热锻成型(从铸剑到锻刀——古代兵器是如何做出来的)
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热锻成型(从铸剑到锻刀——古代兵器是如何做出来的)
鲁迅先生有一篇著名的小说《铸剑》,是以《搜神记》中的故事为原型而创作的。故事和小说的主角都是春秋时的铸剑名家干将和莫邪,说的是他们给楚王做剑的事儿。
不管这些传说是不是靠谱,有一件事儿是可以确定的——春秋时的绝大多数剑,确实需要铸。
不过,到了汉代以后,若再说铸剑、铸刀,那就不太符合实际情况了,也显得不够专业,得用另一个词——锻。
只是一个字的差别,却反映出我国古代金属武器乃至整个金属行业的重大转变。
铸造的起源
铸是什么意思呢?最通俗的解释就是把金属熔化后倒进模具里成型,做成想要的样子。很多常见的金属都是可以铸的,比如金银铜铁,只要烧成了熔融状态就行。
我国的铸造事业始于史前时代末期,最早被铸的金属材料,是铜。比如,在山西陶寺遗址中,出土了一件小铜铃,距今有4000多年的历史。别看它很小,它的制作技术并不低,是我国已知的最早的使用了复合范的铜器。
复合范是个什么技术呢?说白了,就是模具结构复杂,有外面的“壳”(即外范),也有里面的芯(即内范),所以才能够铸造出带有空腔的器皿。后来复杂的青铜器,比如司母戊鼎,比如曾侯乙墓出土的大编钟,技术的本质都还是复合范铸造,跟这件小铜铃并无区别。
金英铸神兵
进入夏商周时期以后,铸造技术更加普及。我们知道,这一时段又被称为我国历史上的青铜时代,就是因为青铜成为现今的武器、工具的主要材质。
商代的时候,青铜武器已经非常多了,如今已经发现的有钺、矛、戈、戟等,也有少量的刀和短剑。这些武器无一例外,都是铸造的。
西周到春秋时期,基本情况也差不多。但是青铜铸造技术进一步提升,武器的设计也更加合理,比如在铜戈下部增加了比较长的胡,从而增强戈头的稳固性。另外,青铜剑的长度有所增加。
战国时,列国之间征战不休,作战的形式也不限于车战了,步战、马战、水战、山地战统统都有,怎么样能搞死敌人就怎么样来。相应地,武器装备也被不断研发,可谓推陈出新,看来,最能激发人类创作潜能的,居然是对同类的杀戮……
整个东周时期,各国的君主都很在意对先进武器的掌握。为了求得宝剑,不惜花费千金、万金。正是在这样的背景下,产生了《铸剑》之类的故事。不过,这个时候大部分的宝剑都还是铸造的,比如大家非常熟悉的越王勾践剑,再比如秦始皇陵兵马俑坑出土的近1米长的青铜剑,都是如此。
青铜剑如何铸造呢?从技术的复杂程度上来看,其实还不如陶寺的那件铜铃。只需要做一正一反两个陶质的外范,中间留出剑体的空腔,然后将熔化的青铜汁浇入空腔,待凝固冷却之后,打破外范,再对铸件进行打磨,就可以得到一柄锋利的青铜剑了。
而且要注意,制作青铜剑并不需要加热了放在铁砧上用铁锤去敲打,如果那样做,只有一个结果,就是把剑砸坏了,更不需要把烧热的青铜剑放进凉水里发出呲喇一声——这叫淬火,青铜剑不需要,淬火也无助于改变其性能。一些不太考究的古装剧有类似的场景,是完全错误的。
锻铁与锻钢
前面说的都是铸造,那么锻造又是怎么回事儿?
其实,在古代,锻造主要针对另一种金属——铁。
严格说,最早被锻造的金属还不是铁,而是黄金和红铜。这是因为在自然界中能够找到天然的这两种金属,只需要找来捶打,就可以制成一些小首饰和小工具。这种锻打一般也不需要加热,属于冷锻。
对铁的锻打是热锻。
最初,人们采集到含铁量较高的矿石,把它们砸成小块。铁矿石的主要成分是铁的氧化物,想要得到铁,就必须对它进行还原反应,学过化学的盆友都知道,木炭可以还原氧化铁。古人也琢磨出来这个原理,将铁矿石和木炭混合,然后放入炉子里加热。
这种方法得到的铁还很粗糙,表面疏松多孔,因此被称为海绵铁,这种技术又被称为块炼铁。
想把块炼铁变成武器,就必须改变它的形状。有两个办法,一是像做青铜器那样把它化成铁水,再去浇铸,可是铁的熔点很高,做起来太费事儿。所以在正常状态下,古代的匠师会采用加热锻打的办法,一点一点把它敲打成型,这就是热锻。
在热锻的过程中,海绵铁里的杂质会被氧化掉,组织成分也会变得更加均匀,大家可以想象一下和面揉面的过程就不难理解了。
而且,古人还意外发现,在这个过程里可以给海绵铁里渗入一些碳,就能得到性能更好的钢了。纯铁太软,做兵器不耐用,而钢就不一样了,既有弹性,又有一定的硬度,岂不美哉?
于是,块炼铁渗碳技术出现了。在中山靖王刘胜墓里,就出土过这样的钢刀。
从战国到西汉,制作钢铁兵器,基本上用的都是这个办法。秦昭王曾经说过“吾闻楚之铁剑利而倡优拙。夫铁剑利则士勇,倡优拙则思虑远”,说明当时楚国的钢铁武器已经比较有名了。
西汉中晚期,我国古人还点开了另一个科技树——炒钢。就是先炼出生铁,然后把生铁加热熔化(生铁的熔点低于纯铁),再不断搅拌,使生铁里所含的碳氧化掉,从而得到质量更纯的钢铁。而且,炒钢还有个最大的好处,就是生产效率远高于以前的块炼铁渗碳钢。
因此,汉朝人大量使用炒钢作为兵器的原料了。如果想要追求更高级的,就把炒钢不断加热叠打,得到百炼钢。出土的一些汉代武器上有“三十炼”、“五十湅”之类的铭文。
无论怎么折腾,这些武器最后的成型都是需要热锻的。成型之后,还要进行钢铁热处理,其中就有淬火。
看了这些,您大概就明白了,铸和锻的差别大了去了,恰好也是从先秦到两汉我国金属工艺的代表。
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