古代铁质兵器之“百炼法”

古代铁质兵器之“百炼法” 2012-06-06 11:21

　　“兵者，国之大事”。“武器孰精”是影响军事战斗力强弱的“大事”，也是关乎国家兴亡的“大事”。 恩格斯说：“暴力的胜利是以武器生产为基础的，而武器生产本身又是以一般生产力为基础的”。兵器是随着生产力的发展而发展的。冷兵器的发展随着生产力的发展是由石兵器、铜兵器到铁兵器的。据文献资料显示，铜兵器的极盛时代主要是商、周及春秋时期。而战国以后，就进入以铁兵器为主的时代。

　　钢是以铁为主要元素，含碳量一般在2%以下，钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。碳是是最重要的硬化元素，它有助于增加钢材的强度。所以含碳量越高，钢铁的质量就越坚硬、耐磨。而生铁是含碳量大于2％的铁碳合金，坚硬、耐磨、铸造性好，所以生铁制造的兵器兼备较高的硬度和韧性，且原料丰富，价格低廉。生铁制钢技术的出现，使得铁质兵器形制和性能不断改进，这极大地提高了军队作战能力，促进了战争规模的扩大和战争形式的变化，从战国时期就开始取代青铜兵器，成为战场上的“国之利器”。

　　“国之利器”为何而“利”？

　　兵器质量的优劣和数量的多少，对战争的胜负产生重要影响，所以它的制作材质及制作水平也应该是军事实力的最基本标志。

　　统观四干年的中国金属史，可以说整个钢铁生产仍以生铁冶铸为基础，由此产生了焕发异彩的中国古代和中世纪发达的钢铁文化。生铁制钢技术主要包括战国早期的铸铁退火技术及战国时期的铸铁脱碳成钢技术，始于西汉末年的炒钢技术及形成于东汉末年的“百炼钢”技术，以及魏晋南北朝的灌钢技术。这些生铁制钢技术的发明与进步，促使了我国古代铁兵器的发展，使得铁兵器性能上和数量上都逐步替代了铜兵器，最终在东汉时期取代了铜兵器而占主导地位。下面就以生铁制钢技术为基础来分析我国古代铁兵器的制作技术：

　　（一）块炼铁渗碳钢技术

　　世界上各地区冶铁发展史都是从块炼铁开始的，与世界上其他地区冶铁术的发生相类似，中国的人工冶铁也是从块炼法起步。早在西周时期，钢铁制的兵器就开始出现，1990年河南三门峡西周虢国墓出土的铜茎玉柄钢短剑（M2001：393）、铜内铁援戈（M2001:526）、M2009出土的铜骹铁叶矛（M2009:703），经金相鉴定材质系块炼渗碳钢制作，是已发现年代最早的人工冶炼的钢制品。

　　（二）铸铁退火技术

　　生铁的性能特点是硬并且耐磨，但生铁性脆，不耐磕碰。在使用生铁工具的过程中，人们会发现生铁的这些弱点，这势必促使人们寻找使生铁变软的方法，从而导致了铸铁退火技术的发明。退火技术是战国初期出现的热处理方法，是一种韧性铸铁工艺。到战国中晚期，已广泛运用退火技术，降低了生铁的脆性儿提高其坚韧性，用它作为兵器铸造的原料，使制成的兵器具有锐利的锋刃。

　　铸铁退火技术是中国古代铸铁技术的一项重要发明。从目前的考古资料来看，中国至迟战国早期，可能更早已发明了铸铁退火处理技术。苗长兴、吴坤仪、李京华通过对出土铁器的研究与鉴定，指出铸铁退火技术是中国古代铸铁技术的一项重要发明，是将铸铁件(器物或板材)加热到一定温度并保温一定时间，改善生铁的脆性，获得一定韧性的技术。因而铸铁退火技术也称作铸铁柔化技术。

　　铸铁退火处理技术的发明，发展和普遍应用，扩大了生铁的应用范围，促进了冶铁业的发展。随着冶铁技术的进步，到西汉中晚期发明了炒钢技术，至迟到南北朝己发明了灌钢技术。炒钢技术、灌钢技术的发明和应用，以及贴钢、生铁淋口等技术的应用，使得铸铁退火处理技术在一定程度上被代替。

　　（三）铸铁脱碳钢技术

　　铸铁脱碳钢技术，产生于战国时期（约公元前5世纪），是中国古代独有的一种生铁炼钢方法，是在铸铁退火柔化技术的基础上发展形成的。这种技术主要是先将含碳3-4%的低硅白口铁铸成板材、条材，或锛、镢等较小型的工具，然后放入氧化气氛的退火炉中进行脱碳处理，使铸件成为低碳钢材、熟铁材，或含碳1%以下的钢制品；板材、条材可重新加热锻打成所需器具。铸铁脱碳钢技术保持了生铁夹杂物少的优点，组织均匀，质地纯净，较多用于兵器制造。

　　（四）炒钢技术

　　炒钢技术是用生铁炼钢的一种新技术，这是炼钢史上的一大飞跃，也是钢铁兵器成熟的标志。中国的炒钢技术始于西汉末，普及于东汉，被广泛用于兵器制造中。

　　西汉时期，炒钢技术迅速发展起来。其方法是把生铁加热到熔化或基本熔化状态，在熔池中加以搅拌(古人称之为“炒”)，借助空气中的氧把生铁所含的碳氧化掉，从而成为钢或熟铁：前者是有控制地把生铁炒炼到需要的含碳量，即炒钢(包括低碳钢、中碳钢和高碳钢)；后者是不加控制地“一炒到底”，含碳量极微。在古代技术条件下炒炼生铁控制含碳量极其困难，其产品主要是熟铁和近乎熟铁的低碳钢，所以在中国古代，对这项技术的通行名称是“炒铁”。其产量和效率都较高。因此，炒钢和炒钢型熟铁很快成为制造铁器，特别是制造武器和生产工具的最重要材料：基本的方法就是对原料进行加热锻打，挤去杂质，改善组织，渗碳提高刚度，然后制成器物；主要靠反复的加热折叠锻订提高最终制成品的质量(与以块炼铁和块炼渗碳钢锻制相似)。

　　韩汝玢和陈建立对6座汉王陵出土的铁器进行分析研究，对西汉兵器材质也做过相应的金相检测，发现表明：西汉早期(公元前2世纪中叶)已经发明了炒钢技术，是迄今为止最早的。苗长兴、吴坤仪、李京华经过对巩县铁生沟汉代冶铸遗址出土铁器的鉴定，发现有14件炒钢制品。南阳东郊出土的一把东汉铁刀是用炒钢锻成的。并在巩县铁生沟、南阳瓦房庄、方城县赵河等汉代冶铁遗址都发现有炒钢炉。最终论证了炒钢技术实在西汉时发明。

　　（五）百炼钢技术

　　可以说，百炼钢技术是炒钢技术的发展。百炼钢技术就是用炒钢反复加热叠打形变，细化晶粒和夹杂物而成。如前所述，“百炼”一词始见于东汉末年。百炼钢的工艺的特点，就是反复加热锻打，主要用于制造高质量的兵器。用它制出的刀，非常锋利。由于军事需要的影响，到了东汉末期，这种锻造技术已很普通，刀的数量也较往昔增多，当时已成为军队的主要武器。

　　（六）灌钢技术

　　灌钢是生铁和熟铁配合在一起加热，生铁先熔化，灌入熟铁之中，使得熟铁渗碳，再经锻打，挤出杂质，并使其组织均匀，才能炼成质量较好的钢铁。这种炼钢的方法被称作是灌钢。由于灌钢是由炒钢为基础的炼钢法，其产品的质量自然高于炒钢法。如要获得高质量的精钢，就必须反复加热折叠锻打，宋应星就说“再炼再锤，不一而足”，功夫不到，还是不济。北宋沈括将灌钢视为“伪钢”，就是因为世间制灌钢，往往仅“二三炼”（即热锻二三火），其质量远逊于“锻之百余火”的传统百炼钢。

　　北京科技大学冶金与材料史研究所新近在分析检测辽宁北票喇嘛洞魏晋十六国时期鲜卑墓地出土的铁器时，发现的铁矛可能为灌钢锻打制成，这为探讨灌钢技术的起源提供了新的线索，至迟在南北朝时期，中国已经发明了灌钢冶炼法，并运用于兵器的制造。

　　由于生铁炼钢技术的突破，才使得丰富的生铁得以转化为适于制造兵器的价格低廉的钢材或熟铁，从而使得价格杠杆能够在铁兵器的推广普及中发挥出作用。否则，生铁即使再便宜，但性质顽劣，不适于制造兵器，对铁兵器的普及也起不了作用。如果没有生铁炼钢技术的突破，高度发达的青铜兵器，其退出历史舞台的时间，还会迟一些。

　　“国之利器”与军事技术

　　恩格斯指出：“装备、编成、编制、战术和战略，首先一览与当时的生产水平和交通状况。这里起变革作用的，不是天才统帅的‘悟性的自由创造’，而是更好的武器发明……”。由于铁兵器的发明，使得战斗方式不能不作相应的改变，自从铁兵器发明和应用以后，杀伤力大大增加了。春秋时代武器都是铜制的，主要进攻武器有戈、矛、戟和剑等。战国时期青铜兵器有明显进步。矛的锋部越来越结实。由矛和戈相结合的戟很流行，可以兼收刺和勾的作用。箭镞由双翼式变为三棱式。同时由于冶铁技术的进步，矛、戟、剑等武器逐渐改用铁制，而且随着战争发展，先进的钢铁技术得到传播。

　　历史上，楚国的铁剑，韩国的强弓劲弩，吴、越的铁剑都技高一筹，闻名于当世。汉匈战争，自元光二年的马邑之战始发，至征和三年发起最后一次燕然山远征，四十余年之间，汉武帝倾全国之力，发动了对匈奴的十五次远征。其规模之大，气魄之雄伟，在世界军事史上是罕见的。据史书记载：西汉与匈奴打仗时，匈奴兵由于冶铁技术的落后和铁制兵器的短缺，只能使用青铜兵器，因而只能5个兵抵1个持有钢铁兵器和铁铠甲的汉朝士兵。后来，匈奴人学习了汉人的钢铁冶铸技术，提高到3抵1。

　　富勒说：“从人类的最早记录起，到现在的时代为止，战争一直是他们生活中居于支配地位的因素.在人类历史中，没有一个时代是完全没有战争的，也很少有一代人是不经过大型战乱的”。而钢铁技术的出现、提高和发展，使得兵器制造也有了长足的进步，在战争中日益显示出越来越大的威力，不断推进军事革命和军事技术发展，进而促进着人类文明的进步。

　　小结

　　生铁之得以大量用于制造武器，是因为生铁炼钢技术的重大发展，即铸铁脱碳钢技术和炒钢技术的成熟推广，特别是铸铁脱碳钢技术的发展和运用，作用尤大。

　　兵器装备是军事技术的重要元素，是军队战斗力的一个最基本的标志，是战争的工具，也是决定战争胜负的重要因素。综合起来，生铁制造的铁兵器便会以一种无形的力量在促进当时军事技术的发展。