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随着文字的出现，历史进入文明时代。 关于中国古代在什么时候告别野蛮时代而跨进文明门槛的问题，学术界正在展开讨论。虽然目前的看法还不尽一致，但多数学者认为夏商时期已经进入文明社会。其标志之一，是青铜业已经出现。 野蛮时代与文明时代的划分，并不是史学家主观想象的产物。人类告别野蛮时代和跨入文明门槛是社会生产发展的必然趋势，也是科技发展的结果。众所周知，人类的经验与知识是从零起步的，但到了新石器时代晚期，随着农业生产的发展，剩余产品的出现，促使手工业与农业分离，社会上出现了不少具有专业知识与技能的工匠。同时，社会的发展又需要新技术的出现，因而不断产生新的行业。 科学的发展一开始就是由生产决定的。火的使用、工具的改进、农牧业生产和手工业生产的发展奠定了科学的基础。当社会从原始社会向文明时代前进时，它需要科学技术的进一步发展。科学技术因生产的需要、经验的积累而获得发展时，又有力地推动了社会前进的步伐。 人类从原始社会跨入文明时代是一个历史性的飞跃，这一飞跃从某种意义上说是与青铜业的发展联系在一起的。因为，人类从单纯以岩石为原料制成石器去改造自然，发展到从岩石中提取金属，再制成工具，用于改造自然，这是社会生产力发展到一个新阶段的标志，也是科学技术进步的一个重要标志。同时，青铜器的发展，促使"百工"的出现并带动各个行业一起兴盛起来，使夏、商、西周时期的社会经济情况比新石器时代有了明显的改进，奴隶制度也不断趋于完备。在人类社会发展进程中，生产工具的发展一般分为三个阶段，即石器时代、青铜时代和铁器时代。我国与古代东方的一些国家一样，青铜时代是实行奴隶制的时代。所以，在这一章中专门就夏、商、西周时期--中国历史上的青铜时代--的青铜业作一介绍。 （一）青铜业发展的三个阶段 用铜金属制作的器物，以其所含的成分不同，可以分为红铜、青铜、黄铜、白铜等几种，但白铜出现的时间很晚。 红铜又称纯铜，其含铜量在90％以上，呈红色。由于铜矿石与其他有色金属常常是伴生的，所以铅、锡等金属也易于混入，故一般称锡含量少于2％、铅含量少于3％的铜金属为红铜。红铜的熔点为1083℃。虽然它也可以铸成各种器物，但硬度较差。在铸造过程中，流动性也较差，还易吸收气体，冷却时收缩性也较大，可导致缺陷和疏松。因此，它多被作为礼仪性的明器或装饰品。 青铜是铜金属与锡、铅元素的合金。与红铜相比，青铜的熔点较低，硬度增高，而且具有较好的铸造性能与机械性能。例如，铜合金中若含10％的铅，其熔点可比红铜降低43℃；若含10％的锡，则使熔点降低73℃，含有20％的铅，熔点可降低83℃；含同量的锡，则可降低熔点193℃，就硬度来说，红铜的布氏硬度为35，加入5-7％的锡，其硬度就增高到50-65；如果加锡9-10％，硬度可达到70-100。加入铅和锡以后，还可使铸液的流动性能增加，从而使青铜器表面的装饰花纹及其细部都能获得清晰的效果。青铜器又因其主要成分有别而分为锡青铜、铅青铜和锡铅青铜三种。 以铜、锡为主的金属器皿，如偃师二里头的青铜器，含铜91％、锡8％、其他金属1％。洛阳出土的西周"丰伯"戈、剑等，分别含铜84.31％和85.22％，含锡11.65％和11.76％，它们均不含铅。不过，多数铜器中还是含有少量铅元素，故锡含量大于3％、铅含量少于2％的一般也称为锡青铜。与红铜相比，锡青铜不仅具有色泽光亮的外观，而且具有硬度大、韧性强、熔点低、流动性好、气孔疏松少等良好的铸造性能。 以铜、铅为主，不含或只含少量锡（少于2％）的称为铅青铜。如安阳殷墟出土的铜镞，有的含铜83.46％、铅9.8％、铁1.4％，不含锡。铅青铜的硬度较低。由于铅和铜在液态互不溶解，凝固后铅成了细小颗粒，所以对铜基体没有固溶强化作用。铅青铜的抗腐蚀性能较差，当它遇到含碳酸的水时，铅首先被腐蚀。 锡铅青铜是以铜、锡、铅为主的三元合金，其含锡量大于2％、含铅量大于3％。在铜锡合金中加入铅，可以降低熔点，并可增加铜液的流动性。这种青铜也能铸成质地坚硬、有光泽表面的器物。与锡相比，铅较易得，成本也较低。对安阳殷墟出土的铜器进行分析的结果表明，我国至少在商代晚期已经出现了这种锡铅青铜。大约在商王武丁前后，古代工匠们即已掌握了这种三元合金的工艺。这比西方要早好几个世纪。 黄铜是铜与锌的合金。锌的获得必须在密封的容器中进行。因为铜的还原温度大约在1000℃以上，而锌的沸点只有907℃。一旦锌从氧化物中被还原出来，就立即挥发成气体，或又被氧化成氧化锌的粉尘。前面提到山东胶县三里河龙山遗址中出土的两件锥形铜器，经鉴定为黄铜。有人认为黄铜出现的时间较晚，在年代上不予肯定。也有人认为三里河遗址所在的地区，铜锌矿或铜锌铅共生的矿物资源十分丰富，龙山文化的烧陶技术为冶炼黄铜创造了必要的技术和高温条件，并据此进行了模拟实验，证明用这类矿石进行冶炼锌是通过蒸气由表层向金属铜的中心扩散得到黄铜的。而锌的含量的增多，还降低了铜的熔点，如含锌量为15％时，熔点为1030℃，达到33％时，熔点降至940℃。说明这种冶炼过程可以在较低温度通过气--固相反应进行。所以，早期出现黄铜是可能的。这为我国远古时代就已经有了黄铜的观点提供了依据。 青铜的冶铸技术有一个从初级向高级、从简单到复杂的发展过程。就生产的规模和产品的种类、数量而论，则随冶铸技术的提高而不断扩大。 从前面介绍的新石器时代晚期的铜金属制品可以看出，当时尚处于初创阶段。铜金属的原料主要是自然界赋予的自然铜，但已有部分是冶炼而得。人们用冷锻法制器，或用石质和泥质的单面范、双面范铸造形制简单的小件物品，如刀、锥、铜镜等等。甘肃东乡林家马家窑文化遗址中出土的铜刀，经金相观察，估计其含锡量大约在6-10％，铸造方法是用两块范闭合浇注而成。一块范上刻出刀型，另一块范是平板，用它铸出的铜刀，背部的棱一边高一边低，呈斜坡状。刀的刃部曾经轻微的戗磨或锻打。该遗址出土的铜渣，经鉴定是一种冶炼的产物，是一块冶炼出来的含铜和铁的金属长期锈蚀的遗物。这说明，距今5000年前后我国就已有了原始冶炼术。冶炼的方法是用铜矿石加锡矿石或含多种元素的铜矿石来冶炼。陶寺遗址出土的铃形铜器和王城岗出土的容器（鬶？）残片，说明当时已有用几块范、芯装配铸器的尝试。由于至今未见一件完整的成品，尚不能对其技术水平作出评估。但这些遗物的出土，反映了当时在使用陶范、装配铸器的探索中，可能已经取得成功。 从二里头时期至二里冈时期，是青铜业趋于成熟的阶段。偃师二里头遗址已发现铸铜作坊址，出土了不少熔铜的坩埚片、陶范、铜渣、木炭与铸铜有关的工具及与铸造有关的其他遗迹。这里出土的铜器除了刀、锥、锛、凿、鱼钩、镞、戈、戚等工具和兵器外，还有圆鼎、斝、爵、盉等容器和铃，后者是一种乐器。这些铜器是我国发现年代最早的青铜器的一部分。铜容器壁较薄，表面粗糙，多无花纹，也无铭文；作兵器用的戈、戚则又显得厚重，也表现了早期青铜器的特点。除了工具、兵器用单范、双范铸造外，其他容器都是用复合范铸造。这些铜容器的形制比较规整，器壁厚薄也较均匀，说明工匠们使用复合范铸造的工艺已相当熟练。也反映了在这之前，我国使用复合范铸器已经有了相当长的一段时间。有人曾用电子探针对一件铜爵作过定量分析，测知铜、锡的合金成份为铜92％，锡7％，与郑州二里冈时期铜尊的成份一致。 二里头出土的兽面纹铜牌，是用200多粒绿松石镶嵌而成。这是目前所见年代最早的铜镶玉制品。它先铸出镂空铜牌，再镶嵌松石，具有较高工艺水平，说明当时在设计、铸造与镶嵌技术等方面都达到了相当熟练的程度。到了郑州的二里冈时期，青铜铸造技术有了新进展，浇铸的客器有方鼎、圆鼎、鬲、盘、罍、尊、卣、斝、爵、觚、斧、斨、钁、刀、钻、矛、戈、镞，以及铜釭（建筑材料）等等。这时期的青铜器品种增多了，铜器表面增加了装饰花纹，而且还出现了大件铜器。如1974年在杜岭发现的两件大方鼎，一件高1米，另一件高0.87米，形制为平底方腹，上有双耳，下有四个圆柱形空足（上部一段是空的，下部为实心），器表用兽面纹和乳丁纹装饰。这两件王室使用的贵重礼器，是当时的工匠们铸造的代表作。它与其他器物构成组合，说明具有中国特色的陶范熔铸技术已经形成，并有锡青铜与铅青铜之分。 郑州出土的商中期铜器，大部分可能是在当地铸造的。郑州商代城垣南、北两侧的南关外和紫荆山均发现了同时期的铸铜作坊遗址。那里都发现了居址、坩埚、铜渣、木炭、小件铜器及大量陶范碎块。这些陶范中，既有工具范和兵器范，又有铸造礼器的陶范。陶范上皆有子母榫口，便于装配扣合。郑州出土的商代铜器，大部分应是由这两处铸铜作坊址所铸。杜岭出土的方鼎形体高大，形制规整，花纹清晰，说明当时的工匠们已经掌握了较高的铸造技术，生产已有一定规模。该鼎含铜75.09％、铅17％、锡3.48％。熔铜的坩埚发现有两种：一种是用草拌泥制成，厚6厘米；另一种是用陶大口尊或夹砂陶缸作胎，外涂草拌泥。所用的大口尊高30厘米，口径25厘米，每器可容铜液12.5公斤。这些坩埚出土时内壁都残留有一层铜渣。这两个作坊都生产青铜礼器，但据报道，南关外的铸铜作坊还生产青铜钁等工具，而紫荆山北的作坊则生产青铜刀和镞，似有一定分工。 商代晚期和西周时期是我国青铜时代的鼎盛时期。这一期间铸造的青铜器，不仅器形大，数量多，而且纹饰华丽，铸工精良。很多重器，如著名的司母戊大方鼎，带耳通高137厘米，鼎身长110厘米，宽77厘米，鼎身以雷纹为地，上有龙纹盘绕，四足为兽面纹。它的造型浑厚庄重，重875公斤，是世上仅见的一件重器。若无细致的分工与优秀的铸造技术是不可能制成这样的大鼎的。同时，青铜器的种类与数量也更多了。它们的装饰纹样华丽，且多有铭文。如1976年在安阳小屯村西北发掘的妇好墓中出土青铜器468件，其中青铜礼器就有200余件，包括方鼎、圆鼎、偶方彝、三联甗、簋、尊、方罍、壶、瓿、缶、觥、斝、盉、爵、觚、盘等等。不少礼器还成双成套地出土，如司母辛大方鼎两件，长方扁足鼎两件，中型圆鼎两套，每套六件。此外，还出有钺、戈、锛、凿、刀、铲、铜铙、铜境及其他用器和装饰部件。其中铸有"妇好"铭文的109件。殷墟出土的铜礼器，表面的纹饰繁褥细致，包括立体与平面两类。立体的铸纹有龙、夔龙、双头盘龙等等；平面铸纹则以兽面纹最普遍，且一般多有地纹。同时期的四羊尊、龙虎尊等是这一时期富有代表性的艺术珍品，也是工匠们的智慧与创造才能的突出表现。 西周时期冶铸的规模与分布的地域继续扩大，出土的青铜器品种与数量也更多了。贵族墓葬中的随葬品以成套成组的形式出现的更为普遍，还出土了列鼎、编钟等等。所谓列鼎、编钟，是用形制相同、大小成序的鼎、钟编列组成。身份、等级愈高，使用的数量也愈多。不少铜器上还铸有长篇铭文，记录了当时发生的重要史迹。如清代道光年间在陕西岐山县出土的"盂鼎"，通高102.1厘米，腹径83厘米，重153公斤，内壁铸有铭文291字；著名的毛公鼎，腹内壁铸铭32行499字，每篇刻铭都是一篇很好的文章。 晚商至西周时期的铸铜作坊在安阳殷墟、洛阳北窑、陕西周原等地均有发现，面积在数万平方米至十余万平方米不等。在这些地点发现了居址、水井、道路、祭坛、熔铜炉、工作面等各种遗迹及数以千万计的陶范和木炭、铜渣、工具及半成品等等。这些发现为了解当时的铸铜技术提供了重要依据。 （二）青铜时代的采矿与冶炼技术 青铜采冶业是从石器加工和烧制陶器的生产实践中渐渐被认识而产生的。人们在寻找石料和加工的过程中，逐步识别了自然铜与铜矿石。例如有一种铜矿石，颜色碧绿，其断面的纹理与孔雀的羽毛相似，很是艳丽，所以人们称它为孔雀石。它在岩石堆中极易被人发现。这种孔雀石含铜量高，其含铜品位可达10-20％或更高。这是一种氧化矿，只要同木炭放在炼炉中进行冶炼，加热到1000℃稍高一些，就可以炼出铜来。它又常常与自然铜一起出现，并与铜锈有类似的颜色，因此孔雀石很可能是人们最早用于冶炼的铜矿石。在烧制陶器的过程中积累起来的丰富经验，为青铜的冶铸业提供了必要的高温知识、耐火材料、造型材料与造型技术等条件。例如龙山文化中黑陶和白陶的烧陶温度均与铜的熔点接近。当时使用陶模具制作泥坯和印制花纹等技术与铸铜的模具功能有相似之处；冶铸用的熔炉、水色、型范等都是陶质的用具。炼铜用的木炭也与烧陶所用的燃料是一致的。 考古工作提供的资料说明，凡是发现古代采矿、冶炼遗址的附近，几乎都有同时期居民聚落遗址。因此，人们在制作石器时，为寻找原料而出没于这些山丘时，如果一旦认识了自然铜与孔雀石等铜矿石，那么采掘这些金属原料就成了他们的新工作。 最早的采矿业是从地表挖掘开始找矿的。当他们发现矿脉或矿带向深部延伸的规律时，人们创造了从地面向地下挖掘竖井，并由竖井底部向四周开拓巷道以寻找矿石和采掘矿石的方法。今天，人们依据巷道的形状，分为平巷、斜巷等等。有时人们在巷道中发现深部还有矿石，于是又从巷道中向下挖竖井，这种井并不直接通向地面，所以人们称之为盲井。用这种方法采掘，一般在井巷中用木质的框架作支护，以防止周围岩石坍塌。他们用榫接或搭接法制作的框架，有效地承受了巷道的顶压、侧压和底压，可以确保坑下采掘人员的生命安全和采掘工作的顺利进行。使用这种方法可以从地面下较深的地段掘取矿石。这比起露天采矿省工省时，是一个进步。从湖北大冶铜录山、江西瑞昌铜岭等地发现的商周采矿遗迹看到，露天采矿与坑采这两种方法均已采用。当然，从矿区河流中夹带的沙石中淘洗出铜矿也是一个途径，此时大概也已被掌握。 目前发现的商周古铜矿遗址，大多分布在火成岩与大理岩的接触带上。 因为接触带内的岩石破碎，比较容易采掘。又因大气降水和淋滤作用，地表面的铜元素在接触带中相对集中，出现了铜品位自上而下逐渐富集的现象，形成氧化矿富集带。这种条件使它成为古代先民理想的采铜场所。这里的矿石，主要是孔雀石、硅孔雀石、赤铜矿等，都属氧化矿。深部往往有自然铜。大冶的铜录山，顾名思意，是铜绿色的山丘之意。那里每当大雨过后，表面就暴露出许多绿色的孔雀石的碎块，俯拾皆是。因此，它的铜资源在很早以前就被人们开发利用，目前在11号矿体和7号矿体的2号点出现的采矿遗迹，被认为是西周时期或更早的遗存。 江西瑞昌的铜岭古矿址内，发现了商代和西周时期的采矿遗迹，出土了与采矿有关的许多遗物。铜岭古矿遗址和铜录山古矿址一样，矿井中都有当时工匠们所做的木质的方形框架。他们每隔1米左右就在井巷中设置一付，嵌入坑壁。框架的外侧有的衬以壁板或席子（靠木棍将席子别住）。据发掘现场观察，井巷中的支护设施虽有变形者，但未见一处坍落或损坏，说明它们达到了预期的目的。当时，有的靠竖井垂直地向深部挖掘，也有的从竖井底部向四周开拓巷道去寻找矿石。用这种方法采矿，可从离地表一二十米深的地方掘取矿石，并从井巷中提升到地面。工匠们使用的工具还很原始，主要是石斧、石凿及木铲、木鍬、木锤等等，装载用具有竹筐、竹簸箕等。当时已初步解决了采矿中的通风、排水、提升等技术。人们利用井口高低所产生的气压差来调节下部的空气，确保采矿人员在坑下作业时对氧气的需求。人们用绳索和木辘轳将矿石与地下水从竖井中提升到地面，同时将支护用的方形木框等材料运至坑下，使巷道的开拓随矿脉不断延伸。为确保雨水不流到井中，井口还搭有棚盖。凡此等等，反映了当时的采矿技术已达到一定水平。 当时冶炼铜矿石的方法，是将矿石与木炭放在冶炼炉中进行冶炼。由于这些矿石是氧化矿，因此这种冶炼被称作氧化矿还原熔炼。虽然目前只发现春秋时期的炼铜竖炉，商与西周时的炼炉尚未见到。但是，经过模拟实验证明，春秋时期的冶铜竖炉冶炼性能很好，能持续加料，持续排渣，间断放铜。春秋时期的冶铜技术是在商代与西周时期的冶铜技术的基础上发展来的，从出土的商代与西周铜器数量之多，用铜量之大，或许说明当时的冶铜业还是比较发达的，因此有理由认为，商代与西周的冶炼水平也是不低的，衡量冶炼水平高低很重要的一点是炼渣中的含铜量的多少。因为矿石中所含的二氧化硅（SiO2）的含量越高，炉渣粘度就越大，渣的流动性也差，渣中所含的铜也越多。但若加上熔剂，或进行配矿，则可使炉渣的粘度降低，排渣时的流动性能也好，冷凝时呈薄片状。由于这些地点的矿体是铜铁金属伴生矿，所以炉中的铁矿石在高温下生成的氧化亚铁与二氧化硅结合，减低了炉渣内二氧化硅的含量、粘度降低，炉渣的流动性能好，冷凝后成了薄片状，渣中含的铜也就减少了。春秋时期，冶炼过程中已经掌握了配矿技术，使渣中的含铜率降至0.7％，这是冶炼水平较高的一个表现。可能这种配矿技术在西周时期已经出现了。 据统计，已出土的商代和西周时期的铸有铭文的青铜器，有上万件之多，没有铭文的铜器更数倍于此数。商代与西周时期，若无发达的采矿与冶炼业是不可能提供如此大量的铜金属原料的。 （三）青铜时代的铸造技术 1928年开始发掘殷墟时，由于遗址中曾出土过孔雀石和坩埚片等遗物，有人认为遗址区内有冶铜遗存。但经半个多世纪的发掘，诸如偃师二里头、郑州商城、安阳殷墟、陕西周原、洛阳北窑等地商周都城遗址中发现的青铜业作坊址，都是铸造作坊。因为这些地点都没有见到冶铜的炉渣和其他遗物，而采矿场附近却发现了炼铜炉、木炭及炉渣等遗物，说明冶炼铜金属的工作大多是在采矿遗址附近进行的。人们在考察中发现，冶铜所需的原料（矿石与木炭）及筑炉用的耐火材料，在古矿址及其附近都能找到。当时的工匠们在采掘矿石以后，就地取材进行冶炼，可以省去运输矿石、木炭等原料，这是省工、省时的合理安排，也反映了当时在采矿、冶炼与铸造之间已有了更细的分工。这种专业化手工，使专业技术的发展获得了良好的条件。工匠们在冶炼成铜金属以后，只将铜金属及其配料运至各个都邑。各都邑中都划出专门的地点作为铸铜的作坊，在那里专门铸造王公贵族们所需要的青铜器具。在安阳殷墟的铸铜作坊遗址中出土的一块红铜，其含铜品位高达97.2％，这是已经炼成的铜金属，被作为铸造青铜器的原料而从冶炼场所运来的。青铜作为铜与锡或铅的合金，最初是将铜矿石和锡矿石或铅矿石与木炭合在一起在炼炉中冶炼而获得的。这是一种很原始的方法。上面提到的新石器时代晚期出现的金属制品，可能就是使用这种方法冶炼的。以后则发展为先炼出红铜，再加锡矿石或铅矿石一起冶炼，使之合成青铜。随着冶炼工艺的提高，最后发展到分别炼出铜、铅、锡，或铅锡合金，然后再按一定比例放在一起熔炼。用这种方法得到的金属，其合金成份比较稳定，熔炼时较易控制，工匠们可按不同器物的要求来掌握合金中铜与铅、锡的合理配比，进行铸造。商代与西周时期的冶炼工艺均已相当发达，工匠们已经掌握了后两种比较高级的方法。商代和西周时期的遗址中出土的铅锭，墓葬中出土的铅器和镀锡的铜盔等等，也证明当时已能冶炼纯铅与纯锡了。 经过发掘的铸铜遗址中，以偃师二里头发现的铸铜作坊年代最早，发现了用草拌泥制成的坩埚残片、铜渣、陶范和小件铜器等遗物。这个遗址中出土的鼎、斝、爵、盉等容器及各种工具、兵器等等大概都是这个作坊中铸造的。这是一处商代早期的手工作坊。 商代中期的铸铜作坊，在郑州的南关外和紫荆山分别被发现，它们位于郑州商城的南、北两侧。已发现了与铸铜有关的房基，表面布满了绿色铜锈的场地和各种陶范与范芯、铜渣及坩埚。这时的坩埚有的用草拌泥制成，有的则是红陶缸、灰陶大口尊。它们都是夹砂厚胎陶器，外壁抹有耐火材料，用以增加其强度和耐热保温性能。安阳殷墟苗圃北地和洛阳北窑两处铸铜遗址规模最大，前者为商代晚期的铸铜作坊，后者是西周时期的铸造作坊。位于小屯村宫殿区南边的苗圃北地，面积至少有2万平米。在1959-1960年间的发掘中，发现了与铸铜有关的单间和双间的居住址，工棚遗迹和坩埚、熔铜炉等，同时出土了几千块铸造青铜器的陶范和范芯残片。从这些陶范和范芯可以知道当时在这个遗址中铸造了鼎、簋、罍、盘、卣、觚、爵、觯、镞、矛和铜泡等铜器和兵器。其中最大的一块鼎范长达1.2米，是铸造大型礼器的铸范。这里首次发现了直径0.83米至1米的大型熔铜炉，说明这是一个规模相当大的作坊址，具有铸造大型青铜器的能力。洛阳北瑶发现的铸铜作坊面积更大，有10余万平方米。这里也发现了数以千计的陶范与范芯碎块和坩埚、大小熔铜炉及与铸铜有关的其他遗迹、遗物。这些发现，说明当时的通都大邑都设有铸造铜器的作坊址，其产品主要供城内的居民使用。这些作坊应是王室派人直接管辖的行业。从这些遗址的出土物还使我们了解到当时的铸造工艺。 我国青铜时代制作的青铜器，几乎都是用陶范铸造的。这种铸造技术在商代晚期已臻成熟。当时铸造一件铜器，要经过以下工艺过程：（1）制模，需要装饰花纹的还雕刻出花纹；（2）翻制泥范；（3）用原模刮制成泥芯；（4）泥芯与泥范阴干后进行高温烘烤，并予修整；（5）将陶范与范芯组装起来，并予固定；（6）浇注铜液；（7）拆去范、芯，进行清理；（8）加工、修整、加磨毛刺后得到成品。这一工艺过程，已形成作业流程，且环环相扣。每一个铸件能否铸造成功，都与上述工艺过程中的每一个环节是否达到预期要求是密不可分的。 当时用于制作模、范和范芯的材料主要是粘土和砂。对安阳殷墟出土的陶范所作的岩相分析，主要成份是石英。其中又有正长岩、斜长岩、角闪石、辉石和云母等等。由于各地所用的造型材料都是就地取材，所以各个地点的铸铜作坊出土的范、芯中粘土和砂的配比并不一致。对殷墟出土的陶范与范芯的粒度、化学成份进行的分析和工艺性能所作的测定，鼎、斝、尊类礼器和锛类工具的造型材料中，粘土与砂的配比也不尽一致。一般地说，模与范的含泥量要多些，使之具有良好的可塑性，雕刻纹样的效果也较好。范芯的含泥量要少些，砂粒有时稍粗，以利于通气。有时还羼有多量的植物质。由于铸造铜器时，造型原材料的需要量很大，一般都是取自天然资源，如地下的黄土、河床的冲积土、淤土等等。这些天然黄土中的砂粒也有呈棱角状的。种种迹象表明，新石器时代的先民，在几千年间制陶过程中积累的对陶土的选择与加工的经验，已在青铜时代被制模的工匠们充分继承并予以发扬。制模是铸造工艺的第一道关键工序。工匠们只有将模子做得规整，花纹雕镂清晰，所翻的外范才能得到预期的几何形状和清晰的纹样。许多器物都是用陶土塑制成模的。它的形制、大小与铸后的成品一致，所以塑模的工作也是铸件的设计工作。 花纹的制作有几种：先在模上绘出纹样而后雕出、鼓凸于器表的纹样则用泥料堆塑成形再雕镂花纹。至于地纹、弦纹、乳丁等，则可能在范面上加工制成。商代与西周时期的许多铜器上都铸有铭文，这些铭文是在泥模上阴刻成文，再用泥片复印成阳文，修整后嵌到芯的特定位置上，模子作成后，按照惯例，要经审定获准后才能翻制泥范。 从泥模上翻制外范，其目的在于要制造一个器物的形腔，以便浇注铜液后，冷凝成人们需要的铜器，简单的片状器物不用范芯，如戈、镞、刀等，它们的范块为长条状和平板状的单面范或双面范，一范只铸一器。但铜刀有一范铸两件的，而箭镞类一范可铸5-7件。凡礼器及带銎的兵器、工具则都要范芯。特别是圆形、椭圆形、方形、长方形、不规则形器物，需3块以上陶范组合成型。如1件铜锛或铜凿，需2块合范，1块范芯。如果铸造1件方鼎，它的铸型则由芯、底范、4块腹范和顶范组成，有的还要足范。如郑州杜岭出土的大方鼎，从铸缝可以看到，需范芯5块（鼎身和四足的范芯各1块）；外范17块（四隅4块、四壁4块，底范1块，每足外范各2块）。但早期的圆鼎、觚等，常不设底范，可将腹范延长，使之直接抱住泥芯。器形复杂、装饰附件多的铜器，则所需的范块也越多。如斝、爵的鋬、柱帽及四羊尊的羊头等等，都需分别翻出外范。其中腹范的数量也有多有少，如妇好墓中斝的腹范就有6块，所需陶范和范芯共22块。 范的厚度则与铸件的大小、器壁的厚度有关。铸件越大，器壁越厚，则范的厚度也越大。如安阳小屯出土的小圆鼎范（所铸之鼎，高8.5厘米，腹径7.5厘米），厚度为2.6厘米；洛阳出土的较大的鼎范（鼎高23厘米），厚度为3-5厘米；安阳苗圃铸铜遗址中出土的一块大陶范，长1.2米，厚度为11厘米。因此，有人推算，像妇好墓中出土的司母辛方鼎的范厚约为12厘米。该鼎长94厘米，高84厘米。若范厚按12厘米计算，则该鼎陶范的重量可达150公斤。 为了使铸件在装配时能正确定位，在陶范的分型面上一般都设有榫卯。 小型铸件多为三角形，大型的铸件多为长方形。有时范的各面分别用三角形、长方形、圆形榫卯，以便安装时容易识别，避免差错。迄今发现的铜礼器上从未见到过将花纹铸错的现象，正说明当时这一道工序是很认真的。 泥范脱模以后，先置于背阴处使其自然干燥，让水份缓慢而均匀地蒸发。这样做的目的是为了防止泥范、芯变形，确保范块之间的严密性。等到阴干以后，还要用火烘烤，一般在烘范窑中进行，窑中温度可达650℃以上。经过长时间保温，将范烘透、定型，就可使用。 浇注前，工匠们要把烘透的陶范与范芯装配好，并在型外糊上厚厚的一层草拌泥，以使范块结合牢固，避免在浇入铜液后从缝隙中外流。从出土的商周青铜器看，大多数铜器的形状规整，说明铸范装配相当严密。但也有少数铜器的铸缝有0.3-0.5厘米，这是因铸范配合不够严密而引起的飞边。对这些铸工们称之为飞边和毛刺的东西，在脱范以后，工匠们还要进行锤击、錾凿和磨砺等清理工作。 著名的司母戊大方鼎，是我国青铜时代的工匠们铸造的第一重器。铸造这样一件重达875公斤的大鼎，而且铸得那么完好，即使在现代技术条件下也不是轻而易举的事。因此，从一定意义上说，它集中显示了商代晚期的铸造技术与生产能力。自它出土以来，国内外许多学者对它的铸造工艺进行了研究与讨论，但一直未获得令人满意的结果。如不少人认为它是用遗址中出土的"将军盔"形状的陶器熔铜浇铸的。这种陶器口径25厘米、壁厚3厘米、高35厘米。出土时它的内壁往往有铜渣等物，被确定是熔铜的工具。但是用这种"将军盔"去熔铜浇铸，其容积只有数公斤，是无法满足铸造这样大型铸件的要求的。它无法保证铜液的温度不变，这是一个突出的问题。因此，它的铸造工艺成了一个谜，吸引人们去思索。后来，安阳殷墟的铸铜作坊中发现了直径约80厘米的大型熔铜炉，炉底与炉壁相交处还有直径约5厘米的孔洞，并有铜液外流的痕迹，是个出铜口。在炉子的周围，有许多炼炉壁的残块和木炭。硬土面上，还遗留有几道有一定流向的凹槽，表南粘有铜渣，应是铜液流动时遗留的痕迹。这一发现，为人们解开司母戊鼎的铸造之谜提供了一把钥匙。据推算，铸造1件司母戊大鼎，有3座这样的大熔铜炉即可满足对铜液的要求。因此，有人认为当时很可能是将这件大方鼎的铸件固定在熔炉附近，熔化的铜液是用槽注的方式流入大鼎的浇口进行浇铸的。浇铸时，大方鼎的模具是倒置的，即鼎的四足朝上，其中二足作浇口，另二足是出气孔。这种熔铜炉在洛阳北瑶的西周铸铜遗址上也发现了多座。它们有大有小，可知当时有几种规格不同的熔铜炉用于铸造铜器。 商中期以后，工匠们已经熟练地掌握与应用分铸法，因而能够铸造出各种形制、工艺比较复杂的器形。所谓分铸法，是将器物的一些部位先予铸造，然后再嵌到陶范中与器身铸接在一起；也有的是先铸器身，尔后再在器身上安铸附件。工匠们将这种分铸法应用在形体较大和比较复杂的铸件上。如四羊尊的装饰，集平面雕、立体雕、圆雕之大成，工艺要求极高。因此，分铸法的应用开创了一条与古代欧洲不同的、具有我国特色的范铸技术。这是一项杰出的创造。 人们在长期从事冶铸生产的实践中，还渐渐能够按照不同用途的器物的不同性能，人为控制铜金属与铅、锡的合理配比，以制作性能不同，适于不同用途的礼器、乐器、工具与兵器等等。安阳出土的司毋戊大方鼎，经定量分析，含铜84.77％、锡11.64％、铅2.79％，已合于后世所谓"钟鼎之齐（剂）、六分其金而锡居其一"的记载。 古代工匠在青铜时代制作的青铜制品，其数量之多、品种之广，都是世上少见的。它们的成品有工具类的刀、锛、斧、凿、铲、钁等等；兵器类的戈、矛、戟、镞、钺、剑、砍刀、甲胄等等；礼器类的鼎、鬲、甗、簋、斝、尊、盘、壶、罍、盉、觚、爵、觯、角、方彝、觥、瓿、鸟兽形的尊等等；乐器类的有钟、钲、铃等，其中钟又有甬钟、钮钟、镈钟等，西周、东周时期多成编出土。此外，还有车马器和各种生活用具及装饰品等等。郑州小双桥出土的青铜构件，说明早在商代中期已将青铜铸件用于大型木构建筑之上了，它既是木质构件的装饰，又能起到加固的作用。所有这些，都表明了当时制作的青铜器具，已涉及社会生活的各个方面。 青铜业的发展对夏、商、西周时期各个行业的发展起到了推动作用，它对三代社会发展的影响也是深刻的。特别是工匠们按不同用途而制作的不同形状，不同规格的青铜工具，使人们在对各种原料进行加工时，获得远比石器更为锋利、精巧、有效、便捷的工具，因而促使了各行各业的技术得到改进与提高。例如青铜农具或用铜工具加工的其他农具的出现，对农田开垦、耕作技术的改进和水利灌溉工程的兴建起到了直接或间接的推动作用。青铜兵器的出现，不仅使人们更有效地攻击敌人，保护自己，也使畜群的卫护得到改进。青铜刀的广泛应用，使牲畜去势术的普及成为可能。这些对农业和畜牧业的发展都起到了积极的作用。青铜工具的制作还直接促进了其他手工技术的改进，例如它使榫卯的结合更加紧密，结构更加合理，因而使高大的宫殿建筑在这时能够出现；它使车、船的制作技术得以改进，制作的车、船的结构与各部位的结合更合理、紧密。如商代车辆已出现轮辐、栏杆等需要比较复杂的技术才能制作的部件。青铜工具的出现，使漆木器的制作更为精致、美观；使雕琢技术也得以改进，出现了一些工艺水平很高的艺术品。它使纺织机械的性能进一步改善，使织造高级的纺织品成为可能。它也使青铜业的发展得到助益，如古矿井中木质支护框架的制作、铸造过程中模具的制作更趋精细，使它们在组装时扣合得更加紧密，因而能够制成像四羊尊、龙虎尊那样一些具有很高的工艺水准的铜器。 各种青铜兵器的出现使攻防系统发生了巨大的变革。当时制作的兵器中有防护用的甲、胄与盾（盾多为藤、木制品，但有青铜附件）。短兵器有刀、剑、匕首等等。长兵器有戈、矛、戟、钺等。此外还有远射的弓箭。这些兵器由于都用模铸，它们设计合理、厚薄均匀、形制规范，其锋利的程度远非石器所能比。因此，它们的刺、砍、勾、射等功能都大大提高了。以箭镞为例，无论制成柳叶形、三棱形或两侧带翼的形状，由于箭镞的锋与铤在同一基线上，它的两翼和三棱的设计合理，使箭镞射出以后，在空气中所受的阻力保持均衡，因而在飞行中能够按抛物线飞向目标。它与石制箭镞相比，大大提高了命中率。这些要求在手工制作石镞、骨镞时虽然也能达到，但那是一个个磨制出来的，效率是很低的。青铜铸造技术的发展，一个标准件通过模具就能铸出许多合适的铜箭镞，这就数倍或数十倍地提高了工效。这些兵器的出现，从根本上改变了战争的性质与规模。人们为了克敌制胜，在兵器制作中，为使其更合乎实战的需要而进行的一系列改变，都包含了许多科学的道理。这在客观上促使了科学技术的发展。 青铜工具的制作，还使制作一些原始的测量器械、计量器具和原始的机械成为可能。例如这一时期发明的木制辘轳，使人们第一次从笨重的提拉劳动中解脱出来。实验证明，用辘轳提升重物比直接用手提拉要省力得多，如果在辘轳轴上加辐条式的木棍和车辆式的一圈木条，只要它比原来的辘轳轴的直径增大一倍，操作时就可以省去一半时间。这种既省力又能提高功效的器械，是石器时代不可能出现的。当然它的制作还包含很多力学原理。 青铜工具的出现，对书写工具如毛笔的制作、甲骨文、铜器铭文的锲刻和文字的规范化等等都起到了积极的作用。 总之，三代青铜业的发展，无论对三代社会的发展，还是对三代科技的发展，都产生了巨大而深远的影响。 |
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