1【原创】在此剑前我应跪下：两千四百多年前的精湛工艺-青铜复合剑！ 90 karman 2008-06-15 15:48:33


（本文中图片由作者摄于上海博物馆。）

中国古人远在商时期，　就掌握了采矿、冶炼、合金、铸造、锻造、热处理、表面处理、和后加工技术。我不是研究古代科技的，也搞不懂当时的人是如何弄出那么精美的青铜器的，但从现代金属科技水平去倒推当时的科学技术水平，我也是佩服不已，　深深为祖先的科技成就而自豪。

首先是识别矿石。　就青铜来讲，　主要是铜、锡和铅。古人已经是熟练掌握了探矿、开采、存精去芜的技术。这一点就了不起!　不服的话在座的谁能拿块石头就能说出这是什么矿石?!

其次是冶炼。　锡和铅的熔点还算是低的， 比较好搞，一般用煤的炉火就能把矿石加热到熔点。而铜就不行，非得采用强大的鼓风炉不可，　否则温度到不了。而且那煤非得是热值高的精煤不可。现在炼钢有电炉、真空炉、粗炼、精炼什么的控制氧化和杂质，古时没有那玩艺儿，　我就搞不懂当时古人是如何提纯铜的。　据资料介绍，古剑的成分相当纯，含有极少的杂质，（否则那剑一碰就断），古人硬是搞出了高纯度的铜，　不服不行。


再次是合金。　古人当时已经掌握了相当的金相知识，可是当时又没有什么金相分析设备。　所以必须是用很纯的铜、锡和铅来进行合金配方配置，　不掌握这个技术就没有复合剑。金属这东西是这样，硬度高的必定脆，　韧性好的必定软。　而剑这东西缺偏偏要求有锋利的刃口，吹毫短发，而又要求有高强度高韧性，劈、砍、刺而不会折断。这两千多年前中国古人已经掌握了金相知识，　通过锡和铅的比率来控制铜的硬度、强度和韧性。　那么，　他们想到了两次铸造， 天才的发明!

他们先是采用韧性好的青铜合金铸造剑骨，　然后在剑骨上浇铸高硬度青铜合金做出刃口。　在进行第二次铸造时剑骨必定是经过预热处理的，不然第二次铸造的金属流动性会很差。

中国古代的师傅采用的是“失蜡铸造法”。　这个方法现在仍然在使用。　就是先做个蜡制的模型，　然后用粘土包裹起来， 然后加热，蜡溶化后从预先留好的口中流出，粘土烧结成个壳子，　再把熔化的铜水注入，冷却凝固后打掉粘土壳子，一件精美的青铜器就诞生了。你在博物馆看见的那些精美钟鼎器皿就是这么做出来的。　又是天才的发明!!

锻打的作用是合金的晶粒细化，进一步提高强度，中国古语千捶百炼。到后来的钢刀这效果就更显著了。

热处理有退火、淬火和回火，　能显著改变合金特性。中国古代师傅对其有深刻认识，　不然三国时就不会有浦元师傅制刀淬火，　他能区分长江水是在上峡取的还是下峡取的。　按现在眼光来看，　他知道淬火介质影响淬火速度（温度变化速度），　从而影响淬火效果。

十年磨一剑，　制成剑后，　古人还进行了表明硫化和氮化处理。　这样外表美观而且不锈，　经历两千多年依然完好，　而且花纹都完好!　真不知道古人是如何做的。　除了表面刻花，而且表面还有腐蚀出的花纹。了不起啊了不起。。。。

最后是这剑的造型，　其造型特点是有梯度变化。剑首有漂亮的弧线形形成剑尖，随后是直线段。　这五、六寸长度是刺杀段，　若刺入敌人的胸口，正好能刺穿心脏。而直线是为了剑能顺利地穿入敌人的身体。随后是渐渐斜开的扩展段，　也逐渐变厚，　这段是砍杀段。需要有一定的强度。最后是剑根部分，线条挺拔笔直，　十分漂亮。　剑柄设计也和剑鞘配合得很好，　又可以安上木柄或包上布或皮革。而剑柄的端部是圆形的，　上有精美的花纹或镂刻。　从横断面来看，　为了防治
刃口崩裂，　采用比较大的刃口角度，随后是小角度，而中心有条剑棱，　一是美观，二是加强强度，再有，据说是剑垂立时可以让血更方便地流到剑尖滴走。总之，　剑的造型设计非常科学，　美观而朴素大方，真是科技和艺术的完美结合!　

据说古时有宝剑能自鸣，告诉剑主有敌人来了。　我猜想是剑的本身能感应一定的振动频率，　比如人耳听不见的低频振动，比如很远处马蹄震撼大地的低频，　小于五十赫兹，　人耳是听不见的，　而这剑的材料、刚性和形状正好使其有这一范围的固有频率，　和这低频发生共振，　因此剑鸣，　我们的将军就能知道匈奴来犯了。。。。

中国的古剑是三天三夜也说不完啊，　几千年来流传着许许多多的传奇和故事，伴随着宝剑，千古风流人物，英雄倜傥。



铁手 转自文化百家。范适安 荐,李禾平 选转。

2铜的熔点还是相对较低的 任爱杰 2008-07-05 21:20:15
在古代，青铜器会在世界范围内被广泛使用和铜的熔点相对较低还是有一定关系的。

有趣的一点是作为中国古代文明发源地的中原地区虽然出土了大量的青铜器，但是铜矿却并不多。储量大，品质高的铜矿大多分布在当时所谓的“蛮夷”地区，例如西南三江、长江中下游、东南沿海、西北地区。而在考古中分析某地铜器的成分，可以追溯该铜器所用铜的来源从而成为古代各地交流的一个见证。

2双喜！ 爱莲 2008-07-05 16:39:21
恭喜：你意外获得【西西河通宝】一枚

谢谢：作者意外获得【西西河通宝】一枚
鲜花已经成功送出。
此次送花为【有效送花赞扬，涨乐善、声望】

3谢谢，等过段时间有空了我用CAD软件做个模型出来。 karman 2008-07-05 17:31:20

2please try again. no problem karman 2008-07-05 09:40:34

2卡大，图片看不到了。 北府刘牢之 2008-07-05 09:35:12

3please try again, no problem. karman 2008-07-05 09:41:16

2花一个 fumachu 2008-06-21 17:57:09

最后于2008-08-05 02:10:10改,共1次;

2花谢！ Hongmen 2008-06-17 23:45:52
遇到明白人的感觉真好哇~~上祖留下的好东西可真不少

2古人炼不出纯铜，所以才有青铜吧？ 凌未风 2008-06-17 22:46:57

3纯铜应该先有 deux 2008-06-18 02:21:07
至于是不是冶炼的就不知道了。最早的纯铜是捡来的。

4铜、锡、铅的发现 10 凌未风 2008-06-18 03:41:26
　　金属是一切文明的基础，人类古代文明的产生与金属的发现和使用密切相关。在人类发展的历史中，以金属使用情况作为主要标志的时代首先是青铜（铜、锡、铅合金）。可以说，人类最早开始使用和加工的金属是铜。

　　在石器作为主要工具的时代，人们在拣取石器材料时，偶尔遇到天然铜（红铜），发现它的性质与石料完全不同，它可延可展，锤打不破，可冷锻，可熔铸，即能任意赋形。这些优点──金属的基本性能，石器是无法相比的。但红铜硬度低，不如燧石坚利，产量也少，所以不能取代石器作为主要生产工具。在很长一段时间里，铜只作装饰品和简单的工具。这时期历史上称金石并用时代。埃及和我国都在公元前五千年左右进入这一时代。

　　在熔铸自然铜的过程中，偶尔将夹杂的铜矿石中的铜还原出来，人们逐渐懂得采用铜矿石来冶炼铜。较早利用的铜矿石主要是孔雀石[Cu（OH）2·CuCO3]，燃料是木炭。木炭不仅是燃料，产生高温条件，在冶炼中还充当还原剂。孔雀石受热分解为氧化铜，氧化铜被C或CO还原为铜。

　　在自然界中没有游离态的锡存在。锡的主要矿石是锡石矿（SnO2），因锡的熔点（231 ℃）比铜（1 083 ℃）低得多，所以用木炭从锡石中冶炼出锡比冶铜更容易。在我国，大约在学会冶炼铜的同时，就已掌握炼锡的技术。铅的熔点（327 ℃）也较低。早期人们对铅锡分辨不清，铅砂与锡石往往一起冶炼。到了商代，人们已能分辨锡和铅，并开始分别冶炼。从我国商代晚期出上的文物中，就有锡镀铜器，镀层精美，至今光耀如新，说明人们当时已认识到铜外镀锡，不仅美观，还可以防腐蚀，并已掌握了镀锡的技术。到了周朝，锡壶、锡烛台之类的锡器就已很普通了。三千年前的先秦古籍《考工记》，就记载了高超的炼锡浇铸技术。在商代晚期墓中发掘出的铅器，铸造也很精美，且铅的纯度很高，说明当时对铅的冶炼也有一定的水平。在古埃及、希腊和罗马人们认识和利用铅也较早，但古罗马人不知道铅和它的化合物都有毒，爱用铅做水管、餐具等，致使许多人中毒死亡。一些药物学家考证，导致古罗马帝国崩溃的原因之一是铅中毒，尽管这从历史学的角度来说显然是错误的，但说明古罗马普遍使用铅这是事实。

　　铜与锡的质地都比较软，不适合做工具和武器。当人们用不纯的矿石炼制铜时，偶然也制得铜、锡、铅合金，发现熔铸出的合金比红铜坚硬得多，具有重大意义的青铜冶炼技术就在红铜冶炼、铸造的基础上发展起来了。由于以铜为主，颜色呈青，故名为青铜。青铜的熔点随着锡含量的不同而不同，一般含锡15％，熔点降为960 ℃，含锡25％，熔点降为800 ℃。就硬度来说，青铜较纯铜高，一般锡的含量提高，硬度相应较高。若含锡9％～10％，硬度几乎是纯铜的一倍，含锡15％～20％，最为坚韧，过此逐渐变脆。用铅代替锡，也同样有降低熔点，提高硬度的作用。因为青铜的熔点比红铜低，硬度较红铜高，这些优点──合金的性能决定了青铜广泛的用途，所以一旦发现，生产发展很快，逐步取代石器、木器、红铜器而成为生产工具的重要组成部分。青铜生产工具的出现，在生产力发展上起了划时代的作用。石器时代终于被青铜时代所代替。

　　在我国商、周，青铜冶炼技术进入鼎盛时期。商代的青铜冶炼技术已达到相当纯熟的程度。从出土青铜器的化验中可以看到，在商代前期，青铜中铜的含量较高，约在90％以上。到了商代后期，青铜器中锡和铅的含量显著提高，说明到商代后期已经掌握了青铜合金的特点和性能，不同用途的器物除大小不同、式样各异外，还各有不同的合金比例。我国河南安阳出上的商代晚期青铜器司母戊大方鼎，其合金比例是：含Cu 84.77％，Sn 11.84％，Pb 2.79％，质量达875 kg，其表面的纹饰瑰丽浑厚。总之铸造工艺之高超，是当时世界所罕见的。在商、周时期我国的金属冶炼、铸造以及合金技术、加工技术都取得了极其伟大的成就，为世界冶金工业的发展做出巨大贡献。世界著名科学史家李约瑟博士说：“没有任何的西方人能够超过商、两代的青铜器铸造。”

5呵呵，看来我说的不错 deux 2008-06-18 05:05:07
只不过，古人能从偶然炼出的青铜，推断出青铜实际是由铜和锡组成的合金，实在是太奇妙了。不知道古代人是怎么研究的。

6估计正好碰上了共生矿吧 PBS 2008-06-21 17:53:55
早期青铜的产生依赖于铜的氧化共生矿的还原，尚未做到对金属比例的自觉掌握和调剂，产品性能取决于所采集矿石的种类，带有相当大的偶然性和试验性。

7我是说考工记里记载的不同用途的青铜配方， deux 2008-06-22 19:56:53
显然是已经搞清楚了青铜的组分以及组分的作用了。在没有任何分析手段的时代，单靠经验得出这个结论，很神奇啊。

3青铜熔点低 四方城 2008-06-17 22:54:42
应该是把含有铜、锡、铅的矿物按照比例混合起来炼的吧

先分别炼铜、锡、铅，再熔在一起，不是浪费么

4起码现在的合金都是用纯金属配的。 deux 2008-06-18 02:19:40
否则成分没法控制。

2如此啊,有才 newyork 2008-06-17 13:59:26
如此啊,有才