文章来源:360个人图书馆
露珠映阳
2016、01、22
之前较详细地介绍了铜锡铅三种金属的开采和冶炼,正式开始青铜的范畴。首先要明确的是,青铜相比其他材料的优势是很明显的。作为合金,它的熔点较低,密度较高,金属光泽和抗腐蚀性能好。这意味着它比起纯金属,融化条件不苛刻,器物的物理性质却更优秀。比方说,纯铜的熔点为1084度,若加入15%的铅,熔点就降到960度,若加入25%的锡,熔点则为810度。然而加锡或加铅,意义显然不仅限于降低熔点,所加金属比例不同,更会决定器物最终的性质,比如硬度和光泽,但更高的硬度也意味更大的脆性,所以其中的比例也是很有讲究的。
先不论青铜的性质多么优秀,有一个历史问题是必须要讨论的,那就是古人如何发现铜锡铅三种金属的组合的?作为受过科学教育的后人,我们对青铜的好感是很自然的。但是对于认识极为有限,甚至尚处于氏族社会的古人,他们又是怎么认识到这种神奇的材料的?而且需要注意,青铜的出现并不仅限于中华文明,世界上大多文明都经历了青铜时代,这绝不是巧合。
实际上,古人最早发现青铜很有可能是无意识的,不会想到熔点硬度的程度。在包括中国南方在内的很多地区,铜矿和锡矿的共生是很普遍的现象,而且锡石没有金属光泽,很难识别,因此最初的青铜可能是将铜矿石和锡矿石一起冶炼得到的,这也是青铜冶铸的初级阶段。古人逐渐发现这种意外加入的矿石能大大提高铜的性质,就开始主动在冶铸时加入锡矿。到了高级阶段,就发展成分别冶炼出铜锡铅或锡铅合金,再混合熔炼,这样得到的青铜成分更容易控制。
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“六齐”
在不断摸索的同时,古人更发现了加入不同比例金属,能够得到不同性质的青铜,以此来铸造不同用途的器物。中国古代青铜器合金的成分比例,最早的见于《考工记》,其中记载了六种器物不同的含锡量,称之为“六齐”:
六分其金而锡居一,谓之钟鼎之齐;
五分其金而锡居一,谓之斧斤之齐;
四分其金而锡居一,谓之戈戟之齐;
三分其金而锡居一,谓之大刃之齐;
五分其金而锡居二,谓之削杀矢之齐;
金锡半,谓之鉴燧之齐。
其中的金指的是纯铜,所包含的成分是铜的比数和锡的比数。由于铜和锡在熔铸过程中都会发生氧化,因此冷却后的青铜成分比例必然和下料时不同。虽然目前已经无法确定“六齐”的具体含义,但可推测应是含铜和含锡之比为所示比例,许多出土文物的铜锡含量都大致符合此记载。可见“六齐”是古代铸工们在长期生产实践中的总结,从实用的角度来看,这也是合乎科学原理的。
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即便《考工记》中“六齐”记载详细,在研究出土青铜器时也只能做参考。因为铸造青铜器的过程往往是很主观的,很大程度上依靠工匠自己的经验和判断,每每的成分肯定有所差异,但至少我们可以确定古人能够有意识的调控青铜器的成分和性质,这是中国青铜器文化最突出的特点。如青铜实用器需要较高的强度和韧性;青铜编钟则要控制锡含量在13%-14.8%时音色最好;青铜工具和兵器要耐磨损、抗冲击,因此要有较好的物理性质;铜镜则要求材料表面能打磨光滑、坚硬耐磨损和有白亮的光泽。
《考工记》作于战国,在此之前古人对于青铜合金的成分是没有统一的规范的,有一段相当长久的探索过程。夏晚商早的青铜器合金成分甚不稳定,说明了对合金配比的知识应在初期阶段。而且所含铅较多,因为此时的器物器壁薄,采用含铅量高的青铜铜液流动性好,浇铸的成功率高。至商代中晚期时乃至西周,青铜铸造业已逐渐成熟,合金成分配比相当稳定。其中王室的器物的含铜量格外的高,和当时铜作为稀缺资源的分配有关,而且比例较统一,应由于王室工匠的技艺更娴熟。至东周,出现了一个奇怪的现象,器物的含铜量下降,含铅量剧增。这不是因为铜突然变的匮乏,而是由于铸造纹饰极为精细的器物的需要:含铅铜液的流动性增大,使得能像翻制石膏似的铸出纹饰。
不过中国古代对铅金属的使用也不是随意的,商晚期铸造实用器物时就已能控制铅含量,以便在保证良好机械性能的条件下,尽可能降低熔点、提高金属液的流动性。随着铜合金冶炼技术的进步,有些地区能广泛地应用了高铅锡青铜,对于非实用的器物,比如直接用于陪葬的冥器,则多使用铅青铜铸造,以节约当时极为贵重的锡原料。
总的来看,中国青铜合金的摸索和发展,形成了一套稳定的合金成分配比体系,能满足用途不同的器物的需要,在一些特殊功能的青铜器上显得尤为突出,这也是青铜器在中国传承延续的基础。至此,我们已经介绍了铜山到铜矿石,铜矿石到铜,铜到青铜,至于青铜如何到青铜器,敬请期待。