州宜興縣曾親見隕鐵墮落并作了詳細(xì)記載：“是時火息，視地中只有一竅如杯大，極深，下視之，星在其中，熒熒然。良久漸暗，尚熱不可近。又久之，發(fā)其竅，深三尺余，乃得一圓石，猶熱，其大如拳，一頭微銳，色如鐵，重亦如之。”此后，在《元史·五行志》中也有一段清楚的記載：“元至正十年（公元1350年）十一月冬至夜，陜西耀州有星墮于西原，光耀燭地，聲如雷鳴者三，化為石，形如斧。一面如鐵，一面如錫，削之有屑，擊之有聲。”
建國以后，許多隕鐵實物也已被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)。如1958年在廣西南丹發(fā)現(xiàn)了早期降落的鐵隕石雨，經(jīng)現(xiàn)場勘查，已發(fā)現(xiàn)的十九塊南丹鐵隕石中，最小者為1.3kg，最重者為1.9噸，含鎳量在7%左右。而不知何時落在我國新疆準(zhǔn)葛爾地區(qū)的一塊重約二十噸的鐵隕石，則是目前世界上收集到的第三大鐵隕石。
以上事實說明，原始民族在早期就已經(jīng)能夠利用天然隕鐵。而至遲在商代中期，中華民族的先祖?zhèn)円呀?jīng)掌握了一定水平的鍛鐵技術(shù)，熟悉鐵的加工性能，認(rèn)識鐵與青銅在性質(zhì)上的差別。顯然，中國人對鐵的最初認(rèn)識只能更早。
煉銅早于煉鐵，不僅已為考古文物和歷史文獻(xiàn)所證實，而且也符合冶金技術(shù)的發(fā)展規(guī)律。原因很簡單，就像從樹上摘蘋果總是從低處摘起一樣，由于煉銅（專指古代）較煉鐵容易，最早誕生的當(dāng)然是煉銅術(shù)。
煉銅術(shù)起源于新石器時代的人們對自然銅的利用。絕大部分自然銅是含銅高達(dá)98－99%的紅銅，不僅具有金屬光澤，而且具備良好的加工性能。最初，人們也許只是把自然銅當(dāng)成石料來打制石器，在實踐中必然會發(fā)現(xiàn)自然銅具有石頭無法比擬的延展性，容易按需要打制成形。接下來，人們自然也會發(fā)現(xiàn)，將自然銅放到火里燒過后，打制起來就會更加容易。如果火焰溫度足夠高，自然銅就會熔化，而熔化的銅水能夠流動，凝固以后又可隨容器成形。這一現(xiàn)象的反復(fù)出現(xiàn)，必然導(dǎo)致煉銅技術(shù)與鑄造技術(shù)的萌生。
紅銅的熔點是1083℃，而早在公元前5000年前后的仰韶文化前期，陶器的燒成溫度就已達(dá)到了900－1000℃，已經(jīng)具備熔煉自然銅的技術(shù)基礎(chǔ)。我們已經(jīng)知道，在銅礦床的表層，除了自然銅外，還有孔雀石和赤銅礦，尤其是孔雀石，色彩鮮艷奪目，極易引人注意。孔雀石常同自然銅一起出現(xiàn)，并與銅銹有類似的顏色，這就容易使人產(chǎn)生聯(lián)想，激起用孔雀石煉銅的沖動。而這種沖動一旦付諸實踐，就是煉銅技術(shù)的誕生。孔雀石屬于堿式碳酸銅，只要加熱到一定溫度，就會分解為氧化銅，而氧化銅同木炭一起加熱，就能還原出銅來。
鐵的情形則很不相同。鐵很易被氧化，除隕鐵外，自然界中的鐵都呈氧化物或其它化合物的形態(tài)存在。純鐵的熔點為1537℃，直接熔鐵在新石器時代根本就不可能。鐵礦石的還原溫度雖然并不需要這么高，但溫度低時還原速度很慢，對實際生產(chǎn)沒有意義。同時，低溫還原出來的鐵在冷卻時很容易被重新氧化，又變成了鐵銹。因此，盡管銅、鐵礦總是共生，在煉銅術(shù)誕生之后，冶鐵術(shù)的誕生仍須時日，需要一場深刻的技術(shù)革命為其準(zhǔn)備足夠的條件。事實是，這場技術(shù)革命果然發(fā)生了，時間是公元前3500年至公元前2600年，持續(xù)近千年之久，相當(dāng)于中國銅石并用時代的早期。
從嚴(yán)格意義上講，這是一場制陶技術(shù)的變革，變革的內(nèi)容主要是：用快輪制坯代替手制；改革陶窯火道和箅面火眼，使窯室內(nèi)的火力更加均勻；擴(kuò)大窯室直徑，窯壁由直立改為內(nèi)收。窯壁內(nèi)收是為了封窯的方便。在陶器燒到一定火候時密封飲窯，就會制造出還原氣氛而燒出灰陶，此時如果讓大量松煙進(jìn)入，使其發(fā)生滲碳作用，就會燒出很好的黑陶。由敞口氧化燒制紅陶進(jìn)步為密封飲窯制造還原氣氛燒制灰、黑陶，透露了一個非常重要的信息：人們已經(jīng)掌握了對銅鐵冶煉至關(guān)重要的知識――高溫下的還原。
由于時代的局限，我們還無法弄清原始冶銅術(shù)的細(xì)節(jié)，但是，有一點是可以肯定的，在制陶術(shù)完成上述變革之后的公元前2600年－前2000年，中華大地上的銅器突然多了起來，除紅銅外還有了青銅和黃銅，并最終順利進(jìn)入了青銅時代。這當(dāng)然不會是偶然現(xiàn)象，唯一合理的解釋只能是，源于制陶術(shù)的冶銅術(shù)分享了制陶術(shù)的最新成果，完成了由萌生期到成熟期的過渡。而隨著冶銅技術(shù)的成熟，冶銅實踐也變得豐富多彩起來。也只有到了這時，銅、鐵礦共生的前提對于冶鐵術(shù)的誕生才有了實際意義。而煉鐵高爐首先在中國誕生也才有了根據(jù)，當(dāng)然，這是后話。
冶鐵史始于塊煉鐵出現(xiàn)
目前已知的中國最早的銅器，是1973年出土于陜西臨潼姜寨仰韶文化遺址（約公元前3700年）的原始黃銅片和出土于甘肅東鄉(xiāng)馬家窯文化遺址（約公元前3100年）的青銅刀，中國冶銅術(shù)的起源當(dāng)然不會晚于公元前3100年。根據(jù)國家“夏商周斷代工程”的最新成果，夏代的紀(jì)年范圍為公元前2070年～前1600年。也就是說，大禹活動的時間是在公元前2070年前后，距離冶銅術(shù)的起源至少已有千年之久。在長達(dá)千年的冶銅實踐中，無論是銅礦的冶煉、銅器的鑄造，還是冶煉設(shè)備的修造，都沒有理由不進(jìn)步。
考古發(fā)現(xiàn)證實，中國早期煉銅使用陶尊，外部涂有草拌泥，起絕熱保溫作用，內(nèi)面涂有耐火泥層，銅礦和木炭直接放入爐內(nèi)。這一裝置不同于從外部加熱的“坩堝”式熔爐，可以使?fàn)t內(nèi)溫度提得更高。可以想象，在這種內(nèi)熱式陶尊爐中，當(dāng)混入銅礦中的氧化鐵礦較多時，在煉渣中還原出鐵來幾乎是一種必然現(xiàn)象。而塊煉鐵在冶鐵史中首先出現(xiàn)就是最好的證明。
塊煉鐵也稱為鍛鐵，是在較低的冶煉溫度下由鐵礦石固態(tài)還原得到的鐵塊。在西南亞和歐洲等地區(qū)，直到十四世紀(jì)煉出生鐵之前，一直采用塊煉法煉鐵。冶煉塊煉鐵，一般是在平地或山麓挖穴為爐，裝入高品位的鐵礦石和木炭，點燃后，鼓風(fēng)加熱。當(dāng)溫度達(dá)到1000℃左右時，礦石中的氧化鐵就會還原成金屬鐵，而脈石成為渣子。由于礦石中其它未還原的氧化物和雜質(zhì)不能除去，只能趁熱鍛打擠出一部或大部，仍然會有較多的大塊夾雜物留在鐵里。由于冶煉溫度不高，化學(xué)反應(yīng)較慢，加之取出固體產(chǎn)品需要扒爐，所以產(chǎn)量低，費工多，勞動強度也大。與生鐵不同，塊煉鐵含碳極低，質(zhì)地柔軟，適于鍛造成形。由于塊煉鐵在鍛打前疏松多孔，故也被稱為海綿鐵。
不難看出，我國古代的內(nèi)熱式陶尊煉銅爐很適于冶煉塊煉鐵，中國歷史上最早的人工冶鐵產(chǎn)品當(dāng)然也非塊煉鐵莫屬。曾經(jīng)有一種流傳很廣的說法，以“江蘇六合程橋兩座東周墓曾出土用塊煉鐵制成的鐵條和白口鑄鐵丸，湖南長沙一座春秋晚期墓中曾出土白口鑄鐵鼎和一把中碳鋼制成的劍”為據(jù)，斷論在中國冶鐵史上，一開始就是塊煉鐵、白口鑄鐵和鋼同時出現(xiàn)，“這是我國古代冶鐵工匠的勛業(yè)，是世界冶鐵史上的奇跡”云云。世界上哪來那么多奇跡？事物發(fā)展的規(guī)律又豈能輕易違背。當(dāng)然，立此論者以春秋時期為中國冶鐵史的開端，而“中國冶鐵始于春秋”又是學(xué)術(shù)界權(quán)威的結(jié)論，提出這種看法原也情有可原。殊不知，中國冶鐵術(shù)在夏代就已開花，春秋戰(zhàn)國之際的鐵、鋼并出，不過是中國冶鐵術(shù)取得突破性進(jìn)步，開始結(jié)果而已。
說到這里，不由使筆者想到了一個有意思的插曲。事情發(fā)生于古人類考古學(xué)界，中國史前歷史上最為重要的晚期智人――山頂洞人的化石材料，在建國前經(jīng)西方古人類學(xué)專家魏敦瑞（Weidenreich.F）研究，認(rèn)為其中的三具頭骨分別代表原始蒙古人、美拉尼西亞人和愛斯基摩人三個不同的類型。言下之意，是這三種人的祖先跑到了一個山洞里。建國以后，中國當(dāng)代古人類學(xué)家吳新智根據(jù)模型又作了新的研究，發(fā)現(xiàn)三者均代表原始的蒙古人種，差別只在于一些細(xì)節(jié)尚未充分形成。學(xué)術(shù)界這才恍然大悟，原來山頂洞人本來就是這三種人的共同祖先，而不是這三種人的祖先為了某一重大事件不遠(yuǎn)萬里到一個山洞里來聚會。
差之毫厘，謬以千里。同樣的事實可以得出相反的結(jié)論，為學(xué)者能不慎哉！
文明初肇“剛鐵”生逢其時
在缺乏物證的情況下，筆者膽敢把塊煉鐵放在中國冶鐵史的開篇，當(dāng)然有所根據(jù)。以《古代社會》一書名垂青史的摩爾根曾告訴我們，“人類的經(jīng)驗所遵循的途徑大體上是一致的。在類似的情況下，人類的需要基本相同。”驗之于人類發(fā)展史，此說不謬。由石器而陶器，再到銅器和鐵器，是世界上所有民族共同的發(fā)展軌跡。當(dāng)世界上其它地區(qū)的冶鐵史都從塊煉鐵開始時，中國冶鐵史獨從生鐵開始，當(dāng)然不合情理。不僅不合情理，也有悖科學(xué)規(guī)律。冶煉溫度只能由低到高，冶煉設(shè)備也只能由簡易到復(fù)雜。先有塊煉鐵，后有生鐵，必然是歷史的真實。
前文已述，由于塊煉鐵產(chǎn)量低、費工多、勞動強度大，人們?yōu)榱颂岣弋a(chǎn)量，就要強化鼓風(fēng)和加高爐身，爐子必將逐漸從地坑式向豎爐發(fā)展。爐身加高以后，爐內(nèi)上升的煤氣流與礦石接觸的時間延長，能量利用率有了提高。鼓風(fēng)強化則有兩方面的效果：一方面使氣體壓力加大，穿透爐內(nèi)料層的能力增強，因而允許增加爐身高度；另一方面是燃燒強度提高，直接提高了爐內(nèi)溫度。這些都促使產(chǎn)量提高。可是，事物總是一分為二的，溫度高了雖然鐵產(chǎn)量有所提高，往鐵里滲碳的速度也加快了，當(dāng)滲碳超過2%以后，就引起了質(zhì)變，得到的是另外一種產(chǎn)品――生鐵。生鐵的熔點最低可達(dá)1147℃，而溫度升高后還促使原料中的其它元素被還原進(jìn)入鐵中，這就使得生鐵的熔點更為降低。于是，得到液體產(chǎn)品的可能出現(xiàn)了。當(dāng)然，也不排除另一種可能，這就是在原始的塊煉爐中，由于爐子過熱或燃料比過大，偶然也能得到生鐵。筆者以為，這種最早的液態(tài)生鐵非白口鑄鐵莫屬。在這種白口鑄鐵中，幾乎全部的碳都與鐵化合形成了碳化三鐵，其斷口呈暗白色，晶粒粗大，具有很大的硬度和脆性，因此被稱為“剛鐵”，既不能承受冷加工，也不能承受熱加工。問題的關(guān)鍵恰恰是在這里。本來塊煉鐵含碳極低，質(zhì)地柔軟易于鍛造；而白口鑄鐵又脆又硬，完全失去了塊煉鐵優(yōu)良的鍛造性能。白口鑄鐵，也即“剛鐵”有沒有用？如何利用？對這一問題的不同認(rèn)識是東西方冶鐵史發(fā)展的分水嶺。
毫無疑問，西南亞和歐洲地區(qū)在早期由于爐子過熱或燃料比過大肯定也得到過液態(tài)生鐵，由于其鍛造傳統(tǒng)過于強大，而生鐵不耐鍛打，這種液態(tài)生鐵多被視作冶煉不正常的產(chǎn)物而拋棄了。在中國則不然，生鐵一開始就有了用武之地。這一點在《禹貢》篇中同樣透露了玄機(jī)。
我們知道，夏代已邁入了文明的門檻，而文明的主要標(biāo)志是發(fā)明了文字。“倉頡造字，鬼神夜哭”，文字既能“感天地而泣鬼神”，足見其在先民心目中的重要位置。而中國先民對文字載體的選擇則決定了中國冶鐵史的走向。考古發(fā)現(xiàn)已經(jīng)證實，中國最早的文字或畫于陶器，或刻于竹木，或鑄于銅鐵，或鏤于甲骨，而竹木和甲骨是最常用的材料。不管是刻還是鏤，“筆”的硬度至關(guān)重要。當(dāng)“剛鐵”初現(xiàn)時，雖然不耐鍛打，其硬度卻是當(dāng)世之最。作為部落聯(lián)盟的首長，讓梁州進(jìn)貢“剛鐵”用于刻鏤文字實屬理所當(dāng)然。而一旦這種產(chǎn)品有了用途，其生產(chǎn)工藝自然就會有人琢磨。春秋戰(zhàn)國之際的鑄鐵大興，實肇始于此。“剛鐵”的出現(xiàn)，恰逢其時。
當(dāng)然會有人對這一說法不以為然，他們會問，比中華文明更早的古埃及文明，為何對生鐵的早期發(fā)明未做出貢獻(xiàn)？原因當(dāng)然很多，其中之一則可能是其文字用不著刻鏤。古埃及人發(fā)現(xiàn)了紙草，并用作書寫材料。紙草是由生長在尼羅河三角洲的一種近似蘆葦?shù)乃参铮埐荩┲瞥傻模虐＜叭烁钕录埐荩〕霾莨牵谐尚”l，在木板上一塊塊貼起來，壓平曬干后即成黃色紙卷。筆管則用紙草莖，墨水由紙草炭化加水配成。在紙草上寫字當(dāng)然要比在竹木或甲骨上容易得多。歐洲作為古埃及文明的影響區(qū)，在初期視生鐵為廢物實屬情理之中。
承接傳統(tǒng)生鐵鑄造成形
大膽也好，狂妄也罷，至此為止，筆者為中國冶鐵術(shù)的起源提供了一個新的說法，這就是：中國原始冶鐵術(shù)至少在公元前2070年前后即已在古梁州誕生。塊煉鐵（柔鐵）首先出現(xiàn)，白口生鐵（剛鐵）緊隨其后。由于白口生鐵一出現(xiàn)就派上了用場（刻鏤），使得生鐵冶煉技術(shù)得以生存并有所發(fā)展，并最終由于青銅冶鑄技術(shù)的影響，在春秋戰(zhàn)國之際奠定了中國冶鐵術(shù)的基本走向――以生鐵冶鑄為主。而以生鐵冶鑄為主的技術(shù)傳統(tǒng)是中國古代金屬文化與西方早期以鍛鐵為主的金屬文化的主要區(qū)別。從某種意義上說，也正是生鐵冶鑄技術(shù)的早期發(fā)明與廣泛應(yīng)用，造就了中華文明最初的輝煌。
為了弄清中國早期冶鐵術(shù)以生鐵冶鑄為主的原因，我們不妨簡要回溯一下中國早期青銅冶鑄的歷史。
黃帝采首山銅鑄鼎的傳說，前人多認(rèn)為荒誕不經(jīng)。現(xiàn)在看來，黃帝生存的年代肯定是在公元前3000年以后，其時冶銅術(shù)早已誕生。將此說與“蚩尤以銅作兵”的傳說相聯(lián)系，則黃帝鑄鼎未必不可能。
繼黃帝鑄鼎說之后，傳說中還講到禹鑄九鼎以及禹子啟曾命人在昆吾（其地在今河南濮陽附近）鑄鼎。據(jù)郭沫若考證，昆吾在當(dāng)時是一個冶銅中心，昆吾的銅在古代非常著名。如果說黃帝鑄鼎之說因無法證實可以存疑的話，禹鑄九鼎的傳說卻幾乎可以肯定，因為河南偃師二里頭文化可以作證。
二里頭文化一期至四期的年代為公元前1900～前1600年，而夏代的紀(jì)年范圍是公元前2070～前1600年，二里頭文化當(dāng)然屬于夏文化。在二里頭文化遺址中，不僅發(fā)現(xiàn)了鑄銅手工業(yè)作坊的遺跡，找到了冶煉用的陶鍋、陶范和殘留銅渣，而且出土了青銅材質(zhì)的刀、鏃、錐、魚鉤、鈴之類的小件銅器和鑿、錛、爵等較大的銅器。其中的一件銅爵，通高12厘米，經(jīng)電子探針法定量分析，含銅92%，含錫7%，屬于典型的青銅器。研究者指出，當(dāng)時的青銅冶鑄技術(shù)正在由初級階段向高級階段過渡。
在時代稍晚于二里頭文化的鄭州二里崗商代遺址（碳14年代為公元前1550年左右）中，出土了大量的青銅器，其中有多種兵器。與二里崗文化同期的湖北盤龍城則出土了159件青銅器，有器形25種。在四件青銅禮器中，其中三件的含錫量在7%上下。研究者據(jù)此斷定，當(dāng)時的青銅禮器，大多數(shù)是按一定的銅、錫配比鑄成的，這只有在青銅冶鑄技術(shù)的高級階段才能辦到。
到了以安陽殷墟為代表的殷商后期，青銅器的冶鑄技術(shù)已相當(dāng)高超，不僅器形相當(dāng)完備，而且盡可能用鑄造的方法解決金屬器件的成形問題，其它加工工藝均處于從屬地位。從殷商后期到西周晚期，幾乎所有的青銅器件都由鑄造成形，盡管某些器物的形制相當(dāng)復(fù)雜，匠師們習(xí)慣的做法仍是采用多種形式的鑄接工藝或經(jīng)多次鑄接使之成形。甚至軸配合和薄壁件的制作也通過鑄造手段來實現(xiàn)。
不難看出，鑄造成形是中國早期青銅冶鑄技術(shù)根深蒂固的傳統(tǒng)。而傳統(tǒng)的力量往往是巨大的。在冶鐵術(shù)誕生之初，需要鍛造成形的塊煉鐵占主導(dǎo)地位，用于刻鏤的“剛鐵”只是偶然才能得到，數(shù)量極少。問題在于，當(dāng)冶鐵術(shù)誕生的時候，青銅冶鑄技術(shù)已接近成熟，煉銅爐也已逐漸由矮小的陶尊爐向具有一定高度的鼓風(fēng)豎爐發(fā)展，這一技術(shù)進(jìn)步的趨勢遲早要對冶鐵術(shù)產(chǎn)生影響。當(dāng)“剛鐵”由于技術(shù)進(jìn)步變得越來越多，僅僅用于刻鏤已無法消化時，為“剛鐵”尋找新的出路就成了問題。而這時，擁有鑄造成形技術(shù)傳統(tǒng)的中國古代冶鑄匠師，當(dāng)然不會把液態(tài)生鐵及其凝集物視作廢物，他們必定會采用最得心應(yīng)手也是最近便的鑄造成形方法來利用這些（雖然不太令人滿意的）“惡金”。于是，鑄鐵技術(shù)宣告誕生。接下來當(dāng)然是鑄鐵技術(shù)的不斷完善和發(fā)展。當(dāng)社會終于認(rèn)識到鑄鐵的作用，開始大力推廣時，這種最富“革命性”的金屬終于大搖大擺地登上了歷史舞臺，而這一時刻，歷史的車輪正好行進(jìn)到春秋中葉，距離冶鐵術(shù)的誕生，已有1400多年之久。
管仲霸齊鑄鐵初顯神通
照理說，有高度發(fā)達(dá)的青銅冶鑄技術(shù)作背景，冶鐵術(shù)的發(fā)展不應(yīng)如此緩慢。不過，既然事實如此，我們倒不妨試著找出其中的原因。
泰利柯特有一個論點：冶鐵術(shù)并非先進(jìn)煉銅工匠的專利，而是更早期原始煉銅工匠的發(fā)明，或者竟然完全是由不懂煉銅技術(shù)的一批新人創(chuàng)造的。這一說法似乎暗示著冶鐵術(shù)的起源比我們能夠認(rèn)識到的還要久遠(yuǎn)。不過，這一說法確有道理。以常識而論，工藝愈先進(jìn)，規(guī)矩就愈多，出現(xiàn)意外的可能性就愈小。而煉銅時煉出鐵來，本來就純屬意外。順著這一思路下推，我們就會發(fā)現(xiàn)，在青銅時代，冶鐵術(shù)的誕生并非驚天動地的大事，只不過是一樁新生事物而已。而新生事物要取得社會的承認(rèn)當(dāng)然頗費時日。更何況，在制鋼技術(shù)發(fā)明以前，作為新產(chǎn)品，（塊煉鐵）制工具硬度不如青銅，（白口生鐵）鑄禮器又黑不溜秋，缺乏耀眼的光澤。鐵欲大行于世，必須等待時機(jī)，而這一時機(jī)到來的標(biāo)志應(yīng)該是：處于地表易采易煉的氧化銅礦已不敷使用，鑄鐵的生產(chǎn)成本已大為降低，生產(chǎn)力的發(fā)展又急需大量的工具。試想，在生產(chǎn)力低下的奴隸制時代，要滿足這樣的條件談何容易，鑄鐵的姍姍來遲自有道理。不過，當(dāng)時鐘指向公元前六世紀(jì)的春秋中葉時，這一時機(jī)終于成熟了。
在烽火戲諸侯的周幽王自取滅亡后，關(guān)中地區(qū)充滿了野蠻的戎人。宮室文物大部被毀，土地日見荒蕪，繼位于危難之時的周平王不得不東遷洛邑，重新建國，這就是東周的開始。東周之時，王室衰微，加上周邊夷狄不斷侵?jǐn)_，國家名為統(tǒng)一，實已分崩離析。各路諸侯趁隙而起，爭霸中原，以實力較短長（后人將這段歷史稱為春秋，始于公元前770年，終于公元前476年）。在經(jīng)過了一番此消彼長之后，公元前651年，齊桓公在葵丘（今河南蘭考縣東）大會諸侯，周王派宰孔參加，賜給齊桓公“專征伐”的權(quán)利，自此開始了“禮樂征伐自諸侯出”的局面，齊桓公也由此成為春秋時代的第一個霸主。
齊國原本不大，又地處文化較為落后的東海之濱，為何能首先稱霸呢？最直接的原因是明智的齊桓公任用了管仲為相。能干的管仲則通過發(fā)展工商業(yè)賺取錢財，使國家很快富足，軍力迅速強大了起來。而在管仲諸多的富國強兵措施中，“官山海”是最為有效的一種。
據(jù)《管子·海王》篇載：“桓公曰：然則吾何以為國？管子對曰：唯官山海可耳。”郭沫若認(rèn)為，“‘官’者，管也。‘管海’自然是指管制鹽業(yè)，‘管山’就是把礦產(chǎn)管制起來，這里就包含著銅鐵。齊桓公時已有鐵的使用，我看是毫無疑問的。因此，《國語·齊語》里面，管仲所說的‘美金以鑄劍戟，試諸狗馬；惡金以鑄鋤夷斤，試諸壤土’，美金是指青銅，惡金是指鐵，也是毫無疑問的。……齊桓公之所以能夠劃時代地成為五霸之首，在諸侯中特出一頭地，在這兒可以找得出它的物質(zhì)根據(jù)。煮海為鹽積累了資金，鑄鐵為耕具提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。所以桓公稱霸并不僅僅由于產(chǎn)生了一位特出的政治家管仲，而是由于這位特出的政治家找到了使國富強的基本要素。”
郭沫若的分析是令人信服的。這同時也告訴我們，鑄鐵技術(shù)在齊桓公時已接近成熟，因此才引起了當(dāng)權(quán)者（管仲）的注意。反過來，由于當(dāng)權(quán)者的大力提倡，鑄鐵技術(shù)的發(fā)展也就大大加快了速度。試想，鑄鐵農(nóng)具的使用既然能使齊國“足食”，相鄰各國必將仿而效之。稍后的戰(zhàn)國時代鑄鐵技術(shù)被七國普遍采用，其最初的契機(jī)應(yīng)該是在這里。而中國冶鐵術(shù)以生鐵冶鑄為主的基本走向由此而奠定就毫不奇怪了。
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