主题：再谈周人灭商1----牧野之战 -- 回车

铁壶是用传统铸造法，以及使用手工打造的生铁制品，来源于中国唐宋煮水器。铁壶虽然在韩国、东南亚等地也有制作销售，但传统意义上一般指日本铁壶。日本铁壶最初的历史有点模糊，但渊源还是清楚的：西方资料中，无一例外地指出日本铁壶来源于中国唐宋煮水器。日本铁壶最早可追溯至江户时期，今日除南部铁器仍有持续创作与生产，曾备受关注的京都铁器，在昭和期间已因日本茶文化的改变及战争而断绝。在过去的一两百年里，铁壶在日本非常普及。“日本的茶道源自中国，如今，与之相伴而生的日本铁壶，却正在大量涌入茶饮品消费大国——中国的市场”，而作为古代农业社会巅峰的中国，曾是冶铁工业在东亚地区的核心，到如今一把日本老铁壶，竟能在中国市面上拍出四五十万元的价格，源于中国的日本铁货在自己的家园里盛行，不禁让人唏嘘和让人思考。回顾中国古代的冶铁技术历程也曾是中国文明辉煌光大的物质资本支撑之一，但是最终为什么没能把“铁货”发展为一个民间传承下来的高端工艺制成品呢？也许与我们的冶铁技术发展路线有关系。

中国古代钢铁发展的特点与其他各国不同。世界上长期采用固态还原的块炼铁和固体渗碳钢，而中国铸铁和生铁炼钢一直是主要方法。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。中国北方的冬天很寒冷，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。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！

《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，可以推断明朝时期中国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18、19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。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。

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——“地理环境制约的综合因素”；我国进入大一统时代以后，农业技术普及的同时，人口密集程度也是暴增，而人口增长导致农业耕地面积必须扩展，这又与社会劳动力需求相互依存，追求人口增值就造成了主要居住地区人口过于密集，植被稀少，木炭成本太高；其次，由于中国古代石质建筑材料不占据主流，以杆栏式建筑位置，造成建筑用木材需求量太大，进一步造成植被稀少；农桑结合，必然过度追求粮食高产，精耕细作、中原地区牧业没有发展起来，造成牧业用林极其稀少，再进一步导致木炭成本过高；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。

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。

一些专业冶金人士把中国古代的普及铸铁称之为一种有害无益的领先，并总结出中国古代铸铁技术发展的五宗罪，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。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。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）。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。

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。

４． 铸造过程无法有效除去杂质。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０．１２５％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０．２１７％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。——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，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。

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。

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。

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。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。

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。

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。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。

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。”

《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。”

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。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。

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。

自灌钢法发明之后，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？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。

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。

百炼钢在古代中国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。

中国古代冶金发展之路遭遇的一个很严重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。

汉代开始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。直到清朝初年才废除匠籍，取消了当时被朝廷死死控制的国营冶铁制度，中国年产铁量因此激增，但发展到巅峰的农耕文明已到黄昏，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。

通过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。

从唐朝开始，与汉族政权敌对的北方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。

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。

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