第八次課-冶金考古

第八次課冶金考古吉林大學(xué)邊疆考古中心蔡大偉主要內(nèi)容一、什么是冶金技術(shù)二、冶金考古研究內(nèi)容三、古代采礦遺址和冶鑄遺址研究四、銅和青銅的物理性質(zhì)五、中國青銅冶煉技術(shù)的起源與發(fā)展六、青銅器制作工藝——范鑄法和失蠟法七、青銅制品科學(xué)分析八、中國鋼鐵技術(shù)一、什么是冶金技術(shù)冶金技術(shù)就是從礦石中提取金屬和金屬化合物，然后用各種方法制成具有一定性能的金屬材料的技術(shù)。冶金是從新石器時代晚期的采石和燒陶技術(shù)發(fā)展起來的。由于人們已經(jīng)能利用近千度高溫的陶窯燒制陶器，同時也對木炭的性能逐漸熟悉，因此具備了熔鑄、鍛打和冶金的基本條件。采石時不斷發(fā)現(xiàn)各種金屬礦石﹐燒陶窯為金屬的冶鑄準(zhǔn)備了高溫爐和在爐內(nèi)還原條件下冶煉礦石的技術(shù)。

英國考古學(xué)家戈登·柴爾德（Childe,VereGordon，1892～1957）1932年在他的著作《ManMakeshimself》一書中指出“青銅冶煉技術(shù)是早期文明起源的主要因素之一”先后提出“新石器革命”（食物生產(chǎn)的革命）和“城市革命”概念，為日后農(nóng)耕、家畜飼養(yǎng)和文明起源問題的研究奠定理論基礎(chǔ)。被公認(rèn)為20世紀(jì)前期最有成就的史前考古學(xué)家。中科院資深院士、中國金屬物理奠基人柯俊認(rèn)為“始于春秋早、中期的鑄鐵和隨后出現(xiàn)于春秋戰(zhàn)國之交的鑄鐵脫碳技術(shù)應(yīng)該是中國的第五大發(fā)明，鐵質(zhì)農(nóng)具、兵器和車馬器造就了中國在漢代時成為東亞的超級經(jīng)濟和軍事強國，而且這種強國地位延續(xù)了1000多年”。二、冶金考古研究內(nèi)容冶金技術(shù)包括找礦、開采、選礦、冶煉、鑄造、鍛造、熱處理、焊、鉚到表面處理等一系列的過程。古人使用的金屬主要是銅、錫、鉛、鐵、金、銀和汞，稍晚還冶煉鋅。在長期的生產(chǎn)實踐中，我國古代勞動人民總結(jié)出了一套完整的采礦、冶煉、制范、鑄造技術(shù)；認(rèn)識了青銅合金的性能；能根據(jù)不同的需要，采用不同的原料配比制成各類青銅器，包括禮器、兵器、樂器、生產(chǎn)工具和生活用品，創(chuàng)造了光輝燦爛的青銅文化，為古代生產(chǎn)力的發(fā)展、文化藝術(shù)的提高和進入鐵器時代鋪平了道路。

冶金考古的內(nèi)容一、古代采礦遺址和冶煉鑄造遺址考察發(fā)掘。二、出土金屬器物的分析和研究—科技研究

制作工藝——范鑄、失蠟法化學(xué)組成——鉛鋅錫銅比例金相分析——鑄造、鍛造、退火、淬火形成顯

微結(jié)構(gòu)—加工方式

物相（礦項）分析——銹蝕機理

同位素分析——銅、鉛礦料來源—產(chǎn)地溯源

14C測年——青銅器、鐵器中的含碳物質(zhì)三、古代采礦遺址和冶鑄遺址研究中國的銅礦資源豐富，是世界上銅礦較多的國家之一。已探明礦區(qū)910處，總保有儲量銅6243萬噸，居世界第7位。除天津、香港外，全國各省(市、區(qū))皆有產(chǎn)出。主要分布在長江中下游有關(guān)省區(qū)（安徽、湖北、江西）以及四川、云南、山西、甘肅等地。以淺層礦和露層礦為主，且在地面又有極少量的自然銅，所以比較容易被冶煉和應(yīng)用。鞍山本溪遼寧遷安武安河北馬鞍山安微大冶湖北白云鄂博內(nèi)蒙古鏡鐵山甘肅攀枝花四川石碌海南我國鐵礦資源的分布全國已探明的鐵礦區(qū)有1834處。鐵的儲量比銅礦豐富，但地面沒有自然純鐵，且鐵的熔點比銅高，人類冶煉鐵器的時代較晚。青銅器時代主要采冶區(qū)1滇東北一滇中采冶區(qū)

——滇東北永善金沙廠和牛欄江邊(千余個古采礦洞)。滇中撫仙湖地區(qū)2西域采冶區(qū)

——甘肅黑河流域己發(fā)現(xiàn)了許多新石器至商早期青銅器的采冶遺址。3長江中下游采冶區(qū)

——以銅陵、銅錄山為中心的長江中下游青銅制作采冶區(qū)開始于晚商至春秋。4內(nèi)蒙大井采冶區(qū)1.采礦遺址江西瑞昌銅礦遺址商代豎井支護復(fù)原示意圖江西瑞昌銅礦遺址出土木滑車復(fù)原與使用示意圖2.冶煉遺址距今約3600年的河南偃師二里頭早商遺址，出土有陶范、化銅爐殘壁和銅渣。安陽殷墟在今苗圃北地和孝民屯都發(fā)現(xiàn)有較大規(guī)模的鑄銅作坊遺址,面積在1萬平方米以上，殘留有1.2米長的大陶范。湖北盤龍城商代遺址出土各種熔爐多座，江西清江吳城商代遺址出土石范,說明在商代，不僅黃河兩岸而且長江兩岸青銅冶鑄業(yè)也有較大發(fā)展。湖北銅綠山古銅礦遺址位于湖北大冶西北，面積2平方千米。銅綠山古礦冶遺址是中國商朝早期至漢朝的采銅和冶銅遺址，最新考古發(fā)現(xiàn)銅綠山的開采時間可追溯到夏朝早期。在湖北銅綠山發(fā)現(xiàn)的春秋戰(zhàn)國時期的古礦遺址，至今仍堆積著40多萬噸古代青銅煉渣，地面下古礦井分布密集。湖北黃石銅綠山春秋冶銅遺址6號煉爐復(fù)原示意圖鄭州古滎鎮(zhèn)1965年、1975年兩次發(fā)掘，發(fā)現(xiàn)兩座大型煉鐵高爐遺址，大積鐵多塊，其中最重者達(dá)二十多噸，烘窯十余座和大量泥范、鐵器、鐵渣、鼓風(fēng)管、礦石等。C+O2=（點燃）=CO2

CO2+C=(高溫)=2CO

3CO+Fe2O3=(高溫)=2Fe+3CO2豎式煉鐵爐古滎冶鐵遺址反映了我國漢代冶金技術(shù)已達(dá)到最高的黑金屬冶鑄技術(shù)水平?，F(xiàn)代高爐煉鐵技術(shù)鋼鐵生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。這種方法是由古代豎爐煉鐵發(fā)展、改進而成的。高爐生產(chǎn)時從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑(石灰石)，從位于爐子下部沿爐周的風(fēng)口吹入經(jīng)預(yù)熱的空氣。在高溫下焦炭（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料）中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳，在爐內(nèi)上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出（液態(tài)冶煉）。鐵礦石中不還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從渣口排出。產(chǎn)生的煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為熱風(fēng)爐、加熱爐、焦?fàn)t、鍋爐等的燃料。這種方法生產(chǎn)的鐵仍占世界鐵總產(chǎn)量的95%以上3.鑄造遺址鄭州商代前期都城周圍的作坊遺址，南關(guān)外鑄銅遺址面積就有1000平方米以上，出土大量陶范、大塊煉渣、熔銅爐壁。中國冶煉技術(shù)的特點在早期的文明國度和地區(qū)中，中國使用銅、鐵等金屬的年代相對說來是較晚的。但是，由于中國在冶鑄技術(shù)方面的發(fā)明和創(chuàng)新，使中國的冶金業(yè)很快就后來居上，躍升于世界的前列，并為中國古代文明的高度發(fā)達(dá)奠定了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。中國冶銅技術(shù)特點中國多為單生礦和多品位銅礦，即鋅銅的黃銅、鉛銅與錫銅的青銅、單生礦的紅銅共同起源。掌握了先進的古代鑄造技術(shù)“液態(tài)冶煉、液態(tài)鑄造成型”。鑄造工藝有范鑄法、分鑄法、鑲鑄法、失蠟法等；制范材料有石范、泥范、陶范、鐵范；鑄造型范結(jié)構(gòu)有單面范、雙面范、復(fù)合范、疊鑄范等。總結(jié)了最早的青銅合金配比和性能、用途關(guān)系的規(guī)律。中國冶鐵技術(shù)特點能夠制造1200度以上的高溫爐，從而可以進行高溫下的精練。發(fā)明了向煉爐輸送連續(xù)充足空氣的裝置――風(fēng)箱，從而實現(xiàn)了高溫下的冶煉。不使用木炭，而是把煤作為煉鐵的燃料，這樣能很容易的得到高溫冶煉的效果。西漢時期鋼鐵技術(shù)最重大的成就是“炒鋼”的發(fā)明。晉朝又發(fā)明了“灌鋼法”，這是中國古代煉鋼技術(shù)的又一重大成就。四、銅和青銅的物理性質(zhì)銅在自然界可以純銅（又稱自然銅和紅銅、紫銅、赤銅）的形式存在。早期，古人主要使用的自然銅，并且多數(shù)是小的純銅件。純銅硬度低，機械性能不佳。黃銅黃銅是由銅和鋅所組成的合金。黃銅常被用于制造閥門、水管、空調(diào)內(nèi)外機連接管和散熱器等。距今5000年前的山東城子崖遺址開始冶煉黃銅，到明代開始大規(guī)模冶煉。白銅白銅是由銅和鎳所組成的合金。東晉時期我國云南就生產(chǎn)白銅，色澤如銀。唐宋時期開始出口西亞，17世紀(jì)出口歐洲，稱為“中國銀”。18世紀(jì)德國海寧格爾兄弟使用現(xiàn)代科技仿制，生產(chǎn)大量餐具和飾品，命名“德銀”。南宋青銅銅的熔點高達(dá)1084℃，不易冶煉。加入錫后熔點低，硬度高、抗拉強度高，因此，在各古代文明發(fā)源地，紅銅技術(shù)迅速被青銅技術(shù)所替代。含18%錫的青銅熔點為900℃，機械性能明顯改善。青銅分類錫青銅（銅錫合金，鉛<2%）——Cu-Sn鉛青銅（銅鉛為主，錫<2%）——Cu-Pb錫鉛三元青銅（錫鉛>2%，而且錫含量高于鉛含量）——Cu-Sn-Pb青銅器與鉛中毒用青銅器貯藏酒類，會生成醋酸鉛，而醋酸鉛有甜酸味道，可以增加酒類的風(fēng)味，人越是貪圖這種美味，中毒越深。在世界冶金史上關(guān)于銅的冶煉一般都經(jīng)過了從紅銅——砷銅——青銅三個階段。從世界范圍內(nèi)來說，人類最早使用的銅是自然銅，在伊拉克的柞威-徹米發(fā)發(fā)現(xiàn)了公元前一萬至公元前九千年的自然銅做的裝飾品。在公元前第五“千紀(jì)”（BC5000年），首先在西亞地區(qū)—安納托利亞出現(xiàn)了鑄銅技術(shù)。在BC4000年前后，在近東和巴爾干地區(qū)形成兩個金屬冶煉中心。五、中國青銅冶煉技術(shù)的起源與發(fā)展李水城先生詳細(xì)的總結(jié)了中國早期銅器冶金的材料，并做了大量的研究，最后他把中國分為三大冶金區(qū)。一是新疆地區(qū)，以哈密天山北路墓地為代表。二是甘青地區(qū)，以齊家文化和四壩文化為代表。三是中原地區(qū)，以龍山—二里頭文化為代表。

李水城.西北與中原早期冶銅業(yè)的區(qū)域特征及交互作用.《考古學(xué)報》2005年03期。新疆地區(qū)新疆地區(qū)以東疆哈密地區(qū)的天山北路墓地為最早的青銅文化，年代上限為公元前2000年。銅器以錫青銅為主，占總量的69%，砷銅普遍存在含砷量在2%--6%，與歐亞草原地區(qū)的銅器的含砷量有很大一致性。天山北路墓地的金屬冶煉已進入比較成熟的加工階段，與新疆西北部所見安德羅諾沃類型銅器的制作工藝水平頗為相近。對這一地區(qū)的金屬冶煉起源研究有待于更早考古發(fā)掘材料。甘青地區(qū)其地理范圍主要包括甘肅省蘭州附近及其以西地區(qū)、河西走廊、青海省東部地區(qū)，都發(fā)現(xiàn)有早期銅器。在甘肅屬馬家窯文化的東林鄉(xiāng)遺址（BC2900-2740年）出土了錫青銅刀（含錫6-10%）是目前我國發(fā)現(xiàn)的最早的青銅制品，金相分析為鑄造制品，刃部有冷鍛的痕跡。同時還出土了一小塊“碎銅渣”。甘肅永登蔣家坪馬廠文化遺址（BC2300-2000年的發(fā)現(xiàn)兩件紅銅器和一件錫青銅刀。在齊家文化的六個遺址發(fā)現(xiàn)45件銅制品。分析了其中的24件，20紅銅、4件青銅（錫青銅、鉛青銅、錫鉛青銅），而這4件青銅器是齊家文化晚期的皇娘娘臺遺址。大概經(jīng)歷了從紅銅到青銅的冶煉階段。。齊家文化及出土器物四壩文化及出土器物在偏晚的四壩文化，出土幾百件銅器，紅銅制品數(shù)量很少，主要是砷青銅和錫青銅。而且早期以砷青銅為主，晚期以錫青銅為主。中原地區(qū)——中國冶金之源？我國中原地區(qū)迄今發(fā)現(xiàn)的最早的銅制品是陜西臨潼姜寨（4700-4000BC）和渭南半坡遺址仰韶文化晚期地層（4700-3600BC）中出土的銅片和銅——黃銅（與西亞冶煉金屬的年代相近——紅銅和砷銅），稍晚一些的遺址還有：陜西渭南北劉遺址出土的黃銅笄（3900-3000BC）。隨后在龍山文化（BC3000-BC1900年）的多個遺址，有零星的小件銅器出土，其材質(zhì)有紅銅、砷銅和黃銅（山東東阿縣三里河遺址黃銅錐（2300-1800BC）。梅建軍（2007）口頭報道，在陜西西北的龍山文化地層中出土一件北方式的青銅刀（Sn=9.9%，Pb=1.3%）?！嚆~從出土地點上看，早期黃銅器要集中在黃河流域，從傳播過程看這些黃銅器似乎是從黃河中游地區(qū)逐漸到黃河下游地區(qū)?！茰y為熱鍛法或固體還原法（與西亞相同，但是冶煉金屬不同——紅銅和砷銅。早期黃銅冶煉工藝推斷

模擬實驗1）滲合工藝——將鋅礦、木炭與自然銅（或人工冶煉銅）混合，與較低溫度下（800度左右）加熱，是游離出來的鋅緩慢擴散至銅中，形成低鋅黃銅?！?00-900度無法獲得均勻黃銅，950以上熔融黃銅。2）將銅鋅共生礦或孔雀石（銅礦Cu2CO3(OH)2）與爐甘石（鋅礦Zn5(CO3)2(OH)6）混合后，于銅的熔點（950-1000）煉得，在經(jīng)過重熔，在單面范中澆筑。3）將銅鋅共生礦（或孔雀石與爐甘石的混合礦）經(jīng)熱鍛或固體還原工藝獲得。——800-900經(jīng)固體還原工藝（加木炭）可獲得塊狀黃銅。，950以上熔融黃銅。結(jié)論——中國冶金技術(shù)獨立起源選擇同步輻射微束X射線熒光技術(shù)，對對模擬試驗獲得的熔融黃銅、塊狀黃銅和姜寨黃銅片進行無損分析對比，推斷——姜寨黃銅片的冶煉工藝?！侨廴邳S銅，而是固體還原工藝煉得——塊狀黃銅（銅鋅元素分布規(guī)律與姜寨相似，冶煉溫度900度。冶金技術(shù)從使用天然金屬——利用固體還原技術(shù)，獲得最早的人工冶煉金屬。中原地區(qū)——陶寺陶寺遺址（BC2500-1900年）位于襄汾縣陶寺鎮(zhèn)，面積300余萬平方米，是我國一處重要的龍山時代晚期遺址，出土了一個銅鈴。最古老的文字天文臺遺址二里頭—中原青銅文化的初始期河南省偃師市二里頭村位于伊、洛二水之間，距離洛陽市約18公里，東西長約2.5公里，南北寬約1.5公里。時代約距今3900－3500年，分為四期，1~3期為夏文化，第4期為早商文化。二里頭擁有目前所知中國最早的宮殿建筑群、最早的青銅禮器群及青銅冶鑄作坊，是迄今為止可確認(rèn)的我國最早的王國都城遺址。乳釘紋青銅爵三足銅鼎銅鑄作坊最早的銅鑄作坊：在官營作坊區(qū)南部臨近古伊洛河的高地上，發(fā)現(xiàn)并發(fā)掘了一處大型青銅器冶鑄作坊遺址。遺址的面積約1萬平方米左右，使用時間自二里頭文化早期直至最末期。這是迄今所知中國最早的青銅器鑄造作坊。二里頭遺址的鑄銅作坊規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且長期使用。采用用泥（陶）質(zhì)復(fù)合范制造復(fù)雜的青銅容器的高度鑄造技術(shù)。陶鼎在鑄銅作坊發(fā)現(xiàn)的容器陶范中，有的還刻畫著精美的花紋；所鑄圓形銅器直徑最大者可達(dá)30厘米以上。

二里頭青銅技術(shù)水平在四期文化中都有紅銅和青銅在2期中發(fā)現(xiàn)了砷青銅；3、4期青銅制品明顯變多，而且青銅所占比例也在增長。錫鉛青銅占相當(dāng)大大的比例，其中錫的含量不斷增加。金相分析二里頭的銅制品全為鑄造，含雜質(zhì)較多，部分顯示有冷加工的痕跡，處于青銅技術(shù)初級階段。中原與西部青銅文化的關(guān)系二里頭文化相當(dāng)于甘青地區(qū)齊家文化的中晚期和四壩文化的早中期，而且在二里頭還發(fā)現(xiàn)了砷銅制品，因此，中原青銅技術(shù)是否受到發(fā)展較早的我國西部青銅文化的影響，是一個廣受關(guān)注的研究課題。根據(jù)地質(zhì)資料顯示，在河西走廊西部沿祁連山北麓一線蘊藏豐富的有色金屬礦藏，已發(fā)現(xiàn)硫砷銅礦（enargite）、砷黝銅礦（tennantite）和其他一些含砷銅礦。商周時期—我國青銅技術(shù)鼎盛期商代是鼎盛期的起步階段，而周代則進入了鼎盛期。在殷墟以后，青銅器的錫含量穩(wěn)定在14%~16%，接近最佳18%。，是青銅技術(shù)成熟的重要標(biāo)志。另一標(biāo)志：不同器物類型有不同的銅錫比例，例如兵器、農(nóng)具Sn>11%Pb<14%；而禮器Sn4~22%Pb2~32%波動，這表明工匠們已經(jīng)懂得，Sn太低，則硬度不夠;較高Pb能改善青銅的鑄造性能，使青銅器的表面光滑，紋飾凹凸清晰。六、青銅器制作工藝——范鑄法①以鑄造容器為例，先制成欲鑄器物的模型。模型在鑄造工藝上亦稱作?；蚰阜?；②再用泥土敷在模型外面，脫出用來形成鑄件外廓的鑄型組成部分，在鑄造工藝上稱為外范，外范要分割成數(shù)塊，以便從模上脫下；③將母模刮去一層制成內(nèi)范。④然后使內(nèi)外范套合，中間的空隙即型腔，其間隔為欲鑄器物的厚度；⑤最后將溶化的銅液注入此空隙內(nèi)，待銅液冷卻后，除去內(nèi)外范即得欲鑄器物。1.準(zhǔn)備泥料，制作母模，雕刻花紋2.分段翻制器范，并焙燒3.焙燒后，取下每一塊器范4.組合器范和泥芯饕鬄紋外范失蠟法失蠟法，又叫熔模精密鑄造法，就是用蠟料作一模型，然后以稀泥漸次敷裹其外，成為外范，然后陰干，加熱熔掉內(nèi)在的蠟?zāi)＃蔀橥暾目涨?，再向空腔?nèi)澆注銅水，等銅液冷卻，去掉外范，得到?jīng)]有范縫的鑄件。春秋戰(zhàn)國就已經(jīng)出現(xiàn)——曾侯乙尊盤

存在爭議曾侯乙尊盤盤內(nèi)底刻有“曾侯乙作持用終”7字銘文，是春秋戰(zhàn)國時期最復(fù)雜、最精美的青銅器件，1978年在湖北隨州市擂鼓墩曾侯乙墓中出土。建鼓座

曾侯乙尊盤為失蠟法鑄造1978年，震驚中外的曾侯乙編鐘在我省隨州出土，同時出土的大量文物中還有一套設(shè)計精巧的曾侯乙尊盤。尊為酒器，盤為水器，尊置盤內(nèi)，渾然一體。1979年6月，中國機械工程學(xué)會鑄造分會召開鑒定會認(rèn)定，該文物附飾為熔模（失蠟）工藝鑄造。7月24日，中國錢幣博物館研究員周衛(wèi)榮、鄂州博物館副研究員董亞巍、湖北省博物館常務(wù)副館長萬全文、中科院研究生院博導(dǎo)王昌燧等4位文博專家在《中國文物報》上發(fā)表聯(lián)名文章《失蠟工藝不是中國青銅時代的選擇》，認(rèn)為我國青銅時代缺乏產(chǎn)生失蠟工藝的文化和技術(shù)基礎(chǔ)，也沒有客觀的社會需求，當(dāng)時發(fā)展成熟的青銅范鑄法才是曾侯乙尊盤附飾的鑄造工藝。七、青銅制品科學(xué)分析

（1）化學(xué)組成的測量古代銅合金—銅、錫、鉛、砷、鋅和鎳，他們決定了古代銅合金的材質(zhì)。殷墟婦好墓中銅器中70%為錫青銅和錫鉛青銅器；而中小貧民墓44%為鉛青銅，26%為鉛錫青銅。這說明錫是稀缺和珍貴的資源。據(jù)傳成書于春秋戰(zhàn)國時期的《考工記》中的六齊（讀“記”音）說記錄了鑄造不同類型青銅器物的銅錫配方。“金有六齊”六分其金而錫居一，謂之鐘鼎之齊；五分其金而錫居一，謂之斧斤之齊；四分其金而錫居一，謂之戈戟之齊；三分其金而錫居一，謂之大刃之齊；五分其金而錫居二，謂之削殺矢之齊；金、錫半，謂之鑒燧之齊。六齊成份的解釋六分其金而錫居一1.“金”字指青銅,即將青銅分為六份,而錫占其中的一份。2.“金”為純銅。銅為六份,而錫為一份?！侠怼犊脊び洝肥菨h代學(xué)者重新整理的版本，可能包含整理者美化、不顧科技內(nèi)容的文字修飾。，但反應(yīng)出東周工匠對于錫含量影響青銅的機械性能有一定的認(rèn)識，已經(jīng)有意識地調(diào)整銅錫配比。但是完全沒有提到鉛的配比。（2）青銅制品的顯微結(jié)構(gòu)分析決定青銅制品機械性能的不僅是銅、錫、鉛的相對含量，還需要考慮青銅合金內(nèi)部的顯微結(jié)構(gòu)。鑄造、鍛造、退火和淬火等不同的加工過程會使青銅形成不同的顯微組織。表面鍍層和斑紋也需要觀察其顯微結(jié)構(gòu)——研究銹蝕機理。鑄造鑄造是人類掌握比較早的一種金屬熱加工工藝，已有約6000年的歷史。中國約在公元前1700～前1000年之間已進入青銅鑄件的全盛期，工藝上已達(dá)到相當(dāng)高的水平。鑄造是指將室溫中為液態(tài)但不久后將固化的物質(zhì)倒入特定形狀的鑄模待其凝固成形的加工方式。被鑄物質(zhì)多為原為固態(tài)但加熱至液態(tài)的金屬（例：銅、鐵、鋁、錫、鉛等），而鑄模的材料可以是沙、金屬甚至陶瓷。因應(yīng)不同要求，使用的方法也會有所不同。鍛造鍛造是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。古人常將鑄造的青銅制品或青銅坯料加熱到500℃以上，再錘鍛成器，稱為熱加工。在低于固相點溫度的條件下錘鍛青銅鑄件，也可以提高其硬度和強度，稱為冷加工。退火和淬火將金屬構(gòu)件加熱到高于或低于臨界點，保持一定時間，隨后緩慢冷卻，從而獲得接近平衡狀態(tài)的組織與性能的金屬熱處理工藝。將金屬或合金加熱至高溫，然后急劇冷卻，稱為淬火。顯微結(jié)構(gòu)分析儀器實體顯微鏡——表面紋飾、圖案和銘文等光學(xué)金相顯微鏡——“相”是指合金中具有相同化學(xué)組成、相同結(jié)構(gòu)和原子聚集狀態(tài)的組成部分。相與相之間存在界面，稱為相界。純銅是單相，青銅可能有多個相。電子顯微鏡——放大倍數(shù)和分辨率更高。不同處理方法具有不同的金相——推測青銅加工技術(shù)。青銅的顯微結(jié)構(gòu)錫青銅一般都是鑄造產(chǎn)物，它的顯微結(jié)構(gòu)取決于銅錫的含量比、鑄造過程本身和鑄造后曾否經(jīng)歷過冷、熱的鍛造加工。對于低錫青銅（<5~6%),錫可以無限溶入銅中，合金相保持金屬銅（溶劑）的面心立方體晶格的晶體類型，錫（溶質(zhì)）大體均勻分布于銅中，成為青銅的單相α固溶體。錫青銅中α固溶體樹枝狀晶偏析不同熱處理條件下銅的金相組織冷鍛退火冷鍛熱鍛冷鍛根據(jù)金屬的金相組織推測熱處理歷史（3）青銅制品銹蝕產(chǎn)物的礦相分析銹蝕是青銅與環(huán)境中的水、氧、二氧化碳、含硫和含氯的化合物長期作用的結(jié)果。取決于青銅制品本身的化學(xué)組成和質(zhì)地，也依賴于青銅制品所處的環(huán)境；有益銹斑：氧化亞銅、堿性碳酸銅和錫石不僅能起到阻止器物內(nèi)層進一步銹蝕的保護作用，而且其“銅斑綠銹”的外貌增加了青銅器古樸莊嚴(yán)的美學(xué)效應(yīng)。有害銹斑：白綠色、粉狀的氯化亞銅，會使青銅器進一步銹蝕，導(dǎo)致穿孔、碎裂等破壞性后果，稱為有害銹或青銅病。物相（礦相）分析銹蝕產(chǎn)物與青銅的原本組織混雜在一起的，而且青銅銹蝕產(chǎn)物中的銅、錫等多種元素以多種不同的化合物存在。需要用X射線衍射譜儀（XRD）、紅外吸收光譜儀（IRAS）和傅里葉紅外光譜儀（FT-IR)、激光拉曼光譜儀等鑒別銹蝕層的化合物組成或礦物組成，稱為物相或礦相分析。（4）青銅器測年殘存古代食物，可作為14C測量對象——使用年代。沾有粘土質(zhì)或砂質(zhì)的鑄造模具——熱釋光測年。北京大學(xué)賽克勒考古博物館保藏有一件戰(zhàn)國時期的青銅簋，在其空心耳環(huán)中保存有鑄模的殘留物，對其進行熱釋光測年，與戰(zhàn)國時期大致相當(dāng)，排出了宋代以后仿造的贗品的可能。（5）鉛同位素示蹤青銅工業(yè)是青銅時代的經(jīng)濟基礎(chǔ)，對于銅、錫和鉛等青銅原料的控制和攫取必然是夏商周王朝和周邊地區(qū)諸方國的統(tǒng)治階層所特別關(guān)注的。對古代青銅制品礦料產(chǎn)地的溯源，能夠幫助揭示原料的開采地區(qū)和流通途徑，間接推斷統(tǒng)治版圖的范圍。方法原理四種穩(wěn)定同位素208Pb、207Pb、206Pb（總量是隨時間變化的）、204Pb(含量穩(wěn)定不變)。232Th（釷）、235U、238U放射性衰變的產(chǎn)物。鉛有三種：1.地球形成的最初時刻就存在的鉛，即原始鉛；2.地球形成以后，由鈾和釷放射性衰變而形成的鉛，即放射成因鉛；3.在一定的成礦條件作用之下，鉛從原來的巖漿體系(即原來的鈾、釷體系)中脫離出來，形成了礦石鉛。自礦石鉛形成后，其鉛同位素組成便從這時開始保持穩(wěn)定。礦石指紋礦體內(nèi)鉛同位素組成是均一的；

礦體間鉛同位素組成是差異的。測定普通鉛和異常鉛普通鉛：從低放射性的母巖中形成的，其同位素組成取決于大的成礦年代。目前已經(jīng)測量了大量的鉛礦同位素比值數(shù)據(jù)。大多數(shù)是普通鉛。異常鉛：是從高放射性的母巖中形成的，兩者具有明顯的差別。注意問題一般我們討論的是含鉛量較高（>2%)的青銅器，默認(rèn)青銅器中的鉛來自鉛料，青銅器的鉛同位素組成應(yīng)該是反映青銅中鉛的礦源信息。含鉛量較低（>2%)的青銅器，默認(rèn)青銅器中的鉛來自銅礦。銅礦中一般含有鉛，而錫礦的含鉛量極低，可忽略不計。如果含鉛量在2%~3%的青銅器，其鉛同位素是指征銅礦還是鉛礦，不容易確定。鉛同位素溯源的前提使用單一礦料。在冶煉和鑄造過程中分餾很少。

青銅制品與礦料間具有相同的鉛同位素比值，也可以推斷某件青銅制品使用了哪一個礦體的原料，實現(xiàn)青銅制品原料的產(chǎn)地溯源。青銅制品使用兩個或多個礦源？盡管在古代青銅鑄造使用重熔或混合礦料不是普遍現(xiàn)象。分析策略：采集多件青銅器進行測量。聚集在一起——單一礦料商代的異常鉛指征鉛礦，但是鉛礦到底在哪里？古滇人銅鼓兩千多年前，在云南曾經(jīng)有一個古老的王國，司馬遷在《史記》中稱之為“滇”

三騎士銅鼓一件青銅器揭示滇人歷史莊蹻王滇？古越人起源八、中國鋼鐵技術(shù)1.隕鐵的利用和早期的人工冶鐵鐵熔點高——1538℃>銅1083℃天然鐵難以尋找，主要以氧化鐵的形式存在。早期使用隕鐵（含高鎳）——商代中期一件鐵刃銅鉞。赫梯人是西亞地區(qū)乃至全球最早發(fā)明冶鐵術(shù)和使用鐵器的國家，也是世界最早進入鐵器時代的民族，近年考古發(fā)現(xiàn)的證據(jù)顯示鐵器的生產(chǎn)至少可以追溯到BC2000。用于冶鐵的鐵礦石一般為氧化鐵，包括紅色Fe2O3、金屬色的磁鐵礦Fe3O4、褐色的褐鐵礦Fe2O3.H2O和菱鐵礦FeCO3。中國最早人工冶鐵的時間和地點，尚處在研究中并有爭議。陳戈和唐際根認(rèn)為中原冶鐵起源受西部的影響。新疆曾發(fā)現(xiàn)BC1000年前的鐵器，而在BC800~600年時，鐵質(zhì)工具的使用已經(jīng)較為普遍。青海湟源縣莫布拉出土了屬于春秋早期的鐵刀。中原地區(qū)最早的鐵質(zhì)實物：河南三門峽虢國墓地出土的三件鐵刃兵器，時代為西周晚期BC900，檢驗表明是塊煉鐵和塊煉滲碳鋼。還發(fā)現(xiàn)了3件隕鐵質(zhì)地的鐵刃器?！幱谝辫F的初始時代，大致BC900-800或稍早。2.塊煉鐵和塊煉滲碳鋼無論是在東方還是西方，最早的冶鐵技術(shù)都是采用固態(tài)冶煉技術(shù)，也稱為塊煉鐵。塊煉鐵是鐵礦石在較低溫度(1000℃左右)的固體狀態(tài)下用木炭還原而得到的含有較多夾雜物的鐵，質(zhì)地柔軟且疏松，也稱為海綿鐵，其含碳量極低<0.05%，屬于熟鐵。

Fe2O3+CO=Fe3O4+CO2Fe3O4+CO=3Fe+4CO2

經(jīng)加熱鍛打，擠出夾雜物，改善機械性能而制成的鐵器稱為塊煉鐵鍛件。如在反復(fù)加熱過程中，塊煉鐵同炭火接觸，碳滲入而增碳變硬，則成為塊煉滲碳鋼。中國春秋和戰(zhàn)國早期的鐵器如江蘇六合程橋春秋楚墓出土的鐵條和長沙楊家山65號墓出土的鋼劍，經(jīng)鑒定分別是塊煉鐵、塊煉滲碳鋼制品。這時的鐵器形制簡單,形體小,表明人工冶鐵技術(shù)尚處于初始階段。戰(zhàn)國中期以后，鍛鐵器已普遍使用，但其中大多數(shù)仍為塊煉鐵或塊煉滲碳鋼鍛制品，如河南輝縣固圍村1、2號墓出土的鐵削，湖北大冶銅綠山古礦井出土的鐵鑿，河北滿城漢墓出土的鍛鐵兵器，內(nèi)蒙古呼和浩特十二家子出土的鐵甲片等，但質(zhì)量已有所提高。這種塊煉鐵和塊煉滲碳鋼技術(shù)一直沿用到西漢中期以后才為鑄鐵和鑄鐵煉鋼法技術(shù)所取代。但是在西方，塊煉滲碳鋼技術(shù)延續(xù)使用直到14世紀(jì)。3.鑄鐵冶煉和鑄鐵的韌化技術(shù)鑄鐵生產(chǎn)是鐵礦石中的鐵還原并液化的冶鐵技術(shù)。我國古代用豎式爐煉銅時，已經(jīng)掌握1200℃的爐溫技術(shù)。鐵的熔點=1538℃

當(dāng)C=1%——1470℃

當(dāng)C=2.11%——1380℃

當(dāng)C=4.27%——1148℃

當(dāng)爐溫保持在1150以上時，可是爐中的鐵礦石還原為