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铁器时代的奠定

[2007/8/10]
蕴含着巨大之力的铁器,在春秋战国时期初露锋芒,显示出了不可阻挡的发展趋势。

这个趋势在新来临的秦汉时期显得更为强劲,最终迎来了一个全新的时代棗铁器时代。

这个时代的奠定,首先有赖于冶炼设备与工艺的进步。
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战国时期出现的竖式炼铁炉,在这时有了大量的增加。特别是国家专管的冶铁作坊、竖式炉已经成了最主要的冶炼设备。

这时期的竖式炉,容积不断地增大。河南郑州古荥镇的汉代1号高炉,有效容积达到了50立方米左右,高度达到5~6米,是名副其实的“高炉”。

随着体积的增大,为保证中心温度,必须改革炉内构造。炉体大多改为椭圆形,风口开于长轴的两侧;炉膛也作了加粗、加高;炉腹作喇叭形,下部向外倾斜;风口管斜向插入朝上。

最早的鼓风设备是“橐”,这是一种皮制的鼓风器。这种鼓风器,在汉代作了进一步的改进。王振铎先生曾对山东滕县宏道院汉画像石冶铁图上的皮橐进行过复制,绘出了复原图(参见《文物》1959年5期王振铎《汉代冶铁鼓风机的复原》)。

汉代称这种鼓风器为“排囊”或“排”,有人力的,也有畜力的(如“马排”、“牛排”),还有水力的“水排”。

既然称为“排”,就会使人不由自主地想到当时很可能已经用多架风器同时鼓风,或是一个冶炉有一排鼓风管。这种种的设想当然都有可能,只是还有待于证实。

汉代的高炉,不少炉体是用二氧化硅含量较高的耐火砖砌成的,炉衬与炉底则用耐火泥涂敷而成。耐火泥与耐火砖的原料相同,但耐火泥中掺入了大量的石英石颗粒。耐火泥与耐火砖的耐火温度最高可达到1460℃左右,低的也在1200℃左右。

炉体高大之后,对原料的要求随之提高。汉代的冶铁作坊,已经有了原料的加工场,主要是将矿石进行粉碎,使原料的颗粒更为均匀。

在一些考古发现的汉代冶铁炉渣中,发现含有氧化钙与氧化镁的成分,表明了在冶炼时曾加入过碱性熔剂,使矿石原料的熔化性更为良好,还能同时降低硫的含量。

炼铁设备改进、提高的同时,钢铁的新品种产生了出来。

首先是灰口铁的产生。灰口铁也是生铁,但比白口铁的质地要高多了,更耐磨,有润滑性。因此,用来制作农具尤为适宜。

汉代又生产出了球墨铸铁。球墨铸铁是生铁中的精品,它以内部的石墨呈球状而得名。它的性能比灰口铁更佳。世界上的球墨铸铁是在20世纪的40年代才发展起来的,而我国在二千年前的汉代已经能生产了。据对河南巩县铁生沟出土的一件汉代铁钁的测定表明,其球墨结构基本上达到了现行国家标准的一类A级品。即使在现代也属于优质品,要炼成也是很不容易的。在古代冶炼球墨铸铁,很可能是用灰口铁加入镁、钇或稀土金属才能使石墨形成球状的。

炒钢是汉代的一项重要发明。将生铁在空气中加热到1200℃左右,使铁半熔化,再进行翻炒搅拌,使其中的部分碳得到氧化。如果适时停止,就可以得到中碳钢或高碳钢;如果一炒到底,就可以得到低碳的熟铁。这是一个重大的技术革命,从此,人们能够较大量地生产出钢材来。
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在战国时期渗炭钢的基础上,汉代发明了百炼钢。百炼钢不仅能将铁“炼”成钢,而且能将炒钢“炼”成精钢。出土的“三十湅”、“五十湅”的精钢刀剑,都是由炒钢“炼”成的。

从战国到西汉初年,炼铁业是自由发展的。汉武帝开始实行盐铁官营,在全国的郡、国(诸侯国)设立49处铁官。当然,实际远不止这49处,但这49处无疑是较为主要的。

铁器生产的大规模发展,使得铁的价格大幅度下降。西汉初年,铁的价格只有铜价的1/4,大约是8文可购1斤铁。

优良的品质与低廉的价格,刺激了铁器的迅速推广。从考古发掘的实际情况来看,在汉武帝以前,兵器是铜、铁兼有的,铜兵器还没有被摈弃。而在汉武帝以后,中原地区基本上不见铜兵器了,全都是铁与钢的制品,而且往往是最精良的。从农具来看,也基本如此。由于铁器的精良,许多农具有了质的改进,特别是犁(我们将在下一部分中具体介绍)。

除了兵器、农具、手工业工具这三个最主要的领域外,铁制日常生活用品开始大量涌现,如灯、釜、炉、锁、剪子、刀子、镊子、火钳以及齿轮、车轴等机械零件。

这一切都表明了:铁器在汉代已经成为最主要的使用品,铁器时代就此而奠定了!

从春秋战国到两汉时期,我们的先人们以特有的激情与勤奋,迎来了一个崭新的铁器时代,使古代中国从此迈进了又一个能大展宏图的新天地!
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此时,古代中国冶铁事业的领先,更预示着将会全面地领先于整个世界!
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