我國古代塊煉鐵技術(shù)研究綜述

韓瑩瑩

摘 要：塊煉鐵技術(shù)是我國古代兩大冶鐵技術(shù)之一，在人類社會(huì)發(fā)展史上產(chǎn)生了極大的推動(dòng)作用。文章介紹了有關(guān)我國古代塊煉鐵技術(shù)的研究現(xiàn)狀，以期為未來的研究提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：中國古代;塊煉鐵技術(shù);研究綜述

鐵是自然界中含量最豐富的金屬之一，除了以金屬狀態(tài)出現(xiàn)在鐵隕石外，絕大部分以含鐵礦物的形式存在。人工冶煉的鐵不是純鐵，而是“鐵碳合金”，由于含碳量不同，冶煉產(chǎn)物主要分為三類：塊煉鐵（或熟鐵）、生鐵和鋼。塊煉鐵（低溫固態(tài)還原）是用木炭在較低溫度（800—1000攝氏度）下還原鐵礦石，得到含碳量低于0.02%的質(zhì)地疏松的鐵塊①。這種鐵為海綿狀固體，含有較多夾雜物，含碳量低，質(zhì)軟，有延展性，燒紅后可鍛造成各種器物，但使用性能不高。

塊煉鐵在反復(fù)加熱鍛造過程中，雜質(zhì)被去除。同時(shí)因與炭火接觸，碳滲入鐵中使其滲碳硬化成為塊煉滲碳鋼，故本文所提及的塊煉鐵技術(shù)包括塊煉鐵和塊煉滲碳鋼。

塊煉鐵制品作為中國古代冶鐵技術(shù)研究的重要環(huán)節(jié)，對研究當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)力水平、冶煉技術(shù)等都具有重要意義。但早期由于塊煉鐵制品發(fā)現(xiàn)數(shù)量較少，科學(xué)技術(shù)分析手段受限，導(dǎo)致對塊煉鐵技術(shù)認(rèn)識(shí)不夠深入。近年來，塊煉鐵考古工作取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，學(xué)界也針對這些新發(fā)現(xiàn)展開了新探索，獲得了許多新研究成果?；谏鲜霈F(xiàn)狀，筆者擬就塊煉鐵已有的考古發(fā)現(xiàn)及相關(guān)研究進(jìn)行全面梳理，以期對將來的研究有所助益。

1 我國古代塊煉鐵技術(shù)的研究歷程

本文將塊煉鐵技術(shù)的研究歷程大致劃分為兩個(gè)階段。需指出的是，20世紀(jì)20年代至20世紀(jì)40年代，雖然在遼寧旅順篦子窩高麗寨（1927）、遼寧旅順老鐵山附近的牧羊城址（1928）、燕下都老姆臺(tái)建筑基址（1930）、邯鄲趙國故城（1940）等地都已發(fā)現(xiàn)較多早期鐵器②，但時(shí)代均為戰(zhàn)國至秦漢時(shí)期，更早期的人工冶鐵制品尚未發(fā)現(xiàn)。在西方考古學(xué)的影響下，以章炳麟③、章鴻釗④等為代表的國內(nèi)學(xué)者開始關(guān)注中國早期鐵制品在古代社會(huì)中的應(yīng)用，并嘗試根據(jù)文獻(xiàn)記載進(jìn)行研究，研究內(nèi)容集中在鐵器的發(fā)生、早期發(fā)展及在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。但是，限于歷史原因和時(shí)代局限性，這一時(shí)期尚未發(fā)現(xiàn)經(jīng)科學(xué)鑒定的塊煉鐵制品，所以此一時(shí)期的相關(guān)研究暫不計(jì)入本文。

1.1 第一階段：20世紀(jì)50年代至20世紀(jì)60年代末，塊煉鐵技術(shù)研究的起步階段

新中國成立初期，田野考古工作在全國各地大規(guī)模開展，發(fā)現(xiàn)了較多古代早期鐵器。尤其是戰(zhàn)國時(shí)期前的早期鐵制品也有了一定積累，我國鐵器出現(xiàn)的時(shí)間被提前至春秋時(shí)期。如1952年長沙龍洞坡出土春秋晚期鐵刮刀1件⑤、1959年常德德山12號(hào)墓出土春秋晚期鐵刮刀1件⑥、1959年長沙楚墓出土春秋晚期鐵臿、鐵削3—5件⑦、1964年江蘇六合程橋1號(hào)墓出土春秋末期鐵丸1件⑧。

這一階段，對冶鐵技術(shù)的研究并非局限于文獻(xiàn)，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)開始被運(yùn)用于鑒定、檢測和分析出土的早期鐵制品，以獲取當(dāng)時(shí)冶鐵技術(shù)和制造工藝的重要信息。如1956年在河南輝縣出土的幾件鐵器器底金相學(xué)分析中，對早期的冶煉方法、加工過程、成型工藝等進(jìn)行討論，結(jié)論認(rèn)為這幾件鐵器為早期冶煉法（低溫固態(tài)還原法）制造⑨。不過由于鐵制品易于銹蝕，歷經(jīng)幾千年的埋藏，出土?xí)r多銹跡斑斑，甚至已完全銹透，無法進(jìn)行研究。同時(shí)為保持原貌，盡可能減少損傷，致使可觀察的樣品較少，觀察方法也不夠全面。雖然當(dāng)時(shí)的科學(xué)鑒定技術(shù)主要是基于金相觀察和化學(xué)分析，方法相對簡單，鐵器實(shí)物資料的鑒定和結(jié)果均有一定的局限性，但這一時(shí)期將自然科學(xué)方法應(yīng)用到古代鐵器及冶鐵技術(shù)的研究中，為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

此外，20世紀(jì)50年代關(guān)于中國古代歷史分期的大討論，幾乎不可避免地觸及中國古代冶鐵技術(shù)的起源及發(fā)展，使得學(xué)術(shù)界對中國鐵器的起源及早期發(fā)展進(jìn)行了熱烈討論。但是在研究中，絕大多數(shù)學(xué)者是將冶鐵技術(shù)和鐵器與社會(huì)性質(zhì)及在社會(huì)發(fā)展中的作用聯(lián)系起來。如楊寬①、郭沫若②、魚易③、李學(xué)勤④等一批學(xué)者都根據(jù)歷史文獻(xiàn)研究了鐵器的出現(xiàn)及早期發(fā)展。

1.2 第二階段：20世紀(jì)70年代至21世紀(jì)初，塊煉鐵技術(shù)研究的發(fā)展階段

自20世紀(jì)70年代起，塊煉鐵技術(shù)的研究逐步深化，進(jìn)入到一個(gè)全新的發(fā)展階段。特別是1974年，北京鋼鐵學(xué)院冶金史研究組的成立，越來越多的科技手段被運(yùn)用到考古發(fā)掘和研究中。伴隨著大量田野考古資料的公布，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與考古學(xué)協(xié)調(diào)發(fā)展，考古學(xué)與自然學(xué)科緊密結(jié)合，塊煉鐵技術(shù)研究得到了極大發(fā)展。

這一階段考古發(fā)現(xiàn)的塊煉鐵制品以春秋時(shí)期最多，戰(zhàn)國及以后出土的塊煉鐵器數(shù)量較少。經(jīng)科學(xué)分析鑒定的戰(zhàn)國時(shí)期前的塊煉鐵制品共有21件，鑒定情況如表1所示。

大量塊煉鐵制品的科學(xué)檢測和鑒定，推動(dòng)了塊煉鐵技術(shù)研究的不斷進(jìn)步。1972年河北藁城臺(tái)西商代中期遺址出土的鐵刃銅鉞的鐵刃①，最初鑒定結(jié)果顯示為人工熟鐵②，引起學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注，對鐵器起源研究展開了廣泛的探討。但經(jīng)過更全面的精確鑒定后，結(jié)果表明，銅鉞的鐵刃是隕鐵經(jīng)過加熱鍛打后嵌入鉞體上的③。1990年三門峽虢國墓地西周晚期2001號(hào)墓出土2件鐵器，經(jīng)鑒定，其中玉柄鐵劍的劍身材質(zhì)為塊煉滲碳鋼，銅柄鐵援戈的鐵援為塊煉鐵④。1991年三門峽虢國墓地西周晚期的2009號(hào)墓出土4件鐵刃銅器，經(jīng)鑒定，其中鐵葉矛材質(zhì)為塊煉滲碳鋼，其余3件為隕鐵制品④。三門峽虢國墓地塊煉鐵制品的出現(xiàn)，不僅從考古材料上證實(shí)我國在西周晚期已開始人工冶鐵，而且具備了塊煉滲碳鋼的技術(shù)，表明此一時(shí)期金屬加工技術(shù)已經(jīng)取得相當(dāng)成就。2008年在甘肅陳旗磨溝墓葬出土1件鐵條，通過金相觀察、夾雜物元素組成特征及墓葬年代的綜合分析，確定該樣品是由塊煉滲碳鋼鍛造而成，為人工冶鐵制品，年代為公元前14世紀(jì)⑤，這一發(fā)現(xiàn)將人工冶鐵的使用時(shí)間提前至商代中期。

這一階段，關(guān)于塊煉鐵技術(shù)的研究及成果，可概述為如下4個(gè)方面：

第一，考古發(fā)現(xiàn)的塊煉鐵制品的冶金學(xué)研究。在金相觀察的基礎(chǔ)上，新采用多種先進(jìn)、多樣化的分析方法，如電子探針、X射線熒光、掃描電鏡等，不僅檢測內(nèi)容多樣，也確保檢測結(jié)果的精確性和準(zhǔn)確性。通過上述技術(shù)，一批早期鐵器得到檢測，獲取了有關(guān)塊煉鐵制品的器形、金相組織結(jié)構(gòu)、金屬成分、生產(chǎn)工藝等冶鐵技術(shù)及加工工藝的豐富信息，深化了對古代塊煉鐵技術(shù)發(fā)展的認(rèn)識(shí)。

第二，塊煉鐵礦冶遺址的發(fā)現(xiàn)和煉爐、爐渣的分析與研究。隨著冶金科技考古的發(fā)展及中國鐵器起源研究的深入，研究者開始關(guān)注塊煉鐵礦冶遺址的發(fā)現(xiàn)和研究，并通過對煉爐、爐渣成分的分析，對我國塊煉鐵煉爐形制、冶鐵技術(shù)等問題進(jìn)行更全面的探討。尤其是黃全勝、李延祥、陳建立等一批學(xué)者，運(yùn)用已確立的古代冶煉爐渣的研究方法及判定標(biāo)準(zhǔn)，對我國部分古代冶鐵遺址，特別是廣西地區(qū)的古代冶鐵遺址進(jìn)行了深入的調(diào)查和科學(xué)研究。

2011年，黃全勝、李延祥對廣西漢代時(shí)期的平南六陳坡嘴遺址的爐渣、殘鐵塊等冶金遺物進(jìn)行了金相、礦相、掃描電鏡等檢測分析，結(jié)果表明，該漢代冶鐵遺址至少存在塊煉鐵冶煉方法⑥。2012年，黃全勝等人分析了廣西桂平羅秀漢唐時(shí)期4處冶煉遺址的爐渣及1個(gè)附有爐渣的鼓風(fēng)管等冶金遺物，表明該遺址采用了塊煉鐵冶煉方法⑦。2016年，崔春鵬、李延祥等人對湖北鄂州16處遺址47枚爐渣運(yùn)用掃描電子顯微鏡-能譜儀等方法進(jìn)行科學(xué)研究，結(jié)果顯示宋明時(shí)期遺址上出現(xiàn)了塊煉鐵爐渣，反映出塊煉鐵技術(shù)的延續(xù)及冶煉技術(shù)的提高和精進(jìn)⑧。2017年，蒙長旺等人調(diào)查發(fā)現(xiàn)六陳-羅秀冶鐵遺址群和梧州后背山遺址兩處廣西地區(qū)早期冶鐵遺址群，通過對冶煉遺存的基本特征及礦石、爐渣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合判斷，六陳-羅秀遺址群和后背山遺址皆屬鐵礦冶工場遺址，采用的主要是塊煉鐵技術(shù)，相對年代約為晉唐時(shí)期⑨。2020年，鄒桂森、李延祥等人采用掃描電子顯微鏡-能譜儀及X射線衍射分析等手段，對湖南懷化清代大塘冶鐵遺址的爐渣、礦石等冶金遺物進(jìn)行分析，表明該遺址為塊煉鐵遺址，并探討了清代懷化地區(qū)及湖南社會(huì)組織結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式及經(jīng)濟(jì)生活⑩。

第三，冶鐵起源的研究獲得新進(jìn)展。隨著塊煉鐵制品發(fā)現(xiàn)的不斷增多，并且多種分析技術(shù)的應(yīng)用，冶鐵起源的研究不斷獲得新進(jìn)展。研究中國冶鐵技術(shù)起源問題，包括兩方面內(nèi)容：一是冶鐵技術(shù)的來源;二是中國最早冶鐵、用鐵時(shí)間。關(guān)于中國古代冶鐵技術(shù)的來源，目前主要有兩種說法：西來說和中國獨(dú)立起源說k。唐際根認(rèn)為我國中原地區(qū)冶鐵技術(shù)是從新疆地區(qū)沿河西走廊傳入，并在春秋時(shí)期得到突破性發(fā)展l。梅建軍對新疆地區(qū)出土的早期鐵器進(jìn)行研究，認(rèn)為中國冶鐵技術(shù)的傳播路線是通過草原地帶直接傳播到中原地區(qū)m。通過對韓城梁代村遺址M27出土的銅鐵復(fù)合器的成分及金相組織分析，并結(jié)合考古出土的早期冶鐵制品材料，陳建立提出我國中原冶鐵技術(shù)可能起源于黃河中游的豫晉陜交界地區(qū)①。還有學(xué)者認(rèn)為中國的冶鐵技術(shù)的出現(xiàn)是受到冶銅技術(shù)的影響②。

關(guān)于中國古代最早使用冶鐵制品的時(shí)間，學(xué)界從20世紀(jì)20年代已開始討論，但至今莫衷一是。歸納起來，主要有夏代起源說③、商代起源說④、西周起源說⑤、春秋晚期說⑥四種說法。但由于文獻(xiàn)典籍記載較少且含義不明，同時(shí)學(xué)界尚無關(guān)于冶鐵起源的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，致使各家觀點(diǎn)不一，存在諸多爭議。但應(yīng)指出，以上陳述是在不同時(shí)期相繼提出的，故有些觀點(diǎn)當(dāng)前看可能已經(jīng)“過時(shí)”，有些觀點(diǎn)正根據(jù)新發(fā)現(xiàn)不斷修正和補(bǔ)充。在學(xué)術(shù)界，中國冶鐵起源的時(shí)間呈逐步前推之勢。2008年在甘肅陳旗磨溝墓葬出土的鐵條（塊煉滲碳鋼）將中國人工冶鐵的使用時(shí)間提前至商代中期，較西周晚期三門峽虢國墓地出土的塊煉鐵制品早了近500年，與西亞地區(qū)開始使用人工冶鐵的時(shí)間相當(dāng)或略晚，同北京平谷及河北藁城臺(tái)西商代中期鐵刃銅鉞（隕鐵）的使用時(shí)間相當(dāng)，這一發(fā)現(xiàn)無疑對中國冶鐵技術(shù)的起源研究提供了新方向⑦。

第四，一系列有關(guān)中國古代鋼鐵技術(shù)研究的系統(tǒng)論著出版，如白云翔的《先秦兩漢鐵器的考古學(xué)研究》⑧，楊寬的《中國古代冶鐵技術(shù)發(fā)展史》⑨，陳建立的《中國古代金屬冶鑄文明新探》⑩，華道安的《中國古代鋼鐵技術(shù)史》k，這些專著對塊煉鐵技術(shù)的發(fā)展和研究進(jìn)行了相應(yīng)的論述和總結(jié)，對深入了解和認(rèn)識(shí)中國古代塊煉鐵技術(shù)的起源和發(fā)展具有積極意義。

2 我國古代塊煉鐵技術(shù)的發(fā)展演變

從考古發(fā)現(xiàn)看，商代中期已存在塊煉鐵制品。自商代中期至春秋時(shí)期，塊煉鐵制品出土數(shù)量少且形制簡單，多用玉、青銅、金等高級(jí)別材質(zhì)做柄制成復(fù)合兵器和極少量的生產(chǎn)工具，而且多出土于高等級(jí)的大型墓葬中。以上均說明這一時(shí)期鐵是較為稀有的資源，應(yīng)是身份地位的象征，反映出當(dāng)時(shí)塊煉鐵技術(shù)的不成熟，限于小范圍內(nèi)使用。但自商代至春秋晚期，出土的塊煉鐵數(shù)量和種類有所增多，反映了塊煉鐵技術(shù)水平的精進(jìn)。

2008年陳旗磨溝遺址出土的商代中期塊煉滲碳鋼鐵條，根據(jù)墓葬出土銅器檢測成分評(píng)估冶銅的技術(shù)條件來看，鐵條為本土起源不無可能。但具體是在煉銅情況下的偶然產(chǎn)物還是有意識(shí)的冶鐵行為，限于考古材料的缺乏，目前尚有諸多爭議。至于塊煉鐵制品和隕鐵制品出現(xiàn)年代相當(dāng)，是否反映隕鐵制品的認(rèn)識(shí)和使用促成了塊煉鐵技術(shù)的出現(xiàn)和技術(shù)轉(zhuǎn)變，中間過程尚不清晰，需待材料更加豐富之后才能揭示，但這為探索人工冶鐵技術(shù)起源提供了新的思考方向。

商代中期的陳旗磨溝遺址、廣西漢代時(shí)期的平南六陳坡嘴遺址、廣西晉唐時(shí)期六陳-羅秀遺址群和后背山遺址、湖北宋明時(shí)期冶鐵遺址、湖南懷化清代大塘冶鐵遺址的發(fā)現(xiàn)及研究表明，塊煉鐵技術(shù)并未因戰(zhàn)國秦漢時(shí)期生鐵冶煉技術(shù)的大規(guī)模推廣而消失，而是延續(xù)了下來。但是，限于當(dāng)前塊煉鐵制品發(fā)現(xiàn)的數(shù)量不足，同時(shí)各區(qū)域冶鐵礦冶遺址調(diào)查發(fā)掘及研究工作的不平衡，目前還無法全面考察塊煉鐵技術(shù)的整體發(fā)展?fàn)顟B(tài)，但至少可以確定，塊煉鐵技術(shù)作為一種獨(dú)立的冶煉體系一直延續(xù)下來并得到了較好的發(fā)展。

3 結(jié)語

綜上所述，塊煉鐵技術(shù)的研究已經(jīng)取得一定的進(jìn)展?；诳脊耪{(diào)查和發(fā)掘的實(shí)物資料，結(jié)合冶金考古的方法、手段及其他文獻(xiàn)資料，冶鐵技術(shù)的研究方法已基本成熟并將不斷完善。關(guān)于塊煉鐵技術(shù)的研究包括塊煉鐵制品的成型、生產(chǎn)工藝及我國冶鐵起源等問題，通過對出土鐵器的成分分析和鑒定，并結(jié)合當(dāng)時(shí)社會(huì)背景及經(jīng)濟(jì)生活方式進(jìn)行的一些探討，也取得了一定的成果。但是我國古代塊煉鐵技術(shù)的研究仍存在地域不平衡、社會(huì)作用探討不深入、模擬實(shí)驗(yàn)匱乏等問題，未來的研究有待進(jìn)一步拓展。