achang来看，希望对你有所启发！太长了，大家可以先刘个号，看完再讨论一下嘛！

王道815

这个帖子的作者到现在我都没有弄清，不过可以肯定的是他是很下了工夫的，
在网上无意间看到不禁拍案叫绝，出于“版权”考虑现将全文转到这里，如果作者看到
请联系QQ617687101谢谢
转贴:"中国古代冶铁技术的致命伤研究"有时间的人看了就当解解闷吧!


关于中国古代冶金技术的溢美之词实在太多了。然而关于它的致命缺陷，却很少有人提及。因此我

打算开个先例，呵呵。本贴献给爱我的人，这里的爱是指爱情。我的未来妻子无论从哪个方面来说都是

很优秀的。尽管此词被屏蔽乱在现在的中国被认为是正常的事情，但我仍打算对她忠诚，直到生命的尽头。
　　按照惯例，本贴仍不列出资料出处，如果有需要请直接回帖说明。
　　
　　　　　　　　　　　　一些补充常识
　　
　　关于冶铁技术的一般常识已经在世界冶金部份说了说明，而一些比较少出现的常识性问题在文中说

明。现在补充的是有关钢铁中其他成分作用的常识。考虑到一般网民的专业不对口问题，省略了一些专

业说明并对一些词句作了通俗化处理。如果需要专业解释请自行到图书馆查阅。
　　硫（Ｓ）是因矿石本身的原因或者燃料问题带到钢铁中的。我们只需记住，它是一种有害杂质。对

钢铁在１０００摄氏度以上进行锻打的时候，会导致热脆（开裂）；同时降低了钢铁的抗拉强度、屈服

强度、疲劳强度和耐腐蚀性；对钢铁的焊接性也有不良影响，容易导致焊缝热裂。并与氧结合生成二氧

化硫，导致焊缝产生气孔或疏松。
　　磷（Ｐ）是从矿石中或者有意加入的杂质。在钢铁中即使只有千分之几的磷，也会造成脆性增加，

尤其在低温时更为明显，称为“冷脆”。磷还降低了钢铁的强度，并且对焊接造成不良影响，当含量过

高时，容易产生焊接裂缝。
　　硫和磷在古代没有用处，所以其含量越低越好。
　　锰（Ｍｎ）是由矿石带来（古代只有古威尔士人曾有意识的在炼铁时加入锰矿石，这跟中国无关）

。它具有一定的脱氧能力，能消除钢铁中的氧化亚铁；更主要的好处是与硫化合成ＭｎＳ，减轻硫的有

害作用，降低了钢铁的脆性；同时锰还能提高钢铁的硬度和强度，也就提高了其机械性能。不过它会使

钢铁塑性稍为降低。总的说来锰在钢铁中是一个有益元素，含量控制在０．２５％－０．８０％之间，

最高可达１．２％。但在铸铁中锰含量不宜过高。
　　硅（Ｓｉ），它来自矿石和炼炉。它的脱氧能力比锰还强，能消除ＦｅＯ对钢铁的不利影响。它也

能提高钢铁的强度和硬度，是钢铁中的有益元素，但含量不宜高于０．５％。
　　古代只有碳素钢和铸铁，所以不必说明合金钢的常识。另外对于熟铁和钢的划分标准，跟世界冶金

部份保持一致。
　　
　　　　　　　　　　　　对于我国冶铁史研究的一些看法和批评
　　
　　中国开始进行真正的冶金史研究，始于五十年代中期，跟我们都已陌生却依然熟悉的一场大灾难有

关。因为某人的疯狂和人民的热情，大炼钢铁运动开始了。在此之前，很多“专家”（因为他们的言论

造成的后果，我不得不在专家两个字上打引号）和作者充分的被动员起来，写了很多吹嘘中国古代冶铁

技术的文章。人民振奋起来了，某些混蛋也振奋起来了。于是我国无数的森林被砍伐了（我爸爸和妈妈

的故乡的森林都毁灭于那个时候）、人民的钢铁被征用了、各种各样土高炉、土炒铁炉、土锻炉出现了

。平心而论，那时的官吏和人民大多数是好人，他们努力学习同样善良、同样热情的专家和老工匠传授

的技术，这些技术完全符合我国古代冶铁技术的标准，由于现代科学的介入，甚至还普遍的超过了古代

标准。然而结果如何我想人人都知道了——顺便告诉大家大跃进时炼出的那些被后人称为“不能用的铁

疙瘩”，完全达到了我国古代技术所能炼出的钢铁标准，甚至还胜过古代产品。
　　我灌水很少带着感情，这里算是个例外，因为这场灾难清楚的表明了，即使在看来非常次要的历史

问题上，如果被“一小撮别有用心的人”利用，也同样会给人民带来严重后果。另外，在这场灾难中诞

生了以杨宽先生为代表的中国最早的冶金史学家。他们在那个时候发挥了恶劣的作用——这并不意味着

后来他们没有起到正面作用，请注意。然而直到今天，为了大炼钢铁而编造的浮华不实之词，仍在我们

的书籍，包括教科书上泛滥。想想看我们看的冶金史书居然是大跃进的产物，实在令人不寒而栗。
　　更奇怪的是时间已经到了２００５年，我们冶金史书上的出土铁器分析资料，以及冶铁炉的分析，

却几乎都出自五六十年代。从一些作者的书上可以知道七十年代以来新出土铁器是很多的，但除了某些

能够证明“中国第一”、“中国领先”的幸运器具可以被供奉起来（这个词组绝非乱说，我实在想不出

对于某些器具为什么不能进行更透彻的分析，就像其他国家做的那样，而要立即保护起来，从此再没有

人能动）以外，绝大多数都难逃在阴暗角落里生锈毁灭的命运。
　　奇怪的事还有：在隋朝以前的铁器的分析很详细，基本上达到或接近了发达国家六十年代末的水平

，而隋朝以后的铁器分析却非常罕见，仅有的几个资料，还多半是七十年代以前分析的。很显然对隋朝

以后的铁器进行分析并公布分析结果并不会造成“政治、经济、军事上对国家的损害”。那么中国人究

竟怕什么呢？耐人寻味的是隋朝之前是“世界领先”的铸造铁器大行其道的时代，而此后则是锻造铁器

淘汰铸造货的时代。有些事是怕联想的，是我们的作者害怕跟其他国家一样的锻造货显示不出我们的高

明吗？
　　在忽视甚至可以说是恐惧实物的同时，我们的现代专家们对古书的宠爱可以说丝毫不亚于清朝。从

杨宽开始，我们的冶金史学走上了一条怪路：一方面是对实物的分析严重不足，另一方面，却不惜用大

量篇幅诠释、附会古书，甚至古书上的只言片语，不惜用几页篇幅来附会诠释。尤其是对隋朝之后的冶

金技术说明，几乎都是对古书的阐释，实物分析反而成了点缀（要么就是像杨宽开辟的古怪考古学，用

民国和共和国时代的土法炼铁技术去说明明清乃至宋朝的冶铁技术）。好端端一本２０世纪末的冶金史

学书，愣是给弄成了春秋公羊传。其实研究古书是很辛苦的，尤其是中国汉字写成的古书，完全不适于

用来研究科学技术。有时候对一个词都要进行长期研究，查阅无数的古书，还要进行学者争辩，最后仍

得不到统一的见解；而且由于汉文本身就是一种不精确的文字，因此基本上无法对其进行精确翻译。最

后，仿佛是为了给这些可敬的２０世纪考据家制造更多麻烦，古代有关冶金的书的作者几乎都是些不懂

什么冶金学的儒生，他们说的话必须很努力的附会，才能够跟某些冶金原理对得上号。在杨宽的书里我

还看到了用文学语言附会冶金技术的段落，着实强悍。我也不得不佩服我们的专家，浩如烟海的中国古

书，足以令任何人望而却步，而他们却义无反顾地扑了进去。
　　难道事情没有更好的解决办法了吗？当然不是的，从１９世纪开始，欧美考古学逐渐进入现代阶段

。到了２０世纪６０年代，冶金考古已经完全依靠实物分析，靠书面资料分析只限于１５世纪，也就是

文艺复兴以后的冶金业。因为这时真正的冶金学已经诞生了。即使如此，对１９世纪以前的冶金业研究

，仍以实物分析为主。通过分析实物了解古代冶金状况实在容易得很，只需要一个合格的考古学硕士生

带头就可以。然后把测得的数据写出来，就可以很有把握的说明某一时代的冶金状况了。因此在２０世

纪六十年代以后的欧美冶金史书中及工具书的有关段落中，我们看不到大量引用和注释古书的状况。有

的大家如泰利柯特通篇看不到一处古书引用。在现代欧美冶金史学家的书中，古书最多是作为非常次要

的参考，偶一提到。而且“古书不能对抗文物”已经成为无需说明的常识。
　　那么我们的冶金史学为什么出现了一些可以说是怪异的而且自讨苦吃的怪事呢？我想这个聪明人都

知道：“国情”特殊尔。显然照着古书吹牛比对着实物吹牛要容易得多，也安全得多。这点在古兵器史

学上得到了更好的体现，堂堂一个大国，居然连一个像样的古兵器复原分析都做不出来。果真是做不出

来吗？非也，是某些中国人的聪明用在了不该用的地方啊。
　　扯远了。最后要说明，由于我国学者不争气，我也无法清楚地说明隋朝以后的中国冶铁业状况。只

能根据古书、冶金学和其它学科常识进行推断。如果以后的古物分析证明我所说的不是事实，我乐意修

改。

[ 本帖最后由 姜平飞 于 2007-3-9 21:37 编辑 ]

[ 本帖最后由 王道815 于 2007-4-7 12:42 编辑 ]

王道815

关于青铜时代和铁器在中国出现的分析
　　
　　　中国青铜时代的青铜铸造也有一个特点：就是非常重视铸造。这个特点对整个中国古代冶金业都

有巨大影响。在商代，青铜器只能铸接而不能焊接，这一方面说明了冶金业的落后，另一方面也说明了

中国人对铸造的痴迷。总的来说在整个青铜时代，中国的冶金业都是落后的，每项关键技术的出现比西

方少则晚出现几百年，多则两千年以上。这要归咎于它世隔绝的自然环境。由于乏善可陈，我也就不说

了。只是要说明一点，从西周到西汉，锻造青铜器都在不断增加中。汉代锻造容器明显比以前增加，这

就使得铜器的普及率达到了前所未有的程度，可惜这是西方一千几百年前就已经发生的事情了！中国有

色金属技术可赞美的有两点：一是发明白铜；二是发明了金属锌生产工艺。
　　冶铁技术在中国的出现，是说明如何分析一个国家的技术是引入还是自创的最好例子。中国块炼铁

冶炼技术从哪里来呢？这里要说明一点考古学常识：世界技术发展史的一般规律是一个民族发明某种技

术，然后向四周扩散。一种技术在两个以上民族先后独立发展起来是十分罕见的。然而，处于稳妥起见

，要说明某种技术在一个国家的出现，应当有足够的实物证据。中国这方面的情况是：在商代出现了铜

体铁刃钺（前１４世纪前后，１９７２年１０月河北藁城出土）；之后直到西周中期，一直没有出现冶

炼铁器。直到西周晚期才出现第一个人工冶炼铁器的实物：河南三门峡上村岭虢国墓地铜柄铁剑。之后

到春秋晚期，冶铁的证据都是十分罕见的，并没有出现数量增加、质量提高的趋势。直到战国后期，块

炼铁器才真正开始发展起来（中国块炼铁器从罕见到开始普及的转变可以以春秋晚期，也就是那个著名

的长沙杨家山６５号墓出土的前六世纪铁剑和铁削为标志）。通过研究真正自己发展出铁器的国家：伊

拉克和土耳其的冶铁业发展史可以发现：如果一个民族自己发展出了冶铁技术，那么它的技术发展特点

是：一、缓慢。公元前３０００年地中海东岸就发展出了人工冶炼铁器，但直到前１５００年以后，米

坦尼和赫梯才真正实现了铁器的普及；二、铁器技术演变过程明显。从最初的铁装饰物，到后来的陨铁

武器，到熟铁工具和兵器，到渗碳制钢，到淬火技术的掌握。铁器普及至此完成。三、冶铁制品的数量

稳定上升，质量稳步提高。四、没有从其他国家引进的迹象，也就是无法形成传播的时间链。对照中国

的情况，第一个条件是符合的。从最初的陨铁制品到西汉时期普及块炼铁技术，用了１３００年时间。

然而在第二和第三个条件上出现了问题。如果认为中国是自己发展出了冶铁技术的话，中国的快炼铁技

术发展可以说是莫名其妙的。陨铁兵器一直很少，然后在没有征兆的情况下突然出现了块炼铁，之后长

期沉寂，然后又突然增加。完全没有表现出质量稳步提高和数量持续上升的特点。其中很突出的两个例

子是河南信阳长台关一号楚墓铁带钩和燕下都铁兵器。前者的年代定为春秋后期到战国初期之间，这时

显然快炼铁技术和生铁技术都已经被华夏人掌握了。然而对照西方历史我们可以知道，以铁为饰物是陨

铁时代的习俗，到了掌握冶铁技术之后，这种习俗就逐渐消失。而春秋后期，上距中国人工冶炼铁器的

出现已经有三百年了！后者在同一墓中出现了熟铁兵器（Ｍ４４∶１９）、渗碳兵器（Ｍ４４∶８７、

Ｍ４４∶１１５）和淬火兵器（Ｍ４４∶１２、Ｍ４４∶１００、Ｍ４４∶９）。这是非常奇怪的。通

俗地说，就好像一个现代国家同时装备第一代、第二代和第三代战斗机。如果中国果然是自己发展出了

冶铁技术，那末这个墓穴实在无法解释。一个国家各地冶铁技术水平不一并不奇怪。但同一个墓穴埋葬

的军人，使用的武器理应相差不大——如果这个国家果真自己发展出了相关技术的话。对照现代历史我

们会很自然的认为：这是一个处于引进和仿制阶段，还不能完全掌握有关技术的国家的正常情况。就好

像现代中国同时装备米格２１、歼八Ⅱ、苏２７；以色列建国初期，同时装备谢尔曼、百人队长、Ｍ６

０一样。最后，从赫梯到中国、印度，冶铁技术向东传播的时间链是很清楚的：前１０世纪伊朗开始生

产铁器，前六世纪完全普及、前８世纪印度开始生产铁器，到前３世纪完全普及、前１０世纪中亚开始

获得铁器，到前４５０年，相当于今天新疆的地区完全普及、前六世纪华夏国家开始发展铁器冶炼，到

前２世纪末完全普及。越向东，离赫梯越远，铁器普及时间就越晚。相信这不是个巧合。并且中国青铜

时代初期的铜器，跟哈尔斯塔特铜器十分相似，证明从西向东的技术传播链，早在前两千年代初期就存

在了。
　　冶铁技术不是个简单的技术，如果因为地理阻隔，无法从西方先进国家获得技术，那么冶铁技术根

本不会独立发展起来。美洲和澳大利亚土著居民就是典型的例子，虽然巴西铁矿质量优良，储量巨大，

美国铁矿也很多，但直到西班牙人入侵，美洲人始终没有发展出炼铁技术——一个有趣的常识是：美洲

土著居民属于蒙古人种，没有理由认为他们比中国人笨。即使获得了冶铁技术，如果因地理原因与先进

国家交流困难，比较复杂的淬火技术也无法发展出来。比如黑非洲就长期停滞于早期铁器时代。事实上

，由于冶铁技术的传播过程很明显，所以被认为是技术从一个中心向外传播的经典范例。
　　在涉及“民族尊严”的问题上，某些中国人总有些匪夷所思的逻辑法。比如现代中国冶金史学的创

始人杨宽，在他的《中国古代冶铁技术发展史》一书的第３－４页写道：“从目前已有的资料看，各地

的铁器应用是有先有后的，那种以为冶金技术来自一个‘母国’的说法，完全是不科学的臆说。很显然

，凡是一个地方具备了发明某种冶金技术的地理条件和历史条件时，就完全可能创造出某种冶金技术。

事实也正是如此，铁在远古时代，是在距离遥远的各个地区，在不同时间出现的。中国也铁技术的发明

，同亚洲西南部和欧洲、非洲所有文明国家的冶铁技术是毫无关联的。许多原始的部落在各别的地区，

而且是在不同的时间，也都已有冶铁技术的发明。”在该书的所有章节中我都没有看到论证这一说法的

段落（当然也不可能论证得了）。再考虑到外国资料的易得，我不得不怀疑杨宽先生说这话时的心理状

态。现在他已经在美国定居了，不知道看到自己从前的作品中这样的语句，会不会脸红。
　　相反的，生铁冶炼技术是中国人的独创发明，并且可以说中国是生铁利用的发祥地。虽然早在公元

前２３００－２０００年，伊朗就已经出现最早的铸铁，但因为铸铁机械性能非常差，所以一直没有得

到利用，基本上是当作废品扔掉。火器时代之前只有中国人能够忍受铸铁的性能，并且利用它。在早期

铁器时代，没有铸铁技术向东传播的证据，中国铸铁的发展过程也很清晰，具体情况我在下面讲到。
　　

[ 本帖最后由 姜平飞 于 2007-3-9 21:40 编辑 ]

王道815

铸铁果然有用吗？——有害无益的领先
　　
　　如果叙利亚人说他们是世界上最早吸食鸦片成瘾的人，并为此骄傲。我们一定会说他们发了疯。不

过在我们的历史教材上却赫然以“我国发明生铁冶炼技术比欧洲早１９００多年”而骄傲。
　　——中国历史书有一个怪疾，就是极度的，有时候是变态的仇欧情结。中国古代史教科书中随处可

见中国某成就比欧洲早若干年的记载，这其中有的是真的，有的是经过曲解的，有的是完全的捏造。至

于谈到欧洲某成就比中国早若干年之类的话，至少在我印象中是从来没有出现过的，当然嘴再硬的作者

，到了近代史部分，也都无可奈何了。
　　上面那句话的问题在于：地球上并没有什么特别了不起的“生铁冶炼技术”。在世界冶金史部分我

已经说过了，只要炉温达到１２００摄氏度，就可以炼出铸铁，而这个温度是连没有强制通风的碗式炉

都可以达到的。至于前六世纪以后推广的抽风和鼓风竖炉达到这个温度就更是轻而易举了。罗马的高炉

身块炼炉和印度的坩埚更不消说。事实上在早期铁器时代和罗马时代，尤其是罗马时代，铸铁是不断被

冶炼出来的。问题的关键在于铸铁的机械性能实在太差，以至于除了中国人以外没有人能够忍受它。赫

梯人最早创造了“铸铁”这个词，希腊人曾尝试“擦生”工艺，但都不能使铸铁得以投入正式生产。直

到火器传入欧洲以后，为了铸造大炮，欧洲人才开始生产铸铁，而直到１７世纪初，块炼铁始终是欧洲

主要的冶铁方法，除了铸炮之外铸铁的用途非常少而次要（铸造壁炉后壁、坟场护栏等）。这点在任何

冶金史书中都有明白的说明。把铸铁技术的引进说成是对１４世纪以后欧洲生产力发展起到了重要作用

，甚至是“决定性作用”（杨宽《中国古代冶铁技术发展史》第１２页），只是一种中国式的意此词被屏蔽而已

。
　　更糟糕的是中国史学家可能有意捏造外国数据。比如杨宽的《中国古代冶铁技术发展史》第３页对

中国之外冶铁炉的说法：“这种初期的炼铁炉，因为炉子小，风囊不大，用人力所鼓动出来的风又不够

有力，因此吹旺的炭火，温度就不够高，约为摄氏１，０００度左右，被还原（即去了氧的）的铁块沉

到炉底时，就不能熔化为液体流出炉外。”联系到他在该段前面的话，我怀疑他是否真的知道世界铁器

时代早期的炼铁炉到底是什么样子，如何运作。甚至他分不分得清碗式炉、抽风竖炉和鼓风炉都是个问

题。至于早期炼铁炉温，前面我已经说过，连碗式炉都可以达到１１５０摄氏度以上。
　　从杨宽开始，中国史学家把中国“发明”铸铁技术的原因归结于鼓风技术的先进和高大炉身。然而

不要忘记，在西汉之前，是无所谓“高炉”的，而中国鼓风技术跟其他国家也没有什么差别。那么为什

么偏偏只有中国利用了铸铁呢？我认为原因在于青铜时代的两个弊病：缺乏锻造经验和过分依赖铸造。

前面已经说过，中国青铜器退火锻造经验严重不足，而优良的钢铁却非锻造不可，这就形成了技术瓶颈

；而能够忍受含锡量２１％的铸造铜剑的人，也必然能够忍受韧性铸铁的机械性能。所以中国人成为最

早生产和利用铸铁的国家是完全合乎逻辑的。然而，铸铁的运用，使中国冶铁技术从一开始就重蹈了青

铜冶炼的覆辙，并造成了恶性循环和下面还要说到的严重后果。
　　中国最早的铸铁制品出现在前六世纪。在六台程桥一座春秋晚期墓里获得的圆丸状铁块，就是白口

铸铁。洛阳水泥制品厂出土的公元前五世纪的铁锛和铁铲经金相鉴定，是铸铁铸造的，其中铁铲还经过

退火处理，成为韧性铸铁的雏形。
　　战国中期到隋朝之前，是以铸造农工具为主的时代。这时中国主要的铸铁品种有白口铸铁、灰口铸

铁、黑心韧性铸铁、白心韧性铸铁、固体脱碳钢。它们的制造方法和性能大体如下：
　　白口铸铁：用有出渣口的炉就可以炼出。碳全部或大部与铁化合为渗碳体。在现代它除了作为炼钢

原料以外没有任何用处。因断面呈白色而得名。
　　灰口铸铁：它的特点是碳大部或全部不与铁化合，而是游离为片状石墨，因此脆而不硬。因断面呈

灰色而得名。
　　韧性铸铁：有两种，一种是白心可锻铸铁，将白口铸铁放在氧化性介质中（如放在退火箱中，填充

铁矿石或铁锈），升温至８００度以上退火６－１０昼夜；一种是黑心韧性铸铁，将白口铸铁放在中性

介质（如沙子、火泥等）中，温度相同，退火８昼夜。前者含碳量２．５－３．０％，断口呈亮灰色，

强度高、硬度高、塑性差；后者含碳量２．２－２．６％，断口呈黑色，韧性好而强度、硬度低。
　　固体脱碳制钢：现代没有这种东东，所以要说明它的冶炼过程比较麻烦。大体上是对较薄的白口铸

铁在氧化气氛下进行退火脱碳，只析出很小的石墨颗粒，从而成为钢。
　　此外在巩县铁生沟、南阳瓦房庄、郑州古滎和著名的河南渑池窖藏北魏铁器中都发现了类似球墨铸

铁的铸铁具，总数不到十件。而石墨性状最好的是铁生沟西汉铁钁。估计这些古代石墨铸铁是由高温退

火冶炼成功的，硅含量较低。这跟现代高硅石墨铸铁不同。从中国古代石墨铸铁器出土数量少而且没有

质量的提高来看，中国人并没有真正掌握石墨铸铁的冶炼工艺。因此也就可以不必进行详细分析。另据

李仲达说，河南新郑郑韩故城出土的战国早期的球状石墨铸铁件比铁生沟铁钁还早，不知详情如何，在

此纪录作为参考。
　　关于中国古代各种铸造农工具的使用比例，在田长浒先生的《中国金属技术史》１５７页提供了汉

代的列表，白口铸铁占２５％、灰口铸铁占７％、麻口铁占１．５％、韧性铸铁和古代石墨铸铁占１３

．５％、铸铁脱碳钢占４０％、炒钢和块炼铁占１３％。在此之前的战国时代，没有固体脱碳钢，而在

此之后的趋势则是锻造农工具不断增加，铸造货不断减少。渑池铁农工具表明，到了南北朝时候，铸造

农工具大约只占农工具总数的７０％了。
　　为什么我说中国普及铸铁是一种有害无益的领先呢？是不是因为我太串了？下面先列个表，然后进

行说明。该表来自华觉明《汉魏高强度铸铁的探讨》，转引自杨宽先生《中国古代冶铁技术发展史》第

６８页。
　　
　　　　　　　　　　　战国、两汉铸铁件机械性能比较表（估计值）
　　
　　抗拉强度（公斤／平方毫米）　延伸率（％）　　硬度（ＨＢ）
　　战国白口铸件：　　　１０－２０　　　　　　　０　　　　　　　７００
　　战国黑心可锻铸件：　３０－４０　　　　　　６－８　　　　１００－１２０
　　西汉黑心可锻铸铁：　４０－５０　　　　　　３－５　　　　　　１６０
　　西汉类似球墨铸铁：　５０－６０　　　　　　４－６　　　　　　２００
　　东汉铸铁脱碳钢件：　８０－９０　　　　　　４－６　　　　　　２５０
　　
　　我查阅书籍，对照这些数据。其中的西汉黑心可锻铸铁，从其性能看不象是黑心韧性铸铁，倒像是

白心韧性铸铁，可能原作者或原引者出了笔误。而西汉类似球墨铸铁，强度和延伸率不相称，应该也有

问题。不过这张表作为参考还是可以的。至于更详细的列表，就要看田长浒先生的《中国金属技术史》

有关部分了。现在我就来说明我这节题目的意思。
　　中国铸铁有五宗罪，分别是：
　　1． 大量消耗燃料。在宋以前,中国冶铁使用的都是木炭。这种燃料是非常消耗木材的。在冶铁阶段

，以古滎一号高炉为例，据现代推断，每生产一吨生铁，约需要铁矿石２吨、石灰石１３０公斤、木炭

７吨。也就是说矿石燃料比高达１：３．５。如此惊人的消耗在人类历史上可以说是空前绝后的。对比

一下十六世纪中叶的欧洲高炉燃料矿石比只有０．８％左右。而且还要说明一点，这里的铁矿石需要量

，显然是经过现代工艺选矿甚至焙烧之后的数字。因为根据西汉时期的铁矿石利用率,要达到如此效率，

铁矿石中全铁成份要占到６５％以上，这对中国铁矿，尤其是河南铁矿来说基本上是不可能的（可以参

看《中国自然资源丛书》河南分卷）。即使在清朝，根据给弘历的奏折，在理想状况下每三吨铁矿石也

只能炼出一吨生铁。当然的，随着所需矿石数量的增加，燃料也要对应增加。更严重的是，炼出生铁之

后，还要投入大量燃料来进行退火，上面已经说过，韧性铸铁需要退火６－１０天之久。而且这还没有

完！如果要打造铸铁脱碳钢，或者某些黑心韧性铸铁或石墨铸铁，还要进行加热锻打或渗碳，这就需要

再次投入木炭。如此惊人的木炭消耗，不仅造成了成本高昂，而且对精耕细作的中国农业区来说，显然

意味着对植被的严重破坏。
　　２． 机械性能差。上面已经列出了铸造农工具的机械性能表。这些性能如果单独来看，谈不上好不

好，但问题是：第一、灰口铸铁中石墨呈片状存在、韧性铸铁中石墨呈团絮状存在，都会影响机械性能

。尤其前者的影响甚大。第二、铸造铁器除了固体脱碳钢和少数黑心韧性铸铁和石墨铸铁之外，是无法

锻打的——现代教科书都会指出韧性铸铁实际上不可锻打，但中国古代确实曾经对黑心韧性铸铁进行锻

打，只是其锻压性仍远不能跟钢铁相比（锻压性跟塑性成正比）。实际上即使是石墨铸铁，锻压性也是

不能跟钢铁相比的——锻打的好处，我在世界冶金部分已经作了说明。第三、在热处理方面，灰口铸铁

的热处理性能比较好，但它本身的蹩脚特性：片状石墨的存在造成其不可锻、焊接性差、韧性极差（１

－４Ｊ／ＣＭ２），决定了它无论怎么进行热处理都无法达到钢的机械性能。石墨铸铁可以进行退火、

正火，可以在一定程度上提高其机械性能。可惜出土石墨铸铁实在太少，而且性能不如现代石墨铸铁。

至于等温淬火和回火，古代中国人不会，也就不用说了。最后，铸铁把铸造货的固有缺陷：缩孔、气眼

等都原封不动的保留了下来。这里还没有提到战国时期韧性铸铁的退火多半不完全，一般外层脱碳成功

，而内层还是白口铸铁——通俗地说就是内脆外软，属于顶级的次品。
　　３． 使用受到限制。铸铁农工具为了保证退火成功，只能做得小而薄。这就限制了它的用途，而且

铸铁一般不能焊接，这就造成铸铁农工具内外机械性能一致（退火成功的情况下，如果是战国农工具，

则内脆外软，属于完全的垃圾），无法实现内韧外硬或本体韧、刃部硬的目标。铸铁农工具在韧性方面

较差，强度也不及大多数钢，而因为无法淬火，硬度尤其低。由于铸造缺陷的存在和锻压性差，内部组

织疏松，无法像锻造良好的钢铁一般均匀。说到这里应该用同期其他文明的铁器作比较。拿罗马粗制滥

造的铁钉来说吧。因什图锡尔ＡⅠ型铁钉，经过良好的锻打，含碳０．２％－０．９％，抗拉强度从４

２－１２０公斤力／平方毫米（强度对这种建筑用的铁钉来说是很重要的）、本体韧性１００Ｊ／ＣＭ

２、钉头硬度ＨＢ２６５（按照西方惯例，都经过退火处理）。强度高而均匀，硬韧具备。而且这里还

没有把罗马和中国铁器悬殊的杂质含量计算在内。
　　４． 铸造过程无法有效除去杂质。我注意到加热锻打过程似乎可以除去杂质。因此无论是中国的铸

造铁器和锻造铁器，还是欧洲的锻造铁器和铸造铁器，进行国内比较或者国际比较，铸造货杂质都明显

多于锻造货（在欧洲这点尤其明显）。拿铁生沟和古滎生铁来说：含硫量０．０４３％和０．０９１％

、含磷量更是高达０．１５％和０．２９％，含硅量在正常水平内，含锰量则“谦虚”的只有０．１２

５％和０．２１％（高硫低锰是中国铁器一个引人注目的特点）；刘胜墓和渑池窖藏生铁锭含磷０．２

１７％和０．３４％、含硫０．０６３％和０．０３１％、硅为０．０１８％和０．０４％，硅都这么

谦虚，锰就更不 能出头了，分别为０．０３％和０．０２％；即使是可以锻打的固体脱碳钢也不例外，

渑池固体脱碳斧和镰刀，含硫量０．０１１％－０．０２４％不等，。但含磷量高达０．１１％－０．

３４％不 等。含硅量和含锰量基本处于正常水平。铁器锻打确实能够减少杂质吗？作为对比，可以用英

国肯特郡克兰布洛克和格罗斯特郡下斯拉脱的罗马钢坯说明。它们是纯粹锻造的产物，含磷０．０１４

－０．０２５％和０．００８５％、含硫０．０３％和０．００７％。至于因什图锡尔那九十万根铁钉

，杂质含量也大体相同，这里就不多说了。而兰开夏和瓦立克夏的罗马铸铁，杂质含量比中国铸铁还高

王道815

——中国铁器含磷量一直超高，这大概要归咎于中国铁矿质量较差，但铸铁技术大概也是个原因。

因为１４－１８世纪欧洲铸造铁器的含磷量同样远超过块炼铁法炼出的铁器。而中国宋朝以前的铁器含

硫量基本上还处于正常范围内。当然，就杂质含量来说，古代中国任何铁器都不能跟罗马铁器的一般水

平相比。但这不是因为中国人差，而是因为罗马冶铁水平实在太高。通过有选择的开采铁矿和冶铁技术

的大交流，以及焙烧和研磨矿石的技术，以及用木炭炼铁和细致的锻打，罗马铁器就杂质含量来说，甚

至优于现代钢铁——想象一个炼出的钢铁８０％以上属于高级优质碳素钢的国家！这种水平大概是空前

绝后的了。整个古代只有日本和西亚能够在杂质含量方面接近罗马的水平。欧洲人自己也再没有达到罗

马的水平。顺便说一下，据说铜绿山出土的战国初期韧性铸铁含杂质非常低，达到了罗马铁器的优良水

平。可以说是一个非常罕见的例子。
　　５．由于铸造农工具的流行，压制了民用锻铁技术的发展，造成了恶性循环——缺乏熟练的锻工，

就发展铸造铁器→工人只知道铸造铁器，不会锻造铁器→更加缺乏熟练锻工，更加缺乏锻造铁器，更加

依赖铸造。幸好铁兵器是非锻不可的，因此中国人最终得以从这个恶性循环中摆脱出来（军事技术带动

民用技术发展的最好例子之一）。然而早期的发育不良已无法挽回，造成了中国锻造技术长期落后于世

界先进国家的局面。
　　关于铸造铁器，一个悬而未决的问题是固体脱碳钢。这种钢尽管沾了铸铁两个字，但无论从含碳量

还是从性能来说，都是真正的钢。目前比较可靠的最早固体脱碳钢物件是北京大葆台西汉燕王墓出土的

环首刀、簪、箭铤、扒钉（公元前８０年）。这种钢如果退火成功，会只在晶粒间有少量细微石墨析出

（有的要放大５００倍才能看见）、可以进行锻打，从冶金原理来说，似乎也没有不能淬火和焊接的理

由，事实上古滎、瓦房庄、鲁山县望城岗等地汉代冶铁遗址中，都发现了固体脱碳钢锭。说明其加工性

能是不错的。从实物来看，渑池４７１号Ⅰ式斧，刃部含碳量０．７－０．８％、中间层为０．５－０

．６％、芯部基本没有石墨析出，含碳量０．３－０．４％。这样的金相组织用于民用已经完全够了。

郑州东史马发掘到的六件东汉铁剪刀整个含碳量都是１．０％，系锻造而成。如果不论杂质含量，比罗

马铁剪刀要成功得多。现在的问题是，为什么它消失了呢？是因为技术不成熟吗？有可能，如渑池１９

７号小铁铧虽然内部含碳量比外部高，但由于芯部含碳量只有０．３％，还是相当成功的，而２７７号

、２９９号Ⅱ式斧则析出石墨明显，不算成功。考虑到渑池铁器的生产时间下限为曹魏，可以说直到锻

造铁器开始增加的时候，固体脱碳制钢技术仍没有完全被掌握。然而，大量出土实物证明固体脱碳钢的

性能用于民用是完全合适的。因此技术原因并不重要；那么是成本太高吗？有可能，但因为现在没有好

的论文证实固体脱碳钢的冶炼过程，因此我不能加以详细说明。还有一个迷：为什么出土的固体脱碳钢

都是小而薄的呢（一般不超过一厘米）？虽然退火要求铸件尽可能的薄，但从固体脱碳钢的性能和构成

上看，似乎没有不能焊接的理由；似乎也没有固体脱碳钢经过淬火的证据；虽然固体脱碳钢经过锻打，

但很多这种钢依然保留着铸造缺陷，为什么不能消除呢？固体脱碳钢的性能，用于铸造箭头应该说还是

不错的，为什么后来不用它做箭镞了呢？最后，为什么灰口铸铁、韧性铸铁和石墨铸铁在现代都存在，

而固体脱碳钢却彻底灭绝了呢？据我估计，以上问题的答案，应该都跟固体脱碳钢的固有缺陷有关，至

于是什么缺陷，因为资料的缺乏，我无法说明。田长浒先生的说法是产量低、质量难以控制。可供参考

。
　　还应当强调一点：铸造铁器的机械性能，跟现代铸铁是有差距的，因为两者的冶炼过程完全不同。

即使是现代铸铁，也只能作为钢的补充，它们的机械性能基本上是无法跟钢相比的，在工业上采用的原

因是它们成本较低，以及一些小而复杂的零件，可以铸造而很难锻造。
　　总的来说，中国古代铸造铁器无论从成本上讲还是从机械性能和实用性讲，都是不足取的。从战国

后期到隋朝，近八百年时间里中国铁农工具制造业走了一个大弯路，失去了早期发展锻造技术和热处理

技术的黄金时间（白纸是最好作画的）、消耗了大量木炭、影响了生产力的发展、对中国古代冶铁业造

成了严重的损害。中国人忍受铸铁８００年，终究忍无可忍。早在西汉，人民就抱怨说“大器”易坏而

不好用，道理很简单：大而厚的铸造铁器很容易退火不完全。而中国人“教”西域人用铸造铁器，甚至

用来制造兵器（大概是固体脱碳钢刀和箭镞），这种行为对于已经习惯了锻造铁器的西域人来说，简直

是一种侮辱（西域小国真正需要的是精良的锻造技术和淬火工艺，炒钢对他们来说也是有好处的），中

国人遭西域人痛恨，这大概也是原因之一（直到今天新疆依然是中国的敏感地区）。从炒钢技术发明时

起，铸造农工具就不断减少，到了唐代，终于完成了从生产工具铸造为主到锻造为主的历史进程。尽管

在动乱的时候（这时缺乏锻工的问题就会显得明显），仍不时铸造铁器弥补民用，但毕竟只是个补充了

。比较奇怪的是五代十国时期后唐于９３１年曾经有过诏令：“诸道监冶，除当年定数铸办供军熟铁并

器物外，只管出生铁。”（《五代会要》卷二十六，铁）如果说熟铁是指块炼铁的话，跟中国已经普及

炒铁技术的事实不一致；如果说熟铁就是指炒铁的话，又跟此时中国已经普及锻造农工具的事实不一致

。如何解读很难断定。到宋代，铸造铁器除了白口铸铁犁刀和铸造它的铁范以外，终于全部消失。现代

中国人引以为傲的灰口铸铁、韧性铸铁、石墨铸铁和固体脱碳钢，遂被中国人自己抛弃

王道815

早期锻造铁器
　　
　　中国冶金史最大的特点就是畏锻如虎。凡是跟“锻”沾点边的，要么就是没有发明或引进，如日本

刀的锻合技术和冲压造币法；要么就难逃日益萎缩的下场，如百炼钢。中国人甚至不惜用高得可怕的成

本来铸造铸铁，而不锻造铁器。
　　在古代任何时候，除了火器，铁兵器都是必需锻造的。因此即使在铸铁农工具充斥中国的时候，军

队使用的兵器，除了早期的铜兵器和固体脱碳钢箭镞，以及极少数固体脱碳钢刀外，都使用块炼铁锻造

出来的，经过渗碳和淬火过程，投入使用。中国周边民族要么停滞于早期铁器时代（西域小国和匈人）

，要么连铁都不会炼（如东南亚民族、朝鲜、日本），已经普及淬火工艺的中国兵器当然能够压倒他们

的兵器。所以张汤可以自信的说：一个中国兵可以对抗三个胡兵（胡，概指匈人和西域小国）。从淬火

技术的迅速普及，可以看出中国人并不缺乏智慧。
　　最初表明华夏人掌握渗碳工艺的是著名的长沙杨家山铁剑，它由七到九层钢片构成，含碳量约在０

．５％之间、据田长浒说，它经过了淬火。不过这点还没有得到公认，所以稳妥的说法是：华夏国家最

早的淬火制品是前面说过的燕下都兵器。总的来说战国时期的华夏国家铁兵器的制造跟先进国家早期铁

器时代类似，从金相组织中可以看到早期铁器的特征：千层饼似的叠锻痕迹，含碳量不均匀、以及较大

的夹杂物。跟西方国家相比有两点值得注意：一是锻打层数少，杨家山铁剑已经作了说明。因锈蚀严重

，燕下都铁剑的叠锻层数不详，但估计１００号残剑只有四五层。这跟西方早期铁器时代动辄十几层乃

至几十层的叠锻形成鲜明对比。二是含碳量低。燕下都两把钢剑均由含碳量０．５－０．６％的高碳层

和含碳０．１５－０．２％的低碳层构成。没有有意识的将低碳材料置于剑的芯部。而西方早期铁剑含

碳量都达到０．６－０．８％之间。淬火铁兵器马氏体硬度为ＨＶ５３０，跟最早的西方铁器类似，相

应含碳量大概是０．３％左右。据说该墓中矛、箭铤还有正火组织。这是一件相当奇怪的事情。所谓正

火，通俗的说就是将钢加热，保温一段时间，然后出炉在空气中冷却。由于正火冷却速度较退火快，所

以得到的珠光体组织较细，强度和硬度都有提高。这种热处理过程以简单、经济为优势，适用于以下四

种情况：１．含碳量低于０．５％的钢，用正火代替退火，可以改善组织结构。２．对机械性能要求不

高的钢件，可以用正火作为最终处理。３．过共析钢可以用正火来消除网状渗碳体，利于球化退火。４

．亚共析钢在淬火之前先进行正火，可以使组织细化，能减少淬火是的变形和开裂倾向。由于正火在历

史上仅此一见，因此我怀疑这只是个偶然。因为马利克出土的一把前九到前七世纪的铁剑，以及多伦多

所藏一把卢里斯坦剑，也都经过类似正火的热处理。如果燕下都的这些武器经过加热锻打，然后快冷，

就可能得到正火组织。
　　直到西汉，也就是汉族武力最强大的时候，中国铁兵器基本上都是块炼铁法制造出来的。不过事情

很快有了变化——炒钢法（炒铁法）诞生了。我所知道的最早的炒钢证据是河南巩县铁生沟西汉后期炒

钢炉一座，在藏铁坑中发现有高碳钢一，熟铁一；河南方城县赵河村汉代冶铁遗址中发现了同样的炉六

座。这种炉炉型小（铁生沟炉长０．３７米、宽０．２８米、残高０．１５米）、呈缶形（小口大肚）

，因此温度可以集中、下部处于地下，散热较少。这种炉的风应该是从上面鼓入的。就产品质量而论，

藏铁坑中高碳钢含碳１．２８８％、含硅０．２３１％、锰０．０１７％、磷０．０２４％、硫０．０

２２％，按中国标准，可以说是非常成功。据说由于它含碳量高，氧化程度较低，与熟铁（指炒钢所得

熟铁而言）相比，所含夹杂物较小较少。而熟铁含碳量０．０４８％、硅２．３５％、锰微量、磷０．

１５４％、硫０．０１２％。不如高碳钢炒得那么成功。
　　因为铸铁必须加热搅拌才能变成低碳钢，这个过程跟炒菜有几分相似，所以被称为“炒钢”，具体

过程如下：先将生铁捶成碎片，和木炭一起放入已经预热的炉膛内，风从上面鼓入。不断升温后生铁被

加热到半熔融状态，通过搅拌增加铁和氧气的接触面，可使铁中的碳氧化，温度随之升高，而硅、锰氧

化后跟氧化铁生成硅酸盐夹杂。随着碳份降低，铁的熔点增高，凝聚成疏松的团块，最后取出锻打挤渣

。如果工人经验足够，能有效的控制炒炼过程，还可以直接获得钢。但中国古代工人往往不具有这种能

力，所以制成品基本上都是熟铁。因此炒钢严格来说应该称为“炒铁”更合适。事实上，汉语中的“生

铁”和“熟铁”两个词就是出自炒铁技术，炒之前的称为“生铁”，炒之后的称为“熟铁”。至于杨宽

说欧洲早期高炉称为“狼炉”是因为“狼炉仍是要等到炉冷之后把铁块取出的”，则不知所云，大概他

把高炉身块炼炉和高炉混为一谈了。至于欧洲把铸铁称为“猪铁”的原因，也不是因为生铁块比较大，

而是因为高炉倾倒下来的铁水在范中凝成生铁锭，类似卧着的母猪身旁的一只只小猪。由此可见即使是

史学大家，如果不认真了解外国有关历史，也很容易犯望文生义的错误。不过一般人只需要了解中国文

化圈外并没有“生”铁和“熟”铁的概念就行了。
　　炒钢技术是中国古代最出色的冶金技术，是真正的世界领先。它的操作十分简单，炼成的熟铁却质

量很好——炒铁夹杂物是含硅较多而含铁较少的硅酸盐，成份比较均匀，含氧化亚铁很少；而块炼铁炼

成的熟铁夹杂物以氧化亚铁和含铁较多的硅酸盐共晶为主。这也就意味着如果经过认真锻打，炒铁的性

能会好于块炼铁。在公元前８０年就发展出了如此简单合理的冶铁技术，确实是很大的成就。不过，这

项技术也是生铁冶炼技术的合理发展，欧洲在引入或发明高炉之后同样很快引入或发明了精炼法。至于

欧洲生铁铸造技术的来源，尽管有的专家认为是欧洲人自己的发明，但从欧洲冶金技术的发展来看，找

不到合理的技术发展过程。相反，欧洲高炉的出现，令人生疑的跟蒙古西侵和火器西传有时间上的联系

性，因此可以认为欧洲的铸铁技术来自中国。而精炼法和炒铁技术有无联系？虽然精炼法跟炒铁技术有

比较大的区别，但主要是在生产效率方面。考虑到这项技术出现的快速性和突然性，也可以审慎的认为

它的原形来自中国。另外在炒铁技术普及之后，块炼铁法在中国国并没有绝迹，除边远地区外，汉族地

区有些重要的铁器——主要是刀剑——也仍用块炼铁锻造。据说日本也采用块炼铁锻刀，我没有见过具

体的资料，所以不能说明。但用块炼铁造好刀剑似乎是一个普遍现象。
　　河南省文化局文物工作队在《巩县铁生沟》发掘报告中，曾认为西汉后期１５号炼炉是反射炉，这

当然是不准确的。至于近代中国流行的土反射炉，是什么时候出现的则不详，因为相关的调查是共和国

时代才开始的，准确地说是为了大炼钢铁才进行的，也没有进行严格的考古研究。如果这种技术出现在

古代，绝对是决定性的成就。绝没有灭绝的道理，况且日本方面也没有关于中国反射炉的记载。所以我

估计近代中国的土反射炉是欧洲反射炉的蹩脚仿制品。
　　经过几百年的发展，中国逐渐出现了更为复杂的锻打技术：百炼钢。这也是合乎逻辑的发明。由于

百炼钢具有如下两个特点，所以可以认为是中国人的自创：一、保留了早期铁器时代的千层饼式叠锻痕

迹。我曾看过百炼钢金相组织的图片，层次很明显。估计百炼钢是在较低温度下锻打的（不超过９００

摄氏度）关于这点可以对照罗马剑的金相组织图片。虽然罗马人并没有像中世纪的工匠那样有意识的进

行高温锻打，但锻打温度高有利于碳份扩散，使金相组织均匀，这点是可以在实践中明白的。高温锻造

的武器层次不大明显；二、没有焊接工艺过程。从焊接花纹钢和波纹钢时代开始，罗马和印度就把焊接

作为造剑的标准过程了。而百炼钢刀仍完全采用叠锻法制成。
　　现有出土百炼钢实物主要是１９７４年山东苍山县汉墓环首钢刀，制造于１１２年，标明三十炼、

１９７８年江苏徐州铜山县驼龙山汉墓钢剑，７７年制造，标明五十炼，制造者蜀郡西工官王忄音，标

价一千五百五铢钱、１９６１年日本奈良县出土钢刀，制造于１８４－１８９年，标称百炼。对山东苍

山的刀进行了金相分析，确认其含炭量在０．６－０．７％之间。通体一致，被认为是炒钢锻打的产品

。徐州钢剑也进行了分析，确认其芯部含炭量０．７％，刃部含碳量０．４％。此外封建时代后期应该

也有百炼钢刀传世，可惜没有经过科学的考察，所以至今尚不能确认一把。
　　单就锻打质量而言，显然百炼钢非常成功，除了没有高温锻打外，已经具备了人们想要的一切优点

。从汉代到明朝，百炼钢得到了中国人一致赞美。下面列举这些赞美之词：
　　最早的记载，东汉王充《论衡·状留篇》：“干将之剑，久在炉碳，銛锋利刃，百熟炼厉，久销乃

见，作留成迟，故能割断。”
　　东汉李元《金马书刀铭》：“巧冶练钢，金马托形。”
　　汉魏陈琳《武军赋》：“铠则东胡厥巩，百炼精钢。”
　　曹操《内诫令》：“百炼利器，以辟不祥，摄服奸宄者也。”
　　曹植《宝刀赋》篇幅较大，又是名篇，易于寻找，就不引用了，可以在网上搜索观看。
　　曹丕《建安诸序》同样是讲百炼钢的名篇，同样不引用了。
　　曹毗《魏都赋》和傅玄《正都赋》都提到宝剑，尤其后者讲得明白：“苗山之铤，铸以为剑，百辟

文身，质美铭鉴。”不过从这里把百炼钢说成是铸造货，也可以看出过分依赖铸造给中国冶金文化造成

的恶劣影响。
　　宋沈括《梦溪笔谈》卷三《辩证一》是有关百炼钢的名段，网上几乎每一个谈到中国古代刀剑或冶

金的人都会摘录这段话：“余出使，至磁州锻坊，观炼铁，方识真钢。凡铁之有钢者，如面中有筋，濯

尽柔面，则面筋乃见。炼钢亦然，但取精铁，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。此乃铁之精纯者，其色清明，磨莹之，则黯黯然青且黑，与常铁迥异。亦有

炼之至尽而全无钢者，皆系地之所产。”
　　宋张君房《云笈七籤》：“锻炼滓秽，始见精钢。”
　　宋曾敏行《独醒杂志》：“（苗族人）其俗举子，姻族来劳视者，出铁百炼，尽其铁以取精钢。刀

成銛利绝世，一挥能断牛腰。”这种选钢法很有趣的跟公元前６世纪开始发展起来的凯尔特选钢法类似

，都是利用了熟铁和疏松的钢比组织致密均匀的钢易于生锈的原理。
　　明包汝楫《南中纪闻》：“倭奴制刀，必经数十锻，故銛锐无比。其国中，人炼一刀自佩，起卧不

离，即黔蜀诸土夷亦然。土夷试刀，尝于路旁，伺水牛经过，一挥牛首辄落。”张澍《续黔书》卷六也

有类似说法。只是把“倭奴”改成了“苗人”，看来是抄袭前书。
　　《本草纲目》、《天工开物》都有百炼钢的记载，后者说：“刀剑绝美者以百炼钢包果〔裹〕其外

”
　　清魏源《海国图志》引林则徐奏章：“至熟铁则不可铸而但可打造。其打造之法，用铁条烧熔百炼

，逐渐旋绕成团，每五斤熟铁方能炼成一斤，坚刚光滑无比。”
　　以上还没有包括百炼钢刀铭文的自夸之词。
　　在古代条件下，要使钢碳份一致、组织致密、组织均匀，大多数民族只有表面渗碳＋锻打一途。将

钢铁打成极薄的片，这样就能充分渗碳了，再经过折叠锻打，就可以成为优秀的钢。印度钢虽然可以在

一定程度上避免锻打渗碳，但同样非常考验锻工，这点我在世界冶金部份已经说了说明。在古代，由于

没有检测手段以及机器帮忙，要获得好的锻打效果，基本上只能靠增加锻打次数，有经验的锻工知道控

制渗碳时间、锻打的力度和次数，因此可以在保证质量的情况下节省工时。如果锻得好，古代钢可以达

到现代机器锻打的效果［当然由于钢（铁）坯质量和热处理技术水平的差异，古代钢要达到现代钢的水

平是不可能的］。这显然比那些草草锻出来的普通钢铁强得多。这就是为什么百炼钢和焊接花纹钢、日

本钢之类钢能够得到人们赞美的原因。

王道815

按照世界冶金史的一般规律，似乎中国从此将踏上一条百炼钢普及的康庄大道。然而怪事出现了，

百炼钢没有像焊接花纹钢、波纹钢、日本钢那样得到推广和普及，反而日益萎缩——事实上百炼钢从来

没有普及过。在东汉到曹魏乃至南北朝，百炼钢始终是作为一种非常夸张的好钢被描述。曹植的《宝刀

赋》中称五把刀要三年才能造成。因为是文学作品可能有所夸张，但出土百炼钢数量很少是可以肯定的

。到灌钢法发明之后，百炼钢技术日益萎缩。到北宋，据沈括的说法就只有磁州有掌握这种技术的工匠

了，到明末，已经萎缩到只有“绝美”的刀剑才能采用这种钢材了，而且从当时的书籍看，这种好刀剑

只有日本和中国的西南少数民族（尤其是苗族）能够生产，几乎没有汉族生产百炼钢刀的记载。可以说

这是非常奇怪的事情。对照古代冶金先进国家，都走的是高端工艺普及化的道路，而中国可以与其他先

进国家媲美的百炼钢，却落了个日渐衰落的下场，何也？除了下面我要谈到的灌钢的恶劣影响外，主要

的原因应该有两个：
　　一是百炼钢本身性能的原因。这里要对古代钢的锻造过程做个简述。铁坯变成剑的过程是这样的，

将铁坯打薄变成铁片，然后渗碳，然后折叠锻打，使之焊合成剑。铁片越薄当然渗碳就越容易渗透均匀

，而锻打次数越多，钢片减厚就越明显，所以好刀剑的层数一般都比较多。然而锻打并不是次数越多越

好，因为锻打次数太多，一则氧化消耗越大，而且由于氧化层形成，锻打难度增加。二则产生加工硬化

，影响剑的韧性。考虑到这些因素，锻剑无疑是非常考验工人技术水平的。
　　从出土实物看，三国之前中国人还没有掌握钢铁焊接技术，所谓百炼钢实际上是一种用超级叠锻法

练出的钢。网上说百炼钢属于花纹钢，实际上好刀剑不一定要有好看的花纹，另一方面，所谓花纹钢一

般都经过焊接，而出土百炼钢刀则都没有经过焊接。这样就带来一个问题：百炼钢刀钢质纯则纯矣，但

韧性极差。山东苍山汉墓百炼钢刀采用炒钢锻打而成，含碳量内外一致；徐州汉墓百炼钢刀，芯部含碳

量０．７％，刃部含碳量０．４％。要知道当时中国已经普及淬火工艺，而含碳量０．４５％的碳素钢

，淬透直径达１０－１８毫米（水淬）、含碳量０．６０％的碳素钢淬透直径达２０－２５毫米！虽然

叠锻层可以在一定程度上阻断淬透，但这种效果是很有限的，而中国的局部淬火技术并没有日本的封泥

淬火技术那么有效（下面将要提及）。实际上即使不考虑淬火因素，芯部含碳量０．７％的钢剑，韧性

也只有可怜兮兮的２０Ｊ／ＣＭ２。这样脆的刀剑是很容易折断的——从某种程度上说，工匠辛辛苦苦

打出来的好钢，全都白费了！
　　可以用同期的罗马焊接花纹钢剑和印度钢刀比较一下。百炼钢刀和焊接花纹钢剑、印度钢刀都是杰

出锻工的优秀产品，但后两者除了锻打温度外，根本性的差别在于它们采用了焊接技术。焊接花纹钢剑

从中世纪和现代的眼光看，同样是古怪的，它把钢片包在里面，只露出刃部，而用铁片作为皮，这种锻

合法跟中世纪的民用刀具类似，虽然铁皮也可以在一定程度上保证韧性，但远不如内铁外钢的军用剑有

效。然而这层铁片，却有效的阻断了淬透，使芯部的钢不受淬火影响。罗马焊接花纹钢剑芯部含碳量大

多在０．５％左右，韧性约３５Ｊ／ＣＭ２，虽然也较差，但毕竟比百炼钢刀强。而印度的坩埚钢韧性

是非常非常差的（萨利姆法，据我所知没有海得拉巴法造刀的记录），但因为它以铁为芯部，从而居然

使刀的韧性达到了９０Ｊ／ＣＭ２，虽然乌兹钢刀刃部很容易损坏，但它能够把敌人的刀剑损坏得更加

厉害。以上还没有考虑回火技术的优势。
　　以上提到了百炼钢刀和罗马焊接花纹钢剑的奇怪特点——跟后来的刀剑相比而言：芯部含碳量往往

高于刃部。其实道理很简单，加热锻打会造成表面脱碳。脱碳层一般厚２－３毫米，对现代钢坯来说影

响不大，但对古代刀剑却有显著的危害。随着锻打技术的发展，后来表面脱碳的问题逐渐被克服了（主

要采取刀剑整体再次渗碳的方法）。罗马焊接花纹钢剑一般刃部比芯部含碳量低０．１％左右。百炼钢

刀锻工技术好者表面脱碳不明显，锻工技术不太好的，一般芯部比刃部含碳量高０．３％左右。
　　——令我奇怪的是，其实百炼钢完全没有必要把含碳量定得如此之高，炒钢制成的就罢了，炒铁制

成的居然也是含碳０．７％。看来中国人对共析钢单一相的优势有所了解，但实践之路终究是坎坷的。

另外据杨宽先生的说法，百炼钢刀都是由炒钢锻成，不过这也无法解释为什么它的含碳量会有趣的固定

在０．７％左右。其实如果百炼钢刀含碳量定在０．５％左右的话，强度已经足够，硬度经淬火之后可

达ＨＶ７００以上，韧性同罗马焊接花纹钢剑，这种性能对付农民起义军和周边民族已经足够了。
　　——为什么中国人能够忍受２０Ｊ／ＣＭ２的韧性呢？原因大概是：它还是比含锡２１％的铜剑强

太多了。百炼钢刀抗拉强度４３公斤力／平方毫米、延伸率９％，无论硬度（淬火后）、强度还是韧性

都大大超过秦铜剑。能够忍受延伸率３％的铸造铜剑的民族，见到延伸率９％的锻造钢刀，当然是会很

高兴的。
　　然而，随着锻造铁器的不断增加，原先可以忍受的机械性能渐渐变得不可接受了。尤其百炼钢刀的

拥护者无法面对一个尴尬局面：辛辛苦苦锻出来的钢刀，韧性居然还不如粗制滥造的叠锻铁器。当南北

朝时钢铁焊接技术被引入中国后，百炼钢势必遭到很大冲击。
　　然而焊接对灌钢适用，对百炼钢同样适用。事实上根据古书，封建时代后期的百炼钢不仅同样可以

焊接，而且落实了钢包铁的正确焊接原则。因此更根本的原因应当从中国冶金的全局寻找。
　　中国古代冶金一个很严重的问题是儒家不仅不鼓励，不支持技术开发，连爱护、不反对技术都做不

到。越到后期，就越是鄙视技术，很少看见有其他文明的朝廷或学派像中国的儒家那样鄙视技术（欧洲

中世纪的基督教算是个例外，因此中世纪理所当然地成为黑暗时代，但说得明白些，基督教是仇视科学

，而不是鄙视技术）。由于儒家掌握了中国的政权和文化权，因此这种鄙视遂成为扼杀高技术的凶手。

纵观整个中国历史不难发现，需要精确控制——也就是说需要头脑和经验的——技术，难以生存。得以

发扬光大的，大都是些不需要精确控制的技术。冶金方面这点尤其明显。退火几天几夜的铸造铁器可以

铸出来，反正退火七天八夜还是七天八夜零五小时并没有太大的差别；要进行重复退火以利拉丝，立即

露怯。要灌个钢并不难，反正把生铁熟铁弄一块塞进炉子里就ＯＫ，而要表面渗碳反复锻打，就全国没

几个人会。要十来个童子边唱歌边鼓风不难，而要搞个水排就难上难。反观其他文明，马克西姆把铁匠

的名字跟自己的大名并列；能设计打造好板甲的工头酬金比提香的画还贵；印度连妓女都要懂得冶铁常

识；最明显的同样信奉儒家学说的日本，却并不鄙视技术。当然造成这种差别的原因就比较复杂了。这

里不再离题讲述。不过事情是很明显的，你尊重人家一分，人家就回报你一分。你鄙视人家一分，人家

同样仇视你一分。被鄙视的人只能萎靡不振的工作，想让他们积极开动脑筋，提高自身素质，那是不可

能的。更何况汉代很多冶铁业工人是流放犯或奴隶，以后的历朝历代都长期坚持以国营冶铁业为主，遏

制民间冶铁。元朝曾有奴隶式的工匠制度、明朝曾有过专营冶铁制度，这些都对冶铁的发展产生了不利

影响。直到清朝福临皇帝在位初年才废除匠籍，完全取消了有害无益的国营冶铁制度，中国年产铁量因

此激增，但封建社会已到黄昏，冶铁颓势已无法挽回。
　　另一个重要的原因前面已经说过，在中国冶铁早期，铁农工具甚至少数兵器长期铸造，使锻工队伍

无法扩大，也就制约了锻造技术的提高。待到锻造农工具取代铸造产品的时候，已经错过了普及表面渗

碳锻打技术的发展良机。
　　关于百炼钢还有三个问题值得说明：一是正如前面沈括所说，百炼钢反复锻打之后会减重，杨宽说

这是因为挤出了杂质，但稍懂冶金的人都知道，钢铁加热会造成氧化损耗，从２％－５％不等；其次沈

括说有的铁锻打消耗殆尽，都不能炼出钢。从冶金学上没有合理的解释，估计是对钢铁热脆的一种错误

理解（宋以后热脆是中国钢铁的常见毛病）；三是杨宽、华觉明都认为钢包铁的焊接原则在中国很早就

落实了，这是不准确的。尤其华觉明以“（长沙铁剑）可以看出它在各个部分含碳量不一致，并作有层

次的分布，杂志的条件分布也最明显。据此可以推断，他是用类似《东洋炼金术》一书所载的将铁料层

层包裹，反复锻打的方法制成的，为了使它外坚内韧，还经过淬火处理”（注，《东洋炼金术》是日本

人近重真澄所撰，在该书第二章第六节详细介绍了日本刀的锻造、锻合和热处理）为由，认为中国很早

就掌握了这种技术，这不是因为太无知，就是在当众扯谎。关于中国早期铁兵器的金相组织，早已作了

科学分析，证明它们都具有早期铁器时代的特点，锻打技术完全无法与日本刀相比，并且很明显的，在

綦母懷文之前，没有任何文献和实物证明中国人掌握了铁兵器的焊接技术。早期铁兵器各段含碳量不一

致是因为锻打渗碳不好，根据对中国和西方早期铁兵器的分析，这种含碳量不一致的现象是无规则的（

要说有规则的话就是表面脱碳造成芯部含碳量高于表面）。层次明显是因为锻打温度低，这些跟后世纯

净钢铁有意识的焊接完全不同。最后，淬火本身不会导致内韧外坚，它只会导致硬度和脆性增加，这是

冶铁的最基本常识。
　　百炼钢始终只是一种罕见的工艺，而它传到日本之后，却得到了很大发展，日本人在百炼钢和焊接

技术的基础上，凭借本国优越的铁矿条件，发展出具有世界先进地位的冶铁业。

王道815

一些技术
　　
　　在中国早期冶铁技术中，有些是有用的，有些是无用的或者有很大局限性的。
　　从西汉开始，中国建造了很多高炉，这种古代高炉当然不具有现代高炉的性能，但确实是个令人惊

叹的发明，从铁生沟、徐州利国驿东汉冶铁炉、郑州古荥东汉高炉来看，中国古代高炉有大有小，西汉

时炉俯视呈圆形，直径０．８－１．８米不等，而东汉时炉俯视呈椭圆形，长轴二米以上，短轴一米以

上，至有长轴四米，短轴２．８米者（古荥一号炉），高估计为５－６米，有效容积５０立方米左右，

积铁重达２０余吨，铁瘤高两米。在古代这种高炉是颇吓人的。但也是非常不可靠的。《汉书》卷二十

七《五行志》记载了前９１年和前２７年两次高炉事故，其原因估计是高炉高大，温度不够均匀，悬料

很久不下，高炉下面很长一段炉料已经烧空熔化，炉缸内积聚了很多沸腾的铁水，当上部炉料突然下降

时，炉缸承受的压力过大，引起爆炸。上述古荥高炉内积铁、铁瘤如此之多，也说明鼓风问题是这种巨

型高炉不可克服的技术瓶颈。在东汉以后，中国冶铁业都采用较小的圆形高炉，这种椭圆形高炉完全消

失（１９世纪中欧美若干国家也曾尝试采用这种高炉，但也不成功）。所谓较小的高炉，其实其中大型

炉的高度仍有５－６米（河北邯郸矿山村宋炼炉，最大腹径２．７米），容积２－１２立方米（唐宋时

期数字），近代土高炉有高至１０米者。日出生铁量古荥高炉不过不到３００公斤，而据屈大均《广东

新语》，清高炉日产生铁１．８吨，１９１９年投产的湖南攸县高炉容积１０立方米，日产生铁２吨。

更厉害的数字是《明会典》卷一百九十四《遵化铁冶事例》所载，一座遵化冶铁炉（大鉴炉）六个月可

产生铁４８６吨，合每日２．７吨（１５１１年数字）。另据明朱国祯《涌幢小品》卷四《铁炉》条，

遵化铁厂高炉最多可用九十天，这些数字都是很不错的。同期欧洲高炉每日生产铸铁不到一吨，寿命两

个月。
　　——不过要注意，决定一个古代国家年产钢铁量的不是生铁日产量，而是熟铁日产量。对照中外历

史很容易明白这点。汉代采用了巨型高炉，而罗马１００％采用块炼铁法冶铁，但没有任何证据表明罗

马产铁量少于中国，相反的证据却不少（可以比较一下渑池窖藏农工具和因什图锡尔铁钉吨位）。到了

１５００年，虽然中国高炉生铁产量和寿命都高于欧洲高炉，但因为欧洲高炉身块炼炉和精炼法的效率

高于中国炒铁法，结果中国全国年产铁量不及德意志地区的１／３。而钢产量则跟锻打技术的发展密切

相关，欧洲因为锻工素质高，人数多，钢的产量远比中国大，而最后终结块炼铁法的，也正是水力锻锤

机。
　　古荥冶铁遗址有一种炼渣，断口呈玻璃状，其中含碳化钙２５％左右，含氧化镁２．５％左右，，

显然是添加了碱性溶剂的结果。另铁生沟遗址中就保留有不少石灰石。可见在西汉时期，中国人已经有

意识的在冶炼生铁时添加石灰，这有助于降低炉渣熔点，提高炼渣的熔化性和流动性，也可以起到一定

的脱硫作用（估计中国宋以前钢铁含硫量较低跟这有关）。这是一项实实在在的世界领先，对照欧洲直

到１６世纪仍不常用石灰石作为添加剂。另外对在林县和安阳宋代冶铁遗址中发现的炼铁炉渣进行了分

析，这些炉渣都属于酸性，碱度很低。呈淡绿色，几乎不带铁，但除硫能力差。因为渣中含氧化镁较多

，因此可能是采用白云石作为熔剂的结果。
　　坩埚炼铁法是中国独创的还是印度引进的，或者是欧洲坩埚炼钢法的蹩脚仿制品不详，因为对北京

清河镇和河南南阳瓦房庄“汉代坩埚”的看法，杨宽和华觉明的看法不一。最早讲述坩埚炼铁法的是《

咸丰青州府志》，而坩埚实物和产品调查，是共和国大炼钢铁时才进行的。因此我们甚至连坩埚炼钢法

是否在古代中国已经出现都不能断定。标准中国坩埚铁成分为碳２．４６％、硅１．８５％、锰０．３

４％、磷０．８５％、硫０．１６％，这种铁仅仅因为成本低廉，对材料要求不高、制造容易而勉强能

作为民用，跟印度坩埚钢完全无法相比。究其原因，应该是中国人无法像印度人一样精确控制加热温度

，时间、渗碳材料和坩埚质量。不过这跟古代冶铁似乎关系不大。其实印度坩埚炼钢法曾经被中国人模

仿成功，在北方少数民族中长期使用，辽赠送宋的礼物中宾铁始终是重要项目，宋朝也曾对印度钢实施

强制收购制度。元朝设立了“镔铁局”（归工部的诸色人匠总管府管）。但令人奇怪的是明朝印度钢刀

就在中国绝迹了。原因大概有两点：一是贴木尔帝国切断了中国向西的陆上通路，明朝从西域退出导致

无法跟印度、西亚取得直接联系，而明朝又蠢不可及的自己禁了海，遂使中国与印度和西方的联系交流

衰落到了相当低下的水平，后期虽然恢复了海上通商，但限制性规定很多，海上活动仍大受制约，绝大

多数商人只能到达东南亚，这样就很难得到印度钢了。明曹昭《格古要论》卷六就说：“镔铁出西番”

；二是日本刀强有力的竞争。日本刀的强度韧性都超过印度钢刀，加上日本离中国近，运输成本和风险

较低，自然对印度钢刀具有价格优势（日本刀在中国市场上售价四千文到两万四千文，而印度钢刀据曹

昭的说法是“价值过于银”）。
　　顺便说一下杨宽对坩埚炼钢法似乎情有独钟。不仅在《中国古代冶铁技术发展史》中三次提到“春

秋末期的坩埚钢”，而且在该书第１９８页到２０３页，专门讲了这个问题。内容实在令我提不起驳的

兴趣。只是在下面把他作为主要证据（甚至可以说是唯一证据）的《吴越春秋·阖闾内传》：和《越绝

书》中有关部分列出来供有兴趣的朋友参考：
　　“干将作剑，采五山之铁精，六合之金英。候天祠地，阴阳同光，百神临观，天气下降，而金铁之

精不销沦流。……於是干将妻乃断发剪爪，投於炉中。使童女童男三百人鼓橐装，金铁乃濡，遂以成剑

。阳曰干将，阴曰莫耶。阳怍龟文，阴作漫理。干将匿其阳，出其阴而献之。阖闾甚重。”
　　能从这里看出坩埚炼钢法，也算一绝。
　　中国淬火技术的引进时间不详，因为田长浒说长沙杨家山铁剑是经过淬火的，而何堂坤、田长浒是

全国出名的调质迷，几乎别人认为不是淬火、回火的金属器都被他们考证为经过了这些处理。有的讲得

很有道理，比如铜镜，不过我没有看过杨家山铁剑的具体论文，所以不能肯定，可以肯定的是燕下都两

件铁兵器是经过淬火的。中国人普及淬火的速度非常快。到汉代，基本上所有的铁格斗兵器都要淬火了

。这有力地说明了中国人并不缺乏智慧。到西汉，淬火技术得到进一步的发展，发明了局部淬火工艺，

河北满城刘胜墓出土佩剑和错金书刀，还有后来的苍山东汉百炼钢刀，都采用了这种技术。它是中国人

自创的。局部淬火一直被用到现在，这种技术听起来很深奥，实际上却很简单。前段时间偶然看到央视

七套播放了一部讲农民致富的片子（金土地？），里面讲到海南儒鸿村以锻铁出名，该村村民给小镰刀

进行的热处理就是局部淬火，方法不过是用钳子夹住镰刀，刃部朝下浸入水中而不使本体入水（从制造

工艺看这里的刀具只是局部渗碳，而非焊接）。古代局部淬火应该也是同样进行的，不过由于刀剑重量

较大，所以可能要两个人钳住。这种淬火法对避免淬火脆性有很大的好处，而且也很经济。不过效果不

如封泥淬火。因为人毕竟不是机器，入水深度很难控制，入水太浅淬透不深，入水太深影响刀的韧性。

真正好的办法是用熟铁包住钢片（罗马焊接花纹钢剑和中世纪欧洲民用刀具的办法），或者在淬火前，

用封泥封住皮部，只露出刃部（日本刀的处理办法）。这样，即使把整把刀插入水中，也都没有问题了

。不过这会增加成本。当然终极解决办法是回火。从理论上说，共析钢淬火＋高温回火（也就是调质）

后硬度高、韧性好，根本不需要钢包铁。事实上现代刀剑确实大都是用含碳量相同的坯机锻，然后进行

调质。这样可以以很低的成本实现比古代刀剑优越的性能。然而热处理的难度非常高，加上渗碳锻打过

程，没有丰富的经验和灵活的头脑是无法胜任的。历史上只有欧洲和西亚的铁器能够实现“三火”（退

火、淬火、回火）齐备，尤以欧洲为最。然而他们也是到了中世纪，尤其是十世纪以后才普及回火工艺

的。至于中国，据传说那把杨家山铁剑也被考证为经过了回火处理。这点有点玄乎。因为杨家山铁剑从

锻造工艺来看是十分原始的，原始铁剑却用高级工艺，有点叫人难以置信。无论如何在整个古代中国都

没有其他回火铁器实物出土（如果有请指出），这可以说是一个严重的技术缺陷。有趣的是这个缺陷也

影响到了日本。日本刀似乎没有经过退火工艺，肯定没有经过回火处理。另外，根据现代调查，鄂伦春

人的钓鱼针经过不甚科学的回火处理，可能是从东北或内地转手引入了回火工艺，也可能是从俄罗斯人

那里学来。

王道815

令我感到奇怪的是，据何堂坤、田长浒的说法，中国古代对铜镜进行回火是普遍现象。而我们知道

锡青铜是不适于进行淬火、回火的。那么为什么对不适宜回火的青铜普遍采用回火工艺处理，而对应该

进行回火的铁器反而不进行回火呢？中国人的头脑有时候确实让人捉摸不透。　
　　淬火技术继续向前发展，其中也混进了些不科学的杂音。《北堂书钞》卷１２３引《浦元别传》称

浦元认为汉水“纯弱”，不适合淬刀，而蜀江（沙河和府河、南河，也可能是指整个岷江流域）水“爽

烈”，适合淬刀。还说有人取来蜀江水，不小心泼倒八升，便参杂了涪水，被浦元识破云云。这种古代

工匠为了保密而制造的神话，现代人是不应该相信的了。
　　下面将要讲到灌钢法。第一个以灌钢出名的綦母懷文（母，一作毋）对中国冶金业做出了大的贡献

，他在中国历史上第一个明确提出了：“以柔鐵為刀脊”的正确焊接原则。这也是焊接技术第一次出现

在中国冶金业中。从此中国冶铁业终于摆脱了依赖叠锻法的局面，进入了更广阔的天地。他的其他贡献

在于：试验用动物油脂、动物尿作为淬火用液。动物尿中含有盐分，可以认为类似于现代的淬火用盐水

。钢件在水、矿物油和盐水（１０％氯化钠）中的冷却速度如下（液体温度取１８摄氏度，但矿物油取

５０摄氏度），单位摄氏度／秒：
　　６５０到５５０摄氏度，　　３００到２００摄氏度
　　水：　　　　　　　６００　　　　　　　　　　２７０
　　盐水：　　　　　　１１００　　　　　　　　　３００
　　矿物油：　　　　　１００　　　　　　　　　　２０
　　綦母懷文的动物尿当然是不能跟盐水相比的，动物油脂跟矿物油当然也有区别。从中国的实际需要

来看，油淬比较有前途，因为中国人不懂得回火工艺，而油淬在一定程度上可以避免变形和开裂。当然

代价是淬火钢件硬度不如水淬钢件高，不过这个代价是可以接受的。只是在他以后，这两种特殊淬火液

似乎都随他而去了。是否因为中国牧业不断衰落造成了油淬的消失？在欧洲，１７世纪的民用剑也采用

了油淬。
　　明方以智《物理小识》卷八《器用类》的“淬刀法”曾指出可以用“地溲”淬刀。卢若腾《岛居随

录》卷下“制伏”条也有类似说法。据《天工开物》卷十四“五金”部分，“地溲”就是未经提炼的石

油。所以地溲淬火，应该属于矿物油淬火的一种。不过宋应星进一步指出地溲不产中国。他也从未见过

用石油淬火的钢件。在该书卷十《锤锻》部分中，他介绍铁鎈的制作方法说：“凡铁鎈，纯钢为之。未

健之时，钢性亦软。以己健钢錾划成纵斜文理，划时斜向入，则文方成焰。划后烧红退微冷，入水健。

久用乖平，入火退去健性，再用錾划。”据杨宽说这表明明朝已经有了“冷待淬火”技术，而这个技术

的好处是减少工件内外温差，可以防止淬火时造成变形和开裂。我在冶金书中看到有关的说法是：“导

热性差的合金钢工件，应先进行预热，适当控制加热速度，在马氏体转变区域内要缓慢冷却，以减少内

应力的产生。”相应技术是：“工件一般先浸入水中冷却，待冷到马氏体开始转变点附近，然后立取出

浸入油中缓冷，在水中冷却的时间一般按工件的有效厚度3-5mm/s计算。”跟宋应星所说铁鎈淬火方法想\r

去甚远。未知其对错。而杨宽所说把鎈重新加热缓慢退火，可以降低淬火硬度，提高塑性。亦不知其对\r

错。至于说“当时人们已经认识到，有些钢件如果不需要‘太硬’，就不以用水淬火。”简直就是废话

了。
　　大型和巨型高炉，需要强有力的鼓风，从《墨子·备穴篇》曾说：“灶用四橐”，可见战国时完全

可能使用多个风嘴的鼓风竖炉。不过以杨宽为代表的中国人从不忘记抓住任何机会贬低欧洲人，他在《

中国古代冶铁技术发展史》第９０页赫然写道：“在欧洲，在１７世纪以前，冶铁炉的入风口管大都只

有一个，一般都用两个风囊挤在一个入风管把空气压送进去的。”“欧洲在冶铁炉上加多入风管和鼓风

囊，已是在用水力鼓风的时代了。”他大概不知道罗马时代的大型碗式炉和竖炉都有两只以上的风嘴，

其实物甚多，比如一世纪的下萨克森细高型竖炉，之后的北日德兰、波兰出土的竖炉以及四至五世纪传

到东英格兰的这种竖炉。至于多风嘴的再出现，跟水力鼓风机没什么关系，而跟工业革命有关，具体地

说是蒸汽鼓风机和热风技术的出现导致了多风嘴的复活。在此之前，十八世纪末欧洲高炉正常风压通常

在０．０６７巴以下，至于中国古代高炉的风压，估计属于国家机密，所以我没有看到数据。不过有一

点是明显的，罗马多管鼓风是只适用于较小的块炼铁炼炉的技术，古代高炉是很难做到多管鼓风的，因

此绝大多数是单风嘴鼓风，中国自己的高炉也不例外。这点在历朝历代冶铁遗址和《天工开物》之类古

书文字和附图中都有记载。真正被确认为双风嘴高炉的是１８０２年英国德比郡高炉。另外华觉明对此

也有不同看法，他认为中国古代并没有多管鼓风技术。再看《中国古代冶铁技术发展史》，发现杨宽的

论据居然只是上述《墨子》的有关语句和《吴越春秋》的三百童男童女鼓风典故，我晕，看来大学者毕

竟是大学者。
　　真正重要的发明出现在东汉，《后汉书·杜诗传》记载：３１年，杜诗任南阳太守，“造作水排，

铸为农器，用力少，见功多，百姓便之。”这个记述本已很明显，杨宽又来了个“发挥”：“南阳的冶

铁业有较长的历史，规模又较大，此时此地能够创造出水排来，决不是偶然的。这是几百年来冶铁手工

业工人劳动经验和智慧的结晶，杜诗只是进一步加以推广利用而已。”（《中国古代冶铁技术发展史》

第９４页）这种无证据无逻辑可言的言论，可以认为是一种中国特色的现象。
　　水力鼓风机对于高炉益处很大，它大大改善了高炉的通风条件，节省了人力。然而，作为一种复杂

机械，它在中国无法推广，难逃日益萎缩的下场。现在还没有出土水排实物，但河南鲁山望城岗，桐柏

张畈两个汉代冶铁遗址都在河道旁而离矿山较远（１０－２０公里），没有合理的解释，因此很可能是

为了利用水力鼓风机。另外这两处遗址都属于南阳郡，看来在汉代水力鼓风机也并不普及；之后它的命

运并没有转好，苏轼《东坡志林》卷四《筒井用水鞴法》条说：“《后汉书》有水鞴（即水力鼓风机）

，此法惟蜀中铁冶用之。”元王祯《农书》卷十九《农器图谱》进一步说：“（水力鼓风机）去古已远

，失其制度，今特多方搜访，列为图谱。”可见到了元朝，水排可以说是失传了。到了近代，经过广泛

调查，只有在四川、云南、福建边远地区还残存着水利鼓风机，无法确认它们是不是欧洲水利鼓风机的

仿制品。而且从丁格兰（Dingalan）《中国铁矿志》第二编下册的插图看，这种鼓风机结构简单，性能

平平，完全比不上欧洲十六世纪的上行式水轮鼓风机。中国水力鼓风机成为百炼钢的难兄难弟。
　　另据《三国志·魏志·韩暨传》说：“旧时冶作马拍，每一熟石用马百匹，更作人排，又费功力，

暨乃因长流为水排，计其利益，三倍于前，在职七年，器用充实。”看来在东汉到三国时还有马排和人

排（？）。这种鼓风机仅此一见，看来在中国牧业不断萎缩的大背景下，它只是个昙花一现的产物。
　　前面说过在古代中国只有简单的技术才有可能发展起来。木风箱就是一个典型。这种鼓风器有三样

好处：一是可以造得很大，不必象皮风囊一样受皮革的限制；二是可以造得比较牢固，不想皮风囊一样

风压太大时容易被压破；三是风量较大，漏风可以减少，而且无论是用人力还是畜力、水力推动都比较

方便。关于木风箱最早的文物证据是敦煌榆林窟西夏锻铁图。这种风箱薄而高，被称为木扇。１０４４

年编成的《武经总要》前集卷十二有行炉图，图上同样有侧面呈梯形的简单木风箱。这种风箱的发展型

就是我们现在仍然看得见的真正的木风箱。它的技术关键是活塞。发明时间不详，但１６３７年成书的

《天工开物》第八卷《冶铸》附图中这种东西是常见的，而且宋应星也已把它称为“风箱”。木风箱分

长方形和圆筒形两种，其中圆筒形的是挖空圆木后制成的，没有死角、风量大、风压足、不漏风、比较

耐用。这种圆筒形风箱在清朝得到了流行。风箱无论推拉都在鼓风，这点尤其比皮囊强。
　　木风箱是封建时代后期中国比欧洲强的为数不多的技术优势之一。据杨宽先生说：欧洲在１６世纪

发明出简单木风箱。另据说在庞贝遗址中也出土过木风箱，但直到工业革命时，欧洲人才开始着手更换

传统的手风琴式皮鼓风囊。这时东亚和非洲都已经普及中国式的木风箱了（非洲木风箱的引入途径不详

）。无论效率还是建设、保养成本，手风琴式风囊都不如木风箱，所以它在欧洲为何存在到如此之晚的

时间令人费解。也许跟欧洲农牧结合的农业结构有关。缺乏皮张也许是刺激中国人发明木风箱的重要动

力。
　　古代中国一个可以理解的缺陷是拉丝技术。欧洲早在前３世纪就有了拉丝工艺的代表作：锁子甲，

并得到广泛运用。而中国目前最早证明掌握拉丝工艺的文物是中国历史博物馆所藏宋代济南刘家功夫针

铺印刷广告铜板。其下方文字为“收买上等钢条，造功夫细针，不误宅院使用，客转与贩，别有加饶，

请记白。”这说明当时中国人已经掌握拉丝技术。而同一时代的欧洲已经采用多孔道拉丝机，这是中世

纪普遍装备锁子甲的物质基础。在《天工开物》卷十《锤锻》“针”部分的附图中，可以清楚地看到中

国人仍只能一次拉一根铁丝。中国的拉丝工艺之所以远落后于欧洲是因为拉丝需要良好的退火，并且每

拉拨两三次就得再次进行退火。这种需要精确掌握的技术显然不大对中国人的胃口。在明代，内务府“

拔丝作”已经可以制出象毛那么细的铁丝，可见产品质量不错，因此明朝的锁子甲装备量比从前有了扩

大（我在《中国军事史》卷一中看到明朝头盔的照片，简直跟１１世纪时的阿拉伯头盔如出一辙）。
　　如果中国能够及早掌握拉丝技术，会不会发生在西亚发生过的事情：锁子甲取代鱼鳞甲呢？我认为

这是很有可能的。如果采用了多孔道拉丝机，锁子甲的制造工时和成本都低于鱼鳞甲，而且它的重量轻

、穿脱和行动都方便，并且通风透气。这在夏季炎热的中国可以说是个明显的优势。在机械性能上锁子

甲的韧性虽然不及鱼鳞甲，但硬度明显超过后者（冷锻鱼鳞甲例外，但它同样有加工硬化导致脆性增加

的问题，而且耗费工时成倍增加）。只有抵御重物砸击的能力锁子甲不如鱼鳞甲。但投入同样的成本和

工时，制成的锁子甲至少会比鱼鳞甲多５０％，从成本和防御效果的综合考虑用锁子甲取代大部分鱼鳞

甲是完全可行的。事实上在明朝，确实出现了锁子甲增加的趋势。不过这时中国冶金已经陷入绝境，很

快就要用棉甲取代铁甲了。
　　——说到盔甲有两个小问题：第一，吴承恩在《西游记》里写得很明白，孙悟空穿的是锁子甲而不

是鱼鳞甲。锁子甲也的确非常符合猴子轻便灵活的特点，看来是作者有意写之。不知为什么我看到的西

游记连环画和插图，都把孙悟空的盔甲画成宋朝式的鱼鳞甲，尤其是山文甲。如此笨重的盔甲令孙猴子

的韵味大失。不过从美观角度着想，锁子甲确实没有鱼鳞甲好看。呵呵；第二，宋朝时期中国已经把铜

甲列入标准装备。其外形不详，不过从“浑”字出发，似乎是希腊式的整体式铜甲。《西厢记》中杜确

穿着也是浑铜甲。现在也确实出土了西夏的铜甲片，属于铜鱼鳞甲的范畴。铜甲比铁甲难以生锈，大面

积的甲板也便于进行装饰，因此看来是军官的一种装备。装备铜甲看来说明中国的锻铜工艺取得了很大

进展，只是未免太晚了些。
　　最后，关于中国研磨和焙烧矿石始于何时，我手头没有资料，只能凭记忆讲述，《中国大百科全书

·冶金卷》中的说法是这两种技术都始于明朝。不过中国人很早就认识到把矿石砸碎有利于冶炼。铁生

沟遗址北半部的原料加工场有石炭岩制成的石砧，以及鹅卵石和碎石用于砸碎矿石。另用筛子过滤矿石

碎粒，以使颗粒整齐，利于冶炼。罗马时代已经研磨和焙烧矿石了，但毕竟不能强求每个国家都是希腊

罗马。此外高炉中矿石颗粒若太细，反而可能因密度大而造成温度分布不均匀，或者堵塞炉腔，降低温

度，甚至由于温度骤然下降，熔体凝固结底，造成事故。前述汉代巨型高炉事故和积铁过多，可能就跟

矿石过细有关。这点是跟块炼炉不同的。

王道815

最早记载苏钢法的是明唐顺之《武编·前编》卷五“铁”条，其中提及了传统的灌钢法，其次就是

如下语句：“或以生铁与熟铁并铸，待其极熟，生铁欲流，则以生铁于熟铁上，擦而入之。”从这段画

看很难分清到底这种技术的细节是什么，它到底是擦生还是苏钢法？现在可以肯定的是苏钢法到清朝才

流行起来，逐渐取代了灌钢法。
　　根据清末、民国和共和国初期的调查，苏钢法的工艺过程是：先把熟铁料放到炉里鼓风加热，后把

生铁的一端斜放到炉口里加热。当炉温达到一千三百摄氏度左右时，炉里生铁不断熔滴，熟铁料已经软

化，便用钳子钳住生铁块，努力使铁水均匀地浇淋到熟铁上。浇淋完毕后，停止鼓风，夹出钢团，上砧

锤锻，去除杂质。一般要重复这一过程两次。
　　毫无疑问，苏钢法实际上已经超越了灌钢法，成为一种全新的高明的炼钢方法。它最绝妙的好处是

恰好利用了地球重力这一灌钢法最大的敌人。如果工人足够坚强和熟练，可以做到均匀滴落铁水。如果

熟铁片在入炉之前足够薄，那么渗碳效果将很好（虽然致密的熟铁渗碳比较困难，但这是值得付出的代

价），而且重复进行也没有问题。如果操作得当，苏钢法跟一般的表面渗碳法效果基本上没有区别。它

主要的缺点是：人毕竟是人，在１３００度以上的高温炉前操作，很难保证铁水的滴落均匀。其次，铁

水本身不是个良好的渗碳剂，这个根本性的问题依然存在。
　　总的来说，灌钢法的最大问题就是成品碳份不均匀，也就是钢不纯。在古代条件下，要钢纯，只有

两种方法，一是印度人首创的坩埚炼钢法，更准确的说是萨利姆法，通过在坩埚中放置熟铁和木料，密

封加热到极高温度４小时，就可以得到纯净的高碳钢。这种方法的问题是渗碳添加剂的内容，铁匠往往

秘而不宣，而添加剂一旦选择有误，就会严重影响产品性能；其次钢的含碳量过高，因此脆性大，不是

很理想的钢材；第三钢材含磷量过高，在印度西亚这种炎热的地方也许问题不是很大，但在中国、欧洲

就会很严重；最后，看来只有得到了三千五百年历史考验的那种方法，才是最完美的：表面渗碳。把铁

打成极薄的片，把它放入燃烧的木炭中一定时间，取出锻打。有经验的锻工，可以锻出纯净的钢。它的

问题是锻工必须很有经验。
　　网上有一种说法：“灌钢以生铁和可锻铁作为原料，灌炼操作在生铁熔点以上进行，因此生产率比

较高，渣、铁分离比较好；人们可以通过控制原料配比和鼓风等操作来控制产品成分，因此产品质量也

比较好。在公元1740年坩埚液态炼钢法发明以前，世界上制钢工艺基本上属于固态冶炼和半液态冶炼，

渣、铁分离比较难。像灌钢这样，成分比较容易控制，渣、铁分离也比较好，在古代制钢技术中是十分

罕见的。”这种说法确是事实，但回避了“碳份不均匀”这个最致命的问题。其实世界上没有哪个民族

是天生的傻瓜，欧洲人不是，他们在１７世纪发明了弥散法。这种炼钢法同样是铸铁和熟铁杂合，具有

灌钢法的一切优点，而且铁渣分离更明显。有趣的是欧洲人和中国人的思路恰好相反，中国人把生铁置

入熟铁中，而欧洲人则把熟铁置入铸铁中。但弥散法最终成为昙花一现的炼钢法，欧洲人经过比较，很

快走上了表面渗碳工业化的道路。１７世纪初，大型渗碳窑问世，在窑内熟铁棒和木炭交替叠装，炉火

保持２－７天，出炉后锻打减厚。英国的专利获得者Ｅｌｌｉｏｔｔ和Ｍａｙｓｅｙ在１６１４年详细

讲述了这种渗碳法。看来这种方法是传统渗碳法和印度坩埚炼钢法的结合，成品含碳量较高。价格是３

３０公斤２３英镑。１６世纪末发展起来的另一种先进炼钢法就是精炼直接制钢法。它跟早期炒钢法类

似，通过有经验的工人的控制，在铸铁完全脱碳前停止加热搅拌。如果技术熟练，炼出的钢重量可达原

铸铁的７０％，如此高的比例在古代冶铁历史上还是空前的。
　　扯远了，回到本题。灌钢法的技术要求比表面渗碳锻打法要低得多，大概这就是它能够在中国得到

普及的原因。然而有得必有失。灌钢法的普及带来的恶果就是锻造技术的萎缩。中国人同样不是傻瓜，

他们对灌钢的质量如何，是非常清楚的。沈括所说“二三炼则生铁自熟，仍是柔铁”，估计是因为锻工

不精，表面脱碳严重（根据早期百炼钢可以得知中国锻工可以使表面含碳量下降０．３％，这还是熟练

锻工的水平）；要么是生铁比例太小，又没有重复灌，造成钢件含碳量偏低；再或者钢件中低碳部分大

大多于高碳层。杨宽对此辩解说：“沈括说灌钢经过二三炼‘仍是熟铁’，其实任何中碳钢或高碳钢，

如果用烈火炒炼，把其中碳份烧掉，都是要变成低碳钢的，不仅灌钢是如此。”这个辩解还不如不辩—

—中国古代冶金确实有很多问题，但并不意味着中国人是弱智。炼钢成功，任何人都知道下一步应该是

加热锻打，然后焊接。无端端炒它干什么？！再说虽然中国古文字确实暧昧不清，但谈到钢的时候，“

炼”大多是加热锻打的意思。这点历史学家应该都清楚。
　　在沈括以后，南宋曾敏行曾说：“今人才以生熟二铁杂合为钢，何炼之有？”这表明了对重灌轻锻

的炼钢法的不满。明唐顺之《武编·前编》卷五“铁”条中有似乎针对沈括的话写的语句，他说有人指

出灌钢使用久了会变脆（或者是锻打久了会变脆，古汉文是很难弄明白确切意思的），这大概是生铁比

例太高的缘故。如果是锻久变脆，则基本上肯定是热脆，跟灌钢技术本身没什么关系（古代，尤其是中

国人不大可能因锻打温度过高或升温过久造成钢材变脆）。《天工开物》中说日本人很鄙视中国的灌钢

，作为一个大国，冶金失败成这样子还真是少见。

王道815

封建时代后期冶铁技术的一些问题
　　
　　封建时代后期冶铁技术取得了一些进展。除前面所说的一些成就外，同样是宋应星的《天工开物》

“五金”，曾描述过一种效率较高的冶铁炉，它的特点是冶铁炉和搅拌炉一体化，用耐火材料作为沟渠

连通，当铁水流出冶铁炉以后，直接流向敞口的搅拌炉，工人就可以立即搅拌制造熟铁了，这种连续作

业有助于节省燃料。此外，西夏和它的同族曾锻造一种被汉族人称为“瘊子甲”的冷锻甲，形制不详，

反正不会是锁子甲。它的特点是锻打时不加热，直接锻造，直到减厚三分之二。在甲片末端留一小部分

不锻，以方便工人判断锻打减厚程度（瘊子甲的名称来源于此，因为光滑甲片上这一小部分突起类似于

皮肤上的疣）。今天我们当然明白这种盔甲不是钢甲，而是冷变形产生加工硬化的熟铁甲。它的好处是

硬度增加，对抗当时的熟铁箭镞很有好处。沈括说用强弩试验射击（大概是张弦力量２１６公斤的宋朝

一等弩），７５米之外无法穿透，即使偶然命中空隙处，箭镞铁翼也都卷曲了。它的坏处有两个：一是

同样因为加工硬化，造成韧性下降（没有证据或文献表明这种甲锻后要经过退火）；二是耗费工时太多

。因为室温下锻打对体力要求比加热锻打要高得多，而且锻成后钻孔比一般的熟铁盔甲难得多。
　　——这种冷变形的熟铁甲对箭镞防御力已经很好，其实它的硬度至多不过ＨＶ两百出头。不难想象

如果用神臂弓之类中国弓弩射击硬度可达ＨＶ５００以上，韧性１００Ｊ／ＣＭ２以上，而且利用了弧

形硬壳结构的欧洲板甲会有什么结果。
　　据《续资治通鉴长编》卷一百三十二记载１０４１年北宋田况《上兵策十四事》中第十二事就是希

望普及“纯钢甲”，不过这种“冷砧”锻出来的，显然只是冷锻熟铁甲——真正能普及的钢甲都是大面

积甲板，鱼鳞钢甲耗费工时很多、成本很高，而且非常耗反舜时黄帘潍力，无法普及——，他还提出仓库中存放

的赵匡胤时代的盔甲系绳已经断开，但甲片质量上乘，恳请重新穿贯，编成三五万套发给边防军，可惜

连这个要求都没有得到满足。岳珂《愧郯录》卷十三《冷端甲》条也说冷锻甲的性能良好，而且从前已

经有装备，然而在他那个时代已经停产很久了。这也许会令人感到奇怪，宋朝比西夏富得多，为什么西

夏可以普及冷锻甲，宋朝却不能呢？田况一针见血的指出：“由彼专而精，我漫而略故也。”不过他还

没有说完全。一个由阴谋家建立的王朝，由一群文弱的猥琐男统治，这些猥琐男肆无忌惮的歧视军人和

技术工人，几乎是明目张胆的把他们——国家的矛和盾——踩在脚下肆意践踏。为了一小撮文弱书生的

统治，不惜把整个国家变成软弱无力的，跟他们一样的糊涂虫。而独裁者为了维护自己的统治，同样的

支持乃至亲自鼓动这种歧视。这样的国家要有好装备和好军队，比用麻绳穿针眼还难。
　　关于盔甲，明《武备志》曾描述过当时的“复合盔甲”。明军的头盔每顶用熟铁五六斤，加钢一斤

。如何制造不详，估计是将钢片锻焊到铁皮上，明朝时期中国已经成功仿制西亚整体式头盔，实施这种

焊接术是完全可能的。茅元仪并进一步指出，当时的护臂一只用熟铁十二三斤，加钢一斤锻合。
　　关于焊接技术，说老实话到底“包钢”、“嵌钢”“夹钢”、“贴钢”到底是什么，我并不清楚。

何堂坤曾有过介绍，但语焉不详。至于“花纹钢至迟发明于汉代”的说法，不过是不值一驳的呓语。从

网上的只言片语估计，“夹钢”、“贴钢”应该是一种锻打技术或焊接技巧，而不是焊接原则。例如张

小泉剪刀就采用了“贴钢”，这显然不会是钢包铁的意思。至于钢包铁的焊接原则在中国是否曾得到运

用，从上面提供的古书中可以看到宋应星等曾说过百炼钢应包裹铁芯，这种焊接法不算复杂，因此被中

国人掌握是完全可能的，但宋应星也说得很明白，这是极品刀剑才能“享受”的待遇。并且《天工开物

》卷十《锤锻》已经说得很清楚，当时制造兵器和农工具，基本上都是铁体钢刃。沈括、戚继光口中的

好刀剑也都是铁体钢刃，直到现在，中国依然有“好钢要用在刀刃上”的说法，这也表明了铁体钢刃一

直是中国刀具的基本焊接原则（欧洲古代焊接原则是民用刀具铁包钢，军用刀具钢包铁，因此欧洲就没

有这种俗语）。至于中国到底有没有出现过钢包铁，乃至类似于日本本三枚的焊接技术，还需要实物的

证明。另外，缺乏皮部的刀剑主要的问题是易于弯曲，而不是宋应星所说易于折断。
　　中国古代还有一种奇怪的弹簧钢情结。这种情结最早似乎可以追述到沈括，他说：“钱塘有闻人绍

者，常宝一剑。以十大钉陷柱中，挥剑一削，十钉皆截，隐如秤衡，而剑镴无纤迹。用力屈之如钩，纵

之铿然有声，復直如弦。关中种谔亦畜一剑，可以屈置盒中，纵之復直。张景阳《七命》论剑曰：‘若

其灵宝，则舒屈无方。’盖自古有此一类，非常铁能为也。”也许这种情结还可以一直向前追述到西晋

。不过站在儒家书生的角度考虑，他们对各种技术一窍不通，又没有上过战场，受过军训，没有军事知

识，对刀剑质量不能做出正确的判断，只是对一些看上去很特别、有趣的现象感兴趣。所以弹性好的刀

剑自然就会得到重视。其实，弹簧钢跟好刀剑，是根本不能兼容的。原因如下：
　　首先，弹簧钢的要求是屈服强度、抗拉强度、弹性极限、疲劳极限应极高，而塑性和韧性要求相对

不高。我们知道刀剑最重要的两项指标恰恰是硬度和韧性，所以从根本设计目的上说，弹簧钢就不宜作

为刀剑。
　　其次，弹簧钢对钢材的要求，磷、硫都必须少于０．０４％，古代钢材，尤其是中国钢材，很难达

到这个标准。
　　再次，也是很重要的一点，弹簧钢含碳量范围（仅指碳素钢，不过古代也只有碳素钢）为０．６％

－０．９％之间，至低不得过０．２％，并要求最好是单体结构。而古代刀剑要求芯部含碳量０．２％

以下，并且都是焊接锻合结构。
　　再次，碳素钢淬透性小（临界直径６－８毫米），抗松弛性能不够好。
　　最后，弹簧钢制造方法有四：１、钢丝或钢带索氏体化后进行冷变形强化；２、钢丝或钢带淬火＋

回火；３、钢丝或钢带冷变形后退火；４、冷热轧钢。古代显然不会有第一、四种加工方法，回火中国

人不会，那么唯一的办法就是冷变形后退火。这样的弹簧钢硬度不超过ＨＢ３２５，对宋时刀剑来说这

样的硬度完全是不能令人满意的。如果只对钢进行淬火，这样的刀剑是很容易折断的。
　　所以在古代条件下，好刀剑根本不可能，也没必要具有高弹性。日本、欧洲、西亚、印度工匠也都

没有对他们的刀剑提出过高的弹性指标。古今中外没有一个真正有制刀剑经验的工匠、或者具有军事经

验的军人，会要求自己的刀剑能弯曲９０度以上，欧洲剑的要求至多是弯曲二十度。当然现代单体刀剑

通过调质，有可能达到弹簧钢的要求，但这是没有意义的。一把甩来甩去的弹簧钢剑只会把使用者割伤

。
　　那么沈括的说法是怎么回事呢？很简单，人家对他耍了些障眼法，砍钉的时候用真正的宝剑，给他

把玩的时候用的是另一把弹性较好的剑。顺便说一下砍断大钉并不难。钉子基本上都是本体含碳量低，

尖端含碳量高，钉头硬度不过ＨＶ一百几十。用淬火后的剑砍之，如果力气够大，确实可以做到一次砍

断十根大钉。当然这也是理论说法，毕竟人的力气是有限的。估计表演砍钉的时候，钉子也做过手脚。
　　大概弹簧钢对中国人很有吸引力，８０年代龙泉剑厂也有板有眼的“复原”了古代弹簧钢剑。当然

他们心里明白是怎么回事就行啦。
　　最后一个误区则是全世界的通病：割羽毛情结。大概这种说法从某地发源，因为很有感染力，所以

不胫而走。据说一根羽毛（或头发）被风吹向刀剑，在刃上就碰断了。这种说法实在无聊，只需要一个

简单的方法就能够证明其虚妄。现代科技远比古代发达，可有谁听说过现代哪一把刀具可以做到这样吗

？这种谣言的出现，是因为古人搞不清硬度的概念，便以为越锋利的刀硬度就越高，或者相反，硬度越

高的刀就越锋利。因此他们“合理的”想象出了一种锋利到不用用力就可以割断东西的刀剑。实际上锋

利跟刃口厚薄有关，而跟硬度无关。ＨＶ３００的剃刀片，显然比ＨＶ７００而未开刃的乌兹钢刀锋利

得多。其实真正懂刀剑的古人也不会犯这种错误。欧洲日本的制刀剑工匠，检测产品的方法很多，却从

来不会拿根羽毛或头发来试验。

王道815

大灾难
　　
　　前面说过中国冶铁业长期受含磷量过高的困扰。这大概是因为铁矿质量不好，也可能是因为铸铁技

术的缘故。或者两者兼而有之。中国的冬天很寒冷，因此高含磷量铁器冷脆现象很严重。随着冶炼技术

的发展，封建时代后期的铁器杂质含量其实是可以得到控制的。我见过一张表，表明宋以后的中国木炭

冶炼铁器含硫量已经普遍低到万分之一以下，已经达到罗马的水平（当然含磷量仍然很高，基本上都在

０．１％以上）。然而，中国人终于自己选择了一条绝路。
　　苏轼曾做过一首《石炭行》，盛赞用煤炼铁的好处。他认为用煤“冶铁作兵，犀利胜常云。”还可

以节省木炭，提高炉温。确实，煤有这两个好处。它还降低了炼铁的成本。然而可怕的杀手——硫，就

潜伏在煤中。
　　根据对出土安阳唐坡宋代冶铁遗址出土九根大铁锭的检测，其含硅０．８６％、含锰０．００１％

、含磷０．１％、含硫１．０７５％。含锰如此“谦虚”，含硫含磷都如此之高，这样的铸铁，按现代

铸铁标准，完全是不能用的废品。悲哀的是这样的次品却是封建时代后期中国“正常”的钢铁！事实上

考古工作者只需检测封建时代后期铁器中的含硫量，就可以满有把握的判断出它到底是煤炭炼制还是木

炭炼制。
　　《天工开物》卷十《冶铁》指出，当时中国炼铁，十分之七用煤，十分之三用木炭。考虑到中国钢

铁含磷量本来就高，可以说明朝时期中国９０％以上的钢铁，都成了次品废品！用煤炼铁，是中国冶铁

史上最巨大、最具有决定性的灾难。这种灾难中国古人已经有所察觉。赵士桢就指出，煤炼铁铸造的火

器，容易炸膛。中国的锻打、焊接技术进展缓慢，估计也跟含硫含磷超标有关。常识部分已经说过，硫

会造成热脆，而在古代，９００度以上跟９８５度以下，是很难分清的，这就基本上断绝了中国铁器高

温锻打的技术可能。而硫和磷对钢铁的焊接性能都有不利影响。
　　解决含硫量超高的办法，就是炼制焦炭。最早描述炼制焦炭的，是方以智的《物理小识》，这种技

术估计到清朝得到了发展。焦炭能把生铁中的含硫量降低到千分之一以下，但这是１８９世纪中叶以后

的欧洲数据。而冶炼方法不如欧洲先进的中国炼铁炉是很难达到这种效果的，事实上欧洲自己的早期焦

炭高炉制品同样不能达到上述数字。并且不要忘记，直到清末开始对中国传统炼铁方法进行科学调查时

，中国仍然有很多烧煤炼铁炉，尤其是占大头的坩埚炼铁法，更是煤的大用户——因此不难理解中国坩

埚炼铁法只能炼出一些垃圾。
　　用煤炼铁不好，这点有经验的人都会知道。世界上最早用煤炼铁的罗马人就没有推广这种技术。欧

洲人在１７世纪初开始尝试用煤炼铁，但一直没有推广，尤其优质铁坚持用木炭炼制。直到１８世纪初

能够大规模炼焦后才开始用焦炭取代木炭。因此严格来说欧洲不存在用煤炼铁的阶段，实际上是直接用

焦炭取代了木炭。我们的冶金史书上说中国会用铁炼煤比欧洲早若干年，这种说法无论从哪方面来说都

是不正确的。那么中国人为什么一定要用煤炼铁呢？中国人显然不是傻瓜，之所以用煤炼铁，是出于不

得已：一、一味追求人口增值造成主要居住地区人口过于密集，植被稀少，木炭成本太高；二、没有发

展出石质建筑，造成建筑用木材需求量太大，进一步造成植被稀少；三、农桑结合，片面追求粮食高产

，精耕细作、造成牧业持续萎缩。也就造成牧业用林极其稀少，再进一步造成木炭成本过高；四、长期

铸铁，造成木炭极大消耗，更进一步造成植被稀少，木炭成本提高。到宋以后，中国人口密集区已经无

法大量用木炭炼铁。只能用煤。实际上看史书不难发现明朝用木炭炼铁的地区主要是福建、广东两个森

林面积大、雨量丰富而气温高（因此植被恢复容易）、人口相对较少的地区。西南少数民族能锻造出优

于汉族的刀剑，也跟那里森林多，人口少，可以用木炭炼铁有关（我是壮族人，我们壮族古代是长期用

块炼铁法的，在明末也以刀剑精良闻名，当然，比不上苗族人）。
　　杨宽和华觉明都有一种说法：中国至少在魏晋之后，就已经开始用煤作燃料。论据不过是郦道元《

水经·浊漳水注》所引《释氏西域记》中以下的话：“屈茨北二百里有山，夜则火光，昼日但烟。人取

此山石炭，炼此山铁，恒充三十六国用。”据说这是晋朝道安和尚的作品，所以中国在那个时候已经用

煤炼铁了。唯一的问题是：西域小国用煤炼铁，关中国什么事？如果因为政治原因，可以认为西域从来

就是中国的一部分，那么杨宽下面一段话更令人叫绝：“西域的冶铁技术是从中原传过去的，前面已经

谈到；这种使用煤作燃料来炼铁的方法，也该是从中原传过去。因此中原用煤炼铁的方法，至少在晋代

或者近代以前就开始了。我国是世界上最早用煤炼铁的国家。欧洲用煤炼铁要迟至１６世纪。”（《中

国古代冶铁技术发展史》第８８页）一段短短的话，出了一个逻辑错误和两个史学错误，令我怀疑他到

底是不是真的糊涂。
　　
　　　　　　　　　　　中国冶铁业何时开始落后于欧洲？
　　
　　中国史学家说，我们落后于欧洲是最近三百年的事。之前包括冶金在内的几乎一切都一直“遥遥领

先”，当然只要稍懂些世界历史就知道这是一种阿Ｑ说法。冶金学上也是如此。
　　从宋朝煤炼铁开始，中国冶铁已经陷入绝境。到了明朝，随着人口的增长开始明显超过社会财富的

增长，中国包括冶铁在内的科技开始向下衰落，开始出现逆淘汰的现象。明显的例子是坩埚炼铁法和擦

生法的普及。坩埚炼铁成品的质量，前面已经作了说明。到清末，这种垃圾铁在全中国传统炼钢法中占

据了３０％以上的份额。足见中国冶铁业已经堕落到了什么程度。如果说坩埚炼铁法可能跟古代关系不

大的话，那么擦生可是百分之百的古代发明。最早介绍擦生法的同样是宋应星《天工开物》卷十《锤锻

》：“凡治地生物，用锄、鎛之属，熟铁煅成，熔化生铁淋口，入水淬健，即成刚劲。每锹、锄重一斤

者，淋生铁三钱为率。少则不坚，多则过刚而折。”根据共和国初期检测，北京昌平农具厂名牌产品—

—“双枣花”牌锄板刃部金相组织如下：外层为白口生铁熔覆层，厚０．１４毫米、向内为高碳钢层，

厚０．１１毫米、再其次是过共析层，厚０．２３毫米、再其次是亚共析层，厚０．１５毫米，以下均

为熟铁。
　　够了！难道我们就是靠这些碳份不均匀、含硫含磷都超标、缺少锻炼、不经回火、到最后连钢都算

不上，不锻不焊的东西去领先世界？也未免欺民太甚了吧？
　　那么是不是牺牲了质量就可以换来数量呢？否。明初实行冶铁专营，每年炼铁不过九千余吨，尚且

用不完，到了１３８５年已经积压达一万五千吨，因此停炼８年，直到１３９３年才恢复冶炼。两年之

后积压增加到一万九千吨，于是朱元璋诏令停止国营炼铁，开放人民自由冶炼，只是国家征收十五分之

一的产品。此后直到朱瞻基统治的第九年，国家铁收入不过２７万７千公斤出头，折合全国记账铁产量

不过是４１６０吨。这些数字，明朝历代皇帝的实录都有，（以上见《明太祖实录》卷一七六、二四二

；《明宣宗实录》卷一一五）即使按朱瞻基统治头九年数字逐年上涨（虽然从朱棣统治的第十五年开始

中国铁产量上升就十分缓慢了，之后１６年间不过上涨了３００吨），到１５００年，中国不过年产铁

一万吨左右。即使未列入收入的民间小炼铁产量跟入账铁产量相当（虽然这种可能性极小），全中国铁

产量也不过二万吨。而同期欧洲统计铁产量是多少呢？德意志地区三万吨、英法各一万吨。中国人口土

地相当德意志六倍（德意志人口按《世界人口历史图集》，中国人口按《中国人口史》估计），而铁产

量还不如后者，这已经很能说明问题了。欧洲这个时代的铸铁基本上只用于铸炮，并不用煤铸铁，绝大

多数钢铁都是用块炼铁法炼出。那时的欧洲军队已经普及钢甲、钢臂弩、传统的剑和矛并未衰落。而民

用农工具普遍按铁包钢原则锻造。加上回火的普及，性能远超过中国钢铁。可以说此时中国冶金业已经

全面落后于欧洲冶金业。至于冶金理论，对比一下Ｇ·阿格里柯拉的《金属论》和上述各明末有关技术

的著作，就可以明白中欧之间的巨大差距（阿格里柯拉还只是文艺复兴时代众多冶金技术作者之一）。
　　其实中国人自己也早已知道自己的冶铁业不行，从唐朝开始，与汉族政权敌对的少数民族政权的冶

铁业就不再居于劣势，反而居于优势。辽的宾铁刀、西夏的冷锻甲，都是宋朝难以企及的。造成这种情

况的原因，不外乎汉族的锻造和焊接工艺长期没有大的进步，而且还愚蠢的用煤炼铁，造成原有的冶铁

优势缩小乃至消失。唐以后汉族与北方少数民族的斗争长期处于下风，跟冶金的落后有很大关系。从元

朝开始，以重物杠杆式投石机的引进为标志，中国开始大量从西方进口先进武器，这种情况一直保持到

今天。元朝大量从伊朗进口武器，以至于到明朝中国军人的盔甲俨然是西亚的翻版；明初居然要仿制越

南火枪，之后又引入土耳其火枪、欧洲火绳枪，最后在清朝用仿制的火绳枪取代了中国早期单兵火器；

又从葡萄牙引进了子母炮、从英国引进了加农炮（红夷大炮被认为是威力无敌，其实不过是英国巡洋舰

上寻常的加农炮而已，不知道中国人遇到真正的欧洲火药兵器体系会如何）。即使是寻常刀矛，都要从

日本大量进口。戚继光苦口婆心的说：“（腰刀）铁要多炼，刃用纯钢。”到公元１６世纪中叶，还要

由一个不是冶金出身的人提醒造刀工匠铁要加热锻打多次，要用含碳量均匀的钢。可见这样的国家冶铁

技术落后到了什么程度。到清初，两千多中国军队，多是强悍的满族人，带足大炮和火枪，面对八百二

十六名驻守小而简陋的土木要塞的俄军，居然数月不能攻克。俄国还只是欧洲的落后国家。。。

jy2657550

楼主从那弄的这些东西,好长呀

王道815

总的说来，中国古代冶铁技术并不是落后，而是走上了一条歧途。中国人总是害怕锻造，而情愿选

择非锻造的技术。从某种程度上说这也是合乎逻辑的，中国青铜时代就走的是一条重铸轻锻的路。但青

铜时代中国跟其它大文明的联系还没有打通，落后于世界情有可原，但到了铁器时代，中国跟其它大文

明的联系已经畅通，竟然还猛走弯路，这就让人难以原谅了。可以用日本作为中国的最好对比。日本长

期是个又小又穷的国家，论闭塞也比中国更加闭塞，但日本人硬是无师自通，走上了一条重视锻造的路

，得到了现代冶金史学家的赞美，他们确实是有理由藐视中国冶铁业的。
　　那么中国为什么冶铁业走上了如此歧途呢？原因不外乎如下几点：
　　一、 是青铜时代缺乏锻造经验的后遗症；
　　二、 缺乏与其它大文明的交流，基本上这要怪中国的地理环境；
　　三、 占长期统治地位的儒家不重视，反而鄙视技术，造成国家对技术开发重视不够；
　　四、 儒家歧视工人和商人，由于儒家占据统治地位，国家采取了种种歧视工人和商人的政策，造成

他们缺乏积极性；
　　五、 始终没有建立公民社会，人民缺乏主动性和创造力；
　　六、 由于国内长期和平，以及儒家打压军人，军事需求无法转化为国家政策，制约了武器发展，也

就进一步造成冶金学发展受到制约（军事是科技发展的最大动力）；
　　七、 一味追求人口增殖，宋以后，尤其是明朝以后，人民越来越贫困，无法购买先进复杂的——也

就是昂贵的铁器。坩埚铁和擦生技术的出现跟这条有直接关系。
　　欧洲则不然，依靠地中海方便的交通，欧洲人长期跟西亚保持密切的往来。青铜时代积了丰富的锻

造经验，进入铁器时代以后，始终坚持走表面渗碳＋锻打的道路，虽然因为基督教的影响，在中世纪走

了一条很长的弯路，但由于统治阶级始终重视军事，军事技术带动民用技术，使锻造技术不至于衰落得

太厉害；在阿拉伯的影响下，终于摆脱愚昧的统治。这时长期的锻造经验已经使欧洲拥有大量技术熟练

的锻工，而市民社会的兴起，使工人充满活力和创造力。由于一夫一妻制、晚婚晚育和农牧结合的农业

结构，人口增殖始终在合理范围内，１４世纪以后人民富裕，对先进复杂的技术产品有高的购买力；始

终跟西亚保持交流，并且不耻向其它文明学习先进冶金技术，比如炼银的场院法就是从极其落后的墨西

哥引进的；合理的人口和农牧结合的农业结构使植被保持完好，可以在１７世纪以前始终以木炭炼铁；

希腊的科学萌芽，在文艺复兴的土壤上发芽，使技术的发展有科学的强有力支持。
　　中国古代冶金的重大成就如下：冶炼白铜、冶炼金属锌、铸铁、水力鼓风机、炒铁、苏钢、用焦炭

炼铁。其中最重要，对世界具有决定性影响的我认为应该是铸铁和炒铁。前者使欧洲人可以很快发展出

真正强大的大炮；后者是非常经济有效的冶炼熟铁的方法。如果中国人不是坚持利用铸铁，恐怕世界也

很难那么早的出现大炮。
　　
　　　　　　　　　　　　　　　后记
　　
　　太长了。。。最后仍是对我国冶金史学家表示不满。因为他们没有提供详细的冶金实物资料，尤其

是封建时代后期的。考虑到现在是２１世纪，我想这可能是一种揣着明白当糊涂，并且他们对古书的宠

爱不符合国际潮流。然而对他们对古书的辛苦搜集工作表示感谢。希望我们国家的冶金史学能够尽早跟

国际接轨。

王道815

中国开始进行真正的冶金史研究，始于五十年代中期，跟我们都已陌生却依然熟悉的一场大灾难有

关。因为某人的疯狂和人民的热情，大炼钢铁运动开始了。在此之前，很多“专家”（因为他们的言论

造成的后果，我不得不在专家两个字上打引号）和作者充分的被动员起来，写了很多吹嘘中国古代冶铁

技术的文章。人民振奋起来了，某些混蛋也振奋起来了。于是我国无数的森林被砍伐了（我爸爸和妈妈

的故乡的森林都毁灭于那个时候）、人民的钢铁被征用了、各种各样土高炉、土炒铁炉、土锻炉出现了

。平心而论，那时的官吏和人民大多数是好人，他们努力学习同样善良、同样热情的专家和老工匠传授

的技术，这些技术完全符合我国古代冶铁技术的标准，由于现代科学的介入，甚至还普遍的超过了古代

标准。然而结果如何我想人人都知道了——顺便告诉大家大跃进时炼出的那些被后人称为“不能用的铁

疙瘩”，完全达到了我国古代技术所能炼出的钢铁标准，甚至还胜过古代产品。




这段时间不做评论.我只知道一点,日本炼玉钢的炉子和那种大炼钢铁的炉子原理一样,结构相似.为什么日本人能炼出优质的玉钢?日本人比较聪明?还是日本的钢非常优质?这个解释不通吧?


还有,我们现在收藏古董刀.小弟曾经是看到有花纹就很喜欢,因为古刀一般都是折叠锻造的,应该有花纹是古刀的一个标志.所以小弟收藏了数把自己心目中理想的"宝刀".

可就是这些仅仅有些粗花纹,锻造简单的,甚至仅仅可以称为是"农民刀"的古代武具.那质量我怎么也和"大跃进时炼出的那些被后人称为“不能用的铁疙瘩”"联系在一起,那些可都是一些不能用的废渣呀.
而农民刀最起码硬度不错,韧性还可以,弹性是有些差了.但也绝对不是不能用啊,质量更不可能被那种废渣"超越"啊.

王道815

没有几人顶嘛，自己顶
帖确实比较长，内容也让人一时间很痛苦地难以接受，
不过还是很受启发，
起码针对中国国产钢来说，Ⅰ。作刀和想做刀的朋友就因该尽量少的使用煤做燃料，可以减少硫的影响
尽量用木炭（龙泉的刀匠还是使用这种燃料的多，可能也是价格高的因素之一吧！）瓦斯，电来加热；
Ⅱ。不要过分追求弹性，因为这个说明不了刀身的韧性反而有减低硬度和韧性的可能；
Ⅲ。好的刀和好的原料分不开，如果想要制作好的刀具不如先使用从欧美日进口的原料先，到不是因为他们
的冶金技术有多好，起码原料比我们好（中国的铁矿大多品质不高，以伴生矿为主，杂质多）
Ⅳ。现在技术生产的钢材绝对要比古代好，如果现在刀作不到，古代也绝对做不到！这个无庸置疑！

garyvictor

强贴！！建议加精~~坐下听课~~

王道815

可能太长了，估计一时难以看完，大家可以先刘个号，看完再讨论一下嘛！

KSO0806

没看完!
觉得第十五楼最实在!