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中国汉朝都城的铁剑制造技术,在当时经历了怎样的历程之路?

 思明居士 2023-03-16 发布于河北
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一、来自简介

剑的历史就是人类的历史,它始于史前时期,当时创造了石斧,然后添加了剑柄。

在公元前三千年,铜和青铜材料被用于制造刀片;公元前二千年,匕首在世界大部分地区被改造成刀剑;到公元前900年,铁和一些技术(锤打、折叠和焊接等)被用于生产更坚固、更灵活、更耐用且更具杀伤力的剑。

在中国,最早的冶炼铁剑是在西周晚期(公元前1046-771年)的河南省制造的。

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目前,在公元前七世纪之前制造的现存剑不超过两打,在汉代(公元前202年 - 公元220年),铁生产得到极大发展。于是,全国各地大量制造铁剑,来代替青铜剑。

剑不仅是一种武器,也是社会地位的象征、时尚配饰、护身符或娱乐工具。根据它们的一般特征,这些剑可以分为三类——长(大于70厘米)、中(30-70厘米)和短(30厘米),每个类别都有不同的子类型。

尽管剑的外观各不相同,但它们的结构大致一致,通常包括刀头、护手和刀鞘纹饰(璏)和珌(珌)。

在某些情况下,玉石被用来制作这些部件,这是最高奢侈品制造的标志,标志着其拥有者是贵族。这些玉器同样可以在青铜剑和铁剑上找到,尽管铁制部件现在已经严重生锈。

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软铁制造有两种途径:一种途径是在大方炉中熔炼大方铁的直接工艺,低碳含量在 0.1-0.3% 范围内的大方铁可直接用于锻造。

第二,间接过程更复杂。从高炉冶炼后,铸铁通过液态工艺或固态工艺(退火)脱碳。这可以生产锻铁或钢(含碳量为 0.3-1%)的可锻软铁。

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铁剑科技是钢铁行业的缩影,已有研究对少量出土于王陵、非王陵和建筑工地的汉剑进行了微观结构和成分分析。

这些剑被鉴定为钢坯铸铁、固态脱碳铸铁和潮钢铸铁。在陕西省,西安市周边地区的扶风和台城的三把汉刀都接受了这样的检验。相比之下,西安的汉刀冶金技术至今还没有引起太多的研究兴趣。

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西安(历史上称为长安)是西汉(公元前202年至公元8年)和新莽(公元8-23年)时期的中国首都。因此,研究当地的铁刀制作技术,对于了解这一时期整个社会的铁器生产情况,具有重要意义。

二、神器

上述的表格提供了本文研究的六把铁剑的概要信息,这些剑出土于中国西安的六座墓葬,年代为西汉早期至新莽时期。这些墓葬位于西汉新莽都城长安城东城墙附近,据推测是市民墓地。

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这些墓葬出土的物品可以帮助我们进一步了解公民的社会生活,根据陶瓷制品的特征,该墓葬年代为西汉中叶至西汉晚期(公元140-8年)。

该遗址于1997年发掘,出土了西汉中期的铁刀、铜钱(有五珠铭文)和陶罐。刀剑安放在木棺中的骨头附近(仅存残骸),可能暗示刀剑是日常生活中的重要物品,此外,这些剑连同刀具一起从四个墓葬中被发现。

这可能反映了这一时期武器功能的降低和剑使用的社会地位意义的加强,与此同时,从那以后刀越来越被视为主要武器。

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剑的外观如下面的图片,我们能够发现所有剑都没有集成。最长的片段长 93 厘米,最短的片段长 12 厘米,宽度在 3–3.5 厘米范围内。四个碎片有护板,呈菱形,由玉或铜组成,刀片的表面附着有木质残留物。

那个时代的原始剑会被精心装饰并小心地包裹在由木头、纺织品、纸和其他有机材料制成的刀鞘中,然而,它们在挖掘时都被发现严重腐蚀。因此,这些铁剑出现了广泛的损坏,如断裂、残缺、裂纹和厚层腐蚀,从剑刃断裂的地方取样,露出了铁芯。

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三、方法与结果

方法:

金相学是获取有关物体的制造过程、热历史和腐蚀产物的信息的重要工具。通过这种方式,可以研究相(铁素体、珠光体等)、近似碳含量和夹渣。然后,就可以初步判断铁的种类和制造工艺。

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将金相学与 SEM-EDS 相结合是考古冶金研究中的常规分析方法,这些技术共同为材料和工艺的判断提供了令人满意的证据。

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四、铁制造工艺

炉渣夹杂物(SI)具有不同的形貌和化学成分,是识别用于创建软铁产品的制造工艺的最重要的诊断因素。如果一个铁对象是通过一个直接的系统,它将包含SI的特点是丰富的颗粒,主要是多相组成,并具有高浓度的铁。

当铁进一步经受锻造过程时,可能会形成新的SI,而原始SI可能会改变。当使用铸铁工艺时,熔炼炉渣的铁含量要低得多,特别是当使用富钙熔剂时。

总之,这意味着SI中的铁、钙和磷是区分直接和间接过程以及液态和固态脱碳的三个最重要的指标。

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资料显示,其余五把剑都是通过间接工艺制成的。在这些剑中,SI中的钙浓度通常很高且可变;这种情况在使用直接过程生产的对象的SI中很少见。

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剑的材料

河北省满城汉墓出土的同一时期的刀剑,也被发现是用锻造铁制成的。这一时期,炒钢工艺被广泛用于武器和工具,包括广东南越王墓出土的铁剑、福建程村韩城遗址出土的铁剑,以及河北徐水东黑山遗址出土的铁镞和铁矛

由此可见,西汉初期的铁剑既有锻造铁,又有炒钢工艺。本研究分析的样品中有五个起源于西汉中期至新莽时期,在此被确定为朝纲产品

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与中国同期其他地区相比,河南省神明铺遗址出土的铁剑为铸铁固态脱碳工艺,云南李家山汉墓出土的两把铁剑省鉴定为炒钢制品,安徽天长汉墓出土的铁剑为固态脱碳铸铁,安徽扶风汉墓出土的铁剑为铸铁

这说明从西汉中期到新莽时期,铸铁被广泛用于铁刀的制作。

汉代铁生产发展到最高水平的原因是多方面的,一个根本原因是青铜工业已经达到了很高的技术发展水平另一个重要原因是盐铁官营的政策,要求政府控制铁生产,从而投入更多的人力和财力,这导致了钢铁工业规模和技术发展的后续增长。

五、我们从中能够得出的结论

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本研究对西安墓葬中出土的六把汉代铁剑进行了金相检验和夹渣分析。其中被确定为采用直接熔炼工艺生产,而其他五个样品采用间接工艺生产,特别是液态脱碳技术。

根据这些结果,结合其他研究,可以得出结论:

从西汉中期开始,经过精炼工艺加工的铸铁被广泛用于制作铁剑。在被调查的刀剑中,TJ001和TJ004是白莲岗时期的两件非常早的器物,在当时价格很高。

这是汉帝国中心地区西安城出土的铁剑首次经过科学检验,虽然本研究补充了这方面的现有数据,但数据总量仍然偏少,未来还需要更多的样本研究。

参考文献:

【1】中国早期铁器(公元前5世纪以前)的金相学研究

【2】 先秦两汉铁器考古学研究(先秦两汉铁器的考古学先秦两汉铁器的考古学研究)

【3】西安市文物保护考古研究所西安市龙首园汉墓(西安龙首园汉墓西安龙首原汉墓)

【4】中国剑文化

【5】战国晚期中国关中平原东部的铁脱碳技术:基于夹渣分析的调查

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