冶金古代冷兵器发展

复合剑的创制

这种复合剑的制造技术很巧妙，剑的脊部和刃部是用含锡量不同的青铜，分两次铸成的。其方法是先铸造剑柄和剑脊，后铸造剑刃，再将剑刃同剑脊的榫部结合成剑体。经过考古部门用科学方法对这种剑进行测定，其脊部含锡量为10%，刃部含锡量为20%。含锡量低的脊部韧性较大，不易折断，利于长久使用。含锡量较高的刃部坚而利，便于刺杀。这种脊部坚韧、刃部锋利、刚柔相济的复合剑，是青铜兵器制造技术提高的重要标志。当前第1页\共有24页\编于星期六\21点

木棒，石块

打制石器磨制石器青铜钢铁↓↓↓↓当前第2页\共有24页\编于星期六\21点（新石器时代晚期）马家窑青铜刀目前中国最早的青铜刀

越王勾践剑的主要的成份是青铜和锡，还含有少量的铅、铁、镍和硫等，剑身的黑色菱形花纹是经过硫化处理的，剑刃精磨技艺水平可同现在精密磨床生产的产品相媲美，充分显示了当时越国铸剑工匠的高超的技艺。当前第3页\共有24页\编于星期六\21点商代铁刃铜钺（陨铁）西周铜芯玉柄铁剑（人工冶铁）江苏六合程桥春秋末叶楚墓出土的铁条（白口生铁）当前第4页\共有24页\编于星期六\21点

铸铁柔化术战国铁锛（黑心可锻铸铁）战国铁胄（白心可锻铸铁）断面亮白色有较好的耐冲击性断面灰黑色有较好的硬度和强度

白口生铁又硬又脆，虽然坚固耐磨，但不适于制造需要强度和韧性的工具在。我国劳动人民经过长期实践，又在春秋战国之际创造了铸铁柔化术，将白口生铁进行适当的退火处理，使碳化铁分解出石墨变成可锻铸铁。当前第5页\共有24页\编于星期六\21点钢长沙杨家山春秋晚期钢剑（现存最早的钢制品）将含碳量接近熟铁的块炼铁，放在炭火中加热渗碳，并反复折叠锻打，挤出杂质，得到块炼渗碳钢。这是最原始的钢。有的选用优质块炼铁，配合定量的渗碳剂和催化剂，密封加热渗碳，练出优质的块炼钢。干将，莫邪，太阿等名剑就是用这种优质块炼钢制成的。

早期炼钢法当前第6页\共有24页\编于星期六\21点铸铁脱碳钢（西汉）将生铁铸件进行退火脱碳，使其含碳量降低到钢的成分范围，而又不析出或很少析出石墨，从而变成钢件。（北京大葆台西汉燕王墓出吐得刀和簪，是运用这种工艺的最早实例）炒钢（西汉）将生铁加热熔化，成为液态或半液态，撒入矿石粉，并不断进行搅拌，使之脱碳成钢。百炼钢（东汉）但取精铁（高碳钢材）锻之百余火，每锻称之，一锻一轻，至累锻而斤两不减，则纯钢也，虽百炼不耗矣。——沈括《梦溪笔谈》当前第7页\共有24页\编于星期六\21点炉二炒钢炉一炼生铁当前第8页\共有24页\编于星期六\21点当前第9页\共有24页\编于星期六\21点当前第10页\共有24页\编于星期六\21点灌钢法

中国生铁制钢技术自战国初期到汉代经过几百年的历程，从块炼铁、渗碳炼钢发展到生铁固体脱碳炼钢、炒钢、炼制熟铁，以及重新渗碳硬化或淬火硬化。在这个基础上，发明了利用液态生铁对熟铁进行扩散渗碳炼钢的方法。这一方法的最早记载见于《北齐书·綦母怀文传》，称为“宿铁”，后世称为灌钢，又称团钢。

后来灌钢法又不断发展，宋代将生铁片嵌在盘绕的熟铁条中间，用泥把炼钢炉密封后进行烧炼效果更好。明代又改进为将生铁片盖在捆紧的若干熟铁薄片上，使生铁液可以均匀地渗入熟铁之中，用涂泥的草鞋遮盖住炉口，使生铁可以从空气中得到氧气而更易熔化，提高了冶炼效率。明中期以后，灌钢法又进一步发展为苏钢法。以熟铁为料铁，置于炉中，而将生铁板置于炉口，生铁板开始熔化后用火钳夹住左右移动，并不断翻动料铁，使料铁均匀地淋到滴下的生铁液，既可以产生很好的渗碳作用，又可以产生剧烈的氧化作用，是铁和渣分离，生产出含渣少而成分均匀的钢材。当前第11页\共有24页\编于星期六\21点

中国古代热处理

退火是一种金属热处理工艺，指的是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却。目的是降低硬度，改善切削加工性；消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。

渗碳这种工艺起源于战国后期所创造的渗碳钢。1968年河北满城出土的西汉刘胜(卒于公元前113年)的佩剑，经分析，表面有明显的渗碳层，并经淬火，其硬度为HV900～1170，而中心低碳部分的硬度为HV220～300。表面硬度较高，锋利耐磨，而中心则有很好的韧性，不易折断。刘胜的错金书刀经过渗碳局部淬火后，刃部和刃背获得硬韧兼备的效果，可见当时刀、剑的热处理工艺已具有很高的水平。《天工开物》叙述了古代制针用的渗碳剂和固体渗碳工艺。明末方以智著《物理小识》（成书于1647年）记载了3种渗碳剂：一是“虎骨朴硝酱，刀成之后火赤而屡淬之”；二是“酱同硝涂錾口，锻赤淬火”；三是用“羊角乳发为末，调敷刀口”。前两者都有一定的渗氮作用。

淬火这种工艺首先用于熟铁渗碳淬硬。1965年河北易县燕下都遗址出土的战国后期锻剑等武器大都是经过淬火硬化的，经金相分析，发现了淬火产生的针状马氏体。《史记·天官书》（成书于公元前91年）有“水与火合为焠”之说。《汉书（记西汉事）·王褒传》有“巧冶干将之朴（窄长有短把的刀），清水焠其锋”的记载。《太平御览·蒲元传》载三国时蜀人蒲元对他的“神刀”淬火用水的选择，虽多渲染，不尽可信，但当时确已认识到水质对淬火效果的影响。《北齐书·列传第四十一》载东魏、北齐间(534～577)的綦母怀文在“宿铁刀”淬火时“浴以五牲之溺，淬以五牲之脂”。可见当时已采用含盐的水和油作为具有不同冷却速度的液冷介当前第12页\共有24页\编于星期六\21点

古代兵器——殳

殳，是一种竹木制的打击兵器，又名杵杖棒等。夏商周三代时已被列为五兵（指戈戟酋矛夷矛）之一，是当时军队的基本武器曾候之用殳

戈古代的一种曲头兵器，横刃，用青铜或铁制成，装有长柄。盛行于商至战国时期,秦以后逐渐消失。主要用于车兵作战当前第13页\共有24页\编于星期六\21点

戟

戟是一种我国独有的古代兵器。实际上戟是戈和矛的合成体，它既有直刃又有横刃，呈“十”字或“卜”字形，因此戟具有钩、啄、刺、割等多种用途，分为单耳和双耳，单耳一般叫做青龙戟，双耳叫做方天戟。历史上用戟做武器的牛人就有项羽，吕布，郭子仪，薛仁贵等当前第14页\共有24页\编于星期六\21点唐帝国通过开明的政治和强大的军事力量，成为当时世界的中心，从唐初的统一之战到盛唐时期所有的对内对外战争，都出现在冷兵器历史上对后世影响巨大的武器——唐刀。在当时的世界上是与阿拉伯大马士革刀著称于世的两种名刀，无论是技术上还是在艺术上均达到了极高的成就，可以说是我国刀剑史上的巅峰。《唐六典》中卷十六《武库令》中记载“刀之制有四，一曰仪刀，二曰障刀，三曰横刀，四曰陌刀。”“今仪刀盖古班剑之类，晋宋已来谓之御刀，后魏曰长刀，皆施龙凤环，至隋，谓之仪刀，装以金银，羽仪所执。障刀，盖用障身以御敌。横刀，佩刀也，兵士所佩，名亦起于隋。陌刀，长刀也，步兵所持，盖古之断马剑。”当前第15页\共有24页\编于星期六\21点覆土烧刃：

本质也是一种局部淬火的技术。基本方法是以秘方调配的泥土（硼砂，硝石，粘土，铁粉等等）覆盖刀身不需要高硬度的位置，然后将刀剑加热至特定温度。当红热的刀身进入水中后，赤裸的部分迅速冷却，而有泥土覆盖部位的温度变化不会非常明显，导致硬度与赤裸部位不同。这样可以精确控制刀条不同部位淬火时的不同冷却速度，冷却速度与硬度成正比，与韧度成反比。

包钢技术：包钢技术则是在对于钢材有深刻研究与认识之后所发明出来的制刀技术，主要方法是在V字形坚硬的高碳钢中夹入较软的低碳钢；夹钢则是在两层低碳钢中间夹上一块高碳钢。这两种技术都体现了“好钢用在刀刃上”这一制作上等刀剑的基本思想，亦使得钢刀拥有了极佳的韧性。再加上当时唐代刀匠对铁矿石的要求十分高很多都选用大马士革钢作为材料，由此，唐刀成为当时世界上最为优良的刀剑之一。当前第16页\共有24页\编于星期六\21点

陌刀为一种两刃的长刀，较重，大约50斤（举陌刀重五十斤乘城。贼将入,兴一举刀,辄数，见于新唐书《张兴传》）。由于陌刀出现于隋朝，隋朝的1斤只相当于现代的220克，隋朝的50斤相当于现代的22斤左右，但这仍是算相当沉重的实战兵器了。唐代军中大量配备，陌刀是做为军队重要的战争物资装备的，并且在唐中期作为军用器物，所以严禁民间私造和私藏，其前身是汉代少府所制斩马剑，大将军李嗣业就善于使用这种逆天的战场大杀器。陌刀当前第17页\共有24页\编于星期六\21点弓箭

中国古人有独特的理论，即“弓生于弹”（《吴越春秋·勾践阴谋外传》）。弹指弹弓。在甲骨文中，弹字写作B，为一张弓，弦中部有一小囊，用以盛放弹丸。这种形状的弹弓，在中国一直广为流行。也许，先民最初发明的只是发射小石子或泥弹丸的弹弓，之后进一步摸索，才将弓用于射箭，于是产生了弓箭。

古代以弓发射的具有锋刃的一种远射兵器。弓由弹性的弓臂和有韧性的弓弦构成；箭包括箭头、箭杆和箭羽。箭头为铜或铁制，杆为竹或木质，羽为雕或鹰的羽毛。是中国古代军队使用的重要武器之一。当前第18页\共有24页\编于星期六\21点

北京聚元号弓箭制作技艺

弓箭是一项古老的发明。中国有制作弓箭的传统，弓箭在中国古代乃至近代社会中都发挥了重要作用。传统弓箭的生产工艺流程复杂，每道工序的细腻程序和要求极高。北京聚元号弓箭制作技艺，即清代皇家弓箭作坊的全套技艺，所用原料、工具、技法均与《考工记》、《梦溪笔谈》、《天工开物》所载相近，所制各类弓箭品质精善。“聚元号”弓箭制作技艺至今已有近三百年的历史，它承袭了中国双曲反弯复合弓的优良传统，历经了一系列社会变故后仍保留了传统制造工艺，是十分珍贵的民族文化遗产。

《考工记》对于弓的材料采择、加工的方法、部件的性能及其组合，都有较详的要求和规定，对工艺上应防止的弊病，也进行了分析。《考工记》中认为制弓以干、角、筋、胶、丝、漆，合称“六材”为重要。当前第19页\共有24页\编于星期六\21点六材

六材之干包括多种木材和竹材，用以制作弓臂的主体，多层叠合。干材的性能，对弓的性能起决定性的作用。《考工记》中注明：干材以柘木为上，次有檍木、柞树等，竹为下。这些木头的材质坚实无比，任凭推拉也不会轻易折断，发箭射程远杀伤力大。南方弓与北方弓在材质上明显不同，南方多用竹子为干，而北方，特别是东北一带尤其以这种硬实木为主。这也是中国古代战争中，北方军队总能占得先机的原因之一。

六材之角即动物角，制成薄片状，贴于弓臂的内侧(腹部)。据《考工记》，制弓主用牛角，以本白、中青、未丰之角为佳；“角长二尺有五寸(近50厘米)，三色不失理，谓之牛戴牛”，这是最佳的角材(一只角的价格就相当于一头牛，即牛的头上顶着的不是牛角，而是两头“牛”)。中国北方多是黄牛，看不到水牛的影子，只好用羊角来代替，从这一点讲，这又是南方弓的长处。

六材之筋即动物的肌腱，贴于弓臂的外侧(背部)。筋和角的作用都是增强弓臂的弹力，使箭射出时更加劲疾，中物更加深入。据《考工记》，牛筋是最常用的“六材”，选筋要小者成条而长，大者圆匀润泽。

六材之胶即动物胶，用以粘合干材和角筋。《考工记》中推荐鹿胶、马胶、牛胶、鼠胶、鱼胶、犀胶等六种胶。胶的制备方法“一般是把兽皮和其他动物组织放在水里滚煮，或加少量石灰碱，然后过滤、蒸浓而成。据后世制弓术的经验，以黄鱼鳔制得的鱼胶最为优良。中国弓匠用鱼胶制作弓的重要部位，即承力之处，而将兽皮胶用于不太重要的地方，如包覆表皮。当前第20页\共有24页\编于星期六\21点

六材之丝即丝线，将缚角被筋的弓管用丝线紧密缠绕，使之更为牢固。据《考工记》，择丝须色泽光鲜，如在水中一样。

六材之漆将制好的弓臂涂上漆，以防霜露湿气的侵蚀。一般每十天上漆一遍，直到能够起到保护弓臂的作用。当前第21页\共有24页\编于星期六\21点前聚成锋并向后形成倒刺，中脊向下伸出，形成连接箭杆的铤。二是三棱式，这种镞呈长条形，有三刃棱，上有尖锋，下出铤。三是圆锥式，镞头短而体轻，上锐下圆，形似圆锥。四是平头式，形如圆柱，镞头平而无锋，仅可撞击不能射杀，是专门用做习射时的“志矢”。在实践中证明“三棱式镞”最适用，其优点是：制作简便，镞体坚固，镞锋