從郵票了解化工之六： 冶煉技術

文/中國化工博物館 黎戈寧

從郵票了解化工之六： 冶煉技術

文/中國化工博物館 黎戈寧

燒陶所發展起來的高溫技術為金屬冶煉、熔鑄創造了條件，而冶金技術的出現是人類繼燒陶后，用化學手段來改造自然、創造物質財富的又一輝煌成就，人類社會由此從石器時代時進入青銅時代。圖1為塞浦路斯發行的有關古代冶煉的郵票。

圖1

在新石器時代早期，人們在采集石料中，偶爾發現了與一般巖石不同的天然紅銅，它質地柔軟，可以錘打成一定形狀的小器物，這屬于物理性質的加工。從使用自然銅發展到熔鑄銅、開采銅礦石冶煉合金銅經過了漫長的歲月。人們逐漸掌握了在陶質器皿中將紅銅加熱熔化，并用陶范或石范使熔化的紅銅鑄模成型。熱鑄比冷錘賦型更為方便，較少受到原料多寡、形狀的限制，所以得到了推廣和發展。圖2是中國古代冶金的郵票，主圖為古代的鐵范，背景為《天工開物》中描繪的炒鋼技術。

一般來說，天然紅銅的純度是相當高的，大多只含微量的錫、鉛、銻、鎳等金屬雜質；氧化銅一類礦石只要在800°C左右即可被炭火還原，顯然，人們在熔鑄自然銅的過程中，進而掌握了銅礦石的選擇和冶煉。把金屬從化合態變為游離態的過程。圖3為臺灣發行的牛方鼎郵票。

圖2

圖3

隨著將紅銅與金屬錫或鉛按一定比例合煉成青銅技術的應用而生，冶煉技術進入一個高級別水平。據《考工記》的記載：“金有六齊，六分其金而錫居一，謂之鐘鼎之齊；五分其金而錫居一，謂之斧斤之齊；四分其金而錫居一，謂之戈戟之齊；三分其金而錫居一，謂之大刃之齊；五分其金而錫居二，謂之削殺矢之齊；金錫半，謂之鑒燧之齊。”這種青銅配比的“六齊”規律，從一個側面說明當時已有比較科學的配比規律，就是因為青銅中的錫可以增大合金的硬度，當含錫從15%增至30%時，硬度急劇增加，增到32%，合金的硬度達到了極大值。當含錫在15%～20%，合金具有較大的堅韌和抗撞擊強度，不易折斷。

青銅的時間跨度約為兩千年左右，這也是青銅器從發展、成熟乃至鼎盛的輝煌期。由于青銅器以其獨特的器形、精美的紋飾、典雅的銘文向人們揭示了先秦時期的鑄造工藝，文化水平和歷史源流，因此被史學家們稱為“一部活生生的史書”。現存于故宮博物院的水鼎（圖4），1955年由馮玉祥的夫人李德全捐獻給故宮博物院的。該鼎通高19cm，寬16cm，器內底鑄銘“水”字，為器物所有者的名或家族族徽。水鼎整體造型雅致，腹和足上的出戟增強了造型上的優美。頸、腹上的紋飾，尤其是簡潔直線紋的的采用，使花 紋整體獨特而雅致。司母戊大鼎（圖5）是世界上迄今為止出土的最重的青銅器。母戊大鼎重達832.84千克，含銅84.77%、錫11.64%、鉛2.79%。以其厚重、堅實成為古代大型重器之冠。

滄州鐵獅子鑄造于后周廣順三年(953年)，工藝堪稱奇絕。獅身毛發呈波浪狀或作卷曲狀，披垂至頸部，胸前及臀部飄有束帶，帶端分垂于兩肩及胯部。獅身內外還有許多鑄文，腹腔內有以秀麗的隸書字體鑄造的金剛經文。這件總重3萬公斤的鐵獅是古人采用一種特殊的“泥范明鑄法”，分節疊鑄而成。鐵獅腹內光滑，外面拼以長寬三四十厘米不等的范塊，逐層壘起，分層澆注，共用范544塊拼鑄而成。憑1000多年前的手工冶鑄技術，能鑄造出如此龐然大物，足見其制模、冶煉、澆鑄工藝是相當高的，充分顯示了我國古代鑄造工藝的高度成就。圖6是滄州鐵獅子郵資封票。

圖4

圖5

1990年在四川綿陽市何家山二號漢墓出土的東漢銅馬，是國家一級文物，為全國現存最大的漢代青銅馬。1996年在甘肅武威出土的銅奔馬（圖7）更是一件青銅絕品。銅奔馬的鑄型采用夸張手法，把奔馬的全部重量落在一只腳上為支點，這只腳又巧妙地踩在飛雁上，形成了奔馬的速度超越飛雁的感覺。銅奔馬在1983年認定為了中國旅游標志。

圖6

圖7

金屬制成的響器為鐘，在古鐘制作方面，中國也是翹楚于世界的。圓形鐘是銅鐘的特色，它保留了其發展過程中曾經參與娛人樂器的功能，又讓人們在鐘的興起中找到了貴胄情結的發生點。鐘聲由一撞擊點而引發出來的巨大、恢宏、深遠、厚重和悠長的怒吼，無疑是體現大自然的威嚴、神祗的神秘和擁有一切的君主思想的最好手段，是通過鐘聲再現崇高與偉大而產生無限遐想的紐帶。明清以后，圓形鐘及鐘的鑄造技術達到了史無前例的階段。清代乾隆時的朝鐘（圖8），曾懸掛在故宮的午門上。乾隆鐘重達3108公斤。其鐘鈕鑄成雙龍，肩部鑄有一周外突蓮花紋。中壁上布滿一個個精美的云紋組成的方陣，每個方陣又鑄著一條立體的動態蛟龍，堪稱中國古鐘的佼佼者。

中國的古代錢幣（圖9）以澆鑄工藝為主，不同時代有著不同的特點。商代后期，隨著青銅冶煉技術的日漸成熟，出現了青銅仿貝，開啟了金屬鑄幣的先河。春秋時期，出現了泥淘范鑄造，戰國時又較多使用銅范鑄幣，比起陶范來更結實耐用，可以多次乃至反復使用。秦統一后，進行了貨幣統一，在全國范圍內通行了圓形方孔的“半兩錢”，成為我國錢幣發展史上的一個里程碑。宋、元以后開始較大規模使用黃銅鑄錢，清初順治康熙兩朝鑄“清錢”，折合配料比是銅50%，錫2%，鉛6.5%，鋅41.5%。雍正時的“黃錢”則明確是銅、鋅各為50%，說明鑄錢已經大量用黃銅和鋅了。

《 考工記》中還記載有：“凡鑄金之狀，金與錫，黑濁之氣竭，黃白次之；黃白之氣竭，青白次之；青白之氣竭，青氣次之，然后可鑄也”，說明當時已掌握了根據火焰的顏色，來判定青銅是否冶煉至精純程度的知識，有句成語“爐火純青”，就是由此引伸出來的。

圖8

圖9