精选
冶金是人类社会最基础也是最古老的行业之一，首先是冶炼青铜，然后是冶炼铁器。古代中国，虽然青铜冶炼起步晚，比其他国家落后一千多年，但是后来发展迅猛，导致生铁冶铸技术领先于世界二千多年。
人类社会经历了两次大分工，一次是农业和畜牧业的分工，农业成为独立的生产部门；另一次是手工业和农业的分工，手工业成为独立的生产部门。这种新的社会劳动大分工，是从陶制轮和冶铜业的出现开始的，以后又逐渐扩展到手工业的其他各个部门。
人类首先通过烧制陶器积累了一些高温炼制的经验，偶尔将一些颜色鲜艳的铜矿石投入炉中，可能会得到一些形状不规则的铜块，再经过一段时间尝试，人们就逐渐掌握了冶炼金属铜的方法。
冶铜业最初是在父系氏族时期冶炼红铜。红铜质地柔软，有延性，用红铜制作的器物可以重新改铸，比石器优越。所以，红铜器的出现代表了文化的进步，红铜的冶炼也就成为新的有前途的生产部门。但是，红铜的制作和使用非常有限，也并不能替代石器，于是在红铜的基础上出现了青铜。
我国从夏朝开始就使用青铜器了，到了商周，青铜器成为生产力发展的标志。到春秋时，铁器开始广泛使用。在冶炼青铜器和铁器的过程中，一个重要的环节就是范的制造。范可以重复使用，其实就是一种统一化的标准件。在生产可锻铸铁的工艺流程中，铁范铸造是一个必不可少的环节。当世界其他地区连铸铁都不能生产的时候，我国的铁范铸造是超越了几个技术发展阶段的先进事物。
从材料来看，青铜的范主要是泥和陶。泥范的面泥是用水淘洗过的澄泥，可塑性和强度都好。范的背泥则用粗料，掺沙子或植物纤维，为的是让它有透气性，浇铸前还要烘范，以免冷隔。
铁器的范比较复杂，主要是多合范和双型腔，使用了防止铸件变形的加强结构和金属型芯，这种结构就是现代人也不太容易处理。范壁厚薄均匀，铁铸件规整，减少加工余量，并降低成本。除了这些优点，更值得注意的是，采用铁范不仅可以使铸件较快冷却，有利于得到白口铁。白口铁非常重要，因为在进行可锻化处理时，无论是要生产白心可锻铸铁还是黑心可锻铸铁，都要用白口铁件作为坯件。
从工艺来看，范的制作主要有分铸、合范浑铸、叠铸等。
分铸，即先铸出若干部件，再与器身铸接到一起，例如商代晚期的青铜礼器四羊方尊就是分铸的，非常精美。四羊青铜方尊，在现存商代青铜方尊之中体型最大。造型雄奇，肩部、腹部与足部作为一体被巧妙地设计成四只卷角羊，各据一隅，在庄静中突出动感，匠心独运。方尊边角及各面中心线，均置耸起的扉棱，既用以掩盖合范痕迹，又可改善器物边角的单调，增强了造型气势，浑然一体。同时采用分铸和嵌铸等复杂工艺，将四羊与器身巧妙地结合为一体，达到了技术与艺术的完美结合。
四羊方尊
合范浑铸，就是浇铸时把范拼接在一起。一般人会认为，分铸比合铸难，但其实合范浑铸也需要很高的技术。譬如铸钟，为了使音质纯正悦耳，不宜分铸后再铸接或焊接，而要一次成型。特别是体型较大的钟，泥范须分层叠合，每层又有许多块，须装配准确，拼接严密。又须使大量泥范不干裂、不变形，使铸出的成品表面光洁，花纹整齐，是非常不容易的。一些著名的大钟，如北京大钟寺的永乐大钟用的是浑铸，不过它用的是陶范，而且每层是一整圈，再套合而成，所以现在看到的范缝是横向的。大钟通高6.75米，口径3.3米，重46.5吨，钟身遍铸佛教经咒铭文，有汉梵两种文字，总计达23万多字。历经近600年的时光，大钟仍以完整的面貌呈现在世人眼前，现作为大钟寺古钟博物馆的一项展品存在，每至新年时都会被敲响。
永乐大钟
叠铸，就是把许多个范块叠合起来组装成一整套，用一个总浇口，一次就可以铸出几十个甚至上百个铸件。这种铸造方法，不仅效率高，节省造型材料和金属液，而且还能降低成本，适合小型铸件的大量生产。战国时，齐国已用叠铸法铸造刀币。汉代仍用这种方法铸钱。至东汉时又有所发展，铸范用金属范盒翻制，范腔清晰，结构谨严，每层合范之间都有定位榫，接触面光滑平整，严密又不易错动，能铸出很薄的铸件。成品的表面光洁度可以达到5级(光洁度共分14级)，金属收得率可以达到90%。现代的铸造工程师看到这些实物时，也都赞叹不已。
铜刀币
在冶炼青铜器物中，对不同器物的主要成分，即铜、锡或铅的含量比例，有着统一、明确且科学的规定。在《考工记》“攻金之工”节，记载了著名的“金有六齐”，即各种青铜器的原料的六种配比，“齐”为剂之假借。这是世界上最早的关于青铜合金成分比例的系统著录。
“金有六齐，六分其金，而锡居一，谓之钟鼎之齐；五分其金，而锡居一一，谓之斧斤之齐；四分其金，而锡居一，谓之戈载之齐；三分其金，而锡居一，谓之大刃之齐；五分其金，而锡居二，谓之削杀矢之齐；金锡半之，谓之鉴燧之齐。”
——《考工记》
上述这段话的意思是：制造钟鼎,铜与锡的比例是6:1，即铜占85.71%，锡占14.29%。按这个比例制造的钟鼎，质坚，有韧性，声音好。制造斧斤,铜与锡的比例是5:1，即铜占83.33%，锡占16.67%。按这个比例制造的斧斤,可承受较大的冲击力，适合砍伐。制造兵器戈，铜与锡的比例是4:1,即铜占80%,锡占20%。这样制造的兵器戈戟,韧性好，能承受拉扭压力。制造刀剑，铜与锡的比例是3:1，即铜占75%，锡占25%。这样制造的刀剑，锋利，不易折断。制造箭头，铜与锡的比例是5:2，即铜占71.43%，锡占28.57%。这样制造的箭头,锐利,不易折断。制造鉴燧，铜与锡的比例是1:1，即铜锡各占50%。
不论是从出土的战国时期的青铜器实物，还是秦陵俑坑中的铜车实物，通过化学分析,都可以证实其铜与锡的比例与上述记载是相符的。有了统一规范的配比标准，才能保证产品生产质量的稳定性。这也是古代中国冶金技术长期在世界上保持领先水平的关键所在。
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自王菁科学网博客。
链接地址：https://wap.sciencenet.cn/blog-3602671-1470519.html?mobile=1
收藏
