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金属的使用，标志着人类文明进入了一个新的阶段。在世界的古代文明中，无论哪一个地方，最初使用的都是铜器，然后才进入铁器时代的，中国也不例外。
一、中国古代的铜锡合金工艺
在中国古代，铜经常是以自然铜的形式出产的，这种纯铜经过成型加工工艺，即可作为器具使用。由于这种铜质比较软，虽然可以用来制做装饰品，但却不能用来制造武器或生产工具。为了提高它的硬度以利于铸造，古代中国采取了在铜中掺进其他金属以得到铜合金的工艺。
铜合金中最普遍的是铜和锡的合金，青铜器就是用这种合金制成的。当然，除了锡以外，有的青铜器还含有铅。虽然中国最近也发掘出了据认为是纯铜器时代的遗物。不过，关于这方面的研究，尚处于探讨阶段，历来的研究对象都是青铜器。
在中国，青铜器的使用始于殷代。第二次世界大战以前，以殷墟遗迹为重点，发掘了许多代晚期的铜器。战后，在郑州的殷代中期遗迹中，又有大量的发现。另外，在河南省偃师二里头的遗迹中还发现了少量的殷代早期的青铜器，一般认为，殷代在它的初期就已经进入了青铜器时代。
二、殷代中期，中国的青铜技术产生了进一步的飞跃
有的中国学者认为中国的青铜器时代可以追溯至距今四千年前的古代，但我觉得这个年代估计得似乎太早。在出土的青铜器中，虽然有箭头、戈戟等武器和一些生产工具，但是一说到殷代的青铜器，人们所想到的还是那些令人目惊奇的祭祀器具。这些器具表明了殷代文明是把祭祀作为政治的中心内容的。从殷墟发掘出的像司母戊鼎这样巨大的青铜器，战后又在郑州遗迹中发现的非常精美的大方鼎，这些青铜祭器都表明，从殷代中期开始，中国的青铜技术产生了进一步的飞跃。
金属器具的成型工艺分锻造和铸造两种，中国的青铜器全部都是铸造而成的。在殷代遗迹中，还发掘到了熔化金属用过的坩埚和用砂子、粘土做成的铸型。可以想见，那种为制做精巧器具的蜡型制造法，只是在极个别的请况才使用的，青铜器的铸造过程是，首先分别精炼出铜和锡，然后再根据所要制造的器具，按适当的比例把铜和锡混在一起溶炼。当然为了获得更好的熔流有时还故意加入一些铅金属。
那么，这种合金的硬度是怎样随着铜、锡的不同比例而发生变化的呢?
当锡的比例占百分之二十八的时候，硬度是最高的。在百分之二十八左右，硬度急剧降低。因此，锋利的器具需要以接近百分之二十八的比例掺入锡金属。另外，在《周礼考工记》中可以看到据认为是春秋时代的齐国所写下的记载，其中标记着六种青铜器的铜和锡的不同比例。
例如，关于其中之一的钟鼎是这样记载的:
金有六齐。六分其金而锡居一谓之钟鼎之齐。
这里的“齐”字与“调剂”的“剂”字相同，表示铜锡掺合的比例。关于这段文字中的“六分其金”的“金”有两种说法，其一认为:“金”是完成了的合金，其二认为:“金”就是铜。在这两种不同的说法中，铜锡的比例是不同的。
根据这两种说法来计算，考工记中记载的六种铜器的铜锡比例比较接近实际情况，然而根据原文来看，似乎第一种法说是正确的。
中国古代青铜器成分的分析工作，战前主要是由日本学者来进行的。战后，中国学者在这方面也展开了研究。我认为，虽然这些研究的结果不一定与上述的比例相符，但大体倾向却是相似的。在鉴燧、即铜镜的配方中，锡的含量似乎过多。在分析秦汉的金属镜时，发现许多金属镜中锡和铅的比例占百分之三十以上，铜与锡的比例也不是各半，其中还含有相当数量的铜以外的金属。
随着时代的推移，中国金属镜中非铜金属量逐渐增多，金属镜质地变坏。为了补救这一不足，于是就采用了镀水银的方法。一般认为，考工记中所记载的是公元前五、六世纪的知识，但也有人认为早在殷代就已经有了与这种水平相接近的知识。
三、铁器的出现
广泛使用铜器的周朝，从中期开始，又出现了铁制的生产工具。早些年，从殷代遗迹中发现了两三件青铜利器的某部分是用铁制成的。这种铁是用罕见的陨铁加工而成的，可以想见，当时还没有从铁矿石中精炼铁的技术。《左传》鲁昭公二十九年中有这样的记载：
遂赋鲁国一鼓铁，以铸刑鼎。
这是记载中国使用铁的最早文献。
对于这里的“鼓”一词，有两种解释。一种解释认为“鼓”是容量单位，另一种解释认为，“鼓”是风箱炉。中国学者杨宽赞成后一种解释。他认为，在公元前六世纪末就已经采用风箱炉熔炼铁的技术了。也就是说，这种观点认为，公元前六世纪末中国就已经有了铸铁，当然，在铸铁之前就已经有了锻铁技术。所以，在公元前七世纪，中国就开始有了精炼铁。
根据这种解释，上述《左传》中的记载可以理解为:
于是作为赋役，让晋国交出一炉用风箱炉熔炼的铁，用来铸造刑鼎(铸有法令条文的鼎)。
但是，问题在于，即使使用了风箱炉，也不能以此来断定所炼出来的铁就是铸铁。中国开始使用铁器的时间与中东各国铁的起源相比，晚了相当一个时期，然而引人注意的是，中国在很早以前，精炼铁的技术就得到了高度的发达。
根据碳元素的不同含量，铁可分为三类。含碳元素最多、占百分之ー点七以上的是用于铸件的铸铁;含碳元素最少，占零点零三左右的是用于锻件的锻铁;处于两者中间的、即碳元素的含量处于百分之零点零三至百分之一点七之间的是钢。
在无法得到足够高温的古代，实际上采用的技术是，先用木炭和风箱把铁矿石加热，以得到半熔状态的坯铁，再用锻造方法来制造器具。中东的古代社会自不必说，欧洲古代实行的也是这种锻造方法。而且这种锻造方法在欧洲直延用到十三、十四世纪。
埋设在地下的铁器由于锈蚀，所以，很少有能够残留下来的。二次大战前，中国一直没能发现铁器的遗物。但新中国成立后，在发掘铁器遗物的工作方面取得了显著的成果。
从东北到华北、从长江流域到四川省，在二十多处发现了战国时代的铁器遗物。从1950年开始，在河南省辉县进行了为时三年的大规模的发掘工作，出土了战国时代的铁铲、铁锄等农具。根据孙廷烈先生的金相学方面的研究结果，这些铁器都是用锻造方法制成的。但是，在河北省兴隆县又发现了七八件铁制铸模，显然，这些铸模是用于铸造的。这些铸模的出土，说明在当时用铸造方法制造铁器已经很盛行了。
四、中国的铁器时代开始于汉代
中国古代铸铁的炼制比欧洲早一千几百年，这确实是令人惊叹的。而且为了得到高温，中国古代还在送风装置、即风箱上作了改进。这表明，中国的炼铁技术很早就高度发达了。
在战国时代的铁制器具中，虽然有少量的兵器，但主要是农具类。战国时代正是农具由青铜器向铁器转换的时期，所以，这个时期的农业生产已经相当进步了。然而，在以铸造和锻造技术为主的战国时代，尚未开发有组织的生产钢的技术。
钢的生产技术是在汉代形成的。那时，所有的武器都是钢制的，从这个意义上讲，中国的铁器时代开始于汉代。
综上所述，在碳元素的含量上，铸铁最多，锻铁最少，钢居二者之中。因此，制钢有以下三种方法。1、用锻炼方法使铸铁脱碳。2、往锻铁中加碳元素。3、把锻铁和铸铁熔化在一起得到含碳量居中的钢。
这些都是中国使用过的方法。生在十一世纪的北宋时代的沈括，在他的著作《梦溪笔谈》中，记载了他去河北省磁州制铁场参观时所见到的情况。这个制铁场所使用的制钢方法是上面的第三种，用这种方法制出的钢叫做团钢，据说不是真正的钢。真正的钢是用第一种方法制得的，即把铸铁多次放入火中反复锻炼，这样制得的钢叫做百炼钢。
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