① 古代冶金技术和设备是怎样发展的
我国钢铁冶炼技术的发展是从冶炼生铁开始的，冶铁术大约发明于西周时期。先炼生铁后炼钢，生铁是炼钢的原料。炼钢的出现是具有划时代意义的重大事件。此外，铜冶炼技术也是我国的一项重大发明。
在我国古代冶金技术的发展过程中，风箱扮演者极为重要的角色。它是我国发明的一种世界上最早的鼓风设备。
欧冶子是春秋时越人，是当时的冶金高手，更是我国历史上着名的铸剑师。《越绝书》中记载有“楚王见剑”的故事，让我们有幸看到“龙渊”剑的诞生过程。
楚王命令相剑家风胡子到越地去寻找欧冶子，叫他制造宝剑。于是欧冶子走遍江南名山大川，寻觅能够出铁英、寒泉和亮石的地方，只有这三样东西都具备了，才能铸制出利剑来。
最后，欧冶子来到了龙泉的秦溪山旁，发现在两棵千年松树下面有7口井，排列如北斗，明净如琉璃，冷澈入骨髓，实乃上等寒泉，就凿池储水，即成剑池。
欧冶子又在茨山下采得铁英即纯净的铁，拿来炼铁铸剑，就以这池里的水淬火，铸成剑坯。可是没有好的亮石，终是无法磨出宝剑。
欧冶子又爬山越水，千寻万觅，终于在秦溪山附近一个山岙里找到亮石坑。发觉坑里有丝丝寒气，阴森逼人，知道其中必有异物。于是焚香沐浴，素斋三日，然后跳入坑洞，取出来一块坚利的亮石，用这里的水慢慢磨制宝剑。
经两年之久，终于铸剑3把：第一把叫“龙渊”；第二把叫“泰阿”；第三把叫“工布”。
这些剑弯转起来，围在腰间，简直似腰带一般，若一松手，剑身即弹开，笔挺笔直。若向上空抛一方手帕，从宝剑锋口徐徐落下，手帕即分为二。斩铜剁铁，就似削泥去土。
这些宝剑之所以如此锋利，皆因取铁英炼铁铸剑，取这池水淬火，取这山石磨剑之故。
楚王见剑大喜，乃赐此毕差宝地为“剑池湖”。后在唐代改叫“龙泉”，一直叫到今天。
楚王手辩皮曾引泰阿之剑大破晋军。当时晋国出兵伐楚，围困楚都三年，为夺楚国镇国之宝“泰阿剑”。楚国欲城破之时，楚王亲自拔剑迎敌，突然剑气激射，飞沙走石，遮天蔽日，似有猛兽咆哮其中。片刻之后，晋军旌旗仆地，流血千里，全军覆没。
上述记载，虽然带有传说的成分，但据现代考古发掘报道，春秋时期，我国的冶金技术确实非常之高，达到了当时世界先进水平。
欧冶子为越王勾践铸造的宝剑，被埋在地下数千年，发掘出土后发现还光亮不锈，十分锋利。经现代科学研究，这些青铜兵器都灶衫经过很好的外镀处理，表明我国是世界上最早发明金属外镀术的国家。
从目前的考古发掘结果来看，我国人工冶炼的铸铁器具约出现于春秋末期以前，即公元前6世纪左右。
江苏省六合县程桥的东周墓中出土的铁丸和弯曲的铁条，经鉴定前者是迄今发现的我国最早的生铁，为白口铁铸件；后者是用早期的块炼铁锻成的。这是世界最早的生铁。
生铁是炼钢的原料。炼钢的产品多是低碳钢和熟铁，但是如果控制得好，也可以得到中碳钢和高碳钢。据考古学家考证，我国早在西汉的时候，就已经掌握炼钢技术，是世界上最早会制造炼钢的国家。
徐州狮子山楚王陵考古发现：楚王陵保存着一处完整的西汉楚王武库，库中堆满各式成捆的实战楚汉兵器，兵器虽历时2000多年，依然锋利无比，轻轻一划刀锋力透10余层厚纸。
研究分析表明：当时的钢铁技术正处于发展时期，淬火工艺、冷锻技术、炼钢制作均已使用。楚王陵的年代下限为公元前154年，这表明我国在西汉早期已发明并使用了炼钢技术。
世界上最早有关炼钢的记载，见于我国古代东汉时期的《太平经》72卷，书中写道：
使工师击治石，求其铁，烧冶之，使成水，乃后使良工万锻之，乃成莫邪耶。
这“水”应指生铁水。“万锻”应指生铁脱碳成钢后的反复锻打。
直至18世纪中期，英国才发明了炼钢法，在产业革命中起了很大的作用。
青铜冶炼也是我国独树一帜的技术发明。据考古发掘和古书《史记·封禅书》等记载，我国在夏代已经冶炼青铜，进入青铜时代。
冶铜技术和规模上在殷商已很发达，西周进入鼎盛时期。表明我国是世界最早冶炼青铜和进入青铜时代的国家。
白铜的发明是我国古代冶金技术中的杰出成就。目前公认的我国也是世界上最早的白铜记载，见于东晋散骑常侍常璩的《华阳国志·南中志》卷4。文中记载：“螳螂县因山名也，出银、铅、白铜、杂药。”
螳螂县治所在今云南巧家老店镇一带。这里富产铜矿，而邻近的四川会理出镍矿，两地间有驿道相通，从资源上看，可以肯定螳螂县所出白铜为镍白铜。这是有关镍白铜的最早可靠记载。
在我国古代文献中，白色的铜合金统称为白铜，包括三种铜合金：
一是含锡很高的铜锡合金，如被称作白铜钱的“大夏真兴”铜钱和隋五铢钱，经检验均为高锡青铜，不含镍。又如日本正仓院收藏的一批奈良时代的我国白铜镜，也是高锡青铜；二是含砷在10%以上的铜砷合金，即砷白铜；三是铜镍合金即镍白铜。三种白铜中，镍白铜最为重要，其次是砷白铜。
我国是世界最早用胆水炼铜的国家。西汉时期《淮南万毕术》记载“曾青得铁，则化为铜”，东汉时期《神农本草经》说“石胆……能化铁为铜”，这些距今已约2000年，比国外约早1500年。
胆水炼铜或称“胆铜法”，是宋代最重要的炼铜方法，即把铁放在胆矾溶液中，使胆矾中的铜离子被金属铁置换成为单质铜沉积下来的一种产铜方法。
因在金属活动顺序表中，铁排在铜的前面，表明铁的金属活动性强于铜，所以铁能和铜盐发生化学作用而置换出铜。
失蜡铸造法是铸造器形和雕镂复杂器物的一种精度较高的铸造方法。我国是世界上最早发明失蜡铸造法的国家。
失蜡法铸造铜器从文献记载看，最早是唐代。北宋宰相王溥着的《唐会要》中记载，唐代开元年间使用蜡模铸造开元通宝，这是我国关于失蜡法的最早记载。
从青铜实物考察，1979年河南省淅川县楚国令尹子庚墓出土的铜禁，器体侧面和边沿铸强国富民呈网状的相互缠绕的蟠螭，所显现出的玲珑剔透的镂孔就是用失蜡法铸造的。
据研究，子庚死于公元前552年，它的相对年代应属春秋晚期，是我国目前发现的采用失蜡法铸造铜器最早的铸件。它的发现将我国古代采用失蜡法铸造铜器的起始时间大大提前了，从而在世界上居于领先地位。
古代先进的冶金技术靠的鼓风设备。风箱就是我国古代劳动人民发明的一种世界上最早的鼓风设备。这种古老的设备能够使炉中的火焰熊熊燃烧起来。
考古学家从文献记载上看到，我国古代的大哲学家老子曾经说：“天地之间，其犹橐龠乎，虚而不屈，动而愈出。”
这句话的意思是说：天地万物其实就像一个很大的皮革做的鼓风器，里面充满了空气，所以天不会塌下来。它越是活动，放出的空气就越多。
橐龠，就是古代的一种鼓风器，是“风箱”一词的古称。老子生活于公元前571年至公元前471年之间，可见那时就已经普遍开始使用风箱这种鼓风器了。
在我国古代，风箱是一种非常重要的工具。尤其在冶炼金属方面，风箱更是必不可少的设备。
宋代发明了一种双动式活塞风箱，这种风箱有许多优点，所以刚发明出来，就在我国民间普遍使用，甚至直至今天，北方农村中有些地方仍在使用这种风箱。
双动式活塞风箱整体为一个矩形的木箱，箱内用一个隔板又分为两层，上层内装有活塞，活塞与拉杆相连而且又和风箱外的拉手相接，在活塞与隔板相接的地方，有一些羽毛，这样可以防止空气溢出。
下面一层是风道，隔板的两端有两个风口，箱两端各有一个进风孔，口上装有一个活瓣，活瓣可使空气只朝一个方向流动。
使用这种风箱的时候，只要把风箱上的拉杆一拉一推，即可使空气往复运动。这样炉中的焰火在风的吹动下就会越烧越旺。
风箱在我国的发展经历了漫长的岁月。从战国时期的皮革橐龠到东汉时期的木扇式水排，直至宋代的双动式活塞风箱，这种世界上最古老的鼓风器，使我国古代在这方面的研究一直处在世界先进行列。
除了上述介绍的之外，我国古代冶金技术还有许多其他发明与创造，但限于篇幅，只能挂一漏万，不能一一述及。不过由上所述，便可足见其先进程度。
总之，我国古代在冶金技术和设备上，创造了多项发明，极大地促进了我国冶炼技术的发展，也为世界冶金业作出了重大贡献。
② 人类最早的金属是怎么冶炼的
铜器时代──铜石并用时代
早期对天然金属(铜、金、陨铁)的使用
最早冶金
中国的早期冶金扒猜橡
青铜时代
中国商代以前的青铜器
商周青铜铸造
其他金属的使用
铁器时代
铁的发现和应用
中国冶铁
中国铸铁的发明和发展
中国的生铁炼钢
中国钢铁生产设备、燃料和辅助材料
中国古代钢铁技术对其他国家的影响 罗马帝国时期的欧洲炼铁技术
中国古代冶金的其他成就
铸造技术
金属表面装饰技术
其他金属及其合金
中国古代冶金发展的特点
近代冶金技术的发展
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在新石器时代后期人类开始使用金属，经历了铜─青铜（包括铜砷、铜锡、铜铅和铜锌合金，见铜合金─铁（包括块炼铁、生铁、熟铁或钢）几个时代。世界各地进入铜器、铁器时代的时间各不相同，技术发展的道路也各有特色。冶金技术和金属的使用同人类的文明紧密联系在一起。新石器时期的制陶技术（用高温和还原气氛烧制黑陶）促进了冶金技术的产生和发展。冶金技术的发展提供了用青铜、铁等金属及各种合金材料制造的生活用具、生产工具和武器，提高了社会生产力，推动了社会进步。中国、印度、北非和西亚地区冶金技术的进步是同那里的古代文明紧密联系在一起的。16世纪以后,生铁冶炼技术向西欧各地传播,导致了以用煤冶铁为基础的冶金技术的发展，这一发展后来又和物理、化学、力学的成就相结合,增进了对冶金和金属的了解,逐渐形成了冶金学，进一步促进了近代冶金技术的发展。
铜器时代──铜石并用时代
人类在新石器时代晚期开始利用天然金属。此后逐渐以矿石为原料冶铸铜器。此时以使用石器为主，也使用少量小件铜器，被称为铜器时代或铜石并用时代。
早期对天然金属（铜、金、陨铁）的使用 在现在伊朗西部艾利库什（Ali Kosh）地区发现公元前七、八千纪用天然铜片卷成的铜珠。在伊朗中部纳马克湖南部泰佩锡亚勒克（Tepe Sialk）发现了公元前五千纪的铜针。在克尔曼（Kerman）之南的叶海亚 （Yahya）地区发现了公元前五千纪后期天然铜制成的铜器。
天然金虽然容易发现，但一般块金尺寸较小，数量较少。砂金的利用则有待冶金方法的出现，所以出现较晚。目前世界上已发现的金制品最早的为公元前五千年。南美最早使用的金属则为天然金。在秘鲁，对金的加工始于公元前1500年，而用铜和铜银合金则在公元前1000年以后。11～14世纪的金人反映了印第安文化。(见彩图) 陨铁不如天然铜、金容易识别.，使用较晚。目前最早的陨铁器是公元前四千纪的铁珠和匕首（含镍 7.5～10.9％），出土于尼罗河流域的格泽（Gerzeh）和幼发拉底河流域乌尔（Ur）地方。
中国的最早陨铁文物是商代中期（约公元前13世纪中叶）的藁城铁刃铜钺。（见彩图） 最早冶金 天然金属的资源有限，兆陵要获得更多的金属，只能依靠冶炼矿石制取金属。人类在寻找石器过程中认识了矿石，并在烧陶生产春旁中创造了冶金技术。
矿石炼铜是人类文化发展的重要里程碑。最先使用的是氧化铜矿（如孔雀石），将氧化矿石与木炭混合加热还原得到金属铜。已知最早的人工冶炼的铜器出土于伊朗叶海亚（Yahya)地区（约当公元前3800年前），含有少量砷（0.3～3.7％），其中有的经过铸造、冷加工和退火。与此同时，在埃及和美索不达米亚使用含镍或含砷铜器。碱性砷酸铜矿与孔雀石相似，用它或硫砷铜矿冶炼砷青铜比较容易，镍则往往与铜共生，容易炼成镍铜。砷铜和镍铜的使用延续了相当长的时间。中东的炼铜技术在公元前三千纪向欧洲和印度传播，保持了含镍和用砷的特点；在较晚的铜器中，如印度河流域哈拉帕（Harappa）文化,在公元前2500～前2000年也有含砷或镍的锡青铜。已知的最早含锡青铜器，产于现伊拉克地方的乌尔第一王朝（公元前2800年），含锡 8～10％。
中国的早期冶金 中国甘肃东乡马家窑文化的青铜刀（含锡6～10％）,是迄今发现的中国最早的青铜器物；约当公元前三千纪初期，与乌尔青铜同时。此外，马厂文化的青铜刀约当公元前三千纪后期相当于印度河流域哈拉帕文化发展锡青铜的时代，和东南亚泰国北部嫩诺塔(Nor Nok Tha)出土的锡青铜时代。锡青铜在中国的出现和发展与两河流域的历史相当，而早于东南亚。而且，中国早期没有出现砷铜和含镍铜合金的阶段，这些都表明中国青铜技术是独立发展起来的。
青 铜 时 代
青铜主要指铜锡合金，古代青铜往往还含有铅或其他金属。铜中加入锡可以改善性能。青铜的熔点比铜低，铸造性能好，逐渐成为古代铜器的主要品种。最早的锡青铜出现于两河流域,约当公元前3000～前2500年。在公元前两千纪,铜及青铜冶炼技术达到了全盛时代。埃及青铜时代约开始于公元前2600年。欧洲则在公元前1800～前1500年经历过砷铜时代后才出现锡青铜。
中国商代以前的青铜器 在商代之前和商代初期， 黄河流域已经出现了一些铜器，包括红铜、锡青铜和铅青铜。山东胶县出土了龙山文化的极为原始的黄铜锥；河南登封出土公元前三千纪末期的青铜片（见彩图）。河南偃师二里头文化三期（公元前17世纪）已能铸造锥、锛、铃和铜爵等较复杂的青铜器物。夏家店下层文化也出土了红铜、青铜器和石范。甘肃齐家文化和火烧沟文化遗址出现了大批铜、青铜器和金银饰品。此时已掌握铸造中空器物的技术，如铜四羊权杖首。权杖首还使用了嵌铸技术,这些都反映了较高的铸造水平。 商周青铜铸造 商周是中国青铜器的鼎盛时期，在技术上达到了当时世界的高峰。出土大批商周铸造铜器包括生产工具（斧、锛、钻、刀、削、锯、锥等）、农具（锄、铲、�6�1）、武器（戈、矛、钺、镞等）以及大量的礼器和生活用器。河南偃师二里头出土了近30件商代早期(公元前16世纪)的锡青铜器(图1)。河南郑州出土的商代中期两只方鼎（图2），分别重64.2公斤和82.3公斤，高约 1米，后者含铅17％、锡3.5％。 河南安阳出土的商代晚期的司母戊鼎（见彩图），是世界上已出土的最大古青铜器。这反映了在商代后期中国青铜铸造的卓越技术和宏大规模。古代铸造遗址中往往发现铜锭而遗存铜矿甚少，可以推断，此时使用了冶铜场（见铜绿山矿冶遗址）冶炼的铜料，而在铸造作坊制作青铜器。 铸造技术 中国商周青铜器大都用经过焙烧的泥范铸造，晚期则和世界其他国家一样使用少量铜范。殷墟妇好墓出土了精美青铜器四百四十多件，有些器物形状尺寸基本相同，可能已用一套模制作几套范，这批铜器中还有结构复杂的铸件，如汽柱甑形器(青铜汽锅)（图3、图4）。 这一时期利用陶范、铸接的办法，铸造了许多精巧的青铜器，如湖南出土的四羊尊（见彩图），河南出土的莲鹤方壶（图5）。春秋战国之交(公元前6～前5世纪)利用泥范铸成的编钟，不仅是声学、律学上的光辉创造，也是青铜铸造工艺的卓越成就。湖北随县曾侯乙墓 (约公元前430年)出土青铜器四千余件，总重达十吨，其中错金铭文的编钟多达64枚，每钟两音。另有楚王赠送的重达135公斤的镈钟(见彩图)，同墓还出土了两只重 320公斤的大缶和用失蜡法铸造的结构极为复杂的一套尊和盘。 矿石和熔剂 冶铜的一个重要发展是硫化铜矿的使用，在阿尔卑斯山区，至迟在公元前1200年已经使用硫化铜矿，并生产了重达40公斤的铜锭。
在中国，古代使用的铜矿石主要是氧化铜。湖北大冶铜绿山矿冶遗址采用了木结构支护和排水提升设备。矿石在矿区用竖炉冶炼，附近遗留有流动性很好、铜渣分离良好的玻璃质炉渣约 40万吨，渣中含铜平均0.7％。根据炉渣成分和炉旁的赤铁矿推测，冶炼时使用了熔剂，以调整炉渣成分，提高渣的流动性。
冶炼设备 在冶炼设备方面，最早使用了陶质容器，从外面加热或直接埋入木炭中，加热燃烧，以得到高温和还原气氛。后来发展成为带有风嘴的直径约60厘米的地炉。在中国，早期使用陶尊，外部涂有草拌泥，起到绝热保温的作用，内面涂有耐火泥层，铜矿和木炭直接放入炉内。这一装置不同于从外部加热的“坩埚”熔炼，可使炉内温度提高，这种内热式陶尊炉发展成为泥砌或预制陶圈叠成的竖炉，下部有可以直接出渣、出铜的孔，如山西侯马春秋冶铸遗址的炉子。
合金的认识 在商周冶铸的基础上，战国后期（公元前3世纪）的《考工记》,记载了铸造各类青铜器所用合金成分，即“六齐”，这是世界上已知的最早的关于合金成分规律的记载。《吕氏春秋·别类篇》（公元前240年左右）记载：“金（即铜）柔锡柔,合两柔则刚”，这是世界上较早的有关合金强化的叙述。《荀子》（公元前313～前238年）中指出铸造青铜时“刑范正，金锡美，工冶巧，火齐得”，即要求铸范精确,原料纯洁,工艺细致，温度、成分适当，也是较早的有关铸造工艺的记载。在公元前二千纪，与使用锡青铜同时，中国也广泛地使用铅青铜和铅锡青铜。
其他金属的使用 在公元前三千年以前，铅、银、金极为少见，但在公元前三千纪的早期青铜时代，在广大地区，从希腊到中国各类文化中，它们已在窖藏或墓葬中常常出现。在两河流域出现了含铜27.5％的银合金匕首，当时已从铅中用灰吹法提银。
在青铜的应用还处在兴旺时期，铁已经登上历史舞台了。
③ 原始社会的制陶术和冶铜业
在石器时代，原始人曾千万次地寻找、选择各种石料，改进石器，因而发现和使用一些矿石，开始认识自然界中金属的特性。原始人在多次敲打石块的过程中，发现有一种特殊的“石头”不易敲碎，而且会在重击之下发生变形。人们逐渐认识到这种“石块”实际上是自然铜，可以把它打成一定形状的工具。人类最初使用的金属工具，大概就是用这种自然铜制成的。在新石器时代的人们已学会了制陶。那时的彩陶烧成温度达到950—1050℃。龙山文化的黑陶是在能进行还原反应的陶窑内烧成的，窑内含有较高成分的碳和一氧化碳。这就具备了炼铜需要的高温和控制还原反应两个基本条件。因此，最初的冶铸技术就是从烧陶技术演变而来的~