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    考古資料


    tigeryj先生經常用到的一個詞組是“考古資料”,但很遺憾,他並沒有提供哪怕一個具體資料或資料索引。其實,有關鐵兵器與銅兵器的考古資料,有很多很多。隻是——用魯迅先生的話說——看你肯不肯把睡懶覺、談戀愛、玩網絡遊戲、在論壇上灌一些空洞無物的水的時間,分出一點來用在找資料上而已。以下是我找到的考古資料匯總:


    1。河南上村嶺虢國目的出土兵器中,出現了脊、莖、刃區分明顯的柱脊銅劍,但最長的不過近40厘米。還出現了圭型鋒的長胡二穿戈和三梭型錐體銅鏃。上村嶺墓地的年代為春秋晚期。(參見《上村嶺虢國墓地》)


    2。江陵望山一號楚墓出土越王勾踐劍,該劍青銅質,全長55。7厘米。上有錯金銘文“越王鳩淺自作用劍”。越王勾踐是春秋最後階段的人,當時吳越的劍號稱鋒利,但最長的不過如此。(參見《文物》1966年第5期)


    3。春秋時期的複合銅劍多有出土,這種劍的特點是脊部含錫量較低(約百分之十幾),性堅韌而較軟,兩側刃部含錫量較高(一般在百分之二十以上),性硬而脆。複合劍將高錫合金與低錫合金的優點合而為一,劍既鋒利又不易折斷。當時歐洲正在以鐵兵器取代銅兵器,銅兵器基本上停止了發展,而中國銅兵器的發展卻方興未艾。(參見《中國古代冶金》北京鋼院文物出版社1978年12月出版)


    4。長沙春秋晚期墓中出土鋼劍,由含碳0.59%的中碳鋼製成,長38.4厘米,是目前中國發現年代最早的塊煉鐵滲碳鋼製造的兵器。而就世界範圍而論,在前11世紀的凱美遺址之中,有殘留的鋼,但這一發現不能肯定。可以肯定的世界最早的鋼器在印度,前六世紀冶煉。(參見《文物》1978年第10期)


    5。湖北隨縣曾侯乙墓出土大量銅兵器和皮甲胄,有弓矢、戟(二果或三果)、矛、殳、戈,兵器柄多用“積竹”柄。出土髹漆皮甲胄、髹漆皮馬甲。曾侯乙死於前433年或稍晚。(參見《文物》1979年第7期)


    6。河南淮陽馬鞍塚楚墓車馬坑中出土的駟馬木戰車的車輿上,裝有青銅護板。年代為約前278~240年。(請那位說戰國戰車已經使用了鐵護板的網友注意《文物》1984年第10期)


    7。戰國時期的青銅弩機,在湖南、四川、山東、河北、河南等地均有發現。以1952年長沙南郊掃把塘138號墓出土的髹漆木臂最完整,弩機(牙、懸刀、牛)直接裝入木臂槽內,無銅廓。同出弩箭帶有裝鐵鋌的三梭型銅箭鏃。(參見《中國古兵器論叢》楊泓著文物出版社1980年第一版增訂本於1985年出版)


    8。目前戰國鐵兵器出土最多的是河北燕下都44號墓發現的戰國晚期鋼鐵兵器群。有劍15件、矛19件、戟12件、小刀一件和匕首4件,鐵尊11件。經檢驗有些劍、矛、戟是塊煉鐵滲碳製成的低碳鋼製品,並經過淬火,是中國目前所發現的最早的淬火產品。也有用塊煉鐵直接鍛造的鐵劍。還出土有一頂有鐵甲片編成的兜鍪。該墓是一個亂葬坑,所埋葬的人係非正常死亡。具體情況如何至今不清楚。(參見《考古》1975年第4期)


    9。嬴政陵墓著名的兵馬俑出土數量眾多的披鎧甲陶俑,並出土有四馬(陶馬)木質戰車和牽馬的陶騎兵俑。同出兵器極多,青銅兵器即達近40000件,而同地出土的鐵兵器不過4件(與銅鏃相配的鐵鋌一件、鐵鏃兩件、矛一件)。銅兵器的樣式有:劍、戟、鈹、殳、鏃和裝銅弩機的木弩。青銅兵器製作極其精密,銅劍表麵無鏽痕,鏃表麵有含鉻約2%的致密氧化層,有人認為是用鉻鹽進行過表麵處理,但未能證實。(《文物1975年第11期,及前麵推薦的《秦始皇陵兵馬俑研究》)


    10。前200年,在西漢都城長安建設了中央武器庫——武庫,一直使用到新朝,後在新末大戰亂中毀棄。遺址在今西安大劉寨。1975年開始發掘,出土大量鐵兵器,有刀、劍、戟、矛、斧和鏃,以及大量的鐵鎧。僅鐵鏃即達1000餘件。還有少量的銅兵器。說明在新朝末期,鐵兵器已經基本上取代了銅兵器。(《考古》1978年第4期)


    11。陝西鹹陽楊家灣西漢早期墓出土陶俑群,所披黑色鎧甲被認為是模擬鐵甲,有步兵的帶披膊的劄甲和騎兵的不帶披膊的劄甲,並出現做工精細的魚鱗甲。(《文物》1966年第3期、1977年第10期)


    12。河北滿城劉勝墓出土大量銅鐵兵器。有滲碳鋼製的劍、塊煉鐵和低碳鋼製的大量箭鏃和鎧甲片,出現了環首長刀和戟、以及由2859片甲片編成的魚鱗甲。銅兵器有戈、矛、劍、匕首、弩機和鏃。弩機已經有了銅廓,可以加強弩力。部分弩機的望山上有刻度,作用類似於今天步槍的表尺,增加了射擊的準確度。劉勝死於前113年。(《滿城漢墓發掘報告》)


    13。1959年~1960年在內蒙古的呼和浩特市郊二十家子古城出土一領完整的西漢鐵鎧,是由大型長方形劄甲片和中型圓角長方形甲片合編的實例,鎧高64厘米,約用648片甲片,總重約1114克。(《考古》1975年第4期)


    我還尋找了1982年全年和2002年1-5期的《考古》雜誌,這11期中,涉及春秋至東漢兵器的遺址發掘報告共21份,其中,春秋之前遺址無一處有鐵兵器;春秋時期同樣如此;春末戰初有鐵兵器的遺址一處:當地出土的銅兵器數量多於鐵兵器;戰國有鐵兵器的遺址一處,銅兵器多於鐵兵器;西漢的情況發生了很大變化:共有七處遺址出土鐵兵器,銅多於鐵兩處、鐵多於銅兩處、全鐵四處、全銅三處,當時中國統治區出土的鐵兵器數量多於當時外國外族的鐵兵器,並明顯的表現出西漢後期鐵兵器多於前期的趨勢;東漢出土兵器遺址三處,全為鐵兵器。另外戰國鐵工具、農具出土兩處,西漢鐵農具、工具出土五處,鐵工具、農具出土的數量明顯大於鐵兵器,並且有了大型的製造基地。以上這些都與史學界的主流觀點相吻合。2002年的情況與1982年並沒有大的變化,1982年至2002年間的其他各期《考古》以及中國考古學界另一本著名雜誌《文物》情況大同小異,不再贅述。關於歐洲鐵兵器普及時間和歐洲古代冶鐵作坊(包括古希臘的冶鐵作坊)的考古資料,可參看上麵列出的西方史書的附錄——這花不了多少時間。


    本節附1:中國考古與曆史雜誌名錄


    《文物》《文物》編輯部編文物出版社1959開始發行廣西圖號k873/00272


    《考古》中國科學院考古研究所編科學出版社1959開始發行廣西圖號k85/44400


    這兩本雜誌是考古學界最有影響的雜誌,史學論文幾乎肯定會引用其中的報告。


    《史學月刊》史學月刊編輯部編中國史學會湖南分會主辦河南人民出版社,1957年開始發行廣西圖號k/50772


    《軍事曆史》中國人民解放軍軍事科學院編軍事科學出版社1983年開始發行廣西圖號e29/37575


    此外,《輕兵器》雜誌有時會介紹古代兵器,也可以觀看。(..info好看的小說)(該刊由輕兵器編輯部編1977年開始發行廣西圖號tj2/51726


    至於西方比較有用的雜誌有:


    中圖刊號:210mc058


    中圖刊號:210mc057


    中圖刊號:210b0117


    中圖刊號:210c0057


    中圖刊號:210e0072


    <greece※rome〉中圖刊號:420c0051


    本節附2:《考古》雜誌的有關文章推介


    1982年第1期《雲南銅柄鐵劍及其有關問題的初步探討》作者張增祺從該文中的考古資料我們可以知道,雲南土著居民早在春秋末期就開始製作鐵劍,並不比中原晚多少。


    1982年第3期《鹹陽市空心磚漢墓清理簡報》鹹陽市文管會鹹陽市博物館編寫該文有助於了解西漢中後期到新朝鐵器的普及情況。


    同期《揚州東風磚瓦廠八、九號漢墓清理簡報》揚州博物館編該文表明新朝鐵兵器取代了銅兵器。


    同期《河南鎮平出土的漢代窖藏鐵範和鐵器》河南省文物研究所鎮平縣文化館編閱讀該文可以了解西漢末至東漢中國鐵工具的製造方法。


    同期《湖南郴州市郊東漢墓發掘簡報》湖南省博物館編這篇文章從一個側麵反映了東漢鐵兵器已經取代銅兵器。


    1982年第4期《四川寶興縣漢代石棺墓》寶興縣文化館該文中的考古資料十分清楚的表現了西漢時期以銅兵器為主過渡到東漢以鐵兵器為主的曆史進程。


    2002年第5期《江蘇邳州市九女墩三號墩的發掘》孔令遠陳永清撰寫該墓是漢初銅兵器使用情況的縮影。


    中國普及鐵兵器的進程比其他古文明緩慢的原因


    史學界公認,中國普及鐵兵器的時間晚於其他所有的上古文明國家。並且這個過程相當長,從春秋末開始,到西東漢之交才完成。時間跨度近五百年(歐洲普及鐵兵器用時約三百年)。那麽,究竟是什麽使得中國普及鐵兵器竟如此之難呢?我認為有如下三個原因:


    第一個原因是中國封閉的地理條件,使其不易得到其他先進文明的文明成果。


    打開中國地圖,可以發現僅就直線距離來說,中國就已經遠離其他先進文明了。如古都西安,是中國古代最kao西的一個大城市,它與其他文明中心的直線距離如下:新德裏3000約公裏、德黑蘭約5000公裏、巴格達約5500公裏、開羅約7000公裏、雅典約7300公裏。相比之下,雅典距巴格達約2000公裏、距開羅約1200公裏、距新德裏約5000公裏。


    更糟糕的是,中國周邊的環境不適於通商和旅遊。從地理角度說:在中國東方是多台風的太平洋,耶元13世紀,入侵日本的14萬中軍就是因為遇到台風而遭到重創;往南是同樣險惡的南海,中國周邊的海洋都是大麵積的深海,受北赤道暖流和北太平洋暖流的影響,變幻莫測,缺乏較安全的平靜水域,對於古代帆船來說是難以逾越的障礙,唐朝時的高僧鑒真,五次東航有四次敗於大風,第五次也遭到大風襲擊,僅僅因為運氣才僥幸登上日本;在陸地上,中國以南的中南半島是一望無際的原始森林,通行極其困難;往西南是不適於人類活動的青藏高原;往西3000多公裏都是幹旱地區;往北則是寒冷的西伯利亞;中國周邊沒有一個較好的對外交往的窗口。從古代國際交往的最大動力——商業的角度考慮,在鐵器時代初期,中國周邊各國各族普遍人口較少,沒有較大較富裕的文明中心,也就是說缺乏較大的市場;而對中國商品需求較大的西方國家,由於路途太過遙遠,隻能通過中間商(如波斯人)進行貿易,中國商人的商業機會並不多;相比之下,中國地區人口較多,市場空間很大、路途平坦,各國政府都對商業加以保護、從事華夏文化圈內的商業活動十分安全和較易致富;以上三個原因使得華夏諸國商人缺少對外交通的興趣,都把注意力放在華夏文化圈內。從文化交流的角度講,中國離其他大文明太遠,周邊各國各族文化、科技落後,使得中國地區缺乏學習外國長處的動力和緊迫感。最後,即使是民間小規模的對外交往和貿易,也受到古代中國對外擴張造成的華夏諸國與周邊各國各族尖銳矛盾的影響,進行得十分困難,危險很大。


    由於以上自然和人為的不利因素,在整個古代,雖然每個時代的情況不盡相同,但總的來說,中國人主動對外交流並不多,並且主要是政府行為和邊民小規模的交易,集中在距中國較近的那些落後地區。而外國與中國的交往也隻能是零散的,小規模的。這樣一來,古代中國人實際上從來沒有受到過外來先進文化的較大衝擊,助長了他們睥睨天下的自傲心理。外國的先進科技,當然也就更難進得來了。


    在人類曆史上,那些對外交往便利的地區往往也是較發達先進的地區。鐵器時代初期的兩河流域正是這樣一個地區。從耶元前五千年這裏出現城市之後,就一直牢牢地穩坐在世界領先文明區的寶座上。文字、銅器、鐵器、磚砌建築物、灌溉農業、城邦民主、法律、學校※#8226;※#8226;※#8226;莫不在世界之先。究其原因,正是兩河對外交往便利。兩河流域本身是新月沃地的一部分,這裏在上古時代是被稱為天堂的農業寶地,豐富的出產養活了眾多的文明,可以說這裏的每個民族對世界曆史都有貢獻,連小小的落後部落聯盟以色列人,都發展了世界第一種一神教。兩河流域因為有便利的灌溉條件的緣故,當然成為天堂中的天堂,並且兩河的對外交往條件極其便利。往東是當時的波斯,這裏的植被還沒有被破壞之前,是一個有利於通行的地區,商隊和遊客可以直通印度河流域,接觸印度文明;兩河以北的高加索山脈,從來不是截斷南北交通的障礙,山北的遊牧文化和山南農耕文化的交流,從來沒有中斷過;兩河以西,新月沃地直抵大海(即今地中海),在巴勒斯坦上船,沿海岸行駛可直抵愛琴海,與愛琴海文明接觸;西南,從巴勒斯坦到尼羅河三角洲直線距離不到350公裏,步行也僅需十天。這樣有利的環境,對於先進文化、科技的傳播當然是十分有利的。各先進民族之間的戰爭,促使他們不斷改良武器,所以鐵兵器最先在兩河流域得到普及,一點不奇怪。


    而在兩河流域之後領先世界的南歐文明,也是便利交通的受益者。希臘、羅馬所在的地中海是一個內海,相對中國的東海、南海來說風平浪靜,對上古簡陋的槳船航行十分有利,而在近代鐵路發展起來之前,海運的運費僅是同等距離陸上運輸的1/30,發達的海運對於希臘、羅馬的經濟和對外交往來說,都起了很大的促進作用。歐洲文明的發展,從來沒有與其他文明截然分開過。希臘人對巴比倫和凱美都十分熟悉,對遙遠的印度也不陌生。他們的學者中很多人去過凱美和巴比倫(最著名的是測量金字塔高度的泰勒斯),甚至可能有人去過印度(即畢達哥拉斯),這種文明間充分交流的場景,對於古代中國人來說是不可想象的。而波希戰爭、亞曆山大東征、羅馬對凱美的征服和對兩河流域的遠征,更是先進文明之間軍事文化與科技的直接碰撞,迸發出了光耀千古的火花。歐洲人較早的普及了鐵兵器,當然是順理成章的事情。


    令我奇怪的不是中國在近代落後,而是中國在封建時代竟然能夠領先世界一千兩百多年。細細想來,中國相對閉塞的環境固然不利於文明交流,但卻也阻止了外來先進文明的衝擊,使中國人可以安全的沿自己的道路走下去。盡管走得慢,但一直走下去,總可以得到成果。當兩河流域因生態破壞而風光不再,當歐洲在基督教的統治下變得極度愚昧的時候,中國人的機會就來了。而中國在世界上由落後變成先進的標誌物,就是鋼鐵兵器的普及。這點,下麵還要講到。


    第二個原因是中國的錫礦豐富(探明儲量居世界首位),銅礦、鉛礦也較多,使得青銅器的製造相對較易,質量較高。壓製了早期不完善的鐵兵器。


    早在商朝,中國人就鑄造了重832.84公斤的司母戊大方鼎,顯示出中國人在冶金技術方麵的出色才能。後來,製造青銅兵器基本上使用的也是澆鑄法。在長期摸索的過程中,中國人逐漸改進了鑄造工藝和其他加工工藝,使得中國青銅兵器的質量得以達到青銅材料所能支持的極致。例如前麵所說的複合劍,就是一個傑出的成果。中國人還有一些令人感到費解的發明:越王勾踐劍曆經兩千五百年歲月,出土時依然光亮無鏽跡。據分析該劍進行過表麵硫化處理。如果說這是一個孤證的話,那麽後來發生的事情就更離奇:在嬴政陵兵馬俑出土的兩柄秦劍也同樣毫無鏽跡,鋒利如初。經分析,這兩柄劍進行過表麵鉻酸鹽氧化處理。要知道,現代的鉻鹽處理法是在二十世紀三十年代由德國發明的!雖然古代中國人用什麽辦法得到了鉻鹽處理的效果現在仍不清楚,但可以肯定這種方法是有效的(當然,如果以後證明這些劍不鏽僅僅是巧合或其他非技術原因除外)。同時,中國青銅劍的長度也是世界之最(最長94.8厘米)。這麽出色的青銅兵器,當然能夠與早期產量低,質量不保證的鐵兵器抗衡,甚至勝過。其實,在戰國時代,銅鐵經常合用在箭頭上,負責殺傷的鏃由銅鑄造,而附件鋌則由鐵製造。這雄辯的表明當時的鐵鏃不如銅鏃鋒利。


    第三個原因,也是根本的原因:中國鐵礦石的品質低劣。


    在討論中國鐵兵器取代銅兵器的問題時,人們常常忽略一個最基本卻也是最重要的常識:一個國家的技術發展,直接受其境內自然環境和資源狀況的製約。如果說曆史學家很少談及這點,是因為他們認為這種常識沒有必要專門講的話,那麽在網上有些青年曆史愛好者也很少談及這點,恐怕就是因為沒有受到過專門的曆史基礎教育和太過浮躁、不願“鑽”下去看書,因而知識儲備量不足的緣故。


    在科學還沒有誕生的古代,無論是農業、商業還是手工業,都處於“kao天吃飯”的狀態中。一個國家的某項事業是否興旺,首先取決於該國有沒有從事這種事業的自然條件。所以,憑借便利的交通和較少的人口,雅典可以用古代海商業來支持國家經濟,而離東地中海商業要道相對較遠,人口相對較多的羅馬就不能;雨量適中,土地肥沃的中國可以發展出發達的農業,而極端幹旱,遍地沙漠的阿拉伯就不能;銀儲量極多的阿茲特克可以將銀作為貨幣和普通的飾物,而缺乏銀礦的中國顯然不能。


    冶鐵業也不能例外,雖然鐵在地球上是一種常見的金屬,但本國鐵礦脈的大小、鐵礦石的質量好壞、鐵礦開采的難度,仍然是製約一個國家冶鐵工業的首要自然資源條件。鐵資源質量好、數量大的俄羅斯、印度、澳大利亞、巴西,是鐵礦石的重要出口國;英、法、德、三國之所以能夠建立起發達的資本主義工業,重要的原因在於它們都是鐵資源豐富的國家;而曆史上的名刀,其原料必然來自鐵礦石質量優越的地區,如印度、日本。


    在鐵兵器使用初期,人們都還沒有熟練掌握冶鐵技術,談不上用專門的冶金工藝來改善鐵器性能,這時,鐵礦石質量的好壞便直接決定了鐵兵器質量的好壞。對於世界上其他文明古國來說,這不是一個問題,因為鐵礦是相當常見的,並且,世界鐵礦的一般水平是富礦占礦產總量的50-60%左右,也就是說,一般人們開兩個礦,就會遇到一個富礦。富礦的礦石含雜質少、易於鍛造、製出的鐵器性堅韌,對於製造鐵兵器相當有利。即使是塊煉鐵,也能夠壓倒青銅兵器(各文明古國的青銅兵器都沒能夠發展到象中國那種水平)。所以各文明古國接受了先進文明傳來的冶鐵技術之後,在本國富鐵礦的支持下,都很快的用鐵兵器取代了銅兵器。


    中國卻與眾不同。其自然資源具有這樣幾個特點:貧礦、難選礦、綜合礦多,富礦、易選礦、單一礦少。而鐵資源正是最好的例子:蘊藏量雖多(探明儲量501億噸),但易采易選的貧礦多、需綜合利用的多組分礦石多、富鐵礦資源少、可直接入爐的高爐富鐵礦不到探明總儲量的3%!並且礦石普遍含有較多雜質,如硫、磷等,甚至有少數礦石含有鈾元素,硫會使鐵變脆,在稀土族元素被利用到冶鐵業之前,一直是該行業的夢魘。


    現在就戰國時期主要的幾個大國境內的鐵資源情況作逐一介紹,以使網友們了解鐵器取代銅器時期華夏人所麵臨的特殊困難:


    楚所在的湖南,1992年底探明儲量中,高爐富鐵礦僅占綜合保有儲量的0.91%,在工業儲量中僅占0.86%。難選的沉積變質赤-磁鐵礦及赤鐵礦貧礦占。


    韓國所在的河南,探明儲量10.98億噸,保有儲量10.63億噸,其中96.2為貧礦。185處鐵礦中,富礦產地僅9處,儲量萬噸,貧礦石+需選的高爐高硫、高爐高磷礦石共計占礦石總量的99.74,平爐富礦僅274.3萬噸,隻占礦石總量的0.26。矽卡岩型鐵礦位於安陽、林縣、桐柏、沁陽等地,礦石相對較富,成為韓、楚兩國素稱鋒利的鐵兵器的重要原料產地。


    燕所在的河北:1990年底,累計探明儲量82.9億噸,其中工業儲量(a+b+c級)42.5億噸,貧礦77.1億噸,占總量的99.6,但易采、易選、具有較高開采價值,在開礦技術原始的古代,這成為燕國製造鐵兵器的一個優勢。富礦保有量僅0.3億噸,占總量的0.4。


    吳、越及後來的楚國的轄地浙江,全省探明儲量噸,a+b+c級儲量萬噸,d級儲量萬噸,保有儲量萬噸,其中a+b+c級萬噸,d級萬噸。該省的鐵資源較少。


    秦國所在的陝西,全省探明儲量6.50億噸,其中0.2為富礦,富礦占資源總蘊藏量的1.33。並且陝西鐵礦多位於秦巴山地,開采不易。這就是嬴政陵出土鐵兵器僅相當於銅兵器數量萬分之一的重要原因。


    中國缺乏富鐵礦的現狀是由中國地質發育的特點決定的。首先,中國缺少形成大型風化殼型礦的物質基礎,目前在南方尚未發現形成該類型鐵礦所需的18-25億年前的地層。在北方該時代地層很不完整,支離破碎,麵積不大;其次中國發現的大量貧鐵礦雖形成於25億年前,但變質很深,抗風化力強,缺少長期風化淋濾的地質環境。隻有新疆存在38億年前的地層,麵積占全疆1/4,還有可能找到大型富鐵礦。不過這跟中國鐵兵器取代銅兵器的曆史沒有一點關係。


    目前世界上擁有富鐵礦最多的前蘇聯地區、澳大利亞、巴西、印度,都具有大型、特大型風化殼型優質富鐵礦。在曆史上,印度是大馬士革鋼的產地。而蘇聯的鋼甲在二戰中是世界聞名的。


    很顯然,在沒有科學的古代,中國人是無法象現代這樣選礦的,也不可能利用商業引進數量足夠的鐵礦石。唯一的辦法隻有盡量利用現有的貧礦。對於農具和工具來說,中國鐵主要的問題:脆,並不是太大的缺點。因為農具要對付的不過是土地和草木,折斷的危險很小;工具中很多對付的也不過是木頭,即使用於金屬加工的工具,如在銅器上刻畫的鐵刀,也不會遇到橫向的衝擊力,折斷的危險同樣很小,並且鐵鑿、鐵刀之類工具,要求能破開石頭或割入銅器,硬度的要求才是第一位的。而且,下麵還要講到,中國人還對生鐵技術進行了有效的改進。


    但兵器則不然,對於劍、戈、戟等武器來說,它們經常彼此碰擊,因此不能夠脆,必須堅韌。然而,中國貧鐵礦中的雜質,使得鐵器的機械性能極差,在塊煉鐵時代,這個缺點更加顯得突出。因此在中國人還沒有發展出足夠先進的冶鐵技術之前,中國地區隻能利用極少數富礦中的礦石來鍛造兵器,在這種情況下,戰國時期及以前的鐵兵器不可能普及,它們隻是戰爭舞台上的配角。


    本節參考書:


    《中國自然資源叢書》中國自然資源叢書編撰委員會編著中國環境科學出版社1994年開始出版綜合、礦產、湖北、湖南、河北、河南、浙江、陝西諸卷


    青年文庫之《中國地理知識》分冊第316-320頁、第330-333頁《礦產知識》分冊


    《失落的文明》叢書巴比倫古希臘古羅馬猶太王國各卷


    《中國地圖冊》地圖出版社1966年第一版1979年12月第四版1981年12月山西第11次印刷


    《世界地圖冊》(壓膜本)地圖出版社編製出版1972年7月第2版1982年8月西安第4次印刷


    劍膽琴心——中國青銅劍第一網網址:


    中國人為改變命運而進行的努力


    恩格斯說:“最初的鐵往往比青銅軟,所以石器隻是慢慢消失的。”這是歐洲的情況,而在中國,鐵工具和農具普及較快,兵器卻普及較慢。


    中國絕大多數的鐵礦石品質都很惡劣,但偶然遇到富礦而打造出來的鐵兵器的鋒利堅固,仍給中國人以很深的印象(這成為那些鐵劍傳奇的最初來源),他們開始嚐試著使用鐵兵器。為了使鐵兵器變得像傳說中的神劍那樣優秀,工匠們進行了不懈的努力。


    鐵(繁體字為“鐵”)音tie3,化學元素[周期係第8族(類)元素]符號fe,原子序數26,銀白色。相對密度7.86。延展性良好。純鐵的磁化和去磁都很快。含雜質的鐵在潮濕空氣中易生鏽。溶於稀酸,濃硝酸或冷的濃硫酸能使鐵純化。加熱時能同鹵素、硫、磷、矽、碳等非金屬反應,但同氮不能直接化合。氮化鐵需在氮氣中加熱生成。鐵的化合價一般為+3價和+2價。重要礦物有磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦、黃鐵礦、鉻鐵礦等。中國鐵礦儲藏量豐富,但貧礦占絕大多數。純鐵可以用氫氣使純氧化鐵還原而得。工業用鐵是將鐵礦石、焦炭和助燃劑(如石灰石等)置於高爐中冶煉而得,其中常含有碳、硫、磷、矽等元素。根據含碳量不同,可分為生鐵(亦稱“鑄鐵”含碳2%以上)、工業純鐵(含碳量一般在0.025%以下)和鋼(含碳量在0.025%-2%之間)純鐵用於製造發電機和電動機的鐵芯,鐵粉用於粉末冶金,鋼鐵用於製造機器和工具。鐵及其化合物還用於製磁鐵、藥物、墨水、顏料、磨料、染料等。鐵是鐵器時代之後經濟建設和軍事建設最重要的金屬,並且是生命必須的微量營養元素。


    生鐵:含碳2%以上的鐵碳合金,由鐵礦石在高爐內冶煉而成。除碳外,還含有矽、錳及少量磷、硫和其他元素。特點是性硬而脆、不能展延、鍛造。


    熟鐵:又稱鍛鐵,含碳0.2%以下。由鐵礦石用碳直接還原,或由生鐵經過溶化並將雜質氧化得到的產物。前者冶煉溫度很低,采用較早,後者溫度較高,但生鐵去碳後由於熔點增高而變稠。兩者都不易使雜質同鐵完全分離,所以固體中常含有少量的渣,在加工之後顯示纖維組織。特點與生鐵正好相反:較軟,但延展性佳。


    鋼:含碳含碳量在0.025%-2%之間的鐵基合金的總稱。常含有錳(一般含量0.1%~2%)、矽(一般含0.4%以下)、磷、硫(兩者一般各不超過0.05%)等雜質。不含合金元素的鋼稱為碳素鋼。含有一種或以上合金元素的鋼稱為合金鋼。鋼兼具硬度和延展性,是最理想的冷兵器材料。


    自然界中沒有天然鐵塊,人類最初使用的是隕鐵,隕鐵就其性能來說,並不理想。而且來源沒有保證,顯然不能取代青銅。中國在前13世紀已經有了銅柄隕鐵刃的大斧,但之後4個世紀都沒有其他鐵器發現,證明了隕鐵不被人重視。


    後來,兩河流域的人們使用了塊煉鐵技術。此法以地爐、豎爐為之。地爐的直徑一般為40厘米,深20厘米。冶煉時鋪一層木炭,鋪一層鐵礦石,再鋪一層木炭,這樣一層一層地堆積起來,然後將木炭點燃,冶煉後取出全部爐料,經過鍛打分離煉渣,或者先行破碎,分選之後燒結鍛造成錠。鐵礦石中的鐵一般呈氧化物狀態。在一定溫度下,鐵礦石中的氧化鐵與還原劑(木炭及其它燃燒物所產生的一氧化碳)接觸,便可逐漸還原為鐵。大約500-600度以上開始還原,到1000度左右,就可以得到含碳量很低的固體鐵塊。這種鐵塊是軟的、海綿似的熟鐵塊,結構疏鬆,表麵有很多孔隙。孔隙中夾有礦石本身存在的許多氧化物,需要在鍛鐵爐中燒紅後,經過不斷鍛打,才能擠出一部分或大部分雜質,取得較純的熟鐵塊,鍛造成各種鐵器。


    塊煉鐵無論是在外國還是在中國都首先被運用在兵器上。目前出土的中國最早的鐵劍的時代是西周晚期,因此可以審慎的把中國塊煉鐵技術出現的時間定在西周早期,隻是由於前麵說過的原因,這項技術長期沒有推廣,鐵兵器開始受到中國人重視是在幾百年後的春秋晚期。


    在塊煉鐵多次加熱中由於同爐火接觸而觸碳變硬,人們由此逐漸總結出了塊煉鐵滲碳增成鋼的經驗,即“塊煉鋼”冶煉技術。滲碳、反複疊打、快冷或淬火都可以使鋼鐵變硬。在14世紀之前,塊煉鐵/鋼法一直是中國文化圈以外用鐵民族普遍采用的煉鐵方法。


    中國最初使用的也是塊煉鐵法,但在前六世紀左右已經發明了生鐵鑄造法。目前發現最早的生鐵製造物是江蘇六合縣東周墓出土的鐵丸。最早的鑄鐵器是在長沙窯嶺一座春秋戰國期間墓中出土的由麻口鐵鑄成的鐵鼎。


    生鐵由鐵礦石和木炭在高大的爐內通過高溫熔煉而成。在冶煉過程中鐵礦石(各種氧化鐵)在一定溫度下與高溫還原劑(木炭及其燃燒產物一氧化碳)接觸,就可以逐步的還原出金屬鐵。還原生成的固態鐵吸收碳後,熔點也隨之降低。當含碳量達到2%時,熔點降至1380攝氏度。當含碳量達2%時,熔點達到至低點1146攝氏度。利用鼓風技術使爐溫升高到1100-1200攝氏度以上,可得到液態鐵水流集於爐底,其上覆蓋的一層鐵渣保護鐵水不再被氧化。鐵水從爐底流出冷卻成塊,就是生鐵。


    生鐵含碳量較高,質硬而脆,最初隻能用來鑄造一些粗笨的東西,如鐵鼎之類。錘鍛則易壞。顯然,用它來製造兵器是不可能的。


    在得到塊煉鐵技術後不久就發展出了生鐵鑄造技術是中國的特有現象。羅馬人也曾偶然煉出過生鐵,但卻把它當作廢品拋棄了。大概其他國家看不上這種不能做兵器的脆鐵,而中國人意識到了它在生產方麵的巨大作用。並且中國的青銅鑄造技術也是比較先進的,其中對生鐵鑄造十分有用的是鼓風技術。最早的鼓風工具是一種用牛皮製成的大皮囊,叫做“橐”。人們手拿橐的把手,使它一張一合,把風鼓入爐中,把炭火吹旺,使金屬熔化。開始是一人一橐,通過一個進風管鼓風。大約在春秋末期,又發明了多管鼓風方法,就是把許多橐排起來,通過幾個進風管,一起向爐裏鼓風。這種多管鼓風工具就叫做“排橐”。中國人很聰明的把青銅鑄造術“嫁接”到冶鐵上麵,使生產力得到了極大提高。後來又出現了用畜力代替人力的鼓風機具,叫做“馬排”。但是所花費的畜力也相當可觀,據古書記載,熔化一次礦石,需要上百匹馬來拉鼓風機。耶元31年,南陽太守杜詩召集工匠,組織設計、製造了水排,即水力鼓風機。水排能夠節省人力、畜力,降低建立大型冶煉場的成本。鼓風技術的出現和改進對於提高爐溫是不可缺少的。


    不過正如前麵所說,生鐵鑄造兵器是不可能的,解決的辦法有三種。


    第一種是兩河流域的老辦法:塊煉鋼技術。這是最可kao、最成熟的一種辦法。中國人利用了它。1976年在長沙楊家山春秋晚期墓中出土的鋼劍,是這種技術的證明。它長38.4l厘米,寬2-2.6厘米。從劍身斷麵上可以看出反複鍛打的層次,中部由7-9層迭打而成。這是用塊煉鐵打成片後進行固體表麵滲碳,使兩麵形成高碳層,中間夾著低碳層,經過對折鍛合,並用若幹片迭搭鍛打成長劍,鋼的含碳量為0.5%-0.6%,金相組織均勻,可能進行過熱處理。這把劍的製作工藝可以使我們聯想到同期中國的複合劍。


    第二種是鋼鐵熱處理技術。早期生鐵為白口鐵,其中的碳都以硬度很高的化合態的滲碳體形態存在的,使生鐵性硬而脆,鑄造性能好,但強度不夠,為克服其脆性,戰國早期創造了白口鐵柔化處理技術。所謂“柔化”就是將生鐵鑄件進行退火處理,即將生鐵鑄件加熱到高溫,保持較長的時間緩緩冷卻,就會適當降低其硬度和脆性,增加其可塑性和衝擊韌性,從而得到可鍛鑄件。依處理條件不同可以分為白心韌性鑄鐵和黑心韌性鑄鐵。前者是在大約750攝氏度左右的較低溫度下進行退火拖碳處理而得到的白心韌性鑄件,也叫做拖碳可鍛鑄鐵;後者是在900攝氏度左右較高退火溫度和3-5天較長退火時間處理下,使滲碳體石墨化而生成的黑心韌性鑄件,也叫石墨化可鍛鑄件,石墨以團絮狀存在。


    這種經退火而使鑄件柔化的技術,既保持了生鐵易於鑄造的優點,又增強了鑄件的強度及韌性,剛柔結合,大大增加了鐵器使用的壽命,使生鐵的廣泛運用成為可能,加快了鐵器代替青銅器的曆史過程,戰國中晚期,這種工藝較普遍的應用到農具和兵器的生產上,大冶銅綠山、河北易縣燕下都出土的鐵錘、斧、鋤、钁、锛、(钅尃)、(钅尊)等禮器、用具、工具、農具,是鋼鐵熱處理技術這時已經存在的證據。


    中國人在生鐵技術上的天才是令人驚訝的,我們可以比較一下,在世界上第二個發明白心韌性鑄鐵的是法國,在1722年;而黑心韌性鑄鐵是由美國第二個發明的,在1826年。


    然而,經過熱處理的生鐵,終究也隻是生鐵,還是不很合適製造兵器,對於兵器來說,最理想的是材料是鋼。中國人很快又發現:含碳量高的白口生鐵鑄件,在氧化性氣氛中拖碳退火,將含碳量降低到鋼的範圍,而不析出或很少析出石墨,也可以得到鋼。鑄鐵拖碳鋼技術在戰國初出現,洛陽水泥製品廠出土的戰國早期鐵锛,就屬於鑄鐵拖碳鋼技術早期的產品。


    問題依然存在:塊煉滲碳鋼件或退火過分的鑄鐵拖碳鋼件,堅硬程度可能不足,這就迫使人們在實踐中摸索出鋼的淬火處理工藝,鋼的應用和淬火是分不開的。戰國晚期,淬火技術得到運用。所謂淬火,指鋼件加熱到高溫之後使之急速冷卻(常見的是浸入冷水或冷油中)經淬火處理的鋼件,質地就變得堅硬,如是兵器,刃部將更鋒利。淬火的冷卻劑,起初都用水,後來拓展到動物脂肪和尿。尿中含鹽分,冷卻能力比水強;用脂肪淬火,高溫時冷卻快,低溫時冷卻慢,,用這兩樣東西淬火,可能得到性能良好的鋼件製品。燕下都的鐵兵器都經過淬火處理。


    如上所述,到了戰國後期,製造兵器的鋼鐵的冶煉技術難關已經逐步被攻克,中國鐵礦石品質低劣的困難初步被克服。鐵兵器普及已經不存在大的問題了。這時,鐵兵器終於可以與銅兵器一較短長。但自然資源條件這個問題再一次顯示了它的威力。還是因為鐵礦石的品質問題,經過多次改進的中國鐵兵器在生產性能上已經超過銅兵器,但在鋒利程度上還不能完全壓倒成熟的銅兵器。很顯然,不在質量上進一步提高,鐵兵器的優勢就不能完全發揮。


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