作者：林之满,萧枫
出版社：辽海出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
领先世界的古代化学（下）试读：
《话说中国》丛书编委会
主 编：林之满 萧 枫
副 主 编：魏茂峰 李亚辉 竭宝峰
编 委 会：（排名不分先后）
何 莎 刘连旺 常志强 刘 俊 王 蓓
刘海生 王艳芳 周艳云 李丽丽 刘 洋
陈时雨 吴良克 刘一石 刘 永 宋春正
崔文君 邵 军 石 怡 贺小刚 樊景良
赵明明 于 洋 姚 志 严 鹏 王 军
陈 凤 李 忠 陈 莹 付中天 杨坦然
单而辉 孙德民 于 武 赵 明 童恩中
杨迪穆 郝 纯 胡 凯 邓俊华 夏正言
鲁正华 罗致平 王洪源 于 斌 曹成章
黄 铸 白红艳 钟 涛 韩 磊 罗晓宇
编写说明
中国是一个拥有五千年灿烂文明史、又充满着生机与活力的泱泱大国。中华民族早就屹立于世界的东方，前仆后继，绵延百代。著名科学史家贝尔纳曾说：“中国在许多世纪以来，一直是人类文明和科学的巨大中心之一。”在中华民族的历史长河中，曾创造了无数的文明奇迹。
中国的历史是一部生动的、博大精深的启迪心智的教科书。中国历史是独树一帜的东方文明史。承载中华文明的中国历史，在她形成发展的曲折而漫长的过程中，从未中断过。她虽然历经坎坷，备尝艰辛，却始终以昂首挺立的不屈姿态，耸立在亚洲的东方。即使从19世纪上半叶开始的对中华文明一个多世纪的强烈冲击和重重劫难，也没有使曾创造过辉煌的中华文明沉沦，反而更勃发了新的生机。《话说中国》丛书将中华民族的辉煌与挫折、统一与分裂、前进与倒退、战争与和平、正义与邪恶，放在对立统一的辩证过程中，逐一展现。《话说中国》丛书是一幅历史长卷，共分50卷100分册，具体内容如下：
第1卷 文明开放的天朝大国（上、下册）；
第2卷 历史悠久的文明古国（上、下册）；
第3卷 分分合合的朝代更替（上、下册）；
第4卷 改变时局的历史事件（上、下册）；
第5卷 独掌乾坤的历代帝王（上、下册）；
第6卷 宠辱一身的历代皇后（上、下册）；
第7卷 治国安邦的历代名臣（上、下册）；
第8卷 一尘不染的历代廉吏（上、下册）；
第9卷 尔虞我诈的宫廷政治（上、下册）；
第10卷 源远流长的远古文明（上、下册）；
第11卷 稳步发展的社会经济（上、下册）；
第12卷 日趋活跃的商业贸易（上、下册）；
第13卷 刀耕火种的古代农业（上、下册）；
第14卷 穿越时空的天文历法（上、下册）；
第15卷 独领风骚的古代医学（上、下册）；
第16卷 独具一格的古代数学（上、下册）；
第17卷 日新月异的古代物理（上、下册）；
第18卷 领先世界的古代化学（上、下册）；
第19卷 独树一帜的中国地理（上、下册）；
第20卷 震惊世界的科技发明（上、下册）；
第21卷 光耀世界的科技名家（上、下册）；
第22卷 惊心动魄的经典战役（上、下册）；
第23卷 智虑谋深的军事名家（上、下册）；
第24卷 影响深远的军事思想（上、下册）；
第25卷 精华荟萃的中国兵书（上、下册）；
第26卷 严密精深的军事制度（上、下册）；
第27卷 灿烂辉煌的中国文学（上、下册）；
第28卷 享誉世界的文学名著（上、下册）；
第29卷 天马行空的神话传说（上、下册）；
第30卷 绝唱天宇的中国诗歌（上、下册）；
第31卷 脍炙人口的中国词赋（上、下册）；
第32卷 千古流传的民间文学（上、下册）；
第33卷 龙飞凤舞的中国书法（上、下册）；
第34卷 绚丽多彩的中国绘画（上、下册）；
第35卷 凝固不朽的中国雕塑（上、下册）；
第36卷 蜚声中外的中国建筑（上、下册）；
第37卷 低徊狂放的中国音乐（上、下册）；
第38卷 摇曳多姿的中国舞蹈（上、下册）；
第39卷 异彩纷呈的民间艺术（上、下册）；
第40卷 美轮美奂的中国戏剧（上、下册）；
第41卷 妙趣横生的艺坛典故（上、下册）；
第42卷 彪炳史册的古代典籍（上、下册）；
第43卷 震聋发聩的思想文化（上、下册）；
第44卷 浑厚深沉的中国哲学（上、下册）；
第45卷 定格历史的史学名著（上、下册）；
第46卷 百花齐放的古代教育（上、下册）；
第47卷 风格迥异的古代民族（上、下册）；
第48卷 遐迩闻名的巨商名贾（上、下册）；
第49卷 传诵千古的历史掌故（上、下册）；
第50卷 扑朔迷离的千古奇案（上、下册）。
英国哲学家培根说过：“历史使人明智。”历史的经验是前人付出巨大的代价才总结出来的。历史经验包蕴着发人深思的哲理。要深刻地了解现实，理智地面对将来，就应当自觉地回顾历史。现代人只有了解历史，才能感受历史启迪现实的无穷魅力。惟有从历史经验这里感知杂乱纷纭的现实，才能体会历史智慧的美感与简洁感。
这种由历史引发的智慧、魅力与美感，对丰富一个人的生命内涵，提升一个人的素质，是非常重要的。人的素质的基本内涵应该是人文素质。一个人的人文素质是由他所属的民族几千年文化创造的基因，积淀在他的血液和灵魂中形成的。人文教育以文史哲为主体，对人的素质提高具有特别的价值，而中国历史恰恰正是文史哲三位一体的糅合和载体。只有了解了中国的历史，才能树立民族自信心，确立正确的人生观与价值观，才能以他们的不断传承和新的创造，继续为人类文明的发展作出新的贡献。在共同的血脉上发展起来的13亿中国人和5000万在世界各地的华人，都应有这样的共识，都应当承担这样的责任。《话说中国》丛书把传统的教育和未来的展望有机和谐地结合在一起，引导当代中国人顺应悠久古老的中华文明融注世界发展的现代潮流。
由于丛书篇幅宏大，编写时间又较为仓促，书中难免存在各种疏虞之处，敬请广大读者朋友们批评指正。《话说中国》丛书编委会2008年2月
二、秦汉 宋元化学
冶铁炼钢技术的发展
冶铁技术
秦汉时期冶铸生铁的技术在春秋战国时期广泛发展的基础上，又有了新的进步。西汉时期的竖炉已达到较高的水平和较大规模。从南阳铸铁遗址发掘出的炉底和炉壁耐火砖复原情况来看，竖炉高度为3～4米，直径约2米。郑州古荥镇西汉中晚期冶铁遗址发现有椭圆形高炉2座，其中一炉短轴约2.7米，长轴约4米，面积约8.48平方米，高度可能达到5～6米，容积约50立方米。我国古代炼铁高炉是从炼铜高炉的基础上发展起来的。西汉初年的炼铜高炉也十分巨大。据南齐时刘悛的实地调查，“南广郡界蒙山下有城名蒙城，可二顷地，有烧炉四所，高一丈、广一丈五尺”，这就是汉文帝时邓通冶铜铸钱的作坊。郑州古荥镇汉代冶铁遗址一号高炉复原图
竖炉的炉体扩大，与鼓风技术的改进是有密切联系的。山东滕县宏道院出土的东汉画像石中，有一方是描写冶铁劳动过程的，上有鼓风的图像，其中鼓风大皮囊上排列有四根吊杆，右方下部是个风管。河南巩县铁生沟、郑州古荥镇、南阳瓦房庄和鹤壁市的冶铁遗址，均有鼓风风管出土。其中古荥镇和瓦房庄发掘出的弯头朝下的陶胎风管下侧泥层已经烧熔，经实验测定，烧熔温度为1250～1280℃。汉代的高炉有四个风口，每个风口可能使用一排皮囊来鼓风，以提高炉内的温度。当时鼓风设备有用人力的，称为“人排”；有用马力的，称为“马排”。至迟在西汉、东汉之交，又发明了“水排”，利用水力进行鼓风。据记载，东汉初年，南阳太守杜诗就使用水排于鼓铸，结果“用力少，见功多，百姓便之”。中国发明水排的时间，要比欧洲早1200年。东汉冶铁画像石
从铁生沟遗址，我们可以看到汉代耐火材料使用的进展。该遗址的炼炉多作半地穴式，上部用耐火砖垒砌，并在炉器抹以耐火拌草泥，有的炉底还垫有耐火土。耐火砖系由耐火黏土制成，其中掺有石英石和绿色岩石。其种类多样，用在不同的炼炉及炼炉的不同部位，说明人们已经掌握了各种耐火材料的配制和使用的知识。铁生沟遗址中发现有石灰石，此外对熔渣的化验发现含有41.99%的CaO和3.22%的MgO，这是当时冶铁已使用了碱性熔剂的证明。
由于炼铁炉造得高大，结构有了改进，鼓风设备有了进步，炉温得到了提高，到西汉中期我国又进一步能够铸造低硅的灰口生铁。目前经过科学鉴定的最早的灰口铁出自河北满城刘胜墓。在刘胜墓出土的铁器中，对需要强度和韧性的锼是用可锻铸铁；而对需要承载能力、润滑和耐磨性能的车的锏（轴承）则用灰口铸铁。河南南阳瓦房庄汉代冶铁遗址也出土有东汉用来浇铁釜的灰口铁浇口，经化验，是高磷的灰口铁，含磷0.7%。在河南渑池窖藏铁器中，也有一部分是用灰口铸铁制成的，如箭头范、铧范以及卤等。铧范含碳2.31%，接近现代高强度铸铁（含碳2.8%～3%），但含硅量低，只有0.21%。这些灰口铸铁的石墨片的大小和分布，都比较合理。说明汉魏至北朝时期，我国先民在制造和控制灰口铸铁的工艺上，已经积累了丰富的经验。现在生产灰口铸铁，其含硅量一般要求在1%～3.5%，因为硅能促使铸铁中碳变成片状石墨而使其断口呈暗灰色。如果含硅量低于1%，在一般生产条件下就很难获得灰口铁。而我国古代有过很多含硅量低于1%的灰口铸铁，看来是采用了一种特殊的技术。深入研究我国古代的这种技术，对于现代炼铁也是很有意义的。东汉冶铁鼓风机复原图卧轮式水排图
值得注意的是，巩县铁生沟汉代冶铁遗址中出土的一件铁镬，经检验，有形状良好的球状石墨，有明显的石墨核心和放射性结构，与现行球墨铸铁国家标准一类A级石墨相当。类似的有球状或球团状石墨的铸铁生产工具已发现6件，这是我国古代铸铁技术的杰出成就，而现代球墨铸铁是1947年才研制成功的。现在制造球墨铸铁的新工艺，是在试验使用金属镁和稀土金属做球化剂成功以后，才得到推广的。远在汉代，当然不可能使用这种球化剂。因此进一步搞清楚当时制造球墨铸铁的工艺，对于今天改进铸造的生产工艺，具有重要的现实意义。
汉代是我国冶铁技术发展的一个高峰时期。当时已能生产白口生铁、麻口生铁、灰口生铁以及白心、黑心可锻铸铁，甚至还能生产与现代球墨铸铁金相组织极为相似的“中国古代球状石墨铸铁”。除了合金铸铁和1947年研制成功的使用金属镁和稀土金属做球化剂的球墨铸铁以外，当今世界上的生铁产品仍然是这几种。可见，我国汉代的炼铁技术达到了成熟阶段。河北沧州的五代佛座——铁狮
从出土的历代生铁器物来看，它主要是用来铸造农具，发挥它质硬耐磨的特长。例如河北兴隆出土的大批铁范中不少就是用来铸造农具的，有各种形式的铲、锄、镬、镰等小农具，也有比较大型的农具部件，如犁铧和耧铧。
生铁应用在铸造手工业工具方面也很广泛。例如河南辉县固围村战国魏墓出土的95件铁器中很多都是手工工具。此外，作为车辆零件的也不少，例如陕西西安礼泉出土了汉代的生铁车官（车辆轴与毂之间的金属圈）和齿轮、河南渑池出土了汉魏时期各种大小的成套轴承。生铁虽不宜于制造带刃的兵器和工具，但在宋代以后用于铸造炮身之类的古代重型武器却很广泛。我国从南宋（12世纪初）开始，历代注重铸造大炮，炮岙有的长达数米，重量从数百斤到数千斤。有的炮筒为多层套铸，有的则内层以生铁铸，外层则铸以青铜以防震裂。
生铁在古代还用于制造度量衡中的铁权。山东黄海之滨的文登县便曾出土秦代的铁权。
历来用于建筑方面的生铁也不少。例如西汉中山靖王刘胜墓的墓道外口有两道夹墙，其间浇灌了铁水，形成铁门，严加密封；位于河北赵县胶河上的著名的赵州桥，建造于隋代开皇至大业年间，至今完好，它之所以如此坚固耐久，也是因为石缝间浇铸了铁水；陕西乾县唐代乾陵墓道砌石每块之间也都采用了这种“冶金固隙”，经检验是在石块之间凿成串通的孔道，再注入生铁水。
我国古代又常用生铁铸造大型器物，河北沧州古城的铁狮子是五代后周广顺三年（953）用生铁铸件组装而成的，狮身高3.9米，头高1.5米，共高5.4米，身长6.8米，总重约十余万斤。经历千年，保存下来，充分展示了中国古代生铁的冶铸的高超工艺水平。
炼钢技术
块炼铁（或熟铁）、生铁和钢，都是铁碳合金，它们之间的主要差别在于含碳量的多少。块炼铁（或熟铁）的含碳量低，生铁的含碳量高，而钢的含碳量则介于块炼铁（或熟铁）和生铁之间。因此，古代的炼钢方法主要有两种：如果用块炼铁（或熟铁）做原料，就必须用渗碳技术以增加碳分；如果用生铁做原料，就必须用脱碳技术以减少碳分。
我国古代炼钢技术，大致兴起于春秋晚期。1976年在湖南长沙出土了一口春秋末期的钢剑，通长38.4厘米。用放大镜观察剑身断面，可以看出反复锻打的层次，中部可以看出七至九层的迭打层。离剑锋约8厘米处取样分析，金相组织为含有球状碳化铁的铁素体组织，组织较均匀，铁素体晶粒平均直径为0.003毫米。由碳化物的数量估计，原件系含碳量为0.5%左右的退火中碳钢。
从文献记载来看，春秋末年吴国和越国已能冶炼干将、莫邪之类的钢制宝剑。《吴越春秋》载：“干将者，吴人也，与欧冶子同师，俱能为剑……莫邪，干将之妻也，干将作剑，采五山之铁精，六合之金英……而金铁之精，不消沦流，于是干将不知其由……于是干妻乃断发剪爪，投入炉中，使童女童男三百人鼓橐装炭，金铁乃濡，遂以成剑，阳曰干将，阴曰莫邪，阳作龟文，阴作漫理。”这些记载虽属于传说，但并不是凭空虚构的，所记原料经过精选、熔炼锻制极费工力等项，符合早期制钢的特点，说明吴越地区制钢技术发展较早。
在战国时代，钢制品已不是稀罕之物，一般锋利的铁兵器是用钢制成的，著名的剑戟也是用钢锻制的。战国时代著作《尚书·禹贡篇》记载梁州（约当今四川省）贡物有“谬、铁、银、镂”，过去注释家都认为“镂”是一种“刚铁”。《荀子·议兵篇》记载楚国的兵器有“宛钜铁它，惨如蜂虿”，过去注释家又认为“钜”就是“刚铁”。《史记》也记载，秦昭王曾说：“吾闻楚之铁剑利。”出土的战国铁器中，钢制品占有相当比例，如1965年在河北易县武阳台村燕下都遗址44号墓出土的79件铁器中，共有锻件57件，其中包括由89片甲片组成的胄一件，以及剑、矛、戟、刀、匕首、带钩等。对部分铁器的检查表明，除了个别由块炼铁直接锻成（如M4：19剑）而外，其余4大都是块炼钢锻制的。
春秋战国时期的炼钢技术有两种：一种是把海绵铁（即块炼铁）直接放在炽热的木炭中长期加热，表面渗碳，再经反复锻打，使之成为渗碳钢。易县燕下都44号墓出土的钢制品就是用这种方法炼成的。这是我国最早的炼钢法。另一种是把海绵铁配合渗碳剂和催化剂，密封加热，使之渗碳成钢，俗称“焖钢”。这是我国流传很久的一种炼钢方法。《吴越春秋》所记干将、莫邪等宝剑的钢材，冶炼时曾“断发剪爪，投入炉中”，应该是用这种方法炼制的，因为头发和指甲中含有磷质，可做催化剂。河北满城1号汉墓（刘胜墓）出土的刘胜佩剑和错金书刀，经过分析，表明含磷较高，错金书刀的刃部中间还有含钙磷的较大夹杂物，有可能在渗碳时使用了骨灰一类的催化剂。此外，长期流传在河南、湖北、江苏等地的“焖钢”冶炼法，把熟铁块放在陶制或铁制容器中，除了按一定配方加入渗碳剂以外，还使用含有磷质的骨粉作为主要催化剂，然后密封加热，使之渗碳成为钢材。焖炉固体渗碳法制钢针
明代宋应星《天工开物》卷十《锤锻》一节就记载了渗碳炼制钢针的方法，其工艺如下：
用铁尺一根，锥成线眼，逐寸剪断为针，先搓其未成颖，用小槌敲扁其本。钢锥穿鼻，复槎其外，然后入釜，慢火炒熬，炒后以土末入松木，火矢豆豉三物罢盖。下用火蒸，留针二三口，插于其外，以试火候，其外针入手稔咸粉碎，则其下针火候皆足，然后开封入水健之。
从已经出土的古代钢制品的金相考察结果来看，我国至迟在战国晚期已广泛使用淬火工艺。燕下都44号墓出土的战国锻钢件大都经过淬火处理，例如M4：12长钢剑、M4：100残钢剑和M4：9钢444戟，都是把薄钢片经过反复折叠锻打成型之后，再经过淬火的，都发现有针状的马氏体组织；还有一件矛（M4：115）的饺部（指矛头4的较细部分）和一件箭铤（M4：87），分别为0.25%及0.2%的碳素4钢，由铁素体和球光体组成，是经过正火处理后的组织。说明当时除淬火工艺之外，还掌握了正火工艺，已能依据不同的需求，对钢材进行不同的热处理，以改善其机械性能。
2.铸铁脱碳钢
块炼铁质地差，产量低，且需毁炉取铁，作为钢制工具和兵器的铁料来源，显然难以适应日益增长的要求。于是，以生铁为原料的固体脱碳制钢技术便应运而生。这种脱碳制钢技术是在铸铁柔化处理技术的基础上发展起来的。我国战国时代已经广泛采用柔化处理工艺，对生铁进行脱碳退火，从而制成可锻铸铁（韧性铸铁）。有的可锻铸铁件的外层已成为钢，而内层还是生铁，出现了脱碳不完全的钢和铁共存于同一工件的复合组织。例如河北石家庄市庄村赵国遗址出土的铁斧和河南辉县固围村魏墓出土的铁匼，即属于这一类。如果生铁铸件脱碳退火时，由于时间和温度控制得当，在固体状态下进行比较充分而又适当的氧化脱碳，既使白口组织消失，又基本不析出或只析出很少的石墨，不至于变成可锻铸铁，那么就可得到“铸铁脱碳钢”。1977年在河南登封告城战国遗址中出土的一批铁器，经检验是目前所知我国最早的铸铁脱碳钢制品。从战国到西汉，铸铁脱碳成钢的技艺逐步成熟。在北京大葆台西汉燕王墓（前80）遗址、河南南阳瓦房庄冶铸遗址以及渑池汉魏铁器窖藏都出土有铸铁脱碳钢件。巩县铁生沟、南阳瓦房庄、郑州古荥镇等处还出土有大量成形的铸铁脱碳钢板，经化验，其含碳量一般在0.1%～0.2%之间。
这种固体脱碳制钢工艺，至少在战国至六朝时期一直在广泛采用。通过脱碳的办法把铸铁处理成钢件，这是我国古代发明的一种特殊的制钢方法。这种方法的特点之一是有控制的适当地脱碳，它与韧性铸铁的区别就在于基本不析出或只析出很少的石墨；特点之二是钢中夹杂物很少，这是因为它保留了生铁夹杂少的优点，而没有块炼铁和熟铁夹杂物多的缺点。当然，这种制钢方法也有它的局限性，它不可能制成较大和较厚的钢件，又不易很好地控制钢件中的含碳量。现在已发现的这种钢件都是比较薄的，一般不超过1厘米，只有这样薄的生铁铸件才便于由表及里全部脱碳成钢。
3.炒钢
在铸铁脱碳热处理的长期实践中，我国古代冶铁匠逐渐懂得了生铁经过适当的处理可以变性甚至变得和块炼铁一样柔软，由此导致至迟在公元前1世纪的西汉后期，我国又发明了用生铁炒炼成钢或熟铁的新技术，就是用生铁加热到熔化或基本熔化的状态下加以炒炼，使之脱碳而成钢或熟铁。这种技术，不妨称为炒钢技术或炒铁技术。用生铁炒炼而得的钢材，我们称为炒钢。
河南巩县铁生沟汉代冶铁遗址发现有西汉后期炒钢炉一座。其上部已毁损，炉体很小，建造也很简单，从地面向下挖成“缶底”状坑作为炉膛，然后在炉膛内边涂一层耐火泥。其工艺程序是先将生铁捶成碎片，和木炭一起放入经预热的炉膛内。
风从上方鼓入。由于缶形的地下炉膛容积小，热量集中，不易散失，有利于提高温度，当生铁加热到熔融或半熔融状态时，通过搅拌，增加铁和氧气的接触面，可使铁中的碳氧化，温度随之升高。硅、锰等氧化后与氧化铁生成硅酸盐夹杂。随着含碳量降低，铁的熔点增高，因而逐渐固化。如果半固态下继续搅拌，借助空气中的氧把所含的碳再氧化掉，就可以成为低碳熟铁。也可以在它不完全脱碳时，控制所需要的含碳量，终止炒炼过程，就可以成为中碳钢或高碳钢。这种钢由于含碳量较高，氧化程度较低，与低碳熟铁相比，所含的夹杂物应该较少，经过反复锻打，便可以得到组织比较均匀的钢材。但在古代缺乏化学分析的条件下，要在炒钢过程中控制所需要的一定含碳量是比较困难的，需要有熟练的技巧和丰富的经验。因此，大多数情况是把生铁先炒炼成低碳熟铁，再用固体表面渗碳方法重新增碳而炼制成钢的。铁生沟遗址中还出土有高碳钢和熟铁，含碳量分别为1.288%和0.048%，两者的锰、磷、硫的含量都很低，应该是用铁生沟所出生铁在炒钢炉中炒炼而成的。
铁生沟遗址的年代是从西汉中期到王莽时代，据此判断，炒铁至迟发明于西汉后期。南阳瓦房庄汉代冶铁遗址中也发现几座炒钢炉，其形制、结构都与铁生沟发现的缶式炒钢炉大同小异。南阳东郊出土一个东汉铁刀，就是用炒钢锻制，其刃部当是用高质量的炒钢锻接而成。
东汉时代已有熟铁的专门名称。许慎《说文解字》说：“钅柔，铁之哭也。”“揉”就是柔软的熟铁的专门名称。据信是东汉时成书的《太平经》说：“有急乃后使工师击治石，求其中铁，烧冶之使成水，乃后使良工万锻之，乃成莫耶。”这里所述的工艺是：先寻求铁矿石，冶炼成生铁水，然后炒炼成钢，再反复锻打成器。
炒钢工艺在东汉以后一直长期使用，直至近代。明代又出现了炼铁炉和炒钢炉串联使用的方法，把炼铁炉中流出的铁水直接炒炼成熟铁或钢。这种连续性生产工艺可以免去生铁再熔化的过程，既降低了耗费，又提高了生产率。有关这一工艺最完整的；记载要算是《天工开物》了。炒钢的发明不仅是炼钢史上一次技术革命，而且对整个社会经济发展都有重要意义。欧洲炒钢在18世纪始于英国，马克思曾在《资本论》法文版中写道：“当大规模工艺在英国兴起的时候，发现了将焦炭冶炼的生铁炼制成具有延展性的熟铁的方法。”并进一步指出，这种炒钢方法“由于煤和铁是现代工业的重要因素，怎么样也不至于夸大这次革新的重要意义”。我国的炒钢工艺出现在比欧洲早约1900年的西汉后期，对于我国早期铁器时代向完全铁器时代的转变具有关键的意义，对当时中国的农业和手工业的进一步发展同样具有重要意义。
4.百炼钢
百炼钢工艺是在春秋晚期块炼渗碳钢工艺的基础上直接发展起来的。在用块炼铁渗碳制钢的实践中，人们发现反复加热锻打的次数增多以后，钢件变得更坚韧了，于是很自然地把这种反复加热锻打的操作定为正式工序。这道工艺可以使钢的组织致密、成分均匀化、夹杂物减少和细化，从而显著提高钢的质量。对河北满城汉墓出土的中山靖王刘胜佩剑（M：5105）、钢剑（M：2449）和错金书刀（M：1115197）的金相检查表明，这些钢的原料和燕下都出土的块炼渗碳钢相同，但满城出土的钢件质量却提高了，它已经减少了含碳不均匀的分层现象，夹杂物的尺寸和数量也有所减小。这些都是由于反复加热锻打的结果。同时，反复在炭火中加热，还会继续渗碳。通过对满城出土的钢和燕下都出土的钢的比较，我们可以清楚地看到块炼渗碳钢到百炼钢工艺雏形的早期发展过程。炼铁炉和炒铁炉串联的操作方法图
西汉后期由于炒钢的发明，百炼钢工艺改以熟铁或炒钢为原料，并且增加加热锻打次数使得百炼钢技术发展到成熟阶段。1961年在日本奈良东大寺古墓出土一把钢刀，铭文有“中平纪年五月丙午造作（支刀）百炼清（刚）”，为公元184年到公元189年所作，是迄今所知惟一铭文标明“百炼”的刀器。1974年，在山东苍山县东汉墓出土了汉安帝永初六年（112）三十炼环首钢刀。1978年在江苏徐州汉墓出土一把汉章帝建初二年（77）制造的“五十涑”钢剑。经鉴定，它们都是以炒钢为原料，经过多次反复加热折叠锻打而成的。
就文献记载而言，“百炼”之称在东汉初已属习闻。东汉王充《论衡·状留篇》云：“干将之剑，久在炉炭，锆锋利刃，百熟炼厉，久销乃见，作留成迟，故能割断。”这里的“百熟炼厉”即有“百炼”之意。《北堂书钞》卷一二三引东汉末建安年间曹操《内诫令》说：“往岁作百辟刀五枚，吾闻百炼利器，辟不祥，摄伏奸宄者也。”既称为“百辟刀”，又说是“百炼利器”，说明当时“百炼”宝刀也称为“百辟”宝刀。西晋刘琨《重赠卢谌诗》说：“何意百炼刚（钢），化为绕指柔。”后来“千锤百炼”、“百炼成钢”遂成为人们熟悉的成语。
用炒钢或熟铁制成的百炼钢，其质量是相当高的，历代的名剑宝刀，不少就是用这种百炼钢锻制的。从山东苍山出土的东汉卅炼钢刀的质量来看，的确水平是很高的。与西汉中期的刀剑相比，这种钢的组织均匀，由晶粒很细的珠光体和少量的铁素体组成，含碳量适中，为0.6%～0.7%，刃部经过淬火，虽经锈蚀仍可见少量马氏体，刀口相当锋利。钢中夹杂物细小，由于表面氧化层不像块炼铁那样容易剥落，整个刀的抗腐蚀性能也有所提高，这是它至今锈蚀较轻的重要原因。
这种百炼钢技术在我国历史上也曾长期使用，锻造技术也不断提高。据北宋沈括《梦溪笔谈》的记载，宋代磁州的锻坊还有能炼百炼钢的。根据沈括的分析，古代的鱼肠剑和宋代的蟠钢剑都是采用以高碳钢为刃部和低碳钢为茎干的锻合制剑方法，使得钢剑刃部锋利而剑身富于韧性和弹性。沈括还说：“关中钟谔亦蓄一剑，可以屈置盒中，纵之复直。”这种剑所使用的钢材，已经和现代用来制作钢卷尺、带锯条、板簧、簧片的弹簧钢差不多，也该是经过百炼而成，说明宋代钢的热处理加工的技术已经达到很高的水平。明代宋应星在《天工·开物》中说：“刀剑绝美者，百炼钢包外。”说明明代也还把百炼钢作为优质钢材。
5.铸钢
1979年在洛阳吉利区一座汉墓中，出土坩埚11个，内外壁均烧流，其中有一个内壁上附着一块金属，经鉴定，含碳1.21%、铁98.637%、磷0.277%、硫0.584%、硅0.117%，属于铸态钢，这是迄今所知的我国古代第一块铸态钢。对坩埚进行热释光断代试验测定，该墓距今1832±147年，属东汉时期（原报道为西汉中晚期）。从Fe-C平衡图上看，附着钢完全熔化温度在1470上下。冶炼方法为直接冶炼法，即以铁矿石为原料，以木炭（或煤粉）为还原剂，在坩埚中一次冶炼而成。这种坩埚是由木炭（或煤炭）与黏土组成的，成分为SiO43.57%、A1O337.28%、FeO33.46%、KO0.63%、NaO0.26%、22222C13.6%，其含碳量较高，有利于提高材料耐火度和化学稳定性，其耐火度为1580～1610。研究者认为，这种古代坩埚炼钢技术，可能保存在现存的山西坩埚炼铁工艺中。直到1740年哈兹曼发明坩埚铸钢、1856年贝斯麦发明酸性转炉炼钢为止，古代世界大部分地区的制钢工艺均属固态、半液态冶炼，而我国东汉时期就能冶炼铸钢，这是古代世界罕见的工艺。
我国汉代的钢铁技术在当时世界上是遥遥领先的。早在2000多年前的西汉时期，我国钢铁产品就经过著名的丝绸之路传到了欧洲。公元1世纪的罗马学者普利尼在他的著作《博物志》中谈到，在当时欧洲市场上“虽然钢铁的种类很多，但没有一种能和从中国来的钢相媲美的”。
6.灌钢
用生铁炒炼成钢，所用火候和保留的含碳量是比较难掌握的，如果炒炼“过火”，含碳量过低，就不能炼成具有一定含碳量的钢而成熟铁。因此遇到炒炼“过火”时，重新加入一些生铁来补救是自然的。这样，在炒钢的实践过程中，我国古代冶炼工匠就逐渐掌握“杂炼生柔”的炼钢规律，从而创造了一种新的独特的炼钢法——灌钢法。这种炼钢法是先把生铁和熟铁按一定比例配合，共同加热至生铁熔化而灌入熟铁中去，熟铁由于生铁浸入而增碳。只要配好生铁和熟铁的比例，就能比较准确地控制钢中含碳量，再经过反复锻打，使组织均匀和挤出夹杂物，就可以得到质地均匀的钢材。这种方法可能起源于汉代，至迟在南北朝时已经盛行了。由于这种方法比较容易掌握，工效提高较大，因此南北朝后成为主要的炼钢方法之一。
南朝时的医药学家、炼丹家陶弘景在《本草经集注》中说：“钢铁是杂炼生镖作刀镰者。”这是最早明确记载用生铁和熟铁合炼成钢（即灌钢）的文献资料。稍晚一些时候，北齐的道士綦母怀文曾用灌钢法制造一种宿铁刀，“其法，烧生铁精以重柔铤，数宿则成钢。以柔铁为刀脊，浴以五牲之溺，淬以五牲之脂，斩甲过三十札”。其法是先把含碳量高的生铁熔化，浇灌到熟铁上，使碳渗入熟铁，增加熟铁的含碳量，然后分别用牲畜的尿和脂肪淬火成钢。牲畜的尿中含有盐分，用它做淬火冷却介质，冷却速度比水快，淬火后的钢较用水淬火的钢硬；用牲畜的脂肪冷却淬火，冷却速度比水慢，淬火后的钢比用水淬火的钢韧。适当地配合运用，能够获得性能优越的淬钢件。
陶瓷技术的重要突破
秦汉魏晋南北朝是古代陶瓷技术发展的重要阶段。首先，出土的秦兵马俑足以说明秦代的制陶技艺业已成熟。大型陶俑的烧成不仅从原料到成型各项工序有一定的要求，而且烧成中的技艺更应有相当水平。汉初铅釉陶的出现不仅表示一种陶器新品种的产生，而且还表明人们对铅釉的认识和应用，开辟了釉上彩的广阔前景。战国后期几乎被摧毁而失传的原始瓷器，在新的环境下迅速成长，逐步烧出了成熟的青瓷，这是中国陶瓷史上一个重要的里程碑。在工匠烧制青瓷的实践中，逐渐认识到含铁矿物在制瓷中的呈色作用。随着制瓷技术的提高，人们不仅烧出了精美的青瓷，还烧出了黑釉瓷和白瓷。白瓷的出现表明制瓷工艺又上了一个台阶。
秦兵马俑
春秋战国时期，厚葬之风极盛，以活人殉葬日渐减少，替代的主要是陶俑。对陶俑的需求不仅促使起源于新石器时代的陶塑艺术有了很大发展，而且对制陶工艺的发展也是一个促进。1974年在陕西临潼秦始皇陵东侧发现了规模之大令世人惊叹的秦俑坑，坑内有7000多件兵马俑，威武雄壮。出土的武士俑，身高均在1.75～1.86米，身穿交领右衽短褐，勒带束发，腿扎行腾，足登方口齐头履，手持弩机弓箭，背负盛置铜矢的箭菔或手执长矛，腰佩弯刀铜剑。有的昂然挺立，刚毅勇猛；有的容颜开朗，英姿勃发；有的虎背熊腰，威武雄壮；有的须髯开张，气宇轩昂。那些高达1.5米、体长2米的陶马，膘肥体壮，小耳大眼，口裂较深，前肢柱立，后腿若钉，蹄趺较高，筋骨劲健，集中刻画出秦国战马的剽悍雄健。据分析研究，这些兵马俑的制作原料是经过认真挑选和仔细粉碎的，属于绢云母、伊利石为主的易熔黏土。这种黏土具有良好的可塑性，干燥收缩和烧成收缩都较小，不易开裂变形，烧成温度低，烧成范围宽。秦俑采用模印分段成型，再粘接成整体。这种方法能满足秦兵马俑大量生产的需要。为了避免因范模制作而出现的制品雷同的现象，陶工在范模成型的基础上，根据想像和通过捏塑、粘贴、刀刻、划纹等艺术技巧，使制品形象各异，栩栩如生。针对大型陶俑坯体在干燥和烧成中极易因受热收缩不匀而变形或开裂的缺点，陶工们有意在坯体的适当部位开凿通气孔，大大地提高了成品合格率。秦俑的烧成温度约为900，前期系用氧化焰，后期运用还原焰，并使游离碳烟来熏烧，故陶俑胎色为灰色。秦俑不仅有生动形象的造型，而且还有艳丽精美的彩绘。据观察，陶俑的彩绘，至少有红、绿、蓝、黄、紫、褐、白、黑等8种颜色，通过分析得知彩绘所用的颜料如下表：
秦俑彩绘颜料成分表黄色颜料未做化验，据考证可能是雌黄（AsS）。辰砂、铅丹、铅白、蓝铜矿、孔雀石、赭石、雌黄都是中32国传统的绘画颜料，对此，秦俑再次给人们提供了实证。其中铅白、铅丹都是人工制造，是世界上最早的人工颜料之一。通过放大镜观察，可以看到秦俑颜料大多颜色鲜艳，颗粒细腻均匀，表明当时对颜料的加工也有很高的水平。
铅釉陶
汉代的陶器中出现了一类外敷翠绿色釉或粟黄色釉的器皿，据研究，它们是铅釉陶。铅釉陶的发明是中国陶瓷工艺史上的一件大事。根据迄今为止的考古资料，铅釉陶首先出现在陕西关中地区。在汉武帝时期（前140～前87）的墓葬中还极少发现，但是到了汉宣帝时期（前73～前49），铅釉陶逐渐多起来了，在陕西、河南的许多地区均有较多出土。到了东汉，西至甘肃，北达长城，东至山东，南抵湖南、江西，均有铅釉陶出土。这表明铅釉陶的生产技术已得到迅速的推广，流行地域已十分辽阔。
铅釉陶不仅外观有翡翠般的绿色，而且釉层清澈透明，光泽很强，表面平整光滑。这些优点是非常引人注目的。但是出土的铅釉陶大多是陪葬用的明器，至今还没有发现实用器物，这可能是当时铅釉技术尚处于初始阶段，低温烧成的铅釉陶器不堪实用的缘故。
铅釉与石灰釉不同，它以铅的化合物为基本助熔剂，以铁和铜的氧化物为（摘自杨根等编著的《中着色剂，大约在700℃开始熔融，因此是国陶瓷》）一种低温釉。铜离子使釉呈翠绿色，铁离子使釉呈黄褐或棕红色。
曾有人认为中国的铅釉技术是汉代经西域传进来的。经过众多学者的深入研究，一致认为铅釉技术是我国自行发汉代铅釉陶明的。对于铅及铅的化合物的性质，古人早有认识。出土的一些铸造得很精细的商周时期的铅器就是明证。战国时人们已熟练地掌握了将铅变成铅粉（碱式碳酸铅）的化学方法。铅粉在当时可供妇女用做化妆品。当时一位名叫宋玉的人，在描绘一位面色红中透白的妇女时曾说过：“施朱则太赤，施粉则太白。”这粉就是指铅粉。铅釉的发现可能有两种途径。一是当人们把铅粉作为颜料引入陶器生产，铅粉调入色衬或陶衣的泥浆中，烧成后就获得呈现美丽的翠绿色或黄褐色或红棕色的铅釉层。二是考古发现提供了我国在西周时期已有铅质玻璃小球的事实。人们只要将这些美丽半透明的铅玻璃引入陶器生产也可以发明铅釉。铅釉中主要呈色剂是铜离子和铁离子。
铅釉的使用不仅使陶器有了美观的釉层，还因釉的折射指数高，高温黏度小，流动性较好，熔融温度范围比较宽，因此釉层平整光滑。铅釉很少像石灰釉那样出现“橘皮”或“针孔”等缺陷，无气泡和大量残余晶体存在，因而釉面光泽照人。自从汉武帝时（前140～前87年）釉陶制品在关中出现，到了汉宣帝时（前73～前49年）釉陶生产技术得到较快发展。在东汉，釉陶的生产技术流传的范围已相当广。唐代的工匠又掌握了在铅釉中加入少量含钴、含锰的矿物，增加了铅釉的色彩，使唐三彩陶器能以艳丽多彩、生动形象的艺术特色流行于世。宋以后的各种釉上彩就是在此基础上一步步发展起来的。
低温铅釉陶在两汉虽然有了很大发展，但是从出土的文物来看，绝大多数的铅釉陶器都是明器，很少有实用的器物。这可能与当时低温烧成的铅釉陶不堪实用有一定关系。当然还有其他一些原因，例如在日常生活中，漆器的大量生产也是一个原因，考古发掘的资料可以证明这点。
成熟的青瓷
经过秦汉的发展，原先主要产于浙江、江苏部分地区的原始青釉瓷器的生产技术有了新的提高。依据考古资料，完全可以认为，成熟的青瓷的出现不晚于东汉后期。考古工作者在浙江的上虞、宁波、慈溪、永嘉等地先后发现了东汉的瓷窑，同时在浙江、江西、江苏、河北、河南、安徽、湖南、湖北等省也先后发现了东汉晚期墓葬中的瓷制品，其中浙江、江西发现的数量较多。据有关专家对浙江上虞出土的东汉晚期窑址的瓷片进行分析，证明这些瓷片与附近的瓷土矿是一致的。这瓷片具有光泽的釉面，透光性较好，吸水率低。据测试表明这些瓷片是在1260～1310℃高温下烧成的。同时考察同期的瓷器，它们通体施釉，其釉层比原始瓷器的釉层显著增厚，釉胎结合紧密牢固，上釉的方法又由刷釉回复到浸釉，所以釉层均匀。通过透光性的测试和显微镜观察，X射线结构分析，都清楚地表明这些瓷片和瓷器已达到近代瓷器的标准。所以中国的陶瓷史专家一致认为东汉后期是瓷器发展的一个新阶段，这是有科学根据的。从原始瓷器发展成为成熟的青瓷，是陶瓷工艺发展史上的一件大事。由于瓷器比陶器坚实耐用，光洁美观，更适于成为日用器具，加上它原料分布广，取之方便，各地都可因地制宜进行生产。相对于当时很流行的漆器、铜器，它工艺较简单，造价又低廉，因而获得飞速的发展。就在原始瓷器走向成熟的阶段，在东汉成熟的青瓷浙江上虞、宁波等地还出现一种黑釉瓷器。这种瓷器的胎质虽然不如青瓷那样细腻，但也有自己的特征而别具一格。据分析，它的胎含氧化硅较高，达到了73%～76%，氧化铁的含量也高，为2.3%～2.8%。因为这样，它的烧成温度可以比青瓷低一些，在1200℃±20℃，胎色呈灰黑。它的釉也相应地含有较高的氧化铁，含量达到了4%～5%，烧成后呈深褐色或黑色。这种深色的釉恰好将深色的胎色覆盖住，从而形成了自己的风格。这一经验对以后的色瓷制作是有启发的。
成熟的青瓷之所以在东汉出现是不奇怪的。成熟青瓷出现的地区正是原始瓷器的主要产地，这里瓷土资源丰富，瓷矿石一般距地表较浅，易于开采。这是客观因素之一。从主观上看，长达1000多年的原始青釉瓷器的烧造，窑工们积累了丰富的经验。在东汉，他们对原料的选择、加工，坯泥的澄练，器物的成型，釉料的配制及上釉的方法，直到烧成，技艺都有明显的提高。例如当时粉碎瓷矿石广泛地采用脚踏碓和水碓，提高了坯土的细度。陶车设备的改进和熟练的拉坯技艺使器形更为规整美观。青色釉和黑色釉的同时出现，说明对釉料的配方有了进一步认识和控制。窑炉的改进和烧窑技术的提高，也是一项重要的技术因素。
这时期浙江一带已广泛地采用龙窑。浙江一带多丘陵，非常适宜建造形似长龙的龙窑。经过长期的摸索，东汉的龙窑加长了窑身，这不仅增加了坯件的装烧量，还能利用坯件的叠烧，增大对流动火焰的阻留，延长了对坯体的烧烤时间，提高了热效率，因此窑温得以升高，大致可以达到1300℃，分布也较均匀，为瓷器的最后烧成创造了必要条件。又因为龙窑升温快，冷却也快，恰好符合了青釉瓷和黑釉瓷的烧成要求。这两种釉中都含有较高的氧化铁，都宜在还原气氛中烧成，升温快，又能迅速冷却，可以减少铁的二次氧化，从而保持了它纯正的釉色。
尽管当时烧窑工匠不可能认识到烧成的过程大致上分为氧化、还原、冷却三个阶段的科学原理，但在长期的生产实践中，他们已掌握了烧成的关键在于控制还原和冷却两阶段的气氛。因为在高温烧成时，无论是釉或胎中的铁离子都是三价，呈现黄、棕等颜色，只有在烧成的最后阶段和冷却时，控制好还原气氛，才能使釉或胎中的铁离子还原为二价，釉色才能呈现色调纯正的青翠色。掌握不好这一技术，就很难烧成好的青瓷。
青瓷的发展和白瓷的出现
东汉晚期，原始瓷器完成了向成熟瓷器的过渡。此后的三国、两晋、南北朝时期，新兴的瓷业获得迅速的发展。迄今，在浙江、江西、江苏、福建、湖南、四川等江南大部分地区都发现了当时的瓷窑。各地因地制宜，分别采用了拍、印、镂、雕、堆、模制等工艺手段，烧造出各具地方特色的瓷器。瓷质的茶具、酒具、餐具、文具、容器、灯具、卫生用具以及艺术品，由于样式新颖，制作方便，造价低廉，所以在生活的许多方面逐步取代了漆、木、竹及金属制品，显示出瓷器在使用上的许多优越性能。当时有代表性的瓷窑在浙江就有早期的越窑、瓯窑、婺州窑和德清窑。唐代闻名的越窑、婺州窑就是由此发展起来的。
早期越窑的产地主要在上虞、余姚、杭州一带。仅在上虞境内，发现的三国时期的窑址有30多处，比东汉时期猛增4～5倍。发现的西晋窑址又增至60多处，这清楚地说明窑业的迅速发展。出土的三国时期的越窑瓷器胎质坚硬细腻，一般呈灰色，釉层均匀，很少出现黄釉或青黄釉，表明还原焰的烧成技术有了提高。出土的西晋越窑产品，胎骨增厚，釉层厚而均匀，大多呈青灰色，比三国时的越器又有提高。正因为越窑瓷器胎质坚硬，釉面光滑明亮，经久耐用，使用方便，所以备受欢迎。精美的制品不仅满足了贵族的需要，到了东晋，又因为制瓷的成本有了下降，越窑的青瓷也成为广大人民群众所欢迎的日用品。从出土的东晋时代的瓷器，其中用做明器愈来愈少，家用的盘、碗、钵、罐明显增多，就能说明一二。
瓯窑在浙江温州一带，清代人朱琰在《陶说》中说，“晋杜毓《薅赋》：器择陶拣，出自东瓯”，“后来翠峰矢青，于此开其先矣”，“先越州窑而知名者也”。《景德镇陶录》也指出：“瓯，越也，昔属闽地，今为浙江温州府，自晋已陶，当时著尚。”由此可见，瓯窑一直被认为是早期较著名的瓷窑。但是从生产规模和产品质量来看，瓯窑不如越窑。瓯窑瓷器胎色较白，釉色淡青，透明度也较高，正如晋代潘岳的《笙赋》所写那样：“披黄苞以授甘，倾缥瓷以酌酃。”缥瓷所指的就是瓯瓷。到了东晋，瓯窑产品质量有了提高。
婺州窑在浙江金华一带。在金华地区出土的三国至隋代的大批青瓷器，它们不伺于越窑或瓯窑瓷器，明显地带有地方特色。窑工们创造性地利用了当地遍野皆是，开采、粉碎也较容易的红色黏土做坯料。这种黏土较一般瓷土含较高的氧化铁和氧化钛，使烧成的瓷器很坚硬，但是胎色却是深紫色，影响了青釉层的呈色。对此窑工们采用了在胎外挂一层白色化妆土，以掩盖胎色。其效果超出了窑工的原意，化妆土的衬托使釉色显得滋润柔和。这种化妆土的技术以后在龙泉窑和其他一些瓷窑中得到继承和发挥。
德清窑位于杭嘉湖平原的西边。它以烧造黑瓷为主。当地的制瓷原料与婺州窑的相近，含较高的氧化铁和氧化钛，烧成后胎色很深。窑工们干脆在制坯原料中加入适量紫金土，紫金土由石英、长石、含铁云母及其他含铁矿物组成，含铁量一般达3%～5%，高者达15%。烧成后胎呈砖红或紫色，窑工们进而直接采用含氧化铁达8%的釉料，烧成后瓷器色黑如漆，釉光闪闪，别具一格。早期黑瓷
从三国到南朝的360多年里，制瓷工艺的迅速发展仅从上述浙江的几个瓷窑的情况可知，制瓷原料能广泛地采用当地资源，既可采用含铁量低的瓷土制青瓷，也可采用含铁量高的瓷土制黑瓷和青瓷。在同一窑场中，发现有含铁量低的白瓷土，也有含铁量高的瓷土和紫金土，还有配釉的石灰石以及制作窑具的普通陶土和耐火黏土，原料多达六七种。对于质量较差的瓷土采用了化妆土的办法使比较粗糙的坯体表面显得光滑整洁，从而扩大了原料的范围。瓷器使用化妆土的方法虽然来自陶器上陶衣的技术，但是它们之间是有区别的。瓷器上化妆土要求胎、化妆土、釉三者在烧成温度及膨胀系数上大致相当，否则釉层容易剥落。
这时期各窑场主要是运用石灰釉，越窑的青釉中含氧化钙约为18%。由于人们开始认识到铁的含量对呈色效果的影响，从而掌握了青釉和黑釉的配制。
在浙江上虞曾发掘出两座东汉龙窑，窑的前段斜度大，后段比较平缓，窑室中间有横向凸起的棱脊，窑后有墙，墙下有烟火弄，墙后有烟炕。龙窑的基本结构已具备，但窑床的倾斜度不同，烟火弄的数量也相差较大，表明龙窑尚无定型。到了两晋，龙窑的结构才趋于定型，同时窑顶和窑床的两侧每隔一定距离，设立了投柴孔，采用火膛移位的方法，自下而上分段烧成，提高了烧成温度和缩短了烧成时间。生烧的次品显著降低，表明龙窑的烧成技术也在改革中逐渐完善。
南方的青瓷和它的烧造技术约在北朝时传到了北方。在北方的墓葬中曾出土了一批青瓷，经鉴定它们的胎釉成分与越窑的有明显差别，所含氧化铝较高，氧化硅、氧化铁较低，在造型上也有自己的特征，说明它们属北方烧造的青瓷。在山东淄博曾发现一处北朝时烧造青瓷的产地。这里也烧青瓷，但技术仍不成熟，釉面厚薄不匀，还原气氛控制较差，造成釉色青黄不一，时有剥釉现象。东汉龙窑的平、剖面图
当时北方生产的青瓷在质量上比不上南方，这不仅是制瓷工艺水平的差距，更重要的是南北两地在制瓷原料、工艺要求及烧窑技术上都存在差异。从原料上看，南方多原生高岭土和瓷石，含有机质较少，黏土的吸附性较小，并多杂有水云母系矿。这类矿石含铁量较高，要求在还原性较强的气氛中烧成。北方多次生高岭土和耐火黏土，黏性较大，吸附性强，原料中含铁量较低，而氧化铝、氧化钛含量相对来说高些，要求烧成温度高而且时间长，既能在还原性较弱的气氛中烧成，也能在氧化焰中烧成。当时的窑工对这些科学资料当然不可能了解，但是长期的生产实践，使他们对原料的特性还是有些经验认识。
与南方从升焰方窑发展为龙窑不一样，北方的瓷窑是从早期的升焰圆窑发展成馒头窑。火膛和窑室连成一体的圆窑发展到后期，将窑顶封闭，并在近窑底的后墙上开设排烟孔，后墙中砌竖烟道，排烟孔与竖烟道相通，就成了馒头窑。在馒头窑中，火焰先喷至窑顶，因窑顶上没有通路，必须倒回向窑底，再经坯体，只能从接近窑底的排烟孔经竖烟道而排出窑外。所以，当时的馒头窑是半倒焰窑，它靠竖烟道产生的抽力来控制空气进窑的流量，烧成温度高，可达1200～1300℃，因为没有烟囱，抽力不大，故升温慢，降温也慢，烧成时间长，适宜北方地区制瓷原料。
南北制瓷条件的上述差异，清楚表明制瓷工艺是可以传播交流，相互影响的，但必须结合本地资源和生产条件，才能移植成功，并促进技术有新的发展。
就在北方也烧出青瓷后不久，进而生产出白瓷。在河南安阳北齐武平六年（575）的范粹墓中首次发现了北朝的白瓷。这批白瓷的胎料经淘洗，比较细白，没用化妆土，釉层薄而呈乳白色，普遍泛青，釉层厚的地方呈青色更明显。可见白瓷是由青瓷发展而来。
白瓷的出现是我国陶瓷发展史上的又一里程碑。白瓷是各种彩绘瓷器的基础。过去有人认为白瓷与青瓷是两个独立发展的系统，其实不然。我国早期的瓷器基本上都是青瓷系统，因为所有制瓷原料中都含有一定量的铁离子。只是含铁量不同，经过不同气氛烧成，才呈现深浅不同的色调。在制瓷实践中，逐渐掌握了控制胎釉中的含铁量，分别生产出青瓷、黑瓷；克服了铁的呈色干扰，又生产出白瓷。
白瓷、青瓷的主要区别在于原料中含铁量的不同，认识这一点是长期实践的结晶。早在晋代，南方的个别地区曾因为原料含铁低，淘洗又较细而生产出白瓯和白盏。诸葛恢曾写过“诏赐恢白瓯二枚”、“天恩广州白盏”等语。因为除去铁质较费工，所以南方的白瓷生产发展很缓慢。在北方，制瓷原料中含铁量较低，相对来说加工也较方便，所以白瓷生产发展较快。早期的白瓷，其白度、硬度等还不能用现代白瓷的标准来衡量，特别是釉色中呈乳浊的淡青色。这种釉色泛青现象，隋代白瓷仍然常见，甚至到了唐代，有些白瓷的釉厚处依然带有青色。由此可见，由早期白瓷发展到成熟白瓷，中间又经历了相当长的过程。
造纸术的发明和革新
纸是中国古代科技的四大发明之一。当今造纸工艺的基本原理就是从中国古代造纸术发展而来的。从原料到成品的造纸过程中，最关键的工序是制浆。成浆的步骤实质上是一个化学处理过程，加上纸的漂白、染色和上胶等工艺，都涉及化学变化，因此历来把造纸当做化学工艺的一个部分。
早期的植物纤维纸
按传统的说法，纸主要是指以植物纤维为原料，经过加工处理而抄成的平滑的薄页，适于书写、印刷、包装之用。在没有发明纸之前，中国古代所用的记事材料主要有甲骨、简牍、缣帛等。
甲是乌龟壳，骨是牛羊等动物的肩胛骨。先民早在3500多年前的商代就用它们记下“卜辞”，即今称之为“甲骨文”。尽管甲骨文与现代的汉字差别很大，但它确是中国已知的最古老的文字。甲骨是现存的最早的记事材料。从1899年起，考古工作者陆续在河南安阳、山东济南、山西彬县等许多地方发掘出了16万多片的甲骨，对人们认识当时的社会和文化很有帮助。甲骨来源有限，刻字、携带、保管都不方便。人们也曾在青铜器内铸上铭文或在石头上刻上文字，同样由于难度较大而数量有限。
古代记事材料使用最多的是简牍。南方盛产竹子，故使用竹简、竹牍较多。北方多以柳树、杨树制作木简、木牍。1951年至1953年在湖南长沙近郊的战国时期墓葬中发现了竹简几十枚。1972年在山东临沂银雀山汉墓也发现了大量竹简，其内容是早已散佚的《孙膑兵法》。1972～1974年从湖南长沙马王堆汉墓里出土了竹简900多枚。1975年在湖北江陵西汉墓葬中也清理出竹简、竹牍、木牍多枚。尽管简牍十分笨重，写作、阅读也不便利，但由于它来源广，制作易，在商代开始用后，很快流行，成为春秋战国时期最常见的书写材料。
1974年从长沙马王堆三号汉墓中发现了大批帛书。可以想像缣帛也是当时的书写材料。尽管缣帛便于书写，但是其价格昂贵，汉代一匹缣（2.2汉尺×0.4汉尺）值六石（720汉斤）大米。所以缣帛只有少数王公贵族才能用于书写。人们必须寻找一种既便于书写又价格便宜的书写材料，纸正是在这种情况下应运而生的。
1933年考古学家黄文弼在新疆罗布淖尔古烽燧亭中发现了西汉古纸。此纸“麻质，白色，作方块薄片……质甚粗糙，不匀净，纸面尚存麻筋”，纸幅约为4厘米×10厘米。与之同时出土的还有黄龙元年（前49）的木简。
1957年在陕西西安市郊灞桥出土了古纸。该纸呈浅褐色，无字迹，纸幅较大者约为10厘米×10厘米，多裂成碎片。根据同时出土的文物断定它不晚于公元前118年，即应是西汉古纸。经过显微分析，其原料主要是大麻纤维，有少量苎麻，纤维短细匀整，显然经过切断，并有压溃凌和帚化现象，纤维分散交织，具有纸的典型结构。激光光谱分析表明该纸中钙离子数量远多于土壤，水或原料中的含钙量，说明它是经过化学处理和机械处理的，既非破布，也不是乱麻，而是纸。
1973年在甘肃居延肩水金关发现了不晚于公元前52年的西汉麻纸两块。其中一张纸色白净，一面平整，一面起毛。
1978年在陕西扶风中颜村出土了西汉宣帝（前73～前49年）的三张麻纸。该纸呈乳黄色，十分结实。出土的西汉古纸
1979年在甘肃敦煌县马圈湾西汉烽燧遗址出土了五件8片西汉麻纸，考古断代在公元前1世纪至公元1世纪初年。其中年代较早的一张约有32厘米×20厘米，是迄今为止出土的西汉古纸最大的一张，呈黄色，较粗糙。
曾有人认为上述西汉古纸上无文字，只能做杂用，故尚不是书写材料。但是从1986年在甘肃天水放马滩出土的西汉纸质地图的碎片来看，西汉古纸可供写绘之用。该纸在一属于西汉文帝、景帝时期（前179～前141）的墓葬中出土，出土时呈黄色，后变浅褐色。纸质薄软，纸面平整光滑，残长5.6厘米，宽2.6厘米，其上用墨色绘有地图。该纸经鉴定为麻纸，是迄今所知年代最早的古纸。
1991年在甘肃汉代邮驿悬泉置遗址里发现了大量的西汉宣帝、元帝时期（前73～前33）的麻纸，其中还有四件墨写文字的纸。以上一系列的西汉古纸的出土，足以说明中国早在西汉已发明了造纸术。
成书于公元100年的许慎著的《说文解字》说：“纸，絮一箔也，从系氏声。”同时还说，“絮：敝帛系也”，“箔：澈絮箦也”，“澈：于水中击絮也”，“箦：床栈也”。综合上述字的释义，许慎认为纸是类似于丝絮在水中经击打而留在床席上的薄片。这可能是现存古文献中对纸的最早释义。东汉服虔《通俗文》说：“方絮曰纸。”《后汉书·蔡伦传》也说：“书契……其用缣帛者谓之纸。”上述的释义可以肯定地告诉人们，造纸术的发明与古代蚕丝的漂絮法有直接的联系。
早在商代以前，中国的先民已能植桑养蚕，缫丝织绢。对于次茧一般将其加工成丝绵：把次茧用水煮沸，脱除胶质，用手工把茧剥开，加以清洗，再浸没在水中的篾席上，用棒反复捶打，直到蚕衣被捣碎，蚕茧散开连成一片，丝绵即成。这种方法叫“漂絮法”，最早见于战国时代。《庄子·逍遥游》说：“宋人有善为不龟手之药者，世世以氵辟为事。”“”即“浮”意，“僻”为“漂”的意思，“氵辟”即絮的意思，这句话是说宋国人多以漂絮为业，能做防手龟裂的药。漂絮法以制丝绵为主要目的，但每次漂絮完毕，总有一些残絮遗留在篾席上，晾干后即可得一层残絮交织的薄片，这就是丝絮纸。既然丝织的缣帛
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]