藏品研究

从邮票了解化工之六: 冶炼技术

发布时间: 2017-04-22  来源: 中国化工博物馆


图1

烧陶所发展起来的高温技术为金属冶炼、熔铸创造了条件,而冶金技术的出现是人类继烧陶后,用化学手段来改造自然、创造物质财富的又一辉煌成就,人类社会由此从石器时代时进入青铜时代。图1为塞浦路斯发行的有关古代冶炼的邮票。


图2

在新石器时代早期,人们在采集石料中,偶尔发现了与一般岩石不同的天然红铜,它质地柔软,可以锤打成一定形状的小器物,这属于物理性质的加工。从使用自然铜发展到熔铸铜、开采铜矿石冶炼合金铜经过了漫长的岁月。人们逐渐掌握了在陶质器皿中将红铜加热熔化,并用陶范或石范使熔化的红铜铸模成型。热铸比冷锤赋型更为方便,较少受到原料多寡、形状的限制,所以得到了推广和发展。图2是中国古代冶金的邮票,主图为古代的铁范,背景为《天工开物》中描绘的炒钢技术。


图3

一般来说,天然红铜的纯度是相当高的,大多只含微量的锡、铅、锑、镍等金属杂质;氧化铜一类矿石只要在800°C左右即可被炭火还原,显然,人们在熔铸自然铜的过程中,进而掌握了铜矿石的选择和冶炼。把金属从化合态变为游离态的过程。图3为台湾发行的牛方鼎邮票。

随着将红铜与金属锡或铅按一定比例合炼成青铜技术的应用而生,冶炼技术进入一个高级别水平。据《考工记》的记载:“金有六齐,六分其金而锡居一,谓之钟鼎之齐;五分其金而锡居一,谓之斧斤之齐;四分其金而锡居一,谓之戈戟之齐;三分其金而锡居一,谓之大刃之齐;五分其金而锡居二,谓之削杀矢之齐;金锡半,谓之鉴燧之齐。”这种青铜配比的“六齐”规律,从一个侧面说明当时已有比较科学的配比规律,就是因为青铜中的锡可以增大合金的硬度,当含锡从15%增至30%时,硬度急剧增加,增到32%,合金的硬度达到了极大值。当含锡在15~20%,合金具有较大的坚韧和抗撞击强度,不易折断。


图4


图5

青铜的时间跨度约为两千年左右,这也是青铜器从发展、成熟乃至鼎盛的辉煌期。由于青铜器以其独特的器形、精美的纹饰、典雅的铭文向人们揭示了先秦时期的铸造工艺,文化水平和历史源流,因此被史学家们称为“一部活生生的史书”。现存于故宫博物院的水鼎(图4),1955年由冯玉祥的夫人李德全捐献给故宫博物院的。该鼎通高19cm,宽16cm,器内底铸铭“水”字,为器物所有者的名或家族族徽。水鼎整体造型雅致,腹和足上的出戟增强了造型上的优美。颈、腹上的纹饰,尤其是简洁直线纹的的采用,使花 纹整体独特而雅致。司母戊大鼎(图5)是世界上迄今为止出土的最重的青铜器。母戊大鼎重达832.84千克,含铜84.77%、锡11.64%、铅2.79%。以其厚重、坚实成为古代大型重器之冠。


图6

沧州铁狮子铸造于后周广顺三年(953年),工艺堪称奇绝。狮身毛发呈波浪状或作卷曲状,披垂至颈部,胸前及臀部飘有束带,带端分垂于两肩及胯部。狮身内外还有许多铸文,腹腔内有以秀丽的隶书字体铸造的金刚经文。这件总重3万公斤的铁狮是古人采用一种特殊的“泥范明铸法”,分节叠铸而成。铁狮腹内光滑,外面拼以长宽三四十厘米不等的范块,逐层垒起,分层浇注,共用范544块拼铸而成。凭1000多年前的手工冶铸技术,能铸造出如此庞然大物,足见其制模、冶炼、浇铸工艺是相当高的,充分显示了我国古代铸造工艺的高度成就。图6是沧州铁狮子邮资封票。


图7


图8

1990年在四川绵阳市何家山二号汉墓出土的东汉铜马(图7),是国家一级文物,为全国现存最大的汉代青铜马。1996年在甘肃武威出土的铜奔马(图8)更是一件青铜绝品。铜奔马的铸型采用夸张手法,把奔马的全部重量落在一只脚上为支点,这只脚又巧妙地踩在飞雁上,形成了奔马的速度超越飞雁的感觉。铜奔马在1983年认定为了中国旅游标志。


图9

金属制成的响器为钟,在古钟制作方面,中国也是翘楚于世界的。圆形钟是铜钟的特色,它保留了其发展过程中曾经参与娱人乐器的功能,又让人们在钟的兴起中找到了贵胄情结的发生点。钟声由一撞击点而引发出来的巨大、恢宏、深远、厚重和悠长的怒吼,无疑是体现大自然的威严、神祗的神秘和拥有一切的君主思想的最好手段,是通过钟声再现崇高与伟大而产生无限遐想的纽带。明清以后,圆形钟及钟的铸造技术达到了史无前例的阶段。清代乾隆时的朝钟(图9),曾悬挂在故宫的午门上。乾隆钟重达3108公斤。其钟钮铸成双龙,肩部铸有一周外突莲花纹。中壁上布满一个个精美的云纹组成的方阵,每个方阵又铸着一条立体的动态蛟龙,堪称中国古钟的佼佼者。


图10

中国的古代钱币(图10)以浇铸工艺为主,不同时代有着不同的特点。商代后期,随着青铜冶炼技术的日渐成熟,出现了青铜仿贝,开启了金属铸币的先河。春秋时期,出现了泥淘范铸造,战国时又较多使用铜范铸币,比起陶范来更结实耐用,可以多次乃至反复使用。秦统一后,进行了货币统一,在全国范围内通行了圆形方孔的“半两钱”,成为我国钱币发展史上的一个里程碑。宋、元以后开始较大规模使用黄铜铸钱,清初顺治康熙两朝铸“清钱”,折合配料比是铜50%,锡2%,铅6.5%,锌41.5%。雍正时的“黄钱”则明确是铜、锌各为50%,说明铸钱已经大量用黄铜和锌了。

《 考工记》中还记载有:“凡铸金之状,金与锡,黑浊之气竭,黄白次之;黄白之气竭,青白次之;青白之气竭,青气次之,然后可铸也”,说明当时已掌握了根据火焰的颜色,来判定青铜是否冶炼至精纯程度的知识,有句成语“炉火纯青”,就是由此引伸出来的。

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