战国时代冶铁工业的生产力跃升

3　冶铁工业：战国时代的生产力跃升

战国时代的基础变化，首先是生产力的大幅度发展。战国时代的生产力，已经进入了成熟的铁器时代。所谓成熟，主要表现为两个基本方面：一是冶铁技术的高水准化，一是铁器应用的普遍化。就冶铁技术方面说，主要进展在五个方面。

首先，是鼓风手段的发展。

春秋中期，炼铜的鼓风设备，是在固定的炼铜竖炉的炉缸部分设置一到两个鼓风口，由人力扇风，或由一种规模相对较小的皮囊送风。进入春秋末期与战国初期，皮囊鼓风很快成为炼铁送风的主要形式，鼓风的皮囊不断增大并成排使用拉杆；故此，送风力度大增，炉膛温度大大升高。这种大型化的拉杆牛皮囊，已经在战国时代普遍使用，使当时的冶铁技术获得了大幅度提高。

这种大型皮囊的形状，犹如骆驼峰，囊内有木条框架支撑，并延伸出粗大的长杆把手与大皮囊固定连结，这就是送风管。如此，外部由人力拉动长杆把手，大皮囊就随长杆把手不断大幅度地胀大或收缩，强大的风力便被送入炉膛。炼炉内的燃料随之充分燃烧，温度大大增高，熔化金属的能力与速度较前则大大提高。

这种鼓风设备，因为是由特大的牛皮囊制成的，所以当时社会就给它取了一个原本是大口袋的名字——橐。又因其送风管是数量不等的长杆把手，类似于当时一种多管的管乐器——龠，它又被合称为“排橐、冶橐、橐龠”。其中，“橐龠”之名因大思想家老子的使用，普遍地流传于后世。老子将整个天地之间的大呼吸状态比喻为橐龠，说：“天地之间，岂犹橐龠乎？虚而不屈，动而愈出。”后世有清代学者魏源，对“橐龠”的解释是：“外橐内龠，机而鼓之，致风之器也。”

第二大进步，是铸铁冶炼术的发明。

铸铁，就是后世所说的生铁。与生铁相对的，是原来的熟铁。此前，由于炼炉小，送风设备小，炉内的木炭火温度不够，铁矿石便不能充分快速地熔化。去氧还原的铁料出炉后，是一种表面粗糙、夹杂大量渣滓的成块的海绵状物体。古人大约以为，出炉的红彤彤的铁与蒸熟煮熟的食物相似，于是呼之为“熟铁”。这种熟铁，需要经过长时期的锻打，才能得到较纯的铁块。这种炼铁方法，因出炉铁料呈现块状，后世称为“块炼法”。

进入到春秋时代的晚期，由于鼓风设备的改变，以及炉体的扩大，铸铁技术出现了。铸铁术的基本点，是能够使出炉的铁料直接熔化，成为渣滓很少的液体状的铁水。如果将铁水直接浇灌进铸范，铁器就一次成型了。这种改变，大大提高了冶炼行业的生产率，对于铁器的普遍使用，具有决定性意义。这一伟大发明，比欧洲早了1900多年。在欧洲，块炼法一直延续到14世纪水力鼓风炉的出现，才有了铸铁技术。

第三大进步，就是铁器铸造工艺的大幅度提高。

铁器铸造，是将所需铁器按照实用要求高质量完成的技术实现能力。在此前的夏商周三代，中国已经实现了高水准的青铜铸造工艺，留下了许多令我们惊叹不已的大型青铜礼器，以及无数的兵器与实用物件。进入春秋战国之交，铁器铸造工艺直接继承了青铜铸造工艺的优秀传统，并且实现了很大的突破。

铸造工艺的突破与发展，主要表现在两方面。

其一是铸范原材料的发展。铸范，就是预先制作好的器物模具。铁水浇进这一模具，便铸成了一件铁器。青铜时期的铸范，一般都是陶制的。进入战国时代，不但保留了陶制铸范，还创造出了铁制铸范，当时称为“铁范”，是用一种熔点很高的白口生铁铸造成的。它既是一个铸件，同时又是铸造铁器的模具。铁范的优势，一是因原材料的质地硬度高，而且洁净，能够使铸件形状稳定，并达到细部的精致；二是可以反复使用，不像陶范一次性使用后便要毁坏废弃。

其二是铸范形式的发展。青铜时代的铸范，大体都是“单合范”。这是一种要依托平板的铸范。其实际的使用方式是：将立体的铸范放置在一块平板上，然后浇铸铜水。如此，其产出成品的一面便是平板的，无法完成立体形状。进展到春秋战国之交，创造出了“复合范”。这是一种子、口拼合的全立体模具。其实际使用方式是：先行铸造两块都是立体的模具，分别各自呈现器物的一半形状。而后，将两块立体模具箍紧固定。再后，从模具口浇铸进铁水。于是，物事的立体形状就全貌呈现出来了。复合范的优势，一是能够精确呈现器物的立体全貌，二是能够铸造庞大而复杂的礼器、兵器或大型工具。

1953年，河北兴隆发现了一处燕国冶铁遗址，其中有大批的铁范，而且大多数都是复合范。还有六角梯形的锄范、双镰范、范、斧范、双凿范、车具范等，其制作之精美，形制之复杂，都令我们惊叹不已！(www.xing528.com)

第四大进步，是铸铁柔化技术的发明。

铸铁柔化，就是增强生铁的韧性，克服其脆硬易折的缺陷。根据当代科学技术的复原分析，这种技术主要包括三个基本方面。

一方面，对生铁铸件进行可锻化热处理，也就是重新烧红并进行反复锻打，达到氧化与一定程度的脱碳，并析出部分石墨。这样的产品，因折断后呈现略近白色的质地，被称为“白心铸铁”，其韧性比原先的铸铁要强很多。后来，这一技术继续发展，战国晚期已经出现了韧性更强的“黑心铸铁”。这一技术，就是长时间地加热、锻打、淬火，柔韧性比白心可锻铸铁更强。

另一方面，对生铁件加热、氧化，使其大幅度脱碳或完全脱碳，从而形成两种产品：一则，脱碳不完全时，铁器件成为外层是钢而内在是铁的复合组织；二则，脱碳大体完全时，白口组织消失，铸件全部由铁变钢，但还保留了原有的气眼、缩孔等特点。

第三个方面，利用控制淬火程度的方法，创造出表面软而内在硬的复合铸件。这一技术的实质，是器物的表面为低碳纯铁，中心却是硬度很高的钢。在实践应用中，这种铸件适合于打造兵器——磨去表面低碳软铁，以中间层作为锋利的刃口，成功解决了兵器既要坚固锋利又要质地柔韧的双重需要。

中国生铁柔化技术的发明与应用，比世界其他国家早了两千余年。欧洲直到18世纪，才有了白心可锻铸铁；美国直到19世纪，才有黑心可锻铸铁。

第五大进步，是固体渗碳制钢技术的发明。

依据春秋战国时代的兵器遗存，尤其是剑器遗存，经中外当代科学家的鉴定分析，春秋战国之交，已经发明了固体渗碳制钢技术。据考证，这种技术在春秋时代的剑器里已经体现出来，其基本环节是：将块炼铁放进炽热的木炭里，长时间加热，使其渗进碳成分，而后反复锻打，成为碳钢片。然后，又将碳钢片对折锻打，再多层折叠锻打。打造成兵器后，再以淬火、正火等热处理工艺处理，以更好地改进钢材性能。战国史专家杨宽先生考证，李斯在《谏逐客书》中所说的秦王嬴政佩带的“太阿之剑”，就是用这样的工艺打造出来的优质钢利器。

至今，在河南、湖北、江苏等地，还流传着一种民间冶炼方法——焖钢。就是把熟铁块放在陶制或铁制容器里，按照一定配方加进渗碳剂，再加进含有磷的骨粉作催化剂，然后密封，加热，成为渗碳钢材。焖钢完成之后，反复折叠锻打这种渗碳钢材，便是一种极其锋利的兵器。

战国冶铁技术的发展，刺激了铁矿采掘行业的大规模发展。据《山海经·五藏山经》记载，当时有明确地点的铁山，共有37处，大体分布在今日河南、湖北、陕西、山西地区。又据《战国策》记载，当时天下最著名的铁矿，是韩国宜阳的“铁山”。

这些铁山的生产手段，也很发达。据对湖北大冶铜绿山发现的战国铜矿山遗址考察，发现当时已经有效地采用了竖井、斜井、斜巷、平巷相结合的方式，创造了分层填充的上层开采方式。其竖井的交通孔道深达五十多米，开采区为多层分布，通风排水等都得到了合理解决。

战国时代的冶铁行业获得极大发展。依据史料，当时的各大战国都有难以计数的冶铁作坊。各个国家为了对这一极其重要的生产领域进行有效管理，设置了“主铁官”、“左采铁”、“右采铁”等职能机构。据史料记载，当时韩国的冶铁业最为发达，拥有最多的冶铁作坊。当时韩国土地上的冥山、宜阳、棠溪、墨阳、合膊、邓师、宛冯、龙渊、太阿等地，都是铁工场的聚集地。

近年，在山东淄博的战国临淄古城遗址，发现了冶铁作坊六处，分布面积达九十余万平方米。最大的一处，面积竟达四十多万平方米。河北易县发现的燕国下都的冶铁作坊遗址有三处，最大一处的面积达到了三十万平方米。如此巨大的铁工场，大量存在于两千多年前的中国，实在令我们惊叹！