① 古代冶金技術和設備是怎樣發展的
我國鋼鐵冶煉技術的發展是從冶煉生鐵開始的，冶鐵術大約發明於西周時期。先煉生鐵後煉鋼，生鐵是煉鋼的原料。煉鋼的出現是具有劃時代意義的重大事件。此外，銅冶煉技術也是我國的一項重大發明。
在我國古代冶金技術的發展過程中，風箱扮演者極為重要的角色。它是我國發明的一種世界上最早的鼓風設備。
歐冶子是春秋時越人，是當時的冶金高手，更是我國歷史上著名的鑄劍師。《越絕書》中記載有「楚王見劍」的故事，讓我們有幸看到「龍淵」劍的誕生過程。
楚王命令相劍家風鬍子到越地去尋找歐冶子，叫他製造寶劍。於是歐冶子走遍江南名山大川，尋覓能夠出鐵英、寒泉和亮石的地方，只有這三樣東西都具備了，才能鑄制出利劍來。
最後，歐冶子來到了龍泉的秦溪山旁，發現在兩棵千年松樹下面有7口井，排列如北斗，明凈如琉璃，冷澈入骨髓，實乃上等寒泉，就鑿池儲水，即成劍池。
歐冶子又在茨山下採得鐵英即純凈的鐵，拿來煉鐵鑄劍，就以這池裡的水淬火，鑄成劍坯。可是沒有好的亮石，終是無法磨出寶劍。
歐冶子又爬山越水，千尋萬覓，終於在秦溪山附近一個山嶴里找到亮石坑。發覺坑裡有絲絲寒氣，陰森逼人，知道其中必有異物。於是焚香沐浴，素齋三日，然後跳入坑洞，取出來一塊堅利的亮石，用這里的水慢慢磨製寶劍。
經兩年之久，終於鑄劍3把：第一把叫「龍淵」；第二把叫「泰阿」；第三把叫「工布」。
這些劍彎轉起來，圍在腰間，簡直似腰帶一般，若一鬆手，劍身即彈開，筆挺筆直。若向上空拋一方手帕，從寶劍鋒口徐徐落下，手帕即分為二。斬銅剁鐵，就似削泥去土。
這些寶劍之所以如此鋒利，皆因取鐵英煉鐵鑄劍，取這池水淬火，取這山石磨劍之故。
楚王見劍大喜，乃賜此畢差寶地為「劍池湖」。後在唐代改叫「龍泉」，一直叫到今天。
楚王手辯皮曾引泰阿之劍大破晉軍。當時晉國出兵伐楚，圍困楚都三年，為奪楚國鎮國之寶「泰阿劍」。楚國欲城破之時，楚王親自拔劍迎敵，突然劍氣激射，飛沙走石，遮天蔽日，似有猛獸咆哮其中。片刻之後，晉軍旌旗仆地，流血千里，全軍覆沒。
上述記載，雖然帶有傳說的成分，但據現代考古發掘報道，春秋時期，我國的冶金技術確實非常之高，達到了當時世界先進水平。
歐冶子為越王勾踐鑄造的寶劍，被埋在地下數千年，發掘出土後發現還光亮不銹，十分鋒利。經現代科學研究，這些青銅兵器都灶衫經過很好的外鍍處理，表明我國是世界上最早發明金屬外鍍術的國家。
從目前的考古發掘結果來看，我國人工冶煉的鑄鐵器具約出現於春秋末期以前，即公元前6世紀左右。
江蘇省六合縣程橋的東周墓中出土的鐵丸和彎曲的鐵條，經鑒定前者是迄今發現的我國最早的生鐵，為白口鐵鑄件；後者是用早期的塊煉鐵鍛成的。這是世界最早的生鐵。
生鐵是煉鋼的原料。煉鋼的產品多是低碳鋼和熟鐵，但是如果控製得好，也可以得到中碳鋼和高碳鋼。據考古學家考證，我國早在西漢的時候，就已經掌握煉鋼技術，是世界上最早會製造煉鋼的國家。
徐州獅子山楚王陵考古發現：楚王陵保存著一處完整的西漢楚王武庫，庫中堆滿各式成捆的實戰楚漢兵器，兵器雖歷時2000多年，依然鋒利無比，輕輕一劃刀鋒力透10餘層厚紙。
研究分析表明：當時的鋼鐵技術正處於發展時期，淬火工藝、冷鍛技術、煉鋼製作均已使用。楚王陵的年代下限為公元前154年，這表明我國在西漢早期已發明並使用了煉鋼技術。
世界上最早有關煉鋼的記載，見於我國古代東漢時期的《太平經》72卷，書中寫道：
使工師擊治石，求其鐵，燒冶之，使成水，乃後使良工萬鍛之，乃成莫邪耶。
這「水」應指生鐵水。「萬鍛」應指生鐵脫碳成鋼後的反復鍛打。
直至18世紀中期，英國才發明了煉鋼法，在產業革命中起了很大的作用。
青銅冶煉也是我國獨樹一幟的技術發明。據考古發掘和古書《史記·封禪書》等記載，我國在夏代已經冶煉青銅，進入青銅時代。
冶銅技術和規模上在殷商已很發達，西周進入鼎盛時期。表明我國是世界最早冶煉青銅和進入青銅時代的國家。
白銅的發明是我國古代冶金技術中的傑出成就。目前公認的我國也是世界上最早的白銅記載，見於東晉散騎常侍常璩的《華陽國志·南中志》卷4。文中記載：「螳螂縣因山名也，出銀、鉛、白銅、雜葯。」
螳螂縣治所在今雲南巧家老店鎮一帶。這里富產銅礦，而鄰近的四川會理出鎳礦，兩地間有驛道相通，從資源上看，可以肯定螳螂縣所出白銅為鎳白銅。這是有關鎳白銅的最早可靠記載。
在我國古代文獻中，白色的銅合金統稱為白銅，包括三種銅合金：
一是含錫很高的銅錫合金，如被稱作白銅錢的「大夏真興」銅錢和隋五銖錢，經檢驗均為高錫青銅，不含鎳。又如日本正倉院收藏的一批奈良時代的我國白銅鏡，也是高錫青銅；二是含砷在10%以上的銅砷合金，即砷白銅；三是銅鎳合金即鎳白銅。三種白銅中，鎳白銅最為重要，其次是砷白銅。
我國是世界最早用膽水煉銅的國家。西漢時期《淮南萬畢術》記載「曾青得鐵，則化為銅」，東漢時期《神農本草經》說「石膽……能化鐵為銅」，這些距今已約2000年，比國外約早1500年。
膽水煉銅或稱「膽銅法」，是宋代最重要的煉銅方法，即把鐵放在膽礬溶液中，使膽礬中的銅離子被金屬鐵置換成為單質銅沉積下來的一種產銅方法。
因在金屬活動順序表中，鐵排在銅的前面，表明鐵的金屬活動性強於銅，所以鐵能和銅鹽發生化學作用而置換出銅。
失蠟鑄造法是鑄造器形和雕鏤復雜器物的一種精度較高的鑄造方法。我國是世界上最早發明失蠟鑄造法的國家。
失蠟法鑄造銅器從文獻記載看，最早是唐代。北宋宰相王溥著的《唐會要》中記載，唐代開元年間使用蠟模鑄造開元通寶，這是我國關於失蠟法的最早記載。
從青銅實物考察，1979年河南省淅川縣楚國令尹子庚墓出土的銅禁，器體側面和邊沿鑄強國富民呈網狀的相互纏繞的蟠螭，所顯現出的玲瓏剔透的鏤孔就是用失蠟法鑄造的。
據研究，子庚死於公元前552年，它的相對年代應屬春秋晚期，是我國目前發現的採用失蠟法鑄造銅器最早的鑄件。它的發現將我國古代採用失蠟法鑄造銅器的起始時間大大提前了，從而在世界上居於領先地位。
古代先進的冶金技術靠的鼓風設備。風箱就是我國古代勞動人民發明的一種世界上最早的鼓風設備。這種古老的設備能夠使爐中的火焰熊熊燃燒起來。
考古學家從文獻記載上看到，我國古代的大哲學家老子曾經說：「天地之間，其猶橐龠乎，虛而不屈，動而愈出。」
這句話的意思是說：天地萬物其實就像一個很大的皮革做的鼓風器，裡面充滿了空氣，所以天不會塌下來。它越是活動，放出的空氣就越多。
橐龠，就是古代的一種鼓風器，是「風箱」一詞的古稱。老子生活於公元前571年至公元前471年之間，可見那時就已經普遍開始使用風箱這種鼓風器了。
在我國古代，風箱是一種非常重要的工具。尤其在冶煉金屬方面，風箱更是必不可少的設備。
宋代發明了一種雙動式活塞風箱，這種風箱有許多優點，所以剛發明出來，就在我國民間普遍使用，甚至直至今天，北方農村中有些地方仍在使用這種風箱。
雙動式活塞風箱整體為一個矩形的木箱，箱內用一個隔板又分為兩層，上層內裝有活塞，活塞與拉桿相連而且又和風箱外的拉手相接，在活塞與隔板相接的地方，有一些羽毛，這樣可以防止空氣溢出。
下面一層是風道，隔板的兩端有兩個風口，箱兩端各有一個進風孔，口上裝有一個活瓣，活瓣可使空氣只朝一個方向流動。
使用這種風箱的時候，只要把風箱上的拉桿一拉一推，即可使空氣往復運動。這樣爐中的焰火在風的吹動下就會越燒越旺。
風箱在我國的發展經歷了漫長的歲月。從戰國時期的皮革橐龠到東漢時期的木扇式水排，直至宋代的雙動式活塞風箱，這種世界上最古老的鼓風器，使我國古代在這方面的研究一直處在世界先進行列。
除了上述介紹的之外，我國古代冶金技術還有許多其他發明與創造，但限於篇幅，只能掛一漏萬，不能一一述及。不過由上所述，便可足見其先進程度。
總之，我國古代在冶金技術和設備上，創造了多項發明，極大地促進了我國冶煉技術的發展，也為世界冶金業作出了重大貢獻。
② 人類最早的金屬是怎麼冶煉的
銅器時代──銅石並用時代
早期對天然金屬(銅、金、隕鐵)的使用
最早冶金
中國的早期冶金扒猜橡
青銅時代
中國商代以前的青銅器
商周青銅鑄造
其他金屬的使用
鐵器時代
鐵的發現和應用
中國冶鐵
中國鑄鐵的發明和發展
中國的生鐵煉鋼
中國鋼鐵生產設備、燃料和輔助材料
中國古代鋼鐵技術對其他國家的影響 羅馬帝國時期的歐洲煉鐵技術
中國古代冶金的其他成就
鑄造技術
金屬表面裝飾技術
其他金屬及其合金
中國古代冶金發展的特點
近代冶金技術的發展
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在新石器時代後期人類開始使用金屬，經歷了銅─青銅（包括銅砷、銅錫、銅鉛和銅鋅合金，見銅合金─鐵（包括塊煉鐵、生鐵、熟鐵或鋼）幾個時代。世界各地進入銅器、鐵器時代的時間各不相同，技術發展的道路也各有特色。冶金技術和金屬的使用同人類的文明緊密聯系在一起。新石器時期的制陶技術（用高溫和還原氣氛燒制黑陶）促進了冶金技術的產生和發展。冶金技術的發展提供了用青銅、鐵等金屬及各種合金材料製造的生活用具、生產工具和武器，提高了社會生產力，推動了社會進步。中國、印度、北非和西亞地區冶金技術的進步是同那裡的古代文明緊密聯系在一起的。16世紀以後,生鐵冶煉技術向西歐各地傳播,導致了以用煤冶鐵為基礎的冶金技術的發展，這一發展後來又和物理、化學、力學的成就相結合,增進了對冶金和金屬的了解,逐漸形成了冶金學，進一步促進了近代冶金技術的發展。
銅器時代──銅石並用時代
人類在新石器時代晚期開始利用天然金屬。此後逐漸以礦石為原料冶鑄銅器。此時以使用石器為主，也使用少量小件銅器，被稱為銅器時代或銅石並用時代。
早期對天然金屬（銅、金、隕鐵）的使用 在現在伊朗西部艾利庫什（Ali Kosh）地區發現公元前七、八千紀用天然銅片捲成的銅珠。在伊朗中部納馬克湖南部泰佩錫亞勒克（Tepe Sialk）發現了公元前五千紀的銅針。在克爾曼（Kerman）之南的葉海亞 （Yahya）地區發現了公元前五千紀後期天然銅製成的銅器。
天然金雖然容易發現，但一般塊金尺寸較小，數量較少。砂金的利用則有待冶金方法的出現，所以出現較晚。目前世界上已發現的金製品最早的為公元前五千年。南美最早使用的金屬則為天然金。在秘魯，對金的加工始於公元前1500年，而用銅和銅銀合金則在公元前1000年以後。11～14世紀的金人反映了印第安文化。(見彩圖) 隕鐵不如天然銅、金容易識別.，使用較晚。目前最早的隕鐵器是公元前四千紀的鐵珠和匕首（含鎳 7.5～10.9％），出土於尼羅河流域的格澤（Gerzeh）和幼發拉底河流域烏爾（Ur）地方。
中國的最早隕鐵文物是商代中期（約公元前13世紀中葉）的藁城鐵刃銅鉞。（見彩圖） 最早冶金 天然金屬的資源有限，兆陵要獲得更多的金屬，只能依靠冶煉礦石製取金屬。人類在尋找石器過程中認識了礦石，並在燒陶生產春旁中創造了冶金技術。
礦石煉銅是人類文化發展的重要里程碑。最先使用的是氧化銅礦（如孔雀石），將氧化礦石與木炭混合加熱還原得到金屬銅。已知最早的人工冶煉的銅器出土於伊朗葉海亞（Yahya)地區（約當公元前3800年前），含有少量砷（0.3～3.7％），其中有的經過鑄造、冷加工和退火。與此同時，在埃及和美索不達米亞使用含鎳或含砷銅器。鹼性砷酸銅礦與孔雀石相似，用它或硫砷銅礦冶煉砷青銅比較容易，鎳則往往與銅共生，容易煉成鎳銅。砷銅和鎳銅的使用延續了相當長的時間。中東的煉銅技術在公元前三千紀向歐洲和印度傳播，保持了含鎳和用砷的特點；在較晚的銅器中，如印度河流域哈拉帕（Harappa）文化,在公元前2500～前2000年也有含砷或鎳的錫青銅。已知的最早含錫青銅器，產於現伊拉克地方的烏爾第一王朝（公元前2800年），含錫 8～10％。
中國的早期冶金 中國甘肅東鄉馬家窯文化的青銅刀（含錫6～10％）,是迄今發現的中國最早的青銅器物；約當公元前三千紀初期，與烏爾青銅同時。此外，馬廠文化的青銅刀約當公元前三千紀後期相當於印度河流域哈拉帕文化發展錫青銅的時代，和東南亞泰國北部嫩諾塔(Nor Nok Tha)出土的錫青銅時代。錫青銅在中國的出現和發展與兩河流域的歷史相當，而早於東南亞。而且，中國早期沒有出現砷銅和含鎳銅合金的階段，這些都表明中國青銅技術是獨立發展起來的。
青 銅 時 代
青銅主要指銅錫合金，古代青銅往往還含有鉛或其他金屬。銅中加入錫可以改善性能。青銅的熔點比銅低，鑄造性能好，逐漸成為古代銅器的主要品種。最早的錫青銅出現於兩河流域,約當公元前3000～前2500年。在公元前兩千紀,銅及青銅冶煉技術達到了全盛時代。埃及青銅時代約開始於公元前2600年。歐洲則在公元前1800～前1500年經歷過砷銅時代後才出現錫青銅。
中國商代以前的青銅器 在商代之前和商代初期， 黃河流域已經出現了一些銅器，包括紅銅、錫青銅和鉛青銅。山東膠縣出土了龍山文化的極為原始的黃銅錐；河南登封出土公元前三千紀末期的青銅片（見彩圖）。河南偃師二里頭文化三期（公元前17世紀）已能鑄造錐、錛、鈴和銅爵等較復雜的青銅器物。夏家店下層文化也出土了紅銅、青銅器和石范。甘肅齊家文化和火燒溝文化遺址出現了大批銅、青銅器和金銀飾品。此時已掌握鑄造中空器物的技術，如銅四羊權杖首。權杖首還使用了嵌鑄技術,這些都反映了較高的鑄造水平。 商周青銅鑄造 商周是中國青銅器的鼎盛時期，在技術上達到了當時世界的高峰。出土大批商周鑄造銅器包括生產工具（斧、錛、鑽、刀、削、鋸、錐等）、農具（鋤、鏟、�6�1）、武器（戈、矛、鉞、鏃等）以及大量的禮器和生活用器。河南偃師二里頭出土了近30件商代早期(公元前16世紀)的錫青銅器(圖1)。河南鄭州出土的商代中期兩只方鼎（圖2），分別重64.2公斤和82.3公斤，高約 1米，後者含鉛17％、錫3.5％。 河南安陽出土的商代晚期的司母戊鼎（見彩圖），是世界上已出土的最大古青銅器。這反映了在商代後期中國青銅鑄造的卓越技術和宏大規模。古代鑄造遺址中往往發現銅錠而遺存銅礦甚少，可以推斷，此時使用了冶銅場（見銅綠山礦冶遺址）冶煉的銅料，而在鑄造作坊製作青銅器。 鑄造技術 中國商周青銅器大都用經過焙燒的泥范鑄造，晚期則和世界其他國家一樣使用少量銅范。殷墟婦好墓出土了精美青銅器四百四十多件，有些器物形狀尺寸基本相同，可能已用一套模製作幾套范，這批銅器中還有結構復雜的鑄件，如汽柱甑形器(青銅汽鍋)（圖3、圖4）。 這一時期利用陶范、鑄接的辦法，鑄造了許多精巧的青銅器，如湖南出土的四羊尊（見彩圖），河南出土的蓮鶴方壺（圖5）。春秋戰國之交(公元前6～前5世紀)利用泥范鑄成的編鍾，不僅是聲學、律學上的光輝創造，也是青銅鑄造工藝的卓越成就。湖北隨縣曾侯乙墓 (約公元前430年)出土青銅器四千餘件，總重達十噸，其中錯金銘文的編鍾多達64枚，每鍾兩音。另有楚王贈送的重達135公斤的鎛鍾(見彩圖)，同墓還出土了兩只重 320公斤的大缶和用失蠟法鑄造的結構極為復雜的一套尊和盤。 礦石和熔劑 冶銅的一個重要發展是硫化銅礦的使用，在阿爾卑斯山區，至遲在公元前1200年已經使用硫化銅礦，並生產了重達40公斤的銅錠。
在中國，古代使用的銅礦石主要是氧化銅。湖北大冶銅綠山礦冶遺址採用了木結構支護和排水提升設備。礦石在礦區用豎爐冶煉，附近遺留有流動性很好、銅渣分離良好的玻璃質爐渣約 40萬噸，渣中含銅平均0.7％。根據爐渣成分和爐旁的赤鐵礦推測，冶煉時使用了熔劑，以調整爐渣成分，提高渣的流動性。
冶煉設備 在冶煉設備方面，最早使用了陶質容器，從外面加熱或直接埋入木炭中，加熱燃燒，以得到高溫和還原氣氛。後來發展成為帶有風嘴的直徑約60厘米的地爐。在中國，早期使用陶尊，外部塗有草拌泥，起到絕熱保溫的作用，內面塗有耐火泥層，銅礦和木炭直接放入爐內。這一裝置不同於從外部加熱的「坩堝」熔煉，可使爐內溫度提高，這種內熱式陶尊爐發展成為泥砌或預制陶圈疊成的豎爐，下部有可以直接出渣、出銅的孔，如山西侯馬春秋冶鑄遺址的爐子。
合金的認識 在商周冶鑄的基礎上，戰國後期（公元前3世紀）的《考工記》,記載了鑄造各類青銅器所用合金成分，即「六齊」，這是世界上已知的最早的關於合金成分規律的記載。《呂氏春秋·別類篇》（公元前240年左右）記載：「金（即銅）柔錫柔,合兩柔則剛」，這是世界上較早的有關合金強化的敘述。《荀子》（公元前313～前238年）中指出鑄造青銅時「刑范正，金錫美，工冶巧，火齊得」，即要求鑄范精確,原料純潔,工藝細致，溫度、成分適當，也是較早的有關鑄造工藝的記載。在公元前二千紀，與使用錫青銅同時，中國也廣泛地使用鉛青銅和鉛錫青銅。
其他金屬的使用 在公元前三千年以前，鉛、銀、金極為少見，但在公元前三千紀的早期青銅時代，在廣大地區，從希臘到中國各類文化中，它們已在窖藏或墓葬中常常出現。在兩河流域出現了含銅27.5％的銀合金匕首，當時已從鉛中用灰吹法提銀。
在青銅的應用還處在興旺時期，鐵已經登上歷史舞台了。
③ 原始社會的制陶術和冶銅業
在石器時代，原始人曾千萬次地尋找、選擇各種石料，改進石器，因而發現和使用一些礦石，開始認識自然界中金屬的特性。原始人在多次敲打石塊的過程中，發現有一種特殊的「石頭」不易敲碎，而且會在重擊之下發生變形。人們逐漸認識到這種「石塊」實際上是自然銅，可以把它打成一定形狀的工具。人類最初使用的金屬工具，大概就是用這種自然銅製成的。在新石器時代的人們已學會了制陶。那時的彩陶燒成溫度達到950—1050℃。龍山文化的黑陶是在能進行還原反應的陶窯內燒成的，窯內含有較高成分的碳和一氧化碳。這就具備了煉銅需要的高溫和控制還原反應兩個基本條件。因此，最初的冶鑄技術就是從燒陶技術演變而來的~