鋼鐵劍取代青銅劍,一場「材料革命」與「技術革命」的並軌

2021-01-08 見史簡談

說起冷兵器的發展史,無非就三個階段,石器時代、青銅時代、鐵器時代。

石器時代到青銅時代的躍進還好說,很有可能就是古代人在燒火做飯的時候,突然發現用來搭灶臺的「石頭」熔化了。

然後在冷卻後就產生了一坨堅硬的「未知物體」,而且還閃閃發亮十分好看,所以古人便專門找尋這種「石頭」用來熔化,繼而製造成兵器或者物件的發展歷程也就順理成章。

也就是說,人類之所以能從石器時代進入青銅時代,其實就跟砸在牛頓腦袋上的那顆蘋果一樣,重點就在於第一塊被熔化的「銅礦石」。

從而讓古代人腦洞大開,打造出了金屬冶鑄史上最早的合金「青銅」,從而正式進入了青銅時代。

但是青銅時代到鐵器時代的躍進不一樣,在青銅劍大行其道,戰場上的士兵有絕大多數都是拿著青銅劍在互砍之時,由「鐵」打造的刀劍其實就已經出現了。

就像1990年在三門峽市「虢國墓」出土的距今2800年左右的「虢國玉柄鐵劍」,若是單純推算其製作年代,就已經能推算到西周晚期。

而封建時期一直到西漢之前,戰場上的冷兵器還依舊是以「青銅」為主要原材料。那麼問題來了,既然鐵器早早就已經步入了古代人的視野,為何卻在戰場上遲遲取代不了「青銅」時代呢?

原因其實也很簡單,一方面是因為材料原因,另外一方面則是因為技術原因。

材料革命

那麼我們先說材料,青銅劍的主要材料是「青銅」,由於其屬於銅與錫的合金,所以與「純銅」相比,其具備著強度更高而熔點更低的特性,也就是在800℃左右的爐溫下就可以熔化。

青銅時代以「範鑄法」為主要製作工藝的技術特色也正因此而形成,因為自然火焰溫度一般也就在900℃左右,完全能夠實現對青銅的「熔化」。

然後就是用陶泥製作模具,再經過一系列的翻範、合範、澆注、冷卻、打磨以後,便可以製作好一把寒光閃閃的青銅劍。

「鋼鐵劍」則不一樣,鋼鐵劍在古代是由「精鐵」打造而成,也就是熟鐵,雖說也含有雜質,但是其熔點卻更高。這點大家可以參考純鐵那1535℃的熔點。

這也就意味著900℃左右的爐溫顯然無法熔化「熟鐵」,甚至連熔化因為雜質更多而導致熔點更低的「生鐵」都難。

那麼到這裡,也就迎來了一個矛盾,既然當時的爐溫無法熔化「鐵」,也就沒辦法用「範鑄法」澆鑄。那麼那柄西周時期的「玉柄鐵劍」又是怎麼打造出來的呢?

毫無疑問,當然是「鍛造」了,既然無法熔化,那麼也就只能用錘子不斷的敲打燒紅的「生鐵」,從而達到精煉和提純的目的。等其成了「精鐵」也就是「熟鐵」之時,自然也就具備了良好的可塑性。

自然而然也就可以再用錘子將其「鍛造」成想要的「造型」了。「玉柄鐵劍」也正是因此而來,考古學家們也因此而稱之「中華第一劍」。

不過這樣做出的武器並不具備什麼優異的「硬度」,稍微砍一下可能就卷刃了,故而往往也都被用作於裝飾禮器或者農具等方面,而不是用作於戰場。

所以,縱然西周時期就已經出現了「鐵製」冷兵器,可是其卻明顯不具備戰場武器該有的「耐用性」,而且工藝相對「青銅劍」而言還要更為複雜、繁瑣,不適合批量化製造。

換言之,鋼鐵劍取代青銅劍的進程,最起碼在西周時期就已經完成了「材料革命」,已經能夠有效提純出鋼鐵劍的原材料「精鐵」。

那麼剩下的,也就是將「精鐵」加工成「鋼鐵」的進程,也就是文章所要講的另外一個重要原因,「技術革命」。

技術革命

很多人都認為是因為古代鑄劍師對「風箱」的利用推動了我國古代冶鐵業的發展,也是鋼鐵劍取代青銅劍的主要原因。

但事實上,風箱推動我國古代冶鐵業的發展這一項沒錯,可若是說其是導致鋼鐵劍取代青銅劍的主要原因,這就真的不一定了,充其量也只能算是「主要原因之一」。

按照《東周列國志》的記載,早在東周時期,也就是春秋戰國時期,其實就已經出現了一種用牛皮製作而成的「風箱」,不過當時還不叫風箱,而是叫「橐」。

那麼為何在春秋戰國時期不出現鋼鐵劍呢?

大家別忘了,就像開頭曾舉過的那個牛頓提出萬有引力定律的例子,每一項技術的改進和發明,都是需要一個「啟發」作為契機的。

而當時有精鐵,風箱也有了確實沒錯,可問題是當時的「精鐵劍」明顯不具備「青銅劍」那樣的硬度。

因為「生鐵」雖然熔點比「精鐵」低,那也是相對而言,當時的條件很難熔化生鐵,即便有了風箱也不行,單純的鍛打又只會讓生鐵更為精煉,繼而形成「精鐵」。所以也就給了當時的人一個鐵劍太軟,一點也好不用的「錯覺」。

反觀青銅劍,雖然相對要脆,沒法做的太長,但是硬啊,而且還容易熔化,那誰還會用精鐵製作刀劍啊,典型的吃力不討好,所以往往都是把生鐵隨便敲敲就製成了「鋤頭」等粗製濫造的農具。即便製成「禮器」,也主要是為了好看,而不是好用。

也就是說,當時所差的,其實就是一個將「精鐵」轉化成「鋼鐵」的「契機」。這個契機便是西漢時期出來的「百鍊鋼」鍛造工藝。

而由於春秋戰國時期戰亂頻繁,統治者忙著開疆拓土,百姓忙著躲避戰亂天災,屬實稱得上是百廢待興,鋼鐵冶煉業的進步自然是極為緩慢。

直到秦朝時期,秦始皇統一了六國,這才給手工業的發展提供了一個新的契機,然而秦國短命,在到了秦二世胡亥那裡就宣告覆滅,又由西漢接替。

漢高祖劉邦不一樣啊,上來的第一件事就是換了「統治思想」,採用了道家黃老學說中的「無為而治」體系,以無為化有為,對百姓的幹預極少。

冶鐵術等民間手工業也正是於此時才算是真正迎來了一個高速發展期。

那麼大家說,冶鐵業發展的高峰期來了,是不是就像我們現在的網際網路一樣,因此而衍生的附屬行業也就多了?

很顯然,正是如此,冶鐵業的發展高速發展勢必就會催生出一大批的「鐵匠鋪」,以及一大批的「鐵匠學徒」。

學徒起初無法熟練掌握打鐵技巧,自然就得練習,然後熟能生巧,這個沒錯吧?

也只有西漢初期那相對安寧的環境,才能讓百姓對於「農具」的需求量增加,鐵的消耗量自然也就上去了,鐵匠鋪裡最多的也勢必就會是「生鐵」。

那麼教導「徒弟」之時,最好的「教材」自然莫過於「生鐵」了,給徒弟一塊生鐵,然後拿去「錘去吧」,錘到「一灘泥」為止。第一個發現「百鍊鋼」的人,心理估計就是這麼想的。

但就是在學徒每天敲打一塊「生鐵」練習手藝的過程中,要麼是老師傅,要麼是學徒自己發現了「生鐵」在不斷的錘鍊之後,並沒有跟預想中的那樣繼續軟下去,而是越變越硬了。

即所謂的「物極必反」之說,起初「生鐵」變軟是因為雜質少了,成了「精鐵」,也就是更加接近「純鐵」,但是在雜質去除到了一定程度的時候,炭火中的「碳元素」又再次滲入了「精鐵」當中,也就形成了「滲碳鋼」。

可這個理論當時並沒有知道,古人哪裡會明白什麼叫「滲碳鋼」或者「高碳鋼」,只能是通過無意間的發現來推動一次次的技術革新。

否則我是再也想不到還有誰會一錘又一錘的去捶打當時除了製作農具以及「禮器」以外根本沒什麼實際價值的「生鐵」。也唯有「鐵匠學徒」以及一些實在無聊的閒人,才會在老師傅的指令下,一遍又一遍的用錘子捶打「生鐵」。

經過反覆摺疊鍛打的「百鍊鋼」也就因此而誕生。並因此成就了「漢劍」以及「環首刀」等在堅硬度以及韌性方面都遠超青銅劍,且極具跨時代意義的刀劍。

結束語

簡而言之,鋼鐵劍取代青銅劍的過程,其實就跟青銅時代取代石器時代的性質一樣,都是在一次次的偶然發現中獲得了啟發。從而順理成章的演變成了技術層面上的革新。

只不過青銅跟「鐵」一樣,都是金屬,古人能從「石頭」中提煉出銅,自然也能從石頭中提煉出鐵,而鐵在起初由於沒法熔化,提煉後也比「青銅」的物理特性軟,沒變法應用在戰場之上。

故而這才導致了「精鐵」雖然早就已經出現了,但是卻始終只是停留在鍛造農具的層面。根本沒有誰會考慮將生鐵用錘子捶打到一定程度的時候,非但不會更軟,反而會更加的硬和堅韌。

之後到了春秋戰國時期,戰亂頻繁,戰爭對武器的需求導致「批量化」製作武器的需求大增,「青銅劍」可用「範鑄法」的特性自然讓百姓再次忽略了「鐵」。

爐溫就更不用說了,即便有了風箱,但問題是熔煉一塊生鐵的時間別人都能熔煉多少「青銅」了?百姓吃飽都難,哪裡有功夫就盯著爐子等「生鐵熔化」。

所以,到了西漢時期以後,由於有了安穩的生產環境,「精鐵」所帶來的「材料革命」以及由「百鍊鋼」鍛造工藝所帶來的技術革命這才正式在冷兵器的發展史上完成了「並軌」,催生出了漢劍以及「環首刀」等世界聞名的「鋼鐵製」冷兵器,並逐漸取代了戰場上青銅劍的地位。

【end】

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