軍事常識：中國的冶金術與冷兵器（上） - 天下縱橫談

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軍事常識：中國的冶金術與冷兵器（上）
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冶金術在人類文明的歷史裏是非常重要的。在談過青銅器以後，我們開始對鐵器做一個簡單的介紹。

1. 塊煉鐵技術：

這是人類進入鐵器時代最早採用的煉鐵技術，流行於兩河流域，以「地爐」來煉鐵。

「地爐」顧名思義，就是在地上挖一個坑作爐子。這個坑的直徑大約四十公分，深二十公分。冶煉的時候鋪一層木炭，鋪一層鐵礦石，再鋪一層木炭，這樣一層一層地堆積起來，然後將木炭點燃。當溫度升高到攝氏五百度以上時，木炭燃燒產生的一氧化碳就開始和鐵礦石中的氧化鐵起作用，把氧化鐵還原成鐵。當溫度升高到攝氏一千度左右，就可以得到含碳量很低的固體鐵塊。

這種鐵塊是軟的、形狀像海綿的熟鐵塊。它的結構疏鬆，表面有很多空隙，空隙中夾有礦石本身存在的許多氧化物，這些氧化物是需要去除的雜質。

此時冶金師取出全部的爐料，經過分選後，再把這些熟鐵塊燒熱，然後不斷地鍛打，就可以擠出一部分的雜質，得到比較純的熟鐵塊。用這種熟鐵塊就可以鍛造各種鐵器了。

這就是兩河流域的「塊煉鐵技術」。

前面說到兩河流域的煉鐵技術傳到中國，無論是外國還是中國，塊煉鐵都是首先被用在兵器上。中國最早的出土鐵器是西周晚期（公元前八世紀）製造的鐵劍。但是前面提過，這項技術長期沒有推廣，鐵兵器開始受到中國人的重視是幾百年後的春秋晚期。

話說中國得到了兩河流域的「塊煉鐵技術」後便開始冶鐵，但是很快發現當地鐵礦煉出來的鐵質量很差，完全無法和青銅相比。於是鐵在中國被稱為“惡金”。但是奇怪的是，冶金師傅偶然又會煉出幾把上好的鐵兵器，那可真是令人念念不忘，於是「神劍」的傳說就開始在華夏大地流傳。中國人不知道，其實「神劍」乃是冶金師傅的運氣特別好，碰到品質高的富礦的產品。

好了，為了煉出傳說中的神兵器，工匠們開始努力，並且借鑒了冶煉青銅的經驗。但是一直到春秋末期，中國人都沒有能夠克服惡劣的鐵礦石的影響，使鐵器能夠普及。

可是就在春秋末期，也就是公元前６世紀的時候，一件大事發生了，中國人發明了「生鐵鑄造法」。這個技術徹底改變了鐵器在中國的應用和普及，也改變了中國的命運。

2. 生鐵鑄造技術：

中國人捨棄了地爐，改用高爐來煉鐵。鐵礦石和木炭都放入高大的爐內通過高溫熔煉。在熔煉的過程中，氧化鐵在一定的溫度下與木炭及一氧化碳接觸，被還原成固態的鐵。固態的鐵吸收了碳以後，熔點開始降低。當含碳量達到2%，鐵的熔點降到攝氏一千一百四十六度。此時利用鼓風技術將高爐的溫度升高到攝氏一千兩百度以上，液態的鐵水就匯流於爐底，上面覆蓋一層鐵渣保護鐵水不再被氧化。鐵水從爐底流出來冷卻成塊，就是生鐵。

生鐵的含碳量很高，質硬而脆，錘鍛則易斷裂。但是中國人從青銅器已經有了鑄造的技術，所以可以用生鐵來鑄造一些笨重的東西，譬如鐵鼎之類。至於用它來製造兵器，那顯然是不可能的。

從「塊煉鐵技術」發展出「生鐵鑄造技術」是中國獨有的現象。歸納起來有三個原因：
第一，中國人發明了巨大的「高爐」，這對「地爐」是很大的改進，它不但增高了爐內溫度，而且由於爐的容積增加，更大大地提高了冶鐵的效率。
第二，中國人發明了鼓風技術，可以使高爐的溫度遠超過攝氏一千兩百度，能將鐵從固態熔化成液態的鐵水。
第三，由於中國能夠把鐵熔為液體，就能夠藉助青銅熔鑄的技術來熔鑄鐵器，克服了生鐵硬而脆、不能鍛打的特性。

各位千萬不要小看了鼓風技術，它在冶鐵技術上是必不可少的。

鼓風技術中國在青銅時期就有了。最早的鼓風工具是一個牛皮製的大皮囊，叫做「橐」（音同「陀」）。人握住橐的把手，使它一張一合，就把風鼓入爐中，把炭火吹旺，使金屬熔化。最初是一人一橐，通過一個進風管鼓風。
到了春秋末期，發明了多管鼓風法，把許多橐排起來，通過幾個進風管，一起向爐裏鼓風。這個工具叫做「排橐」。
後來又發明了用畜力拉動的鼓風機，叫做「馬橐」。但是馬橐所花的畜力相當可觀，根據古書記載，熔化一次礦石，需要上百匹的馬來拉鼓風機。想想看，這是何等壯觀。我們的老祖宗幹起大事來，真有氣派！
東漢建武七年（公元３１年），南陽太守杜詩召集工匠，設計並製造了「水排」，就是水力鼓風機。水排節省人力和畜力，大大降低了大型冶煉工廠的生產成本。

鼓風機具的發明和改良，大幅度提高爐溫和增加效率，是冶鐵工業不可缺少的關鍵技術。

「生鐵鑄造技術」對中國的影響是巨大的。雖然生鐵不能用作兵器，但是中國人很快就發覺它可以用作農具和工具，中國的農業和工業很快就進入鐵器時代，大大增進了中國的農業和工業的生產力。

「生鐵鑄造技術」迎來了戰國時代，這項技術改變了中國的命運。隨著鐵農具和鐵工具的運用，華夏諸國的生產力都大大地提高。高生產力全面帶動了經濟、文化、軍事、和政治的突變，整個中國都沸騰起來了，進入了百家爭鳴、百花齊放、華夏文明歷史上最燦爛的黃金時期。

「生鐵鑄造技術」，毫無疑問，是中國最重要的發明之一。

（未完待續）

清晨獨自慢跑的 YST

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