国际最重要的炼钢法_冶金(古代冷兵器发展)

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冶金技术与古代冷兵器

复合剑的创制
这种复合剑的制造技 术很巧妙，剑的脊部和刃 部是用含锡量不同的青铜， 分两次铸成的。其方法是 先铸造剑柄和剑脊，后铸 造剑刃，再将剑刃同剑脊 的榫部结合成剑体。经过 考古部门用科学方法对这 种剑进行测定，其脊部含 锡量为10%，刃部含锡量 为20%。含锡量低的脊部 韧性较大，不易折断，利 于长久使用。含锡量较高

的刃部坚而利，便于刺杀。 这种脊部坚韧、刃部锋利、 刚柔相济的复合剑，是青 铜兵器制造技术提高的重 要标志。

木棒，石块
↓

打制石器
↓

磨制石器
↓

青铜
↓

钢铁

（新石器时代晚期） 马家窑青铜刀
目前中国最早的青铜刀

越王勾践剑的主要的成份是青铜和锡，还含有少量的铅、铁、 镍和硫等，剑身的黑色菱形花纹是经过硫化处理的，剑刃精磨技艺 水平可同现在精密磨床生产的产品相媲美，充分显示了当时越国铸 剑工匠的高超的技艺。

西周铜芯玉柄铁剑（人工冶铁）

商代铁刃铜钺（陨铁）

江苏六合程桥春秋末叶楚墓出土的铁条 （白口生铁）

铸铁柔化术
白口生铁又硬又脆，虽然坚固耐磨，但不适于制造需要 强度和韧性的工具在。我国劳动人民经过长期实践，又在春 秋战国之际创造了铸铁柔化术，将白口生铁进行适当的退火 处理，使碳化铁分解出石墨变成可锻铸铁。 战 国 铁 锛 （ 黑 心 可 锻 铸 铁 ）
断 面 灰 黑 色 有 较 好 的 硬 度 和 强 度

战 国 铁 胄 （ 白 心 可 锻 铸 铁 ）

断 面 亮 白 色 有 较 好 的 耐 冲 击 性

钢
长沙杨家山春秋晚期钢剑 （现存最早的钢制品）

早期炼钢法
将含碳量接近熟铁的块炼铁，放在炭火中加热渗碳，并反 复折叠锻打，挤出杂质，得到块炼渗碳钢。这是最原始的钢。 有的选用优质块炼铁，配合定量的渗碳剂和催化剂，密封加热 渗碳，练出优质的块炼钢。干将，莫邪，太阿等名剑就是用这 种优质块炼钢制成的。

铸铁脱碳钢（西汉）
将生铁铸件进行退火脱碳，使其含碳量降低到钢的成分范 围，而又不析出或很少析出石墨，从而变成钢件。（北京大葆 台西汉燕王墓出吐得刀和簪，是运用这种工艺的最早实例）

炒钢（西汉）
将生铁加热熔化，成为液态或半液态，撒入矿石粉，并 不断进行搅拌，使之脱碳成钢。

百炼钢（东汉）
但取精铁（高碳钢材）锻之百余火，每锻称之，一锻一 轻，至累锻而斤两不减，则纯钢也，虽百炼不耗矣。 ——沈括《梦溪笔谈》

炉二炒钢

炉一炼生铁

灌钢法

中国生铁制钢技术自战国初期到汉代经过几百年的历程，从 块炼铁、渗碳炼钢发展到生铁固体脱碳炼钢、炒钢、炼制熟铁， 以及重新渗碳硬化或淬火硬化。在这个基础上，发明了利用液态 生铁对熟铁进行扩散渗碳炼钢的方法。这一方法的最早记载见于 《北齐书· 綦母怀文传》，称为“宿铁”，后世称为灌钢，又称 团钢。 后来灌钢法又不断发展，宋代将生铁片嵌在盘绕的熟铁条中 间，用泥把炼钢炉密封后进行烧炼效果更好。 明代又改进为将 生铁片盖在捆紧的若干熟铁薄片上，使生铁液可以均匀地渗入熟 铁之中，用涂泥的草鞋遮盖住炉口，使生铁可以从空气中得到氧 气而更易熔化，提高了冶炼效率。 明中期以后，灌钢法又进一步发展为苏钢法。以熟铁为料铁， 置于炉中，而将生铁板置于炉口，生铁板开始熔化后用火钳夹住 左右移动，并不断翻动料铁，使料铁均匀地淋到滴下的生铁液， 既可以产生很好的渗碳作用，又可以产生剧烈的氧化作用，是铁 和渣分离，生产出含渣少而成分均匀的钢材。

中国古代热处理

退火是一种金属热处理工艺，指的是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够 时间，然后以适宜速度冷却。目的是降低硬度，改善切削加工性；消除残余应力， 稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。 渗碳这种工艺起源于战国后期所创造的渗碳钢。1968年河北满城出土的西汉 刘胜(卒于公元前 113年)的佩剑，经分析，表面有明显的渗碳层，并经淬火，其 硬度为HV900～1170，而中心低碳部分的硬度为HV220～300。表面硬度较高， 锋利耐磨，而中心则有很好的韧性，不易折断。刘胜的错金书刀经过渗碳局部淬 火后，刃部和刃背获得硬韧兼备的效果，可见当时刀、剑的热处理工艺已具有很 高的水平。《天工开物》叙述了古代制针用的渗碳剂和固体渗碳工艺。明末方以 智著《物理小识》（成书于1647年）记载了3种渗碳剂：一是“虎骨朴硝酱，刀 成之后火赤而屡淬之”；二是“酱同硝涂錾口，锻赤淬火”；三是用“羊角乳发 为末，调敷刀口”。前两者都有一定的渗氮作用。 淬火这种工艺首先用于熟铁渗碳淬硬。1965年河北易县燕下都遗址出土的 战国后期锻剑等武器大都是经过淬火硬化的，经金相分析，发现了淬火产生的针 状马氏体。《史记· 天官书》（成书于公元前91年）有“水与火合为焠”之说。 《汉书（记西汉事）· 王褒传》有“巧冶干将之朴（窄长有短把的刀），清水焠其 锋”的记载。《太平御览· 蒲元传》载三国时蜀人蒲元对他的“神刀”淬火用水的 选择，虽多渲染，不尽可信，但当时确已认识到水质对淬火效果的影响。《北齐 书· 列传第四十一》载东魏、北齐间(534～577)的綦母怀文在“宿铁刀”淬火时 “浴以五牲之溺，淬以五牲之脂”。可见当时已采用含盐的水和油作为具有不同 冷却速度的液冷介

古代兵器——殳
殳，是一种竹木制的打击兵器，又名杵杖棒 等。夏商周三代时已被列为五兵（指戈戟酋矛 夷矛）之一，是当时军队的基本武器 曾 候 之 用 殳

戈

古代的一 种曲头兵 器，横刃， 用青铜或 铁制成， 装有长柄。 盛行于商 至战国时 期,秦以后 逐渐消失。 主要用于 车兵作战

戟
戟是一种我国独有的古代兵器。实际 上戟是戈和矛的合成体，它既有直刃又 有横刃，呈“十”字或“卜”字形，因 此戟具有钩、啄、刺、割等多种用途， 分为单耳和双耳，单耳一般叫做青龙戟， 双耳叫做方天戟。历史上用戟做武器的 牛人就有项羽，吕布，郭子仪，薛仁贵 等

唐帝国通过开明的政治和强大的军事力量，成为当时世 界的中心，从唐初的统一之战到盛唐时期所有的对内对外战 争，都出现在冷兵器历史上对后世影响巨大的武器——唐刀。 在当时的世界上是与阿拉伯大马士革刀著称于世的两种名刀， 无论是技术上还是在艺术上均达到了极高的成就，可以说是 我国刀剑史上的巅峰。 《唐六典》中卷十六《武库令》中记载 “刀之制有四，一曰仪刀，二曰障刀，三曰横刀，四 曰陌刀。” “今仪刀盖古班剑之类，晋宋已来谓之御刀，后魏曰 长刀，皆施龙凤环，至隋，谓之仪刀，装以金银，羽仪所执。 障刀，盖用障身以御敌。横刀，佩刀也，兵士所佩，名亦起 于隋。陌刀，长刀也，步兵所持，盖古之断马剑。”

覆土烧刃： 本质也是一种局部淬 火的技术。基本方法是以秘方调配 的泥土（硼砂，硝石，粘土，铁粉 等等）覆盖刀身不需要高硬度的位 置，然后将刀剑加热至特定温度。 当红热的刀身进入水中后，赤裸的 部分迅速冷却，而有泥土覆盖部位 的温度变化不会非常明显，导致硬 度与赤裸部位不同。这样可以精确 控制刀条不同部位淬火时的不同冷 却速度，冷却速度与硬度成正比， 与韧度成反比。 包钢技术： 包钢技术则是在对于钢材有深刻研 究与认识之后所发明出来的制刀技术，主要方法 是在V字形坚硬的高碳钢中夹入较软的低碳钢； 夹钢则是在两层低碳钢中间夹上一块高碳钢。这 两种技术都体现了“好钢用在刀刃上”这一制作 上等刀剑的基本思想，亦使得钢刀拥有了极佳的 韧性。再加上当时唐代刀匠对铁矿石的要求十分 高很多都选用大马士革钢作为材料，由此，唐刀 成为当时世界上最为优良的刀剑之一。

陌刀为一种两刃的长刀，较重，大约50斤 （举陌刀重五十斤乘城。贼将入,兴一举刀,辄数， 见于新唐书《张兴传》）。由于陌刀出现于隋朝， 隋朝的1斤只相当于现代的220克，隋朝的50斤 相当于现代的22斤左右，但这仍是算相当沉重的 实战兵器了。唐代军中大量配备，陌刀是做为军 队重要的战争物资装备的，并且在唐中期作为军 用器物，所以严禁民间私造和私藏，其前身是汉 代少府所制斩马剑，大将军李嗣业就善于使用这 种逆天的战场大杀器。

中国古人有独特的理论，即“弓 生于弹”（《吴越春秋· 勾践阴谋外 传》）。弹指弹弓。在甲骨文中，弹 字写作B ，为一张弓，弦中部有一小 囊，用以盛放弹丸。这种形状的弹弓， 在中国一直广为流行。也许，先民最 初发明的只是发射小石子或泥弹丸的 弹弓，之后进一步摸索，才将弓用于 射箭，于是产生了弓箭。 古代以弓发射的具有锋刃的一 种远射兵器。弓由弹性的弓臂和有 韧性的弓弦构成；箭包括箭头、箭 杆和箭羽。箭头为铜或铁制，杆为 竹或木质，羽为雕或鹰的羽毛。是 中国古代军队使用的重要武器之一。

北京聚元号弓箭制作技艺 弓箭是一项古老的发明。中国有制作弓箭的 传统，弓箭在中国古代乃至近代社会中都发挥 了重要作用。传统弓箭的生产工艺流程复杂， 每道工序的细腻程序和要求极高。北京聚元号 弓箭制作技艺，即清代皇家弓箭作坊的全套技 艺，所用原料、工具、技法均与《考工记》、 《梦溪笔谈》、《天工开物》所载相近，所制 各类弓箭品质精善。“聚元号”弓箭制作技艺 至今已有近三百年的历史，它承袭了中国双曲 反弯复合弓的优良传统，历经了一系列社会变 仍保留了传统制造工艺，是十分 故后 珍贵的民族文化遗产。
《考工记》对于弓的材料采

择、加工的方法、部件的性能及 其组合，都有较详的要求和规定， 对工艺上应防止的弊病，也进行 了分析。《考工记》中认为制弓 以干、角、筋、胶、丝、漆，合 称“六材”为重要。

六材之干包括多种木材和竹材，用以制作弓臂的主体，多层叠合。干材的性 能，对弓的性能起决定性的作用。《考工记》中注明：干材以柘木为上，次有檍 木、柞树等，竹为下。这些木头的材质坚实无比，任凭推拉也不会轻易折断，发 箭射程远杀伤力大。南方弓与北方弓在材质上明显不同，南方多用竹子为干，而 北方，特别是东北一带尤其以这种硬实木为主。这也是中国古代战争中，北方军 队总能占得先机的原因之一。 六材之角即动物角，制成薄片状，贴于弓臂的内侧(腹部)。据《考工记》， 制弓主用牛角，以本白、中青、未丰之角为佳；“角长二尺有五寸(近50厘米)， 三色不失理，谓之牛戴牛”，这是最佳的角材(一只角的价格就相当于一头牛， 即牛的头上顶着的不是牛角，而是两头“牛”)。中国北方多是黄牛，看不到水 牛的影子，只好用羊角来代替，从这一点讲，这又是南方弓的长处。 六材之筋即动物的肌腱，贴于弓臂的外侧(背部)。筋和角的作用都是增强弓 臂的弹力，使箭射出时更加劲疾，中物更加深入。据《考工记》，牛筋是最常用 的“六材”，选筋要小者成条而长，大者圆匀润泽。 六材之胶即动物胶，用以粘合干材和角筋。《考工记》中推荐鹿胶、马胶、 牛胶、鼠胶、鱼胶、犀胶等六种胶。胶的制备方法“一般是把兽皮和其他动物组 织放在水里滚煮，或加少量石灰碱，然后过滤、蒸浓而成。据后世制弓术的经验， 以黄鱼鳔制得的鱼胶最为优良。中国弓匠用鱼胶制作弓的重要部位，即承力之处， 而将兽皮胶用于不太重要的地方，如包覆表皮。

六材之丝即丝线，将缚角被筋的弓管用丝线紧密缠绕，使之更为牢固。据《考工记》， 择丝须色泽光鲜，如在水中一样。 六材之漆将制好的弓臂涂上漆，以防霜露湿气的侵蚀。一般每十天上漆一遍，直到能 够起到保护弓臂的作用。

箭

箭由箭头、箭杆、箭羽 三部分组成。箭头，又 名箭镞，多为铁制，头 锐而底丰。式样主要有 三菱形，三角形，圆锥 形等。其刃薄而锋利， 旁有槽。但古人制作时 非常讲究各部分的尺寸、 形状、比例、选材等。 单就箭镞来看，殷墟出 土的铜镞有四种：一是 薄匕式，类似匕首的锋 部，镞中有脊，两侧分 叶，外缘带刃，两刃向 前聚成锋并向后形成倒刺，中脊向下伸出，形成连接箭杆的铤。二是三棱式，这 种镞呈长条形，有三刃棱，上有尖锋，下出铤。三是圆锥式，镞头短而体轻，上 锐下圆，形似圆锥。四是平头式，形如圆柱，镞头平而无锋，仅可撞击不能射杀， 是专门用做习射时的“志矢”。在实践中证明“三棱式镞”最适用，其优点是： 制作简便，镞体坚固，镞锋锐利，穿透力强。还因镞体近似流线型，故箭飞行时 阻力小，方向性好，保证了箭射出后的稳定性和准确性，又具有较强的杀伤性能。 所以，到战国末年，三棱铜镞以其优势逐步取代了各式铜镞，成为箭镞的主要形

中国古代一种威力较大的弩。将一张或几张弓安装在床架上，以绞动其后部的轮轴 张弓装箭，待机发射。多弓床弩可用多人绞轴，用几张弓的合力发箭，其弹射力远远超过 单人使用的擘张、蹶张或腰引弩。

三弓床弩，又称“八牛弩”，箭矢以坚硬的木头为箭杆，以铁片为翎，世称“一枪 三剑箭”，床弩也可发射“踏橛箭”，发射的时候蔚为壮观，箭支有如标枪，近距离发射 可以直接钉入到城墙里面，齐射的时候，成排成行的踏橛箭牢牢地钉入城墙，，攻城兵士可 以藉此攀缘而上。

清刀
清代的制式军刀包括了：顺刀、 窝刀、札刀、朴刀、斩马刀等 窝 刀 顺 刀

朴刀

斩马刀



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