汉代兴起的铁制兵器介绍

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汉代的炼铁技术已经十分成熟,汉代的铁兵器已经在性能上压倒了铜兵器。当时青铜的性能已经发展到了极限,而铁器的潜力却深不可测。秦统一后,军队的武器装备逐渐由原来的青铜兵器过渡到性能更加好的铁器,但这一过程到汉代才完成。随着汉代冶铁技术和锻钢工艺的进步,至西汉末期,铁制兵器已逐渐盛行,青铜兵器开始退出战争舞台,冷兵器进入鼎盛时期。我国是世界上最早发现和使用铁的国家之一。相传商代中期,华北地区有一位兵器制造师,无意中发现了几块十分坚硬的陨铁。他在铸造铜钺时将陨铁熔化,制成了一把铁铜钺。偶尔得到的陨铁难以满足大量制作兵器的需要,而自然界中所有的铁都是以化合物存在的,必须经过冶炼。因此,古人进行了大胆探索和实践,冶炼技术在汉代取得了突破性进展。汉代新的冶铁技术使铁兵器的质量和形制及种类也不断发展、完善,其形状逐渐趋于统一和定型。比如,汉代的格斗兵器有铍、戟、矛、刀、剑等,远射兵器有弩和弓等,防护装备有铠甲和盾牌等。汉代铁剑的制作最能代表当时的铁兵器制作水平。汉代制作铁剑的基本工艺是锻打,汉代的锻打技术一般采用以下几种方法：一是以块炼铁直接锻制。汉代由人工冶炼获得的铁料是块炼铁,它是在较低的冶炼温度下,由铁矿石固态还原获得的铁块,含有大量脉石渣子,需通过锻打挤出。而在锻打之前,疏松多孔,因此又被称为海绵铁。二是以块炼铁渗碳锻制。这一方法在春秋时期已被采取。西汉时期,制剑主要沿用这种方法。刘胜墓出土的一件长剑和一件短剑,经检测都是以块炼铁渗碳后折叠锻打而成,所用原料和渗碳方法与燕下都钢剑相同。三是以炒钢或熟铁锻制。西汉后期,出现了用生铁炼钢的炒钢技术。它是把生铁加热到熔化或基本熔化状态,在熔池中加以搅拌,借助于空气中的氧把生铁所含的碳氧化掉,从而成为钢或熟铁。前者是有控制地把生铁炒炼到需要的含碳量,也就是钢；后者是不加控制地一炒到底,含碳量极低。用生产效率很高的生铁作为制钢的材料,这是炼钢史上的一次革命。炒钢产品的成分均匀,夹杂物一般比较细小,分布也比较均匀,质量优于块炼渗碳钢。而且,当时生铁冶炼已达到较高水平,炒钢以丰富的生铁为原料,产量和效率都较高,能够满足社会的广泛需要。于是,熟铁或炒钢便成为制剑的新材料,或以熟铁为原料,经过渗碳叠打钢剑,或以炒钢为原料,反复加热,折叠锻打,最后制作成剑。四是以铸铁脱碳钢锻制。铸铁脱碳是我国古代独有的一种生铁炼钢的方法,它是将白口生铁铸件在固态就进行脱碳退火,从而获得至高碳钢、中碳钢和低碳钢。这种方法的特点是通过掌握时间来有控制地脱碳,由于生铁中多余的碳被氧化成气体跑掉了,从而成为全钢组织。而且基本不析出石墨或只析出很少的石墨。
铸铁脱碳钢保留了生铁夹杂物少的优点,组织均匀,质地纯将。目前所知最早的铸铁脱碳钢件是刘胜墓了土的6件铁镞。刘胜去世于公元前113年,可知这种炼钢方法最迟在公元前2世纪末叶已经出现。汉代的铸铁脱碳钢器物是用两种方法制成的。一种是以生铁铸造成坯,然后脱碳成钢,再予简单加工,如加热弯折,对刃部进行局部渗碳、锻打等。这种方法广泛用于制造生产工具和生活用具,如河南渑池出土了汉魏窖藏铁器中的钢斧等。另一种方法是将生铁铸造成薄板状,然后脱碳得到成形钢材,将钢材经过反复加热锻打,器物。刀剑等兵器,皆如此制作。过去在郑州古荥镇、南阳瓦房庄、鲁山望城岗等汉代冶铁遗址中曾出土地大量形铸铁板,就都是已经脱碳的钢材。目前也发现了用铸铁脱碳钢锻造成的刀剑,如北京大葆台西汉墓中出土的一把环首铁刀,河南省巩县铁生沟汉代冶铁遗址中出土的一把铁剑。以上所述,为汉代铁剑的一般制作技术。两汉时期,一些优质刀剑的制作还采用了几项先进的工艺。一是局部淬火工艺。钢剑淬火工艺出现于战国时期。经检测,燕下都遗址出土的战国末年钢剑,被验证曾经加热至900度以上进行淬火,这是已知我国古代最早的淬火钢器。西汉时又有发展,产生了只将刀剑刃部进行淬火的新工艺。由于刃部经过淬火,因而具有很高的硬度,极其锋利。而刀剑的脊部因未经淬火,硬度较低,保持了较好的韧性,不易断折。二是表面渗碳工艺。满城刘胜墓出土的错金书刀,经检测是经块炼铁为原料,经渗碳、叠打制成的低碳钢件。它在锻打成型并经磨制以后,又进行了表面渗碳,从而使刀的表层组织含碳较高,更加坚硬。同墓所出一把钢剑经检测也经过表面渗碳,表层碳含量在0.6%以上,高于心部高碳层0.5%至0.6%的含碳量。三是百炼钢工艺。1974年山东省苍山出土的东汉钢刀,1978年江苏省徐州铜山出土的东汉钢剑,都是以炒钢为原料,经过反复加热折叠锻打而成。而刀剑上的铭文,据说不是简单的层数概念,而应是代表了一定的工艺质量和标准。可见,刀剑加热叠锻工艺在那时已经发展到了一个新的水平。除了上述冶铁工艺外,两汉时期,以鉴别剑刀优劣为务的相剑术也流行起来。而随铁剑取代铜剑,相剑术的内容也由早期的相铜剑转而为相铁剑。这也从另一个角度证明了汉代冶炼技术已经提升到了理论层次。正是由于汉代高超的冶铁技术,才使这些铁兵器在世界上堪称一绝,几乎将兵器制造技术上升到了艺术的境界。知识点滴韩非子说林上也记载一则与相剑有关的故事：曾从子是一位善相剑之人,客游卫国。卫君怨吴王,曾从子就说：吴王好剑,我是相剑者,请大王让我去为吴王相剑,乘机将他刺死。
卫君却说：你这样做并非缘于义,而是为了利。吴国富强,卫国贫弱,你如果真去了,恐怕反会为吴王用之于我。
于是卫君就将曾从子逐走了。这个故事说明,春秋晚期已有相剑术。因为古代铜剑正是在这个时期趋于成熟兴盛,并在实践中得到了广泛应用。