作者：邢春如
出版社：辽海出版社
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中国化学与化工科技大展台试读：
前言
恢宏博大的五千年中华文明，成就卓著，举世瞩目。特别是中国古老的科学技术，更是创造了人类发展的一个个里程碑，在世界可谓是独领风骚，其历史简直异常辉煌。
工具的制造是原始技术开始的标志。在原始社会时期，人类征服自然界的物质基础十分薄弱，因而，这一时期科学技术的萌芽和发展非常缓慢。
随着青铜时代的到来，这一时期的科学技术在原始社会的基础上有了巨大进步，在世界文明史上占有重要的地位。青铜器是这一时期最具代表性的标志物。夏、商、周的科技进步，极大地促进了中国早期国家的形成和发展。
春秋战国是中国科技知识进一步积累与奠基的重要时期。这一时期所取得的科技成果在中国科技史上占有重要地位，为秦汉及其后的科技发展奠定了坚实的基础。
秦汉时代科技最显著的特点是科学建制完整、技术体系统一。在这一时期，传统的农、医、天、算四大学科体系框架已基本形成，冶炼、纺织、土木建筑、造纸、船舶制造等主要技术体系及风格也大体确立，从而为此后近两千年的中国科技发展确定了大方向。
在魏晋南北朝时期，战乱频繁，政局动荡，科学技术以其强大的生命力在曲折中进步着，有些学科甚至获得了突破性进展，主要体现在农业、机械、数学、天文历法、地理、化学等领域所取得的成就。
综观隋唐科技，可谓是全面推进，重点突出。这一时期既是对先前诸多科技领域的成就进行了继承与发展，又开创了多方面的世界之最。
在宋元时期，虽说一直战火纷飞，社会也动荡不安，但中国科学技术的发展却进入了一个前所未有的黄金时代。这一时期，可谓人才辈出，硕果累累，取得了一系列极其突出的成就。
明清时期是中国科学技术发展历史上重要的转折时期。在明代，中国传统科学技术趋于成熟，中国在大部分科技领域仍居于世界领先地位，各方面的成果得到总结，出现了一批集大成式的著作。但在明末清初，中国的科学技术却裹足不前，开始落伍于世界科学技术发展的滚滚洪流了。
近代中国的落后与贫弱促使许多有识之士开始积极探索中华民族的富强之路，放眼看世界一时间成为时代的潮流。随之而来的洋务运动则掀起了向西方学习的热潮，开启了中国的近代化。
辛亥革命的爆发，使中国社会发生了重大转折，现代科技教育体制开始建立。继来之而来的新文化运动，极大地推动了现代科学精神在中国的启蒙。
中华人民共和国的成立，揭开了中国历史崭新的一页，也开始书写科学技术的新篇章。经过五十多年的风风雨雨的拍打锻炼，如今中国的科技事业可谓是蒸蒸日上，一日千里。更多的科技新成就，必将汇聚成一盏盏明灯，发出更加耀眼的光！
为了全景式展现中国科学技术成长壮大和发展演变的轨迹，描绘出科学家探索自然奥秘、造福中华的奋斗历程，以及在西学东渐背景下所作出的回应和为追赶世界科技潮流所进行的不懈追求过程。为此，我们特别编辑了这套《中国科技漫谈》，主要包括数学、物理、化学、天文、地理、生物、医药、农业、建筑、军事等内容。
本套书简明扼要，通俗易懂，生动有趣，图文并茂，体系完整，有助于读者开阔视野，深化对于中华文明的了解和认识；有助于优化知识结构，激发创造激情；也有助于培养博大的学术胸怀，树立积极向上的人生观，从而更好地适应新世纪对人才全面发展的要求。因此具有很强的知识性、可读性和启迪性，是我们广大读者了解中国科技、增长科学素质的良好读物，也是各级图书馆珍藏的最佳版本。第一章化学发展大博览第一节先秦化学人工取火
火的利用在原始人的进化中起了极其重要的作用。根据自然史和人类史的资料，可知人类大约已有300万年的历史，地球的历史则比人类久远得多。据当代科学家对地球演化和生命起源的研究，可以肯定地说，其中经历了无数的化学变化，然而在诸多的化学变化中，燃烧氧化现象则是最常见的化学现象。
燃烧氧化现象中给人以直观感知的就是火。当地球某处火山爆发时，或当天空的雷击引燃了森林之火时，熊熊燃烧的火焰像一个可怕的无形恶魔，似乎要吞噬它所面对的包括原始人在内的自然界。可以想像，原始人起初对它只能是感到害怕、恐惧。然而当大火过后，人们又可以在其废墟中寻找到经火烧烤后的动物的尸体，发现它比生食更为可口。于是原始人有意识地将自然界的野火引入他们群居的山洞中。当他们围坐在火堆前，又进一步发现火会给阴暗的山洞带来光明，火使人们在严寒中感到温暖，火还可以对野兽的侵扰具有相当的威胁作用，维护了原始人的安全。原始人开始把火当作宝贝，委派专人对火种进行保管。正是在自然界中求生存的劳作，使人们对火的认识由惧怕到逐步感到其威力而加以利用。火成为人类生活的必需。中国先民用火的遗迹在我国境内发现的早期人类遗址都有火的遗迹。例如在云南省元谋县境内发现的距今170万前的元谋人遗址，在元谋人化石黏土层曾出土了大量的炭屑，并发现有数块烧骨。这表明当时的元谋人不仅用火，而且还用火烧烤兽肉鱼蚌。此外，在距今约80万年前的陕西蓝田人居住的遗址中也有用火的遗迹。清雍正景德窑粉彩笔筒在北京房山区周口店发现的距今50万～40万年前的北京人不但已普遍用火，而且已掌握了保存火种的方法。
古人类研究学者在北京人聚居的洞穴中发现了很厚的灰层，最厚的约有2米，这是长期烧火才能积累起来的灰烬。其中还有被烧过的兽骨和石块。兽骨由于燃烧而呈黑、灰、黄、绿、蓝等色和不规则的裂纹。石块有的熏黑了，有的烧裂了，甚至有的石灰石已接近烧成了石灰。在灰层中还发现有木炭。这些发现是北京人用火取暖和烧食的实证。灰烬不是散漫于整个地层，而是一堆堆地合理分布，这进一步表明，它不是野火的留迹，而是北清乾隆景德窑珐琅彩瓷瓶京人为了保存火种的有意识有火的结果。
掌握了火，就可以用它来烧烤兽肉和植物根茎，从而结束了原始人类茹毛饮血的方式，这点对于原始人类的进化十分重要。因为熟食不仅好吃，更重要的是便于消化和减少疾病，延长寿命，同时为脑髓的发育提供了丰富的营养，促进了人类大脑发育和智力的提高。烧制熟食本身也是一个化学变化过程，尽管人们对这一过程中的化学变化的认识在以后很长一段时间里不甚了解，但是他们坚信，物质包括动植物等生物是可以通过烧烤而发生变化的。
恩格斯在其著作《自然辩证法》中谈到火的使用和动物的驯养时指出：“这两种进步就直接成为人的新的解放手段。”人们有意识地使用火，便是掌握了帮助人类在自然界中生存的一种自然力，是帮助人类解放智力的一个重要途径，通过控制火使人们实现了更多的物质转化，这里有更多的化学变化。因此可以说，化学是从火的认识和利用开始的。从保存野火到人工取火
人类最早利用的火都是自然界的野火，从野火中取得火种，再让它延续和繁衍下来。保存火种曾是原始人群体的一项重要任务，故都设专人来保管火种。无论是引进野战国银双虎火，还是保存火种，都要受到自然条件的限制，万一遇到突发的自然变故，有时会造成火种的中断，将给原始人的生活带来极大的不便。因此，在生活实践中，摩擦生火的现象引起了人们的重视。在打制石器中，会发现某些石块相击时会产生火星，但是这种火星一闪即熄，要使它燃烧变成火焰，在当时是不容易的。人们在使用木制工具时，也发现某些枯木被猛力相摩擦时，时间长了不仅会磨出一些木屑，还会发热，当热到一定程度也会生出火星，这种火星周围有较高的温度，燃烧时间相对长一点，若遇到易燃的干草之类的纤维，则能燃烧起火焰。于是人们发现了钻木取火的方法。
从保存火种到摩擦生火，其间至少经历了数十万年。关于摩擦生火起源于何时已难于稽考，但我国的上古时代就有钻木取火的传说，《韩非子·五蠹》记载说：“上古之世……民食瓜果、蚌蛤，腥臊恶臭，而伤害腹胃，民多疾病，有圣人作，钻燧取火，以化腥臊，而民悦之。”这里的圣人就是后来神话传说中的燧人氏，燧人氏显然不是一个具体的人，而是一个擅长钻木取火的群体。钻木取火的方法在我国古代沿用了很长一个时期。根据模拟试验可以推测，当时是用一根较硬的木棒做钻棒，被钻的木块往往是软木，当钻棒在软木上快速旋转后，钻出的木屑就可能燃烧起来。据了解，直到20世纪，生活在深山老林中的海南黎族和云南佤族仍有人采用钻木取火的方法来生火。
远古的钻木取火工具，由于其为木质，在考古中实难发现。据对出土文物的调查，在汉晋遗物中，例如在居延汉代烽燧遗址中就曾发现过钻木用的钻棒和木片，如下图所示。
从这些文物可以推测，当时钻木取火的方法实际上又演进为锯法取火。锯法取火其原理同钻木取火法，只是在具体材料和材料形状上有所改进，它是利用制成齿状的竹片与硬木棒相摩擦而产生热量来取火。传说中的伏羲氏“错木生火”即是指这一方法。《庄子·外物》所说的“木与木相磨则燧遗址出土的钻木取火燃”，大概也是这种方法。这种方法在战国以前较为流行，在战国之后依然流传下来。据20世纪50年代在少数民族的考古调查中，居延汉代烽燧遗址出土的钻木取火曾发现在云南的佤族、苦聪族中仍工具有人采用锯法取火。他们截取当地生长的一种名为“阿由”的树木为底木，用铁刀在树心上刻一凹槽，然后用一竹片在凹槽中往来摩擦。另有一人手持火草置于凹槽两端，并且夹紧底木，直到摩擦出火星引燃火草。此外，还有一种以竹藤做条带来锯的带锯法。假若你想亲自操作一下上述方法，你就会发现，无论是钻木取火还是锯法取火，说起来简单，做起来并不容易。燧石相击虽能有火星迸出，用它取火就更难了。原始制陶术
大约在1万年以前，人们发现某些黏土较易塑造成型，成型坯件焙烧后变得十分坚硬，基本不透水。用这种方法制成的器皿可代替部分木制、石制、骨制的器皿，还可制成木、石、骨无法或很难制成的某些器具，这就是陶器。陶器是人类掌握的第一种利用化学手段而创造的人工制品。中国最早的陶器
由于生活、生产对陶器的需求，制陶术发明后便得到较快的发展，陶器遂成为新石器时代一种广泛应用的器皿，被后人视为新石器时代一个突出的特征。据目前掌握的考古资料，可以断定中国陶器的制作至少已有12000年以上的历史。
1977年在河南新郑发掘的裴李岗文化是前仰韶文化的一个代表，是中国黄河流域新石器时代早期文化的一个典型。从已发现的近百处遗址来看，它东达河北南部，西到渭水流域，南到陕南汉水一带，北与华北平原相接。前仰韶文化诸部落均以发达的采集、狩猎经济为主，并从事原始的农业，过着相对稳定的聚居生活。从遗存来看，陶器的数量不少，但种类少，形制简单，陶壁厚薄不匀，质地松脆，火裴李岗新石器时期遗址出土的陶器候不匀。以泥质红陶为主，夹砂红陶次之。制坯方法是手制兼用模制。进一步观察可以推断，当时制陶坯时外部可能有陶模，制作中先在外模内铺以绳网，然后在模内敷泥做成陶坯，由于绳网起隔离作用，陶坯干后就易从模中脱出，工艺较原始。器物主要有饮食器、水器、炊器及储藏器，普遍用三足或圆足。从质地来看，细泥红陶的断面相当细致，不像普通砖瓦那样含是在黏土中有意掺入了细砂，表明当要具有较好的耐热急变性能。陶器大多是采用覆烧技术，因此火候掌握不匀，色杂而有斑点，只有少数可能是在陶窑中烧成，因为在发掘中曾发现一座横穴窑，烧成温度为800～900℃。1976年在河北武安发掘的磁山文化是前仰韶文化的又一典型遗存，从中已发掘出复原的陶器477件，大部分是夹砂红褐陶，也有泥制红陶。陶坯都是手制，不是手捏就是泥条盘筑，陶器多为素面。器皿有盂、盘、三足钵、双耳小罐、直口深腹罐、杯、豆等。制作工艺和烧成方法与裴李岗的相差不远。磁山新石器时期遗址出土的陶器令人注目的是在遗址中曾发现了个别彩陶，表明它是仰韶彩陶的先驱。
在江西万年仙人洞、广西桂林甑皮岩等华南地区新石器时代较早遗存中，出土的陶器全部为粗陶，完整的陶器较少，即使拼凑起来，也都是一些器形简单的圆形罐类。质地粗松，内含不少石英颗粒，且都是手制，胎壁厚薄不匀，胎色以红褐色为主。往往在一块陶片上出现红、灰、黑多种颜色，这可能是在烧成中温度不匀所致。据推测，烧成温度约为680℃。
经1973年和1978年两次发掘的浙江余姚河姆渡文化遗址，是长江下游地区新石器时代的期文化。出土的陶器以夹炭黑陶为主，夹砂黑陶次之，器具有釜、盘、罐、钵、盒、豆等早，基本上是手制，既有手捏的，也有泥条盘筑的，有些器物外有拍印的绳纹，胎内也有绳纹，这表明当时为了加固器物而采取的方法。据研究，夹炭黑陶是在黏土中有意识地掺和了炭化的稻壳和植物茎叶而制成。为什么要加这些炭化后的植物？最大的可能是为了减少黏土的黏性和因干燥收缩和烧成收缩而导致的开裂。这是河姆渡出土的早期陶器的一个特征。
上述出土的陶器是目前为止的考古发掘所陈列的，代表广大中原地区的新石器时代早期陶器的典型。深信经过考古工作者的努力，还14会发现更丰富的资料以补充或更正上述看法。据 C测定，裴李岗文化、磁山文化的陶器，其年代分别为距今7500～6900年和7405～7285年；江西万年仙人洞的出土陶器为公元前6870±240年；浙江余姚河姆渡文化出土的陶器在公元前4970～公元前4740年。新石器时代陶器的演进
由于生产力发展的不平衡，以及各地区自然环境的差异，不同地区生产陶器的历史进度以及器形、质地及烧制方法等诸方面都会有差异，从而各具特色。但是随着原始社会由母系氏族社会过渡到父系氏族社会，到“三皇五帝”，直到夏商，各地区的制陶业都在发展，技术也杭州葛岭葛洪炼丹井在进步。就以黄河流域为例，裴李岗、磁山等前仰韶文化最初生产的主要是细泥红陶、夹砂红陶，到了仰韶文化又增添了灰陶、彩陶，发展到龙山文化时期，黑陶、白陶又成为别具特色的新品种。品种的增加、器形的变化、工艺的提高，在不同地区，其发展的模式也不尽相同。尽管存在差异，但还是可以从中概括出一个大致的面貌。在新石器时代，中国大地上常见的陶器是红陶、灰陶及黑陶，它们又分别包括泥制和夹砂两类。
考古资料表明，黄河流域新石器时代分属各种地域文化的陶器情况如下：裴李岗文化以红陶为主，有泥质和夹砂两类；磁山文化以夹砂的红褐陶为主，其次是泥质红陶。继承它们的是仰韶文化时期（前4500～前2500）的陶器。这时的制陶业已相当发达，窑址大都集中分布在村落附近，表明制陶业仍属氏族集体所有。生产泥质、夹砂两种红陶为主，灰陶还是比较少，黑陶更是罕见。白陶则只是在仰韶文化晚期的个别遗址中发现过。仰韶文化之后发展起来的是中原地区的龙山文化（约前2500～前1800），制陶业以灰陶为主，红陶占据一定比例，黑陶在数量上有明显增加。这一变化与陶窑结构的改进和烧窑技术的提高分布在黄河上游的马家窑文化（约前3200～前1700）的陶器以泥质红陶为主，彩陶较为发达。继马家窑文化之后的齐家文化（约前1900～前1600），陶器似乎是泥质红陶和夹砂红陶并举。分布在黄河下游的山东、江苏北部一带的大汶口文化（约前4000～前2200）早期以红陶为主，晚期时，灰陶、黑陶比例显著上升，并出现了白陶。大汶口文化的彩陶虽然不多，但颇有特色。这特色就是许多陶器都挂着一层陶衣。有了陶衣，陶色就更加丰富了。例如，许多黑陶的胎色显红或灰，它们实际上是黑皮陶。继大汶口文化之后发展起来的是山东龙山文化（约前2000～前1500），它的最大特点是以黑陶为主，其他灰陶、红陶都不多，而且黑陶又分细泥、泥质、夹砂三类，以细泥薄壁黑陶的制作水平最高。
大溪文化（约前3800～前2400）和屈家岭文化（约前2600～前2200）是长江中游地区新石器时代的代表。前者以红陶为主，有一定数量的灰陶、黑陶，甚至还发现有白陶。后者的早期陶器中，黑陶占有较大的比例，晚期则以灰陶为主，最引人注目的是薄胎彩陶。
在长江下游地区承接河姆渡文化的是马家滨文化（约前3700～前2700）和良渚文化（约前2800～前1900）。马家滨文化以夹砂红陶为主，这时黏土中的羼和料主要是砂粒，后来又多用草屑、谷壳等。良渚文化则以泥质黑陶为其主流，敲开这些泥质黑陶就可以发现它们大多是灰胎黑衣陶。
东南沿南地区新石器时代遗址也很多，虽然它们在文化特色上不像黄河、长江流域那样清晰，但是还是能看到它们所反映的不同时代或不同类型的文化。在早期，它们大多以粗红陶为主；到了晚期，质地和品类明显增多，除了粗红陶、粗灰陶之外，还有泥质红陶、灰陶和黑陶，烧成温度也有明显提高，一般可达900℃以上，并开始出现几何印纹陶。
云贵川所处的西南地区也广泛地分布着新石器时代的文化遗址，出土的陶器，早期大多是夹砂粗陶，多为灰褐色，红色次之。晚期增加了泥质红陶和灰陶，黑陶少见。
东北及内蒙古、宁夏、甘肃等北方草原地带，广泛地分布着以细石器为代表的新石器文化遗存。出土的陶器由于时间和地域的不同而有一定差异。在那些以农业经济为主的部落，陶器较丰富，而那些以游牧渔猎经济为主的部落，陶器稀炼丹术中的丹阳银少，质地也较粗糙。
纵观上述各地新石器时代遗址所出土的陶器，不难看到，在广阔的中华大地上，不同地域的陶器质地和种类及其发展进程都是不同的，并且是千差万别。这恰恰说明各地域的部落都是根据自己的经济生活形态、当地的资源条件，因地制宜地发展制陶业，制陶工艺的掌握和提高也主要是凭借自己的实践经验。
尽管各地域的制陶原料和工艺经验有所差别，但是制陶都是遵循同一科学原理和技术路线进行的。红陶、彩陶、灰陶、黑陶及白陶
各地区烧制的陶器在器型品种上千变万化，但它们有一共同点，即它们所采用的原料大多是含钙量较低的铁质易熔黏土。在这类黏土中铁的氧化物是主要的呈色成分。在无窑烧陶的技术中，由于在烧烤过程中，氧气能充分供给，故烧成气氛呈氧化态，陶坯中的铁元素呈23高价状态（即Fe O），故烧成的陶器主要呈黄红色，产品即为红陶或褐陶。
在早期竖穴窑或横穴窑的烧陶中，由于这些窑中火膛所产生的火焰经火道、火眼进入窑室，然后从窑顶排出，根据火焰自下而上的流向特点，当今人们称之为升焰窑。在这种升焰窑中，进入窑室的空气不加控制，所以火焰中含有大量剩余的氧气，陶器仍在氧化气氛中烧23成，陶胎中铁元素以Fe O形态存在，故陶器依然呈红黄色。后来随着陶窑的发展，人们在窑顶可以用多种方法封闭。若在烧成后期封闭了窑顶出气孔，再往窑内喷水，初时的目的可能是为了迅速降低窑温，以尽快取出。产品。这样做的结果则是造成烧成后期的窑室，由于氧气的减少而呈还原气氛，陶胎中的铁元素以黑色的FeO的形态展现，从而使烧成的陶器呈灰色，这就是灰陶。若在上述烧陶的后期中，让火膛中的柴草过量，同时封闭窑顶，火焰中大量产生的游离的烟（炭黑）就会均匀地向陶胎中渗透，烧出的陶器不仅呈灰色，甚至呈黑色，一般的黑陶大概是这样烧成的。事实上，在早期，由于烧成中诸多技术问题特别是气氛的控制不好，烧出来的陶器呈现出来的大多是杂色，器表上红灰、灰黑颜色并存，也有的是内红外灰、内红外黑、内灰外黑。
由此可见，烧制红陶、黑陶、灰陶尽管与制陶的原料有关，更多的是倚重于烧陶技术的掌握。各地陶器种类的演变主要在于制陶技术的差异特别是烧陶技术的掌握，当然还与各地区先民对陶色的爱好兴趣有关。有了这种认识，人们就能明白，陶器品种的增加，实际上是制陶技术发展的自然结果，其中包含了许多化学变化的因素，这点，古人是无法知道的。
仰韶文化的制陶业已相当发达，这时期生产的细泥彩陶则是仰韶文化的佼佼者，它代表了当时制陶工艺的最高水平，因此考古学上也常将仰韶文化称为彩陶文化。仰韶文化的彩陶实际上也经历了很长时间的发展。早在前仰韶文化的白家文化和北首岭早期文化（距今7800～7100年）已发现最早的彩陶。当时的彩陶制造还较原始粗糙，只是在碗或钵的口沿内外涂上一条红色的条纹或波纹。仅仅是这一条红彩，就体现了先人的智慧和审美观。所用的红彩据分析认定是23红色的赭石（主要成分是Fe O）。红色在古人的意识中，是一种神秘的色彩，天然赭石除了被用来绘图记事外，还用来涂身，以示一种特殊的含义，在原始宗教中常见。当陶器出现后，人们用它来装饰器表也是很自然的。
仰韶文化时的彩陶除了有独特的造型外，彩绘亦相当精彩。通过对出土的彩陶的分析和模拟实验，可以了解到彩陶制作的大概过程：首先选择可塑性较好的黏土，剔除杂质后，加水搅和，再经陈化。将加工后得到的较细较纯的泥料，采取慢轮拉坯修整的技术得到外形规整的陶坯，在陶坯半干时再浸入极细的泥浆中，挂上一层陶衣，再烘干后，用天然颜料进行彩绘。最后在陶窑中经过950℃左右高温烧烤后即成彩陶。这种彩绘不易脱落，彩绘以黑色为主，兼用红色，有时也用白色。据分析，当时黑色的颜料是含铁锰较高的铁锰矿粉，红色颜料主要是赭石粉，白色颜料可能是渗入方解石的白色瓷土。
充分展现龙山文化制陶工艺水平的典型产品是薄壳黑陶。它的胎壁很薄，仅0.5～1.0毫米。它通体乌黑，表面光滑如釉。据分析，它的化学成分与一般黑陶并无显著差别，关键是它有着高超的成型技术和特殊的烧成工艺。薄壳黑陶能有如此薄的壁，并且对称性极好，无龙山文化时期的薄壳黑陶疑它的成型加工是在陶轮上进行的。它的烧成则是吸收了黑陶烧成的精湛技术。据调研，山东日照市附近的萝花村有长期烧制薄壳黑陶的传统技艺。他们的生产方法是：选择细腻的黏土为原料，在陶轮上加工成型。在坯体还处于半干时，用鹅卵石对器壁进行研磨，使其产生光泽，用泥封闭窑顶和窑门，并在窑顶上徐徐喷水，使之渗入窑中，导致窑内浓烟弥镘，从而把陶器熏黑。这种黑陶由于研磨的作用，其中云母等片状矿物则平行于坯体表面而排列，故增加了光线的平行反射而出现了光泽。又由于渗碳的结果，坯体的孔隙度比红陶、灰陶显著下降。加上表面黑漆如釉，显得格外朴实典雅。自古以来，薄壳黑陶一直作为珍贵的艺术品被人们所收藏。
在长江中游地区的屈家岭文化也曾生产过一种薄壳彩陶。它的成型工艺与薄壳黑陶相同，只是在后期加工上它是彩绘而不是白陶是指表里和胎质通体都呈白色的一种陶器。迄今为止的考古资料表明，在黄河、长江流域的新石器时代中期，都已出现白陶。因为它在原料上与早期的红陶、灰陶等有很大的不同，有人曾认为它是由瓷土烧制，故是瓷器发明的先声。事实并不是这样。
浙江桐乡的罗家角文化遗址（年代与河姆渡文化相近）、四川巫山的大溪文化遗址（年代与中原仰韶文化相近）、仰韶文化晚期的遗址中都曾出土过白陶，到了大汶口文化和龙山文化时，白陶已比较流23行。据对白陶的化学组成分析可知，白陶的共同特点是Fe O含量比23一般陶土低得多，而A1 O的含量明显增高，因而烧成后呈白色。进一步分析还认识到，当时的白陶分两类，一类如罗家角、大溪文化出土的白陶，是以镁质易熔黏土为原料。这种黏土是由辉石、角闪石、23绿泥石或滑石的风化产物构成，MgO的含量高达15％～24％，Fe O含量较低，为1.6％～3.8％，因此烧成后呈白色，但烧融温度也较低，当加热到1100℃时，会产生大量玻璃相，它会造成制品变形，甚至软塌。由此可见这类黏土不能直接用做制瓷，故它与瓷器的发明无关。
大汶口文化、龙山文化和部分大溪文化的白陶，则是以高铝质黏土或高岭土为原料烧制。高铝质黏土和高岭土都是制瓷的重要原料，但是必须配用其他物料才能烧出瓷器。只有部分大溪文化的白陶是采用与瓷石成分相近的黏土（人们习惯称其为瓷土）烧制成，这种瓷土单独使用就能烧出瓷器。以上白陶的分析表明中国是最早使用瓷土和高岭土的国家。瓷土的使用为瓷器的发明准备了物质和技术上的条件。印纹硬陶和原始瓷器23
由于原料中所含A1 O较高，所以白陶在1100℃高温下烧成后，质地坚硬、细腻，显得素雅美观，成为权贵们享用的工艺品。殷商时期曾是白陶高度发展的时期。到了西周，由于印纹硬陶和原始瓷器的生产和使用，白陶逐渐少见了。
印纹硬陶是新石器晚期出现在东南沿海地区的一种以几何印纹装饰为特征的一类陶器。它胎体呈灰色，烧成火候较高。据分析，印纹2硬陶在化学组成上不同于一般灰陶，其所含的酸性氧化物如SiO、2322A1 O相对增加了，碱性氧化物如CaO、Mg O、K O等相对减少了，这一组成配比的变化就导致烧成温度的提高，高达1100℃以上。烧成后的硬陶，质地坚实，击之能发出较清脆的金石声，吸水率也显著下降，一般不到1％（灰陶的吸水率平均在15％左右）。大约在商代印纹硬陶开始大量生产，并流传到中原广大地区，深受欢迎。烧造的地区也推广到长江中下游地区。西周则是印纹硬陶发展的兴盛时期。在商代中期的遗址和墓葬中，出现了一种外敷青灰色或青绿色或青黄色釉的器皿，周代的遗址中有更多的发现。起初考古工作者把它们叫做青釉器，后来经过认真的分析和讨论，人们逐渐认识到这类器皿在胎的组成上与陶器有本质差异（其原料接近于瓷土），而且表面又福建黄土仓出土的商代印纹硬陶豆有以CaO为助熔剂的、釉层。烧成温度大约高达1200℃的青釉器，无论从内在因素，还是从外部条件来考察，它都较接近瓷器的范畴，而不是陶器。于是命名它为原始青瓷，表明它是陶器向瓷器发展的过渡产品。
通过对大量出土的原始青瓷的进一步科学研究可看到，在原始青A1232瓷的胎体中，SiO的含量在75％左右， O的含量在15％左右，两者加起来在90％左右。由于瓷土或高岭土的主要成分是硅酸铝，所2以酸性氧化物含量较高。对比之下，一般陶器的化学组成中，SiO含23量在70％以下，加上A1 O的含量，两者之和也仅在80％左右。这一数据表明，原始青瓷所用的制胎原料不是一般的易熔黏土，而是瓷土和高岭土。原始瓷器的胎体中，CaO、MgO等碱性氧化物含量明显下降，大都在1％以下，而一般陶器中，大都在3％以上。原始青瓷的23胎中Fe O的含量一般小于3％，而一般陶器中，约为6％，所以原始青瓷的胎体较白。这种酸性氧化物和碱性氧化物的一增一减，致使胎体烧结的温度达到了1200℃左右。高温下烧结的胎体坚硬致密，开口气孔大为减少，所以吸水率明显降低。
据测定，原始青瓷器表面的玻璃釉为石灰釉。石灰釉的熔点在800℃左右，它以CaO为助熔剂，FeO为呈色成分，故通常为淡青或青黄色。石灰釉的发明很可能是在有意识地配制白色陶衣泥浆的实践中，偶尔发现并逐渐认识到方解石粉或石灰具有成釉（即产生玻璃层）的作用，而且由于那些黏土中含有一定量的氧化铁，故在还原气氛中烧成后呈青色。这一经验的取得导致了石灰釉的发明。
原始青瓷出现的最后一个条件是当时陶窑的进步，它确保陶窑的窑温能达1200℃右，并能较好控制窑室的气氛。据考察，商周时的陶窑大多是有烟囱的，烧成温度达到1200℃是不成问题的，同时这些陶窑也十分便于气氛的控制。
考古资料还揭示，商周时期的原始青瓷往往和印纹硬陶同时出土，其两者器表的纹饰几乎雷同。更有甚者，在浙江绍兴、萧山一带春秋战国时古窑址中，发现原始青瓷和印纹硬陶是在同一窑中烧成，这表明原始青瓷与印纹硬陶之间有着密切的联系。古陶瓷专家、中国科学院上海硅酸盐研究所的李家治对它们的关系进行了深入的科学研2究，发现印纹硬陶中SiO含量较一般陶器高，个别的达到了72％，但多数低于70％，而不像原始青瓷那样普遍高达75％；印纹硬陶中碱性氧化物含量，特别是CaO和MgO的含量较一般陶器有所降低，和原23始青瓷相差不多，但是Fe O的含量明显高于原始青瓷，所以胎色为棕褐色；印纹硬陶的烧成温度接近1200℃，与原始青瓷持平，显然比一般陶器高得多；再从显微结构来看，印纹硬陶既不同于一般陶器，也不同于原始青瓷，而是介于两者之间。综合以上研究结果，可以认为印纹硬陶是介于陶器与原始青瓷之间的产品，原始青瓷是从印纹硬陶工艺中孕育发展出来的见解较令人信服。冶金技术的源起
烧陶所发展起来的高温技术为金属的冶炼、熔铸创造了条件。当人们发现那些颜色醒目的“岩石”（天然金属及其矿石）可以烧熔改铸后，冶金技术的发明便是很自然的了。冶金技术的出现是人类继烧陶之后运用化学手段来改造自然、创造财富的又一辉煌成就。冶金技术的推广和发展直接导致了工具的变革，无疑这将对生产力的发展、社会生活面貌的改变产生革命性的作用，可以说，冶金技术的发明把人类生活从野蛮时代推向了文明的殿堂。同时，人们对金属有所认识也是从这里开始，在选矿和冶炼金属的实践中，有关金属的知识逐渐积累起来了。红铜的利用和冶金技术的发明
在金属中，首先被加工利用和冶炼的是铜和铜合金。自然界中存在着天然红铜，它具有美丽的金属光泽且混杂在铜矿石之中。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。这可能是利用金属的开始。当时对天然红铜的加工，其方法是用质地坚硬的岩石对其进行锤打。这种方式与其他天然材料的加工没有本质的差异，都属于物理性质的加工。在原始人的眼里，天然红铜也仅是一种性质奇特、不易碎裂的、有一定延展性便于锤打改形的、闪烁着光泽的“石头”。由于天然红铜的数量有限，采集到的红铜也不会很多，人们只能将它加工成简单的装饰品等小器物。红铜不能做工具，对生产的发展及生活的改善起不到什么促进作用。但是它毕竟是人们加工的第一种金属，对人们认识有关金属物质是一个飞跃，有着深远的意义。
也可能是将红铜器物置于火上烘烤，也可能是无意之中红铜器落入火炭之中，人们发现在加热中，红铜变软，甚至熔化改形。从这一发现出发，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，较少受到原料的多寡、形状的限制，所以得到了推广和发展。
1957～1958年，在甘肃武威皇娘娘台的齐家文化遗址中曾出土了一批铜器，近30件，包括刀、锥、凿、环等，经分析其含铜量达99％以上，其中不含炼渣等杂物，多数是锻打成型，个别的是熔铸的。学者一致认为它们是天然红铜的制品。现在完全可以应用化学分析和金相分析的方法来区别天然红铜与原始冶金所得的纯铜。
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，其总量少于0.5％；而用原始技术所冶炼出的纯铜，往往不仅含有较多的与铜矿石〔当时主要是孔雀石，其主要成分32为CuCO ·Cu（OH）〕共生的金属元素，如铅、锡、锌、铁等，而且由于冶炼温度不够高，铜与炼渣未能很好地分离，以至于又会夹杂有硅、钙、镁、铝等氧化物。据此我们对远古时期遗存中出土的纯铜器物的判断就有了一个科学的依据。通过对甘肃广河、永靖、玉门的齐家文化遗址、火烧沟文化遗址和山西夏县东下冯文化遗址、河北唐山夏家店文化遗址等新石器时期文化遗址出土的铜器的分析，发现了一些天然红铜的制品，这些资料表明在新石器时代早、中期，我国的部分地区的确存在一个铜石并用的时代。随着制陶技术与高温技术的发展，热铸红铜的推广导致冶金技术的发明。从锻打金属发展到熔铸金属，再发展到开采矿石、冶炼金属，其间必定经历了漫长的岁月。即使在发明了金属的冶炼之后，发展到金属材料在社会生活中发挥重要作用并在生产工具中占主导地位，即进入青铜时代，这里也需要一个很长的时期。由此可见，铜石并用时期并不是一个很短的过程。
自然铜往往是夹杂在铜矿石之中，在选拣自然铜中必定会连带那些含铜量较高的铜矿石一起采得，再者自然铜生锈变绿，与自然界某些矿石如孔雀石、蓝铜矿等很相似。这些相似或相近的矿石很可能被同时放入陶制器皿中被熔铸。铜的熔点约为1083℃，而孔雀石等氧化铜一类矿石只要在800℃左右即可被炭火还原，这就是说铜矿石比自然铜的熔炼更容易。所以在熔铸自然红铜的过程中，人们进而掌握了铜矿石的选择和冶炼。
由于金属矿的共生，人们采用铜矿石冶炼出来的铜相当部分不是很纯的红铜，而是铜合金。而当时的人们不可能区分单一矿和共生矿，也没有合金的知识，只能注意到用不同的孔雀石炼出的铜在颜色上有些差异，所以人们在冶铜之初，就不自觉地冶炼出铜合金。再者，铜矿石中正是由于含有与铜共生的铅、锡、锌、铁等成分，从而降低了冶炼的熔点，冶炼出来的铜合金则比红铜硬多了，较适合制作成某些工具。就这样伴随着冶铜技术的发展，铜合金逐渐被人们认识了。从迄今为止的出土文物来看，我国最早一批原始冶炼的铜制品是属于新石器时期中期的制品。例如，1973年在陕西临潼姜寨仰韶文化遗址中出土的一些铜片，据分析它是含少量铅锡的铜锌合金，含锌为20％～26％。它被压在仰韶文化层之下，最迟也应是仰韶文化晚期的制品，距今当有6000年之久。陕西临潼出土的仰韶文化早期的原1975年在甘肃东乡林家马家窑文化始黄铜残片遗址出土了用单范铸成的铜片，同年在甘肃永登连城蒋家坪马厂文化遗址出土了残铜刀。前者距今约5000年，后者距今也至少有4000年，它们都是青铜制品。此外，在甘肃齐家文化及火烧沟文化遗址、山东龙山文化遗址、山西东下冯文化遗址、河南偃师二里头文化遗址、内蒙古夏家店下层文化遗址都发现了属于冶炼而成的铜器物，除少数为红铜外，大部分是青铜。特别是1958年在甘肃永靖县张家嘴辛店文化遗址和山东诸城龙山文化遗址中，不仅出土了一些红铜碎片，同时还发现有铜炼渣和孔雀石。
上述考古资料清楚地说明，在4000年前，中国黄河中下游地区及内蒙古、青海等地区普遍出现了冶铜的活动。当时的炼铜活动大多直接采用以孔雀石为主的单一铜矿石，其中不乏杂有其他共生矿。炼出的铜及其合金在成分上没有一定的规律。青铜冶炼技术的早期发展
从目前已发现的古代早期冶铜遗址来看，我国在西周以前，孔雀石是主要的冶铜原料，即使到了汉代，绝大多数地区冶铜所采用的原料仍是孔雀石。孔雀石由于具有翠绿色而较易被发现和识别，又由于它被碳还原只需800℃左右，因此借鉴于当时烧陶的高温技术，较易由它冶炼出铜及其合金。
考古工作者在河南临汝县煤山龙山文化（约前2000）曾出土过熔炼铜的泥质炉的炉底和炉壁残块。可以推测当时的冶炼设备可能是一种类似于坩埚的泥质炉。其炉的直径约为5.3厘米，厚2厘米，炉内壁竟附有六层凝结的铜液，每层厚约0.1厘米。另外，在郑州市西郊牛寨村龙山文化遗址中也曾发现过类似的熔炉残片。根据这些残片和设备可以判定当时冶炼矿石的方法和熔铸天然铜相近，采用的是内热法，即将燃料和矿石码放在炉内，直接燃烧加热，利用燃烧中产生的高温和一氧化碳将铜从矿石中还原析出，熔化后沉聚于炉底，既可以将液态的熔铜倒出来模铸，更多的是采取破炉取铜。由于要破炉取铜，因此早期完整的冶铜炉子实难留存，人们看到的只能是炼炉的残片。上述煤山文化出土的炉壁残片曾熔炼过6次，它应该是冶炼技术已有一定进步的时期的炉子。所以，我国发明冶铜技术最迟应当在煤山文化之前。
红铜的质地柔软，不宜制作工具，更不宜制成兵器；青铜则不一样，它是铜与锡或铅的合金，具有一定的硬度和坚韧性，既可做工具，也能做兵器，加上由于冶炼矿石中，锡或铅等成分的存在，降低了铜的熔点，使青铜较红铜具有更好的铸造性能。这种使用价值很自然地引导人们将冶铜工艺向着冶炼青铜的方向发展。在人们对锡石或铅矿石（常用的是方铅矿石）有了初步的识别后，冶炼铜的技术由单纯地冶炼孔雀石逐步向冶炼孔雀石加锡石或方铅矿的方向演进。这个演进的细节，目前尚难说清。但是根据出土的夏代晚期和商代早期的青铜器物之多、分布之广来判断，这种冶炼孔雀石加锡石或方铅矿的阶段应该在商代早期以前就已推广了。
采用单一铜矿石冶炼，由于不知矿石的化学组成，很难预料会得到什么结果，这是冶铜的初始状态。当能采用铜矿石，加配锡石或方铅矿来冶炼，至少说明已认识到这是炼铸青铜的重要途径。但是，由于矿石中各种金属含量未知，也很难预知炼出来的青铜的性能。只有先分别冶炼出红铜和金属锡或铅，然后再按一定比例把它们熔铸成具有特定性能的青铜制品，这才表现出青铜冶炼技术进入高一级的工艺水平。
我国何时进入这一阶段，尚难做出准确的判断。但是我们可以根据已有的考古资料作如下分析。发展到这一工艺水平必须具备两个条件，一是人们已完全掌握了冶锡和冶铅的工艺，并有一定的生产规模。二是对青铜的性能与铜锡或铜铅配比的依赖关系有一定的认识。按常理，在木柴堆上放上锡、铅矿石，点火燃烧，都能将锡或铅烧熔流出来，更何况在当时冶炼孔雀石的炼炉中，冶锡或铅都非难事。然而考古资料表明，出土的属于夏代和商代早期的铅制品是极个别，说明那时的冶铅工艺并不普遍，直到商代后期，在商殷的墓葬中才有较多的铅卤、铅爵、铅觚、铅戈等制品。
金属锡的制品，至今也只在商殷墓葬中出现过。那时的锡制品出土稀少，倒有一个科学的缘故，因为金属锡在13℃以下的气温中会自行相变为灰锡（即成粉末状），所以古代金属锡的器物很难长期留存下来。根据上述情况的分析，我国冶锡、冶铅工艺出现的年代大概是在商代中期，以此类推，将红铜与金属锡或铅合炼青铜的开始年代也应在商代中期。若根据对青铜的性能与铜锡或铜铅配比的依赖关系的认识来判断，由于这一认识过程是个经验逐步积累的过程，就难画一条线了。倒是我国众多学者历年对出土的夏商时期的青铜器的分析数据为这一判断提供了有力的证明。
分析的资料表明，在夏代、商代早期及中期，青铜器的化学组成是杂乱无章的，铅、锡的含量也较低，这表明当时很可能是以红铜或铜矿石（孔雀石）与锡矿砂或方铅矿合炼青铜。出土的商代后期的大部分青铜器，其含锡量控制在12％～19％。例如，1976年在殷墟妇好墓出土的59件青铜礼器和兵器中，有50件的含锡量为12％～19％。这一事实清楚地表明，在商代中后期以后，人们已掌握了用红铜和金属锡或铅来合炼青铜了。虽然在新石器时代晚期和夏代，黄河流域的许多地区开始推广冶铜工艺，但是那时只能生产锥、环、管、镞等小件铜器，它们显然不能对生产有多大的促进作用。到了商代，青铜冶铸技术有长足的进步，并开始铸造较大型的青铜器件，首先是铸造代表权力象征的礼河南偃师二里头出土的夏代的铜爵器。
1950年在郑州二里岗出土了数量相当可观的青铜器物，它们有礼器、兵器及乐器。1974年在河南偃师二里头文化遗址第三层（属于夏代）出土的铜爵，它们含铜92％、锡7％，系复合范铸造而成1974年在郑州张寨南街出土了两件大铜鼎，分别重84.25千克、62.25千克。经分析知，它们含铜79％、铅17％、锡3.5％。这两个大方鼎，造型大方，制作精致，花纹朴实，是我国目前河南郑州张寨出土的商代早期的铜发现的商代早期青铜器中的重器，方鼎充分显示了当时青铜冶铸工艺开始步入成熟阶段。1976年河南安阳殷墟妇好墓中出土的青铜器中，有两个大方鼎分别重达128千克和117.5千克，它们形状规整，纹饰精美，十分壮观。1939年在殷墟出土的司母戊鼎是晚商的器物，经分析表明它含铜84.77％、锡11.64％、铅2.79％，重达875千克，是目前所知中国上古时期最重的青铜器，也是世界上迄今出土的最重的古青铜器。这时期的出土青铜器还有很多，它们和以上几件大鼎都表明，在商代中、后期及西周前、中期，我国青铜冶铸业进入一个鼎盛时期。这种鼎盛状况不仅表现在数量多、产品大而精、分布地域广，还表现在青铜器物中不仅有礼器、明器及生活用具，而且兵器、农具及工具的数量也很多。青铜兵器实际上在商代青铜器中占有重要的地位。在品种上有戈、矛、斧、钺、剑、戟及镞，可以说商周时期军队的主要兵器大都是由青铜制的。这些兵器的制作相当精良，例如越王、吴王的青铜剑，在地下埋藏了河南安阳出土的商代晚期的司母2000多年，出土时仍是光亮闪闪，花纹清晰，刃口锋利。青铜的农具和工具虽然不很精致，但是它们的需求量大。如河南偃师二里头商代早期宫廷遗址中发掘的青铜器中，凿、锥、小刀一类工具占有很大比例。又如郑州商代遗址出土了大量的工具和农具的铸范，其中镢范约占可辨认的铸范的2／3。尽管由于青铜农具、工具归农奴使用，一般不作随葬品，而是消耗性器物，然而历年来仍出土了不少青铜铲、镢、镰、斧及犁、铧等。青铜农具、工具的大量生产，表明它们在发展社会生产力中已占据主导地位，因此在我国传统文化中，商周时期的青铜文化占有重要的地位。此外，商殷以后的青铜器，也由于冶铸技术的进步，大多留有铭文（即今天所讲的钟鼎文或金文），为后人了解当时社会的政治、经济、文化提供了宝贵的资料。
科学工作者对已出土的青铜文化鼎盛时期的青铜器进行化学分析，将它们分为两类。一类是铜锡二元合金，其中含铅小于2％；另一类是铜锡铅三元合金，即含铅大于2％。在铜锡二元合金中，铜锡的比例大多接近4︰1。而在铜锡铅三元合金中，铜与锡铅含量和之比也维系在4︰1，而锡与铅之间似乎没有明显的比例关系。由此可以推测，当时的青铜冶炼已有一定的配方，但是工匠们对锅锡或铜锡铅之比与青铜性能的关系仅有肤浅的经验认识，即认识到青铜比红铜实用，因而自觉地冶炼青铜。同时，铜锡之比与铜锡铅之比基本相同，表明当时的人们尚不能区分锡与铅，它们都是银白色的金属。铅的加入很可能是由于中原地区缺乏来源足够的锡。锡铅不分也反映在《周礼·考工记》里，但随着实践的深化，这一不足逐渐得到克服。早期的铁及其冶炼
铁是历史上起过革命作用的各种原料中最后的和最重要的一种原料。在人类文明史上，炼铁技术的发明是一件划时代的重大事件。世界上最早了解到铁约在公元前2500年，中国古代炼铁、炼钢技术虽然起步相对稍晚，但是它的发展却是后来居上。从公元前6世纪的春秋晚期起，中国人在这方面不断有独特的创造，在世界冶金史上曾居于遥遥领先的地位。
1．陨铁的利用与炼铁技术的起源
早在公元前13、14世纪，中国人就已识别和使用了铁。1972年河北藁城台西村商代中期遗址出土的一件铁刃铜钺，经检验，铁刃的含镍量至少在8％以上，是用含镍较高的陨铁经加热锻打成型后与青铜钺体铸接而成的。1977年北京平谷刘家河商代中期遗址也出土一件铁刃铜钺，经鉴定与台西村出土的那件一样，刃部是用陨铁锻制的。另外，据传1931年在河南浚县辛村曾出土类似的铁刃铜钺、铁援铜戈各一把，年代相当于殷末周初，后流入美国，现收藏于华盛顿弗里尔美术馆。铁刃经电子探针测定，也是以含镍较高的陨铁为原料锻造成的。虽然这些铜兵器的铁刃是以陨铁为原料，但它们的出土表明，最迟在商朝中叶，中国的先民们已经对铁有所认识，而且已能够进行锻打加工并与青铜铸接成器。
陨铁器之所以屡被使用，是因其在使用过程中显示了极好的韧性与强度（优于当时所知的一切材料），这自然会促使人们去寻找类似的原材料（自然界里与陨铁外部物理特征最相近的就是铁矿石），并且尝试用各种办法来探索从这些新材料提炼出铁的途径，从而可能导致炼铁技术的产生。
对陨铁的加工和铸接，无疑都是在青铜冶铸作坊中进行的。商代高度发达的青铜冶铸技术，使它从矿石、燃料、筑炉、熔炼、鼓风和范铸技术等各个方面，为人工炼铁技术的出现创造了条件。例如商代熔铸司母戊大方鼎这样的大型铸件，必须要有较大的熔炉、鼓风器和较高的炉温，而最迟到殷商晚期，已能得到1200℃以上的高温，这就从技术上具备了将铁矿石还原为液态铁或半液态铁的可能性。关于这一点，有考古材料为证：1976年山西灵石县旌介村殷代墓出土一件含铁铜钺，通体有铁锈，刃部尤多，钺身各部位含铁量不同，刃部含量达8.02％，阑中部含量4.5％，内部含量3.82％，为铜铁熔合体，刃部含镍只有0.002％，说明不是由陨铁所锻造的。从同墓出土的其他两件铜钺毫无铁锈的情况来看，此件铜钺所含的铁是经冶炼铸人的，尤其是刃部含铁量较高，更说明这应当不是偶然的现象，而是当时的冶炼技术已经能使熔炉的温度达到将伴生的铁矿石同时还原出来并加以熔铸成器的程度。可见，中国炼铁技术的发明很可能是在商代。
从文献记载来看，中国大约在西周时期已进入铁器时代。《诗经·秦风》中，有“驷驖孔阜”的诗句。有学者认为“驖”是最早的“铁”字，是马色如铁的意思。《国语·齐语》中说，管仲向齐桓公建议：“美金以铸剑戟，试诸狗马；恶金以铸钮夷斤属斤，试诸壤土。”有人认为这里的“美金”指青铜，“恶金”指铁，是用来铸造农具的。郭沫若认为，“如果齐桓公既已使用铁作为耕具，则铁的出现必然更要早些，一种有使用价值的物质要真正被有效地使用，是要费相当长远的摸索过程的，特别是在古代，因此铁的最初出现，必然还远在春秋以前”。
近年来的考古发现与研究已经证实了上述论断。据1984年《中国考古学年鉴》报道，河北满城要庄西周遗址内发现一件铁器，可是至今未见分析鉴定的结果；1978年在甘肃灵台县景家庄春秋一号墓出土的一把铜柄铁叶剑，年代属春秋早期，铁剑经北京钢铁学院取样做金相分析，因全部锈蚀严重，观察未获结果。年代较早的还有在陕14西凤翔的秦公一号墓出土的铁工具4件，此墓由 C测定，年代为公元前870±150年，亦属春秋早期。在灵台和凤翔出土的铁器的年代也已接近西周末期，说明我国在西周时期已初步进入铁器时代当属无疑。
2．春秋战国时期的炼铁技术
我国春秋战国时代人工冶炼的铁有块炼铁和生铁两种。一般认为，最初的炼铁技术，大多采用块炼铁。这种方法是将铁矿石和木炭一层夹一层地放在炼炉中，点火焙烧，在650～1000℃温度下，利用炭的不完全燃烧产生一氧化碳，遂使铁矿中的氧化铁还原成铁。但由于炭火温度不够高，致使被还原出的铁只能沉到炉底而不能保持充分熔化状态流出。人们只好待铁炼成，炼炉冷却后，再设法拆炉将铁坨取出。这种铁块表面因夹杂渣滓而很粗糙，状若海绵，显不出铜那样明显的金属性，有的还不如青铜坚韧。
对春秋末期和战国初期的锻造铁器检验表明，所用原料就是块炼铁。例如江苏六合程桥2号春秋晚期墓出土的铁条，就是块炼铁制成，基体为铁素体，含碳量在0.004％以下，含有大量氧化铁以及延伸的氧化铁-硅酸盐共晶体组成的夹杂物；湖北大冶铜绿山古矿井出土的铁耙和铁钻也都是用块炼铁制成，铁耙含碳量为0.1％，铁钻含碳量为0.06％；河北易县燕下都44号战国晚期墓葬出土的全部锻造兵器以及长沙龙洞坡、河南辉县固围村等地出土的部分锻件都可能是块炼铁产品。
块炼法需要毁炉取铁，使生产间断，还要对铁块反复锻打，清除夹杂物，所以生产效率很低，而且燃料消耗也很大，但生产设备和工艺远较冶铸生铁简易，便于就地取材和因陋就简。块炼法生产的块炼铁，含碳量很低，硅、铝、硫、磷等元素的含量也都很低，因此性能柔软，可锻造器物，其缺点是结构疏松，含有较多夹杂物，主要是由氧化铁和硅酸盐组成的共晶体，因而不刚强、不耐用，但是经过渗碳处理成钢以后，就能克服这个缺点。春秋以后很长一段时间，在大量生产铸铁的同时，也还生产块炼铁，用做锻造铁器和渗碳制钢的原料。即使在西汉晚期炒铁（钢）技术发展起来以后，块炼铁也并未因此销声匿迹，仍然在一定的领域里发挥着自己的作用。
到了春秋中后期，我国的炼铁技术已经达到较高的水平。在熟练地掌握了块炼法炼铁后，我国又在世界上最早就发明了生铁冶铸技术。据《左传·昭公二十九年》记载，周敬王七年（前513），晋国铸造了一个铁质刑鼎，把范宣子所制定的《刑书》铸在上面，其序文是：“冬，晋赵鞅、荀寅帅师域汝滨，遂赋晋国一鼓铁，以铸刑鼎，著范宣子所为《刑书》焉。”铸刑鼎的铁，是作为军赋向民间征收来的，这说明最迟春秋末期出现了民间炼铁作坊，而且已较好地掌握了生铁的冶铸技术。
近年来相继出土了一些春秋末期吴、楚等国的铁器遗物，其中江苏六合程桥吴墓出土的铁丸，经检验为白口铸铁件；在湖南长沙杨家山65号墓出土的铁鼎，经金相学考察证明是莱氏体的铸铁；长沙窑岭15号墓出土的铁鼎系用含有放射状石墨的麻口铁铸成，含碳约4.3％；湖北铜绿山古矿井出土的战国中晚期铁锤为麻口铁。
这些事实充分证明，最迟在公元前6世纪的春秋晚期，我国已经能以高温液体还原法冶炼生铁。生铁的冶炼在冶金史上是一个划时代的进步。欧洲一些国家在公元前1000年前后已能生产块炼铁，公元初罗马虽已偶尔能得到生铁，但因性脆多废弃不用，直到公元14世纪才使用铸铁，其间经历了十分漫长的发展道路。而我国之所以能够很早就发明生铁冶铸技术，是由于当时冶炼工匠继承和发展了青铜冶铸技术，能建造很高大的炼炉，有经验丰富的鼓风技术，以取得高温，使还原出的生铁充分熔成流生铁的冶炼工艺，在原料和燃料上与块炼法基本相同。它们之间主要的差别在于冶炼温度不同。块炼法的炉温为1000～1200℃。在生铁冶炼过程中，炉温较高，被还原生成的固态铁会吸收碳、硫和磷，这种吸收随着温度的升高，速度就会加快；另一方面，铁吸收碳后，熔点随之降低，当含碳量达到2.0％时，熔点降至1380℃，当含碳量达到4.3％时，熔点最低，仅1146℃。所以当炉温到达1200℃时，就完全能使铁充分熔化，从而得到了液态的生铁，并可以很方便地直接用于浇铸成器。
生铁冶炼技术的出现，改变了块炼铁的冶炼与加工都较费工费时的状况，炼炉可连续使用，提高了生产率，降低了成本，使得大量提炼铁矿石和铸造出器形比较复杂的铁器成为可能。这就为铁器的普及打下了良好的基础，同时也为我国古代炼铁技术的发展开拓了自己独特的道路。
在冶炼生铁的初期，由于温度还不够高，硅含量也较低，致使生铁中的碳在冷却凝固时不能成为石3墨状态，而成为碳化三铁（Fe C），与奥氏体状态的铁在1140℃共晶，而且含硫、磷较多，因此，炼出的生铁性脆而硬，熔化温度低，铸造性能虽好，但强度不够，经不起锻打。这种生铁只能用于铸造铁具，不能锻打成型，制造坚韧的兵器。河南辉县出土的战国的铁钁从河北兴隆燕国矿冶遗址出土的大批锄等农具，就是由这种白口生铁铸成的。为了克服白口生铁的脆性，最迟在公元前5世纪的春秋战国之交，我国又创造了铸铁柔化处理技术。所谓柔化处理就是把白口铸铁进行退火处理，使碳化铁分解为铁和石墨，消除了大块的渗碳体，并使大量的硫、磷杂质燃烧掉，使白口铁变为展性铸铁（可锻铸铁或韧性铸铁）。对在洛阳水泥制品厂灰坑出土的春秋战国之际的角锛和铁铲的考察表明，它们都是白口生铁经过一定的柔化处理而得到的可锻铁。
铁锛经过脱碳退火，表面冷却后形成一层珠光体组织，使铸件减小了脆性，提高了韧性，改善了性能，但这一脱碳层很薄，表明退火的温度较低，大约为750℃，退火的时间也不长，这可以认为是可锻铸铁的初级阶段，属于白心韧性铸铁。铁铲则做过进一步的退火处理，除表面是脱碳层以外，中心部分已有发展得比较完善的团絮状石墨组织，成为黑心可锻铸铁。可锻铸铁的出现是冶金史上又一划时代的事件，它使得生铁广泛做生产工具成为可能，大大增长了铁器的使用寿命，加快了铁器替代铜器等生产工具的历史进程。
战国中期以后，铁器已取代铜器成为主要的生产工具，冶铁业已在十分广大的地区普遍建立起来，成为一种关系到国计民生的重要手工业，其生产规模也急剧扩大。如山东临淄齐国故都冶铁遗址的面积约40万平方米；河北易县燕下都城址内有冶铁遗址3处，总面积也达30万平方米。这时出现了许多著名的冶铁手工业中心，如宛（今河南南阳）、邓（今河南孟县东南）、邯郸等地，出现了像魏国的孔氏、赵国的卓氏、齐国的程郑等一批因冶铁致富的大铁商。铁器的使用推广到社会生活的许多方面，《孟子·许行章》有“许子以铁耕乎？”的
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