河南汉代铁器的金相普查

北京钢铁学院学报 1980年第4期 河南汉代铁器的金相普查 科研处治金史组 执第邱亮辉 摘 要 我围古代钢铁技术有重要的发现和盘特的体系。考古发掘铁器的金相考案，是认 识我国古代钢铁技术的重要手段。本文根据文物保护的要求，改进金相检验方法， 对河南出土的302件铁器进行金相普查，其中有279件是汉代铁器。根据普查的结 果，对汉代钢铁生产的产品类型、工艺技术和生产流程提出自己的看法，对古代生 铁的治铸、炒钢和锻造、脱碳铸铁和铸铁脱碳钢、展性铸铁及其球墨组织等问题进 行初步的探讨。金相普查为深入研究汉代铁器制造了条件。 我国商周时期曾经使用陨铁器物〔1)一〔3)。春秋时期开始炼铁并且进入铁器时代〔4一 6)。由于生铁治炼及其柔化处理技术的发明，战国时期铁器的使特别是铁农具的使用日 益广泛。茶汉时期封建国家的统-·，促进了治铁生产的发展，逐渐形成我国独特的钢铁冶金 技术体系〔7〕。 河南在我国早期冶铁技术史上占有重要的地位。战国时期以治铁称若的宛冯〔8)、邓帅、 棠溪、龙渊都在今河南省境内。河南仓城和告成两处战国铸铁遗址已有相当的规模(9)。公 元前119年西汉政府实行盐铁官营，全国设铁官49处，有六处在今河南省境内〔10)。当时总 管全国盐铁业的盐铁丞孔仅就在南阳地区“大鼓铸”。据记载：“宛孔氏之先，梁人也，用冶铁 为业。秦伐魏，迁孔氏南阳，…大鼓钱，家致富千金”〔11)。东汉南阳太守杜诗制造水 排，并用于鼓铸，“用力少，见功多，百姓便之”〔12)。可见南地区冶铁业之兴正发达。 河南省境内象南地区这样的冶铁基地还有不少。目前已经发现的河南汉代治铸铁器的遗址 有十五处之多，遗址面积从儿万平方米到十几万平方米。如197G年发掘的郑州占荥镇汉代治 铁遗址面积约十二万平方米，是汉代河南那官营第一冶铁作坊，简称《河-一》〔13)。1958年 发掘的巩县铁生沟汉代冶铁遗址面！二万多平方米，是议代河南郡官营第.治状作坊，简称 《河三》〔14)。1959年发据的南1瓦房庄汉代铸铁遗址面积约H万平方米，是汉代南网1郴 官营第一铸铁作坊，简称《阳一》〔15)。此外，汉代弘农郡的宜I〔16)、澠池〔17)、颖川郡 的1城(18)、南阳郡的比阳〔19〕等处，从文献记载和出土实物可以判定曾设有冶铸作坊。 这些治铁遗址出土文物的科学考察，可以增加对古代治铁技术的了解。过去对出代铁器 进行考察的数量较少，如1950~1951年河南辉县固围村发掘五座大型魏墓出土战国铁器95件 〔20〕，仪有六件进行过金相考察〔21)。解放初期出土大批战国两汉铁器(22)，有26件进！ 企相分折〔23)。197」年以来对较多的古代铁器进行分析，发现了春秋战国时圳的块炼以、行 132

北 京 栩 铁 举 院 学 报 年第 期 河 南 汉 代 铁 器 的 金 相 普 查 科研 处冶 金史组 执笔 邱 亮辉 摘 要 我 国古代钢铁技 未有重 要 的发现 和 独 特 的体系 。 考古 发掘铁器 的金相 考察 , 是 认 识 我国古 代钢铁技 术 的重 要 手 段 。 本文 根 据文物 保 护 的要 求 , 改进金相检 验方 法 , 对河 南 出土 的 件铁 器进 行金相 普查 , 其 中有 件是 汉 代铁器 。 根据普查 的结 果 , 对 汉 代钢铁生产 的产 品 类型 、 工 艺技术和 生产流 程提 出 自己的看 法 , 对 古 代生 铁 的冶铸 、 炒钢和 银造 、 脱 碳铸铁和铸铁脱 碳钢 、 展 性铸铁及 其球 墨组 织 等问题 进 行初 步 的探讨 。 金相 普查为深入 研 究汉 代铁器 刻造 了条件 。 我国商周 时期 曾经 使用陨铁器物 〔 〕一 〔 〕 。 春秋时 期开 始炼 铁并且进 入 铁 器时代 〔一 〕 。 由于生 铁冶炼及 其柔 化处理 技术的发明 , 战 国时 期铁器的使月 特 别是铁农具的 使用 日 益广 泛 。 秦汉时期封建国家的统一 , 促进 了冶 铁生产 的发展 , 逐 渐形成我囚独特的钢 铁冶 金 技术体系 〕 。 河南在我国早期冶 铁技术史 上 占有重要的地 位 。 战 国时期 以 冶 铁称著 的宛 玛 〔 二 、 邓师 、 棠 溪 、 龙渊都在今河南省境 内 。 河南 仓城和告成两处战 国铸 铁遗 址 已有相 当的规 模 〔 〕 。 公 元前 年西 汉政府 实行盐 铁官营 , 全 国设 铁官 处 , 有六处在今河 南省境 内 〔 〕 。 当时总 管 全国盐 铁业 的盐 铁垂孔仅 就在南阳地 区 “ 大鼓铸 ” 。 据记 载 “ 宛孔 氏之先 , 梁人也 , 用 冶 铁 为业 。 秦伐魏 , 迁孔 氏南 阳 , … …大鼓铸 , 家 致富千 金 ” 〔 〕 。 东 汉南 阳 太 守 杜诗 制造水 排 , 并用 于鼓铸 , “ 用 力少 , 见功多 , 百姓 便之 ” 〔 〕 。 可 见南卜 地 区冶铁业之兴 旺 发达 。 河 南 省境 内象南阳 地 区这样的冶铁 旅 地还有不 少 。 目前 已经发现的河南 汉代 冶铸铁 器的遗 址 有十五处之 多 , 遗址 面 积从 儿万平方米到十几万 平方米 。 如 年发掘 的郑 州 古荣 镇 汉代 冶 铁 遗址 面 积约十二万平 方米 , 是汉代河南郡官 营第一冶 铁作 坊 , 简称 《河一 》〔 〕 。 年 发掘 的巩 县铁生 沟汉代冶铁遗 址 而 积二万 多平方米 , 是 汉代 河南邵官 营 第 二冶 吠 作坊 , 简称 《河三 》〔 〕 。 年发拟的南阳 瓦房 庄 汉代铸铁 遗址 面积 约十三万平方米 , 是汉 代南阳 郡 官 营 第一铸铁作坊 , 简称 《阳一 》〔 〕 。 此外 , 汉代 弘农郡的宜 〔 〕 、 绳 也〔 〕 、 颖 川翔‘ 的阳 城 〔 〕 、 南阳 郡 的比 阳 〔的 等处 , 从文 献记 载 和 出土实物可 以 判定曾设有冶铸作坊 。 这些 冶 铁遗址 出土 文物的科学考察 , 可 以 增加对古 代冶 铁技 术的 了解 。 过 去对古 代铁 器 进 行考察的数量 较少 , 如 一 肠 年河南辉 县固 围 付发掘五座 大型 魏墓 出土 战 国铁 器 件 〔 〕 , 仪 有六 件进 行过 金相考 察 〔 〕 。 解放初 期出土 大批 战 国 两 汉铁 器 〔 〕 , 有 件进 行 〕生 金 相 分析 〔 〕 。 年 以 来 对 较多的 占代铁器进 行分析 , 发现 了春 伙战囚 时 期 的块 炼 训 、 、 万寿

铁、展性铸铁〔4)和钢剑〔24)，渗碳钢及其淬火工艺〔25)，两汉时期的脱碳铸铁、炒钢、铸 铁脱碳钢、灰口铁、带有球墨的展性铸铁等〔26)一〔30)。其中对燕下都出土铁器、满城汉墓 铁器、渑池窖藏铁器、南阳瓦房庄遗址铁器进行批量较大的分析和考察。从地区来看，对河 南省的汉代冶铁技术进行比较集中的研究(31)，取得了对古代冶铁技术全面的认识。 最近，我们同河南省和郑州市博物舘合作，对河南出土320件铁器进行第一次铁器表前 的金相普查，对告成战国铸铁遗址〔32)、铁生沟汉代冶铁遗址〔33)和古菜汉代冶铁遗址〔34) 出生的铁器，凡是没有全部锈蚀的都做了金相分析，以期对汉代冶铁一般生产流程、铁器的 冶炼和铸造、炒钢和锻造、脱碳铸铁和铸铁脱碳钢、展性铸铁和球墨展性铸铁等有进-·步了 解，并为深入取样的研究提供线索。 一、汉代治铁一般生产流程 汉代冶铁的生产流程缺乏文献记载，除对遗址进行研究分析外，通过金相分析研究金属 的组织可以了解到铁器类型，进而推测其生产工艺和生产流程。但金相方法通常需要取样， 才能充分取得科学资料。然而为了确定生产流程，需要对尽可能多的铁器进行金相鉴定。为 此，必须从保护文物出发，减少对文物的取样。用表面金相分析方法，对文物进行不取样的 初查和筛选，以便减少取样分析。经过反复试验，利用牙科牙钻改装成磨样抛光机，在铁器 表面锈层以下1~2毫米深处磨出25平方毫米左右的平面，经过抛光就可以直接在金相显微镜 下观察。 当然这种观察的结果只反映文物表面的组织。这对于内外组织均匀的文物来说，不会影 响检验结果的准确性，而对于组织不均匀的文物，只能代表其表面组织状况。例！，对铁生 沟遗址出土71件铁器进行表面金相普查，并对其中26件进行取样复核和研究，其站果表]， 26件铁器中有21件和普查结果相符，5件对普查结果有所补充（见表1）。 表1 铁生沟铁器两种检验结果的分析 文物名称 表面金相 取样金相 检验结果 分析结果 原因分析 铁箭镞(T5,7) 铸铁脱碳钢 展性铸铁 表面脱碳没有团絮状石墨，故表面金相 普查时看做铸铁脱碳钢 球 器 铁锛('T3,28) 铸铁脱碳钢 球状石墨出现在：心部，表金相普查没 性铸铁 有发现，故判为铸铁脱碳钢 铁镢齿(T14,26) 铸铁脱碳钢 脱碳铸铁 表面系共析组织，心部仍为莱氏体组织， 故表面金相普查看到的是表面组织 铁(T12,13) 口 铁 脱碳铸铁 因锈蚀较深，长面去锈后直接看到心部 白口铁 铁片(T13,7) ◇ 铁 灰口铁 铁片有可能主要是灰口铁，局部地区有 白口铁组织 装1说明铁器内部和表面组织差并越人，丧普直和取样分析结果越不一纹。山此可见 表面普查的结果只有相对的意义。 153

铁 、 展 性铸铁 和 钢剑 〕 , 渗碳 钢及其淬火工艺 〔 〕 , 两 汉时期 的脱碳铸 铁 、 炒 钢 、 铸 铁脱碳 钢 、 灰 口 铁 、 带 有球墨 的展 性铸铁等 〕一 〔 〕 。 其中对燕下都出土 铁 器 、 满城汉墓 铁器 、 淹 池容藏铁 器 、 南阳瓦房庄遗址 铁器进行批 量较大的分 析和考察 。 从 地 区来看 , 对河 南省的 汉代冶 铁技术进行比 较集中的研究 〕 , 取得了对古代冶 铁技术全 面的认识 。 最近 , 我 们 同河南省和郑 州 市博物馆合作 , 对河南出土 件 铁器进 行 第一 次铁器 表 面 的金相 普查 , 对告 成战国铸铁遗址 〕 、 铁生 沟汉代冶 铁遗址 〕和古荣汉 代冶 铁遗址 〕 出生 的铁器 , 凡是没有全部锈蚀 的都做 了金相分 析 , 以 期对 汉代冶 铁一 般生产 流 程 、 铁器 的 冶炼和铸造 、 炒 钢 和锻造 、 脱碳 铸铁和铸铁脱碳 钢 、 展 性铸 铁和 球墨 展性铸 铁 等有进一步 了 解 , 并为深入 取样的研究提供线 索 。 一 、 汉 代冶铁 一 般生产流 程 汉代冶铁 的生产流程 缺乏文 献记 载 , 除对遗址进 行研究 分析外 , 通过金相 分析研究 金属 的组织 可以了解到铁 器 类型 , 进 而推 测 其生产工艺 和生产 流程 。 但金相方 法通 常需要取 样 , 才 能充 分取得 科学资料 。 然而为了 确定生产 流程 , 需要对尽 一 可能多 的铁 器进 行金 相鉴定 。 为 此 , 必 须从保护文 物出发 , 减少对文 物 的取 样 。 用 表面金 相 分析方 法 , 对文 物进行不取 样的 初查和筛选 , 以便减 少取 样分析 。 经 过反复试验 , 利用牙 科牙 钻改 装成磨 样抛光机 , 在铁 器 表面诱层 以下 毫米深处磨出 平方毫米左右的平 面 , 经过抛光就 可 以直 接在金 相显微 镜 下观察 。 当然这种 观察的结果 只反映文物 表面 的组织 。 这对于 内外组织均 匀 的文 物来说 , 不会影 响检验 结果的准确性 , 而对于组织不均 匀的文 物 , 只能代表 其表面组织 状 况 。 例如 , 对 铁生 沟遗址 出土 件铁 器进 行表面金相 普查 , 并对 其中 件进行取 样复核 和研究 , 其结果 表 明 , 件铁器中有 件和普查结果 相符 , 件对普查 结果 有所 补充 见表 。 表 铁 生 沟铁 器 两种检验 结果 的分析 文 物名称 表面金相 检验结果 取 样金相 分析结果 原 因 分 析 铁 箭傲 , 铸铁脱碳钢 展性铸铁 表 面脱碳没有团 絮状 石墨 , 普查时 看做铸铁脱碳钢 故 表面金 相 一 墨铁 性铸 展球 铁价 ’ ’ , 铸 铁脱碳 钢 铁 撅齿 , 铸铁 脱碳钢 脱碳铸铁 铁钟 , 自 口 铁 脱碳铸铁 铁片 ‘ , 自 口 铁 灰 口 铁 球状 石墨 出现在 心部 , 表 而 金相 济六没 有发现 , 故判为铸 铁 脱碳 钢 表 面系共 析组织 , 心 部仍 为莱 氏 体组织 , 故 表面金 相普 查看到 的是 表 面组织 因锈蚀 较深 , 表 迈去锈后直 接看到心 部 白 口 铁 铁片有可能 主 要是灰 口 铁 , 局 部地 区 有 自 口 铁组织 卜 表 说 明 认器 内部和 表 面组 织 差 异 越人 , 农 而 沙查和 取 样分析结果越 不 一致 。 山此 可见 表面普查 的结果 只 有相对 的 意义

利用这种方法，对河南古荥和铁生沟汉代冶铁遗址和王湾、东史马等汉代窖嫩铁器279 件进行表面金相普查。检查结果见表2。 普查的汉代铁器品种较全，但铁兵器较少，农具、工具占绝大多数。镢、铲、锄、锋、 锸、镰等农具188件，约占检验铁器总数的67%。普查发现的金相组织主要有白口铁、灰口 铁、麻口铁、展性铸铁（少量带有球墨）、脱碳铸铁、铸铁脱碳钢、炒钢等七个类型。原始 的块炼铁工艺，即铁矿石在低温固体状态下直接还原的产品几乎没有。灌钢工艺（即后来史 书〔35)一〔38)上记载的，把一定比例的生铁烧化溶滴在热铁之间，通过加热锻打，使成为碳 分均匀的钢)，因为它的金相组织特点尚未搞清楚，暂时区分不出来。 表2 汉代铁器金相普查结果 材料 镢铲 锸 刀轴承鎚 削、钉 占检验 锛镣釜凿铁板 浇口铁其它总计 铁器总 性质 镢齿锄 一字锸镰棘轮夯头 剑、戟 数的百 分比% 白 过共晶 4 310 20 ! 曰 共晶 68 1 2 1 2 1 6 33 25 铁 亚共晶 2 12 2 1 3 6 17 灰铁口 6 1 1 5 1 1 3 20 7 麻口铁 1 1 4 1.5 铁素体基体 1 53 1 12 1 1 17 性 珠光体基体 3 64 2 1 1 16 13.5 铁 球状石墨 2 1 1 4 铸 珠光体型 24 14 1 2 1 134 脱碳 珠光体型 铁素体型 1055 5 1 3 6 4 39 40 铁素体型 4 7 2 19 1 1 4 1 39 脱碳铸铁 7 23 1 1 1 2 17 6 炒 钢 1 1 2 1 3 9 19 共 计 72364135 7 44241316 6 32 279 100 普查的汉代铁器中，白口铁、灰口铁、麻口铁系铸造产品，共计94件，约占检验铁器总 数的34%。展性铸铁、脱碳铸铁、铸铁脱碳钢则是铸造白口铁退火的产品，总共166件，约 占59%。炒钢是另一种工艺类型的产品，即生铁加热到半熔化状态，吹入空气炒炼成钢的工 艺。炒钢产品19件，约占7%。以上各类产品几乎都经过铸造，可见铸造工艺在汉代冶铁技 术中占有较为重要的地位。从各种工艺生产的铁器数量来判断，汉代冶铁的基本工艺是：生 铁冶铸一脱碳退火。它比欧洲十八世纪前冶铁生产中普遍采用的块炼铁一镀造工艺，无论在 生产效率上或者质量上都优越得多。 134

利用这种方法 , ‘ 对河南古荣和 铁 生沟汉代冶铁遗址和王 湾 、 东史 马等汉代窖藏铁器 件进行表面金相 普查 。 检查 结果 见表 。 普查 的汉代铁器 品种较全 , 但铁兵器 较少 , 农具 、 工具 占绝大多数 。 撅 、 铲 、 锄 、 铎 、 插 、 镰等农 具 件 , 约 占检验铁器总数 的 。 普查发现的金相组织 主要有白 口 铁 、 灰 口 铁 、 麻 口 铁 、 展性铸铁 少量带有球墨 、 脱碳铸铁 、 铸铁脱碳钢 、 炒 钢 等七个类型 。 原始 的块炼铁工艺 , 即 铁矿石在 低 温固体状态 下直 接还原 的产品几乎没 有 。 灌钢工艺 即后来史 书 〔 〕一 〔 〕上记载的 , 把一定比例 的生铁烧 化溶 滴在熟铁之 间 , 通过 加热锻打 , 使成为碳 分均 匀的钢 , 因为它 的金相组织 特 点尚未搞清楚 , 暂时 区分不 出来 。 表 汉代 铁器金相普查结 果 耘 一 丽 一 撅 阔 …铀 厉轴承 翅 削 、 钉 一盯刀百智犷 一 球状石墨 “ ‘ ,‘ … … … 翻 ’一 珠光泳董 ’ ’ … … 万不刃 — , 铁 素体型 ‘” ‘ …‘ ‘ ” ” ” 脱碳淞 , 小 一 厂司 … 。 炒 钢 卜 …下叮 一 门 卜卜下 一 】…不一 计 , ‘ ‘ 臼飞 一 … 。。 普查的汉代 铁器 中 , 白口 铁 、 灰 口 铁 、 麻 口 铁系铸造产 品 , 共计 件 , 约 占检验铁器总 数的 。 展性铸 铁 、 脱碳铸 铁 、 铸 铁脱碳钢则是铸造 白口 铁退 火的产 品 , 总共 件 , 约 占 。 炒钢是另一种工艺 类型 的产 品 , 即生铁加热到半熔 化状态 , 吹入 空 气炒炼成钢 的工 艺 。 炒钢产品 件 , 约 占 。 以 上 各类产 品几乎都经过铸造 , 可 见铸造工艺在汉代冶 铁技 术中占有较为重要的地位 。 从 各种工艺生产的铁器数量来判断 , 汉代冶铁的基本工艺 是 生 铁冶铸一脱碳退火 。 它比 欧洲十八世 纪前冶铁生产 中普遍采用 的块炼铁一锻造工艺 , 无 论在 生产效率上或者质量 上都优越得 多

应当指出，生铁炼钢是冶金生产技术的重大发明。在这以前炼钢的原料是块炼铁，它在 木炭中加热到900℃以上长期保温，或者锻造时在木炭中反复加热，碳渗透到铁中，使之成 钢，叫做块炼渗碳制钢法，简称渗碳钢〔25)。由于块炼铁生产工艺复杂，大大限制了炼钢生 产的发展。铸铁脱碳成钢和生铁炒炼成钢的技术划时代地开辟了以生铁为原料炼钢的新时 期。因为生铁比块炼铁容易生产，产量很大，生产效率高，成本低廉，使钢的工具和兵器的 广泛使用成为可能，对整个社会生产力的提高有显著的作用。 根据以上汉代的冶铁工艺，按照生产的先后顺序，参考考古发掘的冶铁设施和作坊布 局，可以推测其一般生产流程大体如表3所示。 表3 汉代冶铁作坊一般生产工艺流程 灰口铁 脱碳铸铁 风设备 低碳钢 锻造 铸铁脱碳钢 采 高碳钢 成品 矿 竖 生铁铸造 白 炼 口 烧 铁 铁 碳退火 珠光体展性铸铁 炭 展性铸铁 铁素体展性铸铁 烘 范 球墨展性铸铁 火材料生产 炒钢 锻造 制 范 麻口铁 二、生铁的治炼和铸造 铁器普查结果表明，生铁的冶铸是汉代最重要的冶铁技术。 我国是世界上冶铸生铁最早的国家。迄今出土可以确定为春秋时期的铁器有十件左右 〔5)。其中铸铁有长沙识字龄314号墓出土的铁锸〔23)，杨家山65号墓的鼎形器、窑龄15号墓铁 鼎〔24)和六合程桥1号墓出土的铁丸〔39)等。由于年代久远，铁器锈蚀很严重，对它做金相鉴定 是很困难的。柯俊首先在程桥铁丸的锈层中发现生铁所特有的莱氏体共晶组织的残迹（图一， 本文附图均见图版)。随后又发现洛阳水泥厂工地出土战国初期的铁锛是铸铁，并且经过脱 碳退火热处理成为韧性较好的、能够用于实际生产的铁器〔4)。战国中期的兴隆铁范也是铸 铁的产品〔23)。铁范的使用说明当时铸铁生产的广泛性。燕下都战国晚期墓出土一批铁器， 不少是铸铁产品〔25)。 登封告成战国遗址有大量白口铁铸件（图二），巩县铁生沟大约有70件汉代白口铁（图 )、这些白口铁中共晶白口铁约占一半。过共晶和亚共晶各占四分之一左右。它绝大部分 135

应 当指 出 , 生铁炼钢是 冶金生 产技术 的 重大发明 。 在 这 以前炼钢 的原 料是块炼铁 , 它在 木炭 中加热到 ℃ 以 上长 期保 温 , 或者锻造时 在木炭 中反复加热 , 碳渗透 到铁 中 , 使之成 钢 , 叫做块炼渗碳制钢 法 , 简称渗碳钢 〔 〕 。 由于块炼铁 生产工艺 复杂 , 大大 限制了炼钢生 产 的发展 。 铸铁脱碳成钢和 生铁炒炼成 钢 的技 术划 时代地 开辟了 以生铁 为原 料炼钢 的 新时 期 。 因为生铁 比 块炼铁 容易生产 , 产 量很大 , 生产效率高 , 成 本低廉 , 使钢的工具和兵器的 广泛 使用成 为可能 , 对整个社会生产力的提高 有显著的作 用 。 根 据 以 上 汉代的冶铁工 艺 , 按照 生产 的先后顺序 , 参考 考古 发掘 的冶铁设施和作坊布 局 , ‘ 可以 推测 其一般生产流程大 体如 表 所 示 。 表 ‘ 汉代冶 铁作坊一般生产工艺 流程 仁巫亘 一 一 画纽生…一二…二厂 一 ‘ 低碳钢 , 二 锻造 下 … — —— — 】 一 — 分 寸 六铸 铁脱碳 钢 …, — — ’ ‘一 燮望望一一 成 品 止亡卫, 户… 卜﹄ 咔匣巫 画 一 巫一一 珠光体展性铸铁 铁 素体展性铸铁 球墨展性铸铁 今一一 今︸ 铁一白口︷ 一 亘区 … 困囚图朋圈土一︷个回园 一 牵 周澎一朋 ·曰旧同图一个恩圈周一 今咔 一采炭矿烧 二 、 生铁 的冶炼和铸造 铁器普 查结果表明 , 生铁 的冶铸是 汉代最重要的冶 铁技术 。 , 卜 我国是世 界上冶铸生铁最早 的国家 。 迄今 出土 可 以确定为春秋时期 的铁器有十件左右 〔 〕 。 其中铸铁有长沙识字岭 号墓 出土 的铁镭 〔 〕 , 杨家山“ 号墓的鼎形器 、 窑岭 号墓铁 鼎 和六 合程 桥 号墓 出土的铁丸 〕等 。 由于年代久远 , 铁 器锈蚀很严 重 , 对它做金相鉴定 是 很 困难的 。 柯俊首先在程桥铁 丸的锈层中发现生铁所特有的莱氏体共晶组织的残迹 图一 , 本文 附图均见图版 。 随后 又发现洛阳水泥厂工 地 出土 战国 初期 的铁铸是 铸 铁 , 并且 经过脱 碳退 火热处理成为韧 性较好 的 、 能够 用于实 际生 产的铁器 〔 〕 。 战国中期 的兴 隆铁范也是铸 铁 的产 品 〔 〕 。 铁 范的使用 说明 当时铸铁生产的广泛 性 。 燕 下都 战 国 晚期 墓 出土一批铁 器 , 不 少是铸铁产 品 〕 。 登封告成 战国遗址 有大 量 白 口 铁铸件 图二 , 巩县 铁生 沟大约有 件汉代白 口 铁 图 今裕弃 , 这些 白 口 铁中共晶 白口 铁 约 占一半 。 过共 晶和亚共晶 各占四 分之 一左右 。 它绝大部分 妙羚 ‘ ” 一 ’ 、 一 ” ’ 一 ” ” 一 ” , · 一 一 护 · 沁 一 攘扮东 从 , · 」卜,乓石 飞笋 才泛少 」找万 丫睁‘ 二 八 认

用来制作镢、铲、锄、铧等农具，除了犁铧可以直接作为成品外，其余很可能是作为热处理 的原料。正因为白口铁既可做成品，又可做原料，所以铁器普查中白口铁多到约占普查铁器 总数的四分之一。 灰口铁是含有片状石墨的铸铁组织，铸造性能好，凝固收缩时体积变化小，适合铸造各 种器物。目前经过鉴定的最早的灰口铁是公元前112年满城汉基出土的轴承（铁锏)，它的金 相组织是片状石墨均匀地分布在珠光体的基体上（图四）。由于灰口铁中石墨有润滑作用， 做轴承材料是很适宜的。 铁器的金相普查中，约有7%的灰口铁。除了做轴承外，还用来做铁镢和铁板等材料。 T13,7铁板，石墨片较细，基体以珠光体为主，兼有少量铁素体（图五）。 山东莱芜出土汉代铁范的金相组织（图六）和满城汉墓出土的铁犁的金相组织都兼有白 口铁和灰口铁两种组织，是谓麻口铁组织。麻口铁的机械性能也介于白口铁和灰口铁之间。 这次铁器普查中发现麻口铁四件，有镢、釜、浇口铁等。铁生沟T5,42铁器的麻口铁组织如 图七。 普查的铁器中有铸造生铁94件，其中白口铁占75%，灰口铁21%，麻口铁4%。显然前 两种是比较成熟的工艺，而麻口铁很可能是生产白口铁和灰口铸铁中偶然得到的产品。这批 铸造生铁中有代表性的铁器化学成分(%)如表4。 装4 河南汉代铸铁成分 文物名称 碳 硅 锰 硫 磷 金相组织 残铁铲铁生沟T12,16 3.82 0.09 0.12 0.022 0.40 白口铁 残铁板铁生沟T13,7 3.8 0.22 0.09 0.00 0.48 灰口铁 残铁器铁生沟T5,42 1 4.0 0.42 0.21 0.070 0.41 麻口铁 生铁板铁生沟 4.12 0.27 0.125 0.043 0.15 生铁古荥 4.0 0.21 0.21 0.091 0.29 铁板古荥 4.2 0.07 0.05 0.012 麻口铁 铁板古荥 3.8 0.12 0.05 0.020 0.292 灰口铁 以上化学成分分析结果表明，古代铸铁一般含碳较多，含硅较低。这是冶炼温度较低造 成的。同时，据以上和另外约20件古代铁器成分分析(40)的结果表，古代铁器含硅一般不 超过0.20%，个别的达到0.4%左右，比现代铸铁特别是灰口铁的含硅量低得多，是冶炼温 度较低的佐证：。碳和硅都是促进石墨化的元素。古代铸铁中含碳较乡，有利于铸铁的石器 化，而含硅较低则又不利于石墨的形战。与现代生铁比较铸铁含磷偏高，金相观察有明显的 磷共晶。含磷偏高，一方面可以提高铁水流动性，改善铸造性能，另一方而含磷过高会造成 冷脆。古代铸铁中含硫等杂质较少，这是木炭炼铁的结果。 汉代冶炼生铁的高炉形式多样。铁生沟冶铁遗址有圆形炼炉六座，炉缸直径0.8一1.8 米，残高1米左右。古荥冶铁遗址有椭圆形炼炉两座，东西并列，间隔14.5米。炉缸呈椭例 形，现存南北长轴4米，东西短轴2.7米（图八）。炉底还有残存的铁块和因炉底耐火材料 烧裂而流入缝中的铁。炉壁残高0.54米，炉后壁厚1米，两侧壁0.45米（图儿）。 古荥炼铁炉周国清理出炉内积铁块及烧结炉料九个。其中最重的两共铁块各疗20多吨， 呈椭圆形，长轴长3.24米，短轴长1.72一2.13米，底厚不均，议处1.1米，k:处0.12米 136

用来制作撅 、 铲 、 锄 、 烨等农具 , 除了犁铎可以直接作为成品外 , 其余很可能是作为热处理 的原 料 。 正 因为白 口铁 既 可做成品 , 又可做原料 , 所 以铁器普查 中白口 铁多到约 占普查铁器 总数的四 分之一 。 灰 口 铁是 含有片状石墨的铸铁组织 , 铸造性能好 , 凝 固收缩时 体积变化小 , 适合铸造 各 种 器 物 。 目前经过 鉴定的最早的灰 口 铁是公元前 年满城汉墓出土的轴承 铁钢 , 它的金 相组织是片状石墨均匀 地分布在珠光体的基体上 图四 。 由于灰 口 铁中石墨有润滑作用 , 做轴承材料是很适宜的 。 铁器 的金相普查 中 , 约有 的灰 口 铁 。 除了做轴承外 , 还 用来做铁撅和铁板 等材料 。 , 铁板 , 石墨片较细 , 基体以珠光体为主 , 兼有少量铁素体 图五 。 山东莱芜出土 汉代铁范的金相组织 图六 和 满城 汉墓出土 的铁 犁的金相组织都兼有 白 口 铁和灰 口 铁两种组织 , 是谓麻 口 铁组织 。 麻 口 铁的机械性能也介于 自 口 铁和灰 口 铁之 间 。 这次铁 器普查中发现麻 口 铁四 件 , 有撅 、 釜 、 浇 口 铁等 。 铁生 沟 , 铁 器的麻 口 铁组织如 图七 。 普 查的铁器 中有铸造生铁 件 , 其中白 口 铁 占 , 灰 口 铁 , 麻 口 铁 。 显然前 两种是 比较成熟的工艺 , 而麻 口 铁很可能是 生产 白 口 铁和灰 口 铸 铁中偶 然得 到的产品 。 这批 铸造生铁中有代表性的铁 器化学成分 如表 。 表 河 南汉代铸铁成 分 文 物 名 称 碳 …硅 ’ 锰 磷 金 相组织 白口 铁 灰 口 铁 麻 口 铁 月任勺,刀潇,月 ‘一。︸ … 曰 , 今自 八八日日︸︵︸︸ ︼,, “八叮‘土‘, 自山自任月,, … 八一 残 铁铲 铁生 沟 , 残 铁板 铁生 沟 , 残 铁 器 铁生 沟 , 生 铁板 铁 生 沟 生 铁 古 荣 铁 板 古 荣 铁 板 古 荣 。 麻 口 铁 灰 口 铁 ‘八工, 办曰工︸, 一 … 八︸﹄ 以 上化学成分 分析结果 表明 , 古 代铸铁 一 般 含碳 较多 , 含硅较低 。 这是 冶炼温 度较低造 成 的 。 同时 , 据 以 上和另外 约 件古代铁 器成 分分析 〔 。〕的结果 丧明 , 古代 铁 器 含硅一般不 超过 , 个别 的达 到 左 右 , 比现代铸铁特别是 灰 口 铁 的 含硅 量低得多 , 是 冶炼 温 度较低的佐证 。 破和 硅都是 促进石 墨 化的元素 。 古代铸 铁中 含碳 较多 , 有利 于铸 铁 的石墨 化 , 而含硅 较低 则又不利 于石墨 的形成 。 与现代生铁 比较铸铁 含磷 偏高 , 金相观 察有明显 的 磷共晶 。 含磷偏高 , 一方 面可 以提 高铁 水流 动性 , 改 善铸造性能 , 另一方 而 含磷 过 高会造成 冷脆 。 古代铸铁中 含硫 等杂质 较 少 , 这是木炭炼铁 的结果 。 汉代冶炼生 铁 的 高炉形式 多样 。 铁 生 沟冶铁 遗址有圆形 炼 炉六 座 , 炉缸直径 一 米 , 残高 米左右 。 古 荣冶铁遗 址有椭 圆形炼炉两座 , 东 西 并列 , 间 隔 米 。 炉缸呈椭 圆 形 , 现存南北长轴 米 , 东西短 轴 米 图八 。 炉底还有残存的 铁块 和 因 炉底耐 火材 料 烧 裂 而流入缝 中的铁 。 炉壁 残高 米 , 炉 后壁 厚 米 , 两 侧壁厚 肠米 图 九 。 古 荣炼铁 炉周 围清理 出炉 内积铁 块 及烧 结炉 料九个 。 其中最 重的两 块 铁 块 各 又 多 吨 , 呈椭 圆 形 , 一 民轴 氏 米 , 短轴 民 一 米 , 底 厚不 均 妓 厚处 米 , 址 沐处 任 米