铸造基础知识(第1节何为铸造)

铸造基本知识讲座内容第一节何为铸造第二节铸造的工艺基础第三节铸造金属材料的特性第四节砂型铸造第五节特种铸造第一节何为铸造铸造的定义与铸造有关的词语中国古代三大铸造技术灿烂的商代青铜文化特别推荐的古代铸造艺术品铸造的特点及应用

金属零件的制造过程一般包括毛坯成形和对毛坯的切削加工，有时需要进行热处理以获得所希望的性能。

金属成形方法主要指获得毛坯的生产加工方法。工业上应用的金属成形方法（即毛坯生产方法）主要有：铸造，压力加工，焊接，粉末冶金等（见后图）。

第一节何为铸造

铸造是生产金属零件毛坯的主要工艺方法之一，与其它工艺方法相比，它具有成本低，工艺灵活性大，适合生产不同材料、形状和重量的铸件，并适合于批量生产。

何为铸造？

熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法，称为铸造。

（GB/T5611-1998铸造术语）

铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造是现代装置制造工业的基础工艺之一。金属液态成型

定义：所谓金属液态成型，即铸造，casting，是将液态金属在重力场或借助外力充填到型腔中，使其凝固冷却而获得所需形状和尺寸的毛坯或零件的工艺。

注意2个过程：（1）充填型腔（2）凝固冷却

铸造是指将室温中为液态但不久后将固化的物质倒入特定形状的铸型待其凝固成形的加工方式。被铸物质多为原为固态但加热至液态的金属（例：铜、铁、铝、锡、铅、金、银等），而铸型的材料可以是沙、金属甚至陶瓷。因应不同要求，使用的方法也会有所不同。铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。中国约在公元前1700～前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。铸造“铸造”俗称“翻砂”的由来“砂型铸造”时先将下半型放在平板上，放砂箱填型砂紧实刮平，下型造完，将造好的砂型翻转180度，放上半型，撒分型剂，放上砂箱，填型砂并紧实、刮平，将上砂箱翻转180度，分别取出上、下半型，再将上型翻转180度和下型合好，砂型造完，等待浇注。这套工艺俗称--“翻砂”。清铜螃蟹形笔架山

与铸造有关的词语大错铸成：

众所周知，成语“铸成大错”的意思是“造成重大而又无可挽回的错误”。可是，如果仔细琢磨琢磨，该成语有一处颇令人费解的地方：“铸”字的本义是指把熔化的金属倒入模子里制成器物，而“错误”则是一个抽象名词，二者本无任何关系，那人们又为什么将“大错”说成是“铸成”的呢？，原来“错”字有一种新的含义，即一种由金属铸成的钱币——“金错刀”。模范：

指值得人学习或取法的榜样。在铸造中

用泥料制成的实心器物外形，称为“模”，制模过程就是器形设计过程。在“模”上贴泥而翻制成的外模或凹模，称为“范”，亦称“外范”“母范”“母模”等，“模范”一词即由此而来。就范：

[释义](动)听从支配和控制。组合安装“范”（外模或凹模）成为铸型。炉火纯青：

比喻学习、技术、技巧达到了纯熟完美的境界。纯：纯粹。

《考工记》载：“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。”这是以火焰判断熔化进程的经验总结。金属加热熔化时，火焰由黑浊渐渐便青，即可出炉浇铸，“炉火纯青”的成语即由此来。

青铜器的铸造，主要采用泥范铸造和失蜡铸造。中国的青铜器铸造以泥范为主，并在近代兴起砂型铸造之前的三千多年时间内，泥范分范合铸一直是最主要的铸造成形方法，春秋中期以前几乎是唯一的方法。这和美索不达米亚、埃及等地以失蜡铸造为主的情况截然不问，是中国独有的技术道路。中国古代三大铸造技术

泥范铸造

失蜡铸造

金属型铸造古青铜器主要制作法泥范铸造的基本流程泥料选取与加工塑制模样翻制范、芯铸型组合制铸型筑炉及选料配料及熔炼熔炼修整补铸或加工成品浇注（浑铸或分铸）铸铜陶范（商代）2.工匠用1000℃的烈火，把混合在陶钵中的铜、铅、锡按一定比例熔化。3.熔化后的金属液体被倒进泥造的模型里。4.金属冷却变成固体后，便打破模型进行加工、修整，这样，便制成了各种青铜器。商代青铜器制造过程1.用泥做一個模样在模样上刻上花纹將細泥附在模上壓緊細泥後模的花紋與形狀就反印在細泥上等稍乾後將細泥用刀剖成幾瓣就成了範

將範合在一起就可以澆鑄了

沧州铁狮子位于沧州市政府驻地东南偏北16.5公里。坐落在东关村西0.5公里处。铁狮身高5.78米，长5.34米，宽3.17米，体重约50吨。背负巨盆相传是文殊菩萨莲坐，狮身向南，头向西南，两左脚在前，两右脚再后，呈前进状，姿态雄伟，昂首阔步，徐徐如生铁狮是中国大型的惊巧铸铁工艺。沧州铁狮子河北沧州铁狮子铸于后周广顺三年（公元953年），距今已有一千多年的历史，采用“泥范明浇法”铸成，具有较高的历史科学和艺术价值。

先人们采用的是中国传统的泥范铸造技术，按照分节叠铸方法而成。狮腹内壁光滑，当是用整块泥模为芯；外观有明显的范块拼接痕迹，显然是分段接铸而成的。拼接痕迹上看，范块的尺寸大小不同，像四肢和左、右肋的范块就有13种规格。身各段铸范共300余块，另加背上莲花盆65块，总共约有400多块外范。仅从这众多的外范块数来看，就可见铸造工艺之复杂，也足见我国铸技术的水平。

铜钟通高6.75米，钟壁厚度不等，最厚处185毫米，最薄处94毫米，重w约46吨。钟体内外遍铸经文，共22.7万字。铜钟合金成分为：铜80.54％、锡16.40％、铝1.12％，为泥范铸造。

永乐大钟永乐大钟铸造场景模拟

制模塑制模样翻制范刮板制芯合范熔炼永乐大钟铸造场景模拟

浇注永乐大钟铸造场景模拟

永乐大钟的化学成分曾侯乙尊盘

曾候乙尊盘是春秋战国时期最复杂、最精美的青铜器件，1978年在湖北曾侯乙墓中出土。

尊盘通体用陶范浑铸而成，尊足等附件为另行铸造，然后用铅锡合金与尊体焊在一起。尊颈附饰是由繁复而有序的镂空纹样构成，属于熔模铸件。曾候乙尊盘(春秋战国时期)

现存故宫博物院、颐和园的铜狮、铜象、铜鹤、狻猊等，都是有代表性的艺术价值很高的失蜡铸件，颐和园铜亭的某些构件也是用失蜡法铸成的。颐和园铜狮

1959年河北兴隆出土。长28.3厘米、宽10.3厘米。中国历史博物馆藏。范由铸铁浇铸而成，能多次重复使用。发明于战国时期，用以生产统一规格的铁器。铸铁范战国（公元前475-前221年）

河北兴隆古洞沟1953年出土。战国(公元前475-221）。由双合范、内范三件组成。一扇为器范，一扇是平底，一为四角锥状銎口范。范身上小下大，边缘有四个子母口，上部有一长方形銎；背面有弓形把手锄铁范阳城

犁镜的铸造技艺是山西省独有的一项重要的无形文化遗产。犁镜是耕犁的重要部件，安装于犁头上方，用以翻土，因常

与土块相摩擦致表面发亮而得名。阳城犁镜堪称中国式铁范铸造的活化石

材料与人类文明人类的文明进程是依据什么而划的？材料应用的发展是人类发展的里程碑：——石器时代、铜器时代、铁器时代……。——发展得越来越快。复合材料

碳纤维

芳轮纤维

光纤

历史发展：

高锟——获得2009年诺贝尔物理学奖的华裔科学家光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。前香港中文大学校长高锟和GeorgeA.Hockham首先提出光纤可以用于通讯传输的设想，高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖。高锟:一千年内光纤不会被替代二维材料—目前世界上最薄的材料瑞典皇家科学院10月5日宣布，将2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。波纹式的石墨烯薄片示意图。这是目前世界上最薄的材料，仅有一个原子厚.4,500BC——1,000BC

青铜时代（BronzeAge）

人类利用金属的第一个时代。各地区的青铜时代开始时期不一。希腊、埃及始于公元前3000年以前，中国始于公元前2100年。青铜是铜和锡的合金。

从矿石中提炼铜——冶金业的黎明这张埃及古墓壁画是

人类冶金业的最早纪录之一灿烂的商周青铜文化青铜，古称金或吉金，是红铜与其它化学元素（锡、镍、铅、磷等）的合金。史学上所称的“青铜时代”是指大量使用青铜工具及青铜礼器的时期。保守的估计，这一时期主要从夏商周直至秦汉，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。到春秋戰國時期，齊國工匠總結科技經驗寫成的《考工記》一書中，提出了「金有六齊」，总结出配制铜锡合金的6条原则——“六齐”。“齐”同“剂”，是调剂、剂量的意思。六齐是我国和世界上最早对合金规律的认识。

青铜：第一种合金夏钺戈目前唯一一具公认的夏代礼兵器

青铜文化商代青铜bronze文化仰韶文化的后期，即大约在公元前3500年以后的一个时期，我们的祖先已经知道了铜，并且已会制造简单的小件铜器。现已知道的最早的青铜器物，是1975年在甘肃东乡县林家的甘肃仰韶文化马家窑类型遗址中出土的一件公元前3000年左右青铜刀。到了商代，青铜器冶铸工艺高度发展，商代晚期即殷墟时期，已经出现特别巨大或精细的器物，技术水平和艺术水平都很高。西周晚期，事实上是青铜器走向衰落的时期。

商代(公元前1600年——公元前1046年)因最后首都固定于殷，又称殷商.武王伐纣史鼎

商代晚期（公元前13世纪-前11世纪）

青铜器—鼎杜岭方鼎商代早期说一说

你知道哪些有“鼎”的词语？三国鼎立、大名鼎鼎、人声鼎沸、一言九鼎

……

你知道什么是“鼎”吗？大克鼎，铸造于西周孝王(公元前10世纪末)时期，清光绪中期在陕西扶风法门寺任村出土

青铜铸鼎

“鼎”是古代贵族烹饪祭祀用的器具，一般为圆形，多为三足两耳，也有四足两耳。西周时，以所用鼎的大小及多少代表贵族的身份等级。《公羊传》何休注云：“天子九鼎，诸侯七，大夫五，元士三。”史海拾贝大盂鼎（西周康王时)司母戊鼎青铜文化商周青铜文化司母戊鼎，1939年安阳武官村出土，高133厘米，重832千克，是中国目前发现最重的青铜器。该鼎是商王武丁的儿子为祭祀母亲而铸造的,此鼎器形庞大浑厚，其腹部铸有“司母戊”3字.是商代青铜文化顶峰时期的代表作.

世界上现存最大的商朝青铜器：司母戊方鼎毛公鼎（迄今为止铭文最长的青铜器）

毛公鼎是台北故宫的镇馆之宝，高53.8厘米，口径47.9厘米，是西周青铜器中赫赫有名的重器之一，作于西周晚期的宣王时期。内壁铸有多达498字的长篇铭文。其内容是周王为中兴周室，革除积弊，策命重臣毛公，要他忠心辅佐周王，以免遭丧国之祸，并赐给他大量物品，毛公为感谢周王，特铸鼎记其事。其书法是成熟的西周金文风格，结构匀称准确，线条遒劲稳健，布局妥贴，充满了理性色彩，显示出金文已发展到极其成熟的境地。簋guǐ兽纹扁足鼎----食器盛放煮熟的黍、稷、稻、粱等饭食商代晚期，公元前13世纪—前11世纪人面纹方鼎大禾鼎甗鬲簋盨簠敦豆铺盂青铜饪食器利簋中国西周早期的青铜器。为武王时期有司（官名）利所作的祭器。1976年出土于陕西临潼。是已发现的时代最早的西周青铜器。高28厘米，口径22厘米。圆形，侈口，鼓腹，双兽耳垂珥，圈足下附有方座，造型庄重稳定。以云雷纹为地，腹及方座饰兽面纹，圈足饰夔纹，兽面巨睛凝视，森严可怖。腹内底部铸有铭文4行32字，述及武王伐纣在甲子日晨，并逢岁（木）星当空，与《尚书·武成》、《淮南子·兵略训》等古代文献所记相合，具有重要的史料价值。藏于中国历史博物馆。

该簋最为重要，也最有价值的是该器腹内底部所铸4行32字铭文，记载周武王征商，在甲子日上午击败商王军队的史实。虽很简略，却记录了一次重大历史事件，即武王伐商的“牧野大战”，因此，也有人称其为“武王征商簋”。爵四羊方尊觥青铜角酒器gōng容酒器觚(音姑)饮酒器

兕觥(gong)斝(jia)壶卣觯

盉

方彝

勺

爵古代饮酒器，是最早出现的青铜礼器。该爵是中国目前发现的最早的青铜爵之一，它的时代最迟为商代早期，甚至可能会早至夏代末年，距今已有约3600年的历史了。由于时代早，它的装饰显得较为简单，形制也颇为原始：口上的两个蘑菇形小柱既矮还远离杯口，底是平的。

兽面纹平底爵保利艺术博物馆收藏流柱鋬(pàn)

尾足乳钉纹角（夏代晚期）最早的青铜角长20.6cm口长6.3cm上海博物馆藏角古代饮酒器或温酒器。《礼记·礼器》篇说：“宗庙之祭，尊者举觶，卑者举角。”角形状似爵，而前后都是尾，无两柱，一部分有盖。兽面纹觯(zhì)西周高：16.6cm拍卖价：RMB32,000,000酒器尊者举觯,卑者举角。――《礼记·礼器》觯（觯）

【名称】四羊方尊（sìyángfāngzūn）【年代】商朝

【规格】通高58.3厘米；重达34公斤【出土时间地点】1938年湖南省宁乡县出土【地位】商代方尊的代表铜尊盛行于商代和西周时期，是一种饮酒用具。这件四羊方尊是现存商代青铜方尊中最大的一件，是国家特级文物.现存于中国历史博物馆。【名称】虎食人卣yǒu

【类别】铜器

【年代】商代晚期

【文物原属】商代晚期青铜器

【文物现状】

共有两件，出土于湖南省安化、宁乡交界处，后来都流入国外，一件藏于法国巴黎市立东方美术馆，一件藏于日本泉屋博物馆。

虎食人卣是中国商代晚期的青铜器珍品，通高35.7厘米，造型取踞虎与人相抱的姿态，立意奇特。虎以后足及尾支撑身体，同时构成卣的三足。虎前爪抱持一人，人朝虎胸蹲坐。一双赤足踏于虎爪之上，双手伸向虎肩，虎欲张口啖(dàn)食人首。

卣是古代用来盛酒的容器

1923年河南新郑出土，共一对，现分别藏于河南省博物馆和故宫博物院。壶形体高大，藏故宫的一件通高122厘米、宽54厘米。壶身饰蟠曲的龙纹，两旁为镂孔的龙形大双耳，圈足下伏双兽。有盖，盖周并列莲瓣两层，莲辩中央立—鹤，作振冀欲飞和引吭长鸣的姿态。这种艺术构思和精心的设计与商周以来青钢器的静止。庄重、威严的风格截然不同，反映了处于社会大变革的春秋时代的社会风貌。莲鹤方壶是我国青铜器中的杰作之一。青铜盥水器盘匜鉴(yí)齐侯匜(yi)西周（匜：古代盥洗时浇水的用具）

散氏盘（西周）虢季子白盘(迄今发现最大的青铜盘)高39.5cm，口长137.2cm，口宽86.5cm，重215.5kg，中国历史博物馆藏虢季子白盘

虢季子白盘，是西周宣王十二年(公元前815年)，虢季氏子白为纪念其受周天子命，率军战胜玁狁(xianyun)立下奇功，受到周王的褒奖而作的重器。盘的内底有铭文111字，对这段史实作了详细的记载。就是这样一件鸿器重宝，它的面世竟然充满着机巧。

青铜乐器铙钟鼓钲铃錞于铎钟兽面纹双面铜鼓乐器武器农具龙纹钺云雷纹铖器物欣赏三星堆青铜器鉴赏三星堆立人像立人像铸于商代晚期，人像高172厘米，底座高90厘米，通高262厘米，是世界上最大的青铜立人像，被尊称为“世界铜像之王”。突目面具铸于商代晚期，原件高64.5厘米，宽138厘米，眼球柱状外突长达13.5厘米，其造型在世界上亦属首见。采用分铸法和焊铸法来铸造中国古代铁器中带有球状石墨的金相组织湖南长沙砂子塘战国凹形铁锄铁器时代（IronAge）先进的铸铁柔化术—白心韧性铸铁

战国冶铁业兴盛，中国发明了生铁冶炼技术以后,又领先于世界发明了生铁柔化处理技术，这一发明加快了铁器取代铜器等生产工具的历史进程。

先进的铸铁柔化术—黑心韧性铸铁黑心韧性铸铁：在中性或弱氧化气氛下，对生铁进行长时间高温退火处理（即石墨化热处理），使其成为黑心韧性铸铁。

先进的铸铁柔化术—铸铁脱碳钢铸铁脱碳钢：在退火时，若能适当控制温度和时间，使其基本不析出石墨，而使生铁中多余的碳氧化脱去，成为全钢组织，这就是铸铁脱碳钢。先进的铸铁柔化术—球墨铸铁

国际冶金行业过去一直认为球墨铸铁是由英国的莫罗（1947年）和美国的威廉姆斯（1948年）发明。1981年，我国球铁专家采用现代科学手段，对出土的513件古汉魏铁器进行研究，断定汉代我国就出现了球状石墨铸铁。铁生沟铁--带有球状石墨的金相组织

在河南巩县铁生沟西汉中、晚期的冶铁遗址中出土的铁钁(jué

方言,一种形似镐的刨土农具。)，经过金相检验，具有放射状的球状石墨，球墨铸铁球化率相当于现代标准一级水平。而现代的球墨铸铁则是迟至1947年才在国外研制成功的。我国古代的铸铁，在一个相当长的时期里含硅量都偏低，也就是说，在约2000年前的西汉时期，我国铁器中的球状石墨，就已由低硅的生铁铸件经柔化退火的方法得到。这是我国古代铸铁技术的重大成就，也是世界冶金史上的奇迹。镇安寺铁牛清朝咸丰九年（1859年），荆州新上任的太守知府唐际盛，铸造，重2吨。特别推荐荆江大堤桩号709＋400处有一险工碑,上刻着“铁牛矶”三个鲜红大字，在碑下的江滩处，有一形态奇特的灵犀，双目圆睁，身体前踞后蹲，时刻俯视着大江急流，忠诚尽职守卫在江滨，这是古代的镇水遗迹----镇安寺铁牛,又称为郝穴铁牛。

郝穴铁牛千秋万世兮，福我下民

湖北江陵楚墓出土越王勾践宝剑越王勾践剑公元前473年，越王勾践就是提着这把剑起兵灭吴，迫使夫差自刎。上海复旦大学静电加速器实验室的专家们，与中科院上海原子核研究所及北京钢院《中国冶金史》编写组的学者们，采用质子Ｘ荧光非真空分析法对越王勾践剑进行了无损科学检测，发现越王勾践剑的主要成分是铜、锡以及少量的铝、铁、镍、硫组成的青铜合金，剑身的黑色菱形花纹是经过硫化处理的。剑的各个部位作用不同，铜和锡的比例也不一样。剑脊含铜较多，能使剑韧性好，不易折断；而剑刃部含锡高，硬度大，使剑锋利无比。剑身菱形花纹处含硫高，硫化铜可以防止锈蚀，以保持花纹的艳丽。

武当山金殿俗称“金顶”，在武当山主峰天柱峰的顶端，始建于明永乐十四年(1416年)，是中国现存最大的铜铸建筑物。金殿面阔、进深各三间，高5.54米，宽4.40米，深3.15米，是铜铸鎏金、仿木构建筑，重檐叠脊，翼角飞翘，殿脊装饰有仙人禽兽，造型生动逼真。总重为90吨，共用去360余公斤的黄金.。金殿是分件铸造，榫铆拼焊，连接精密，浑然一体.武当山金殿传说北帝像（玄武）真武大帝

，是按照成祖的相貌为原型做的。

曾侯乙编钟为战国早期文物，1978年在湖北随县(今随州市)成功发掘。出土后的编钟是由六十五件青铜编钟组成的庞大乐器，其音域跨五个半八度，十二个半音齐备。它高超的铸造技术和良好的音乐性能，改写了世界音乐史，被中外专家、学者称之为“稀世珍宝”。曾侯乙编钟

在湖北省随州市出土的曾侯乙墓编钟共有65件，是迄今发现的最大最完整的一套编钟，曾侯乙墓编钟铸造于两千五百年前的战国时代，它气势恢宏，总重量达到两千五百多公斤，加上横梁、立柱等构件，用铜量达五吨之多，这在世界乐器史上是绝无仅有的。

当阳玉泉寺铁塔当阳铁塔：位于湖北当阳玉泉寺山门外，建于北宋嘉佑6年（公元1061年）。塔高17.9米，耗铁76600斤，它是我国现存最高、最重、最完整的一座铁塔。

当时，宋代工匠们为了减弱冬季凛冽的北风对铁塔的影响，造塔时特意将塔身上半部向北倾斜，现铁塔虽历经千年，依然屹立。该铁塔对中国古代的冶金铸造、金属防腐、建筑力学、铸雕艺术以及佛教史有着十分重要的研究价值。现代铸造目前全世界每年铸件产量