越国铁器冶炼技术及成就

梁文杰

(绍兴市越中艺术博物馆，浙江 绍兴 312000)

铁器的出现使人类历史产生了划时代的进步.恩格斯指出：“铁，它是在历史上起过革命的各种原料中最重要的一种原料”[1].中国什么时候开始用铁，在考古学上还没有最终定论.郭沫若出于对中国古代社会研究的迫切需要，曾希望有更多的铁器出土，并明确指出：“铁是研究中国古代社会分期的重要标志”[2].

绍兴作为春秋战国时期越国都城所在地，是研究和发现越国文化最集中和最具代表性的地区.绍兴兰亭镇木柵村的印山越国王陵是1998年全国十大考古新发现，其中发现的一件铁锛(图1)，其成熟的工艺是越国春秋时期铁器制造的实物佐证.西施山遗址所在的绍兴城东迪荡新城开发过程中发现的铁制兵器、农具、工具及少量礼器，特别是锻造铁器的发现，让越国铁器的制造技艺更加完整地展示在世人眼前.这填补了江浙一带极少出土春秋战国时期铁器的考古现状，也对一些国内学者曾认为的吴越地区不大量制作铁器的观点提出质疑.本文就目前发现的越国铁器的冶炼技艺加以陈述，希望能增加对越国铁器研究的关注和重视.

图1 印山越国王陵发现的铁锛(现藏柯桥区博物馆)

1 越地拥有铁矿资源是越国铁器冶炼技术发展的先决条件

《考工记》：“吴粤(越)之剑，迁乎其地，而弗能为良，地气然”[3].越国时期的冶金技术中有关铁的记载，《吴越春秋》卷四载：“干将作剑，采五山之铁精”[4].晋王嘉《拾遗记》卷三说到范蠡相越之时，“铜铁之类，积如山阜”.这些记载都可证至迟在春秋时期越地先民已经发现越地有铁矿的存在，并且掌握如何从铁矿中提取铁这种金属的技术.

绍兴锡山，万历《绍兴府志》云：“在府城东50里，宝山旁”.越国先民早已认识矿物的共生关系，《管子·地数》篇伯高对黄帝曰：“上有丹沙者，下有黄金；上有慈石者，下有铜金；上有陵石者，下有铅锡赤铜；上有赭者，下有铁”[5].其中提到了金、银、铜、铁、铅、锡等的共生关系.锡山至今仍称银山，山高约40米.据20世纪80年代现场调查，其山坡上堆积大量早期经高温熔烧而废弃的矿石，及一些零星的绳纹、回纹、粗网格纹的春秋战国时期印纹硬陶片.曾有地质专家从山坡上捡得的矿石标本进行检测，内含有多种金属成分，包括铜、锡、铅、铁、银等.

《越绝书》载：“练塘者，句践时采锡山为炭，称‘炭聚’，从炭渎至练塘，各因事名之.去县五十里”[6]218.《水经注·渐江水》载：“……山上有冶官，山北湖下有练塘里，句践炼冶铜锡之处，采炭于南山，故其间有炭渎.句践臣吴，吴王封句践于越百里之地，东至炭渎是也”[7].锡山往北2公里就是练塘村，现属绍兴市上虞区东关镇辖，紧傍绍兴城东陶堰镇，与山阴故陆道、故水道相连接，因自古便是冶炼矿产的地方，故称“练塘”.绍兴山阴故水道和故陆道连接了练塘，其起点是绍兴城东西施山.浙江省考古研究所考证认为，绍兴城东西施山确实是一处面积较广、内涵丰富的春秋战国越王句践时期重要建筑遗址，附近有制陶和冶炼的手工作坊[8].

从锡山、练塘、炭渎的循序建立，反映了春秋战国时期越国完善的金属冶炼、运输体系，为西施山同样成为冶铸地提供了必要条件.地处绍兴西南柯桥区兰亭镇、漓渚镇境内的漓渚铁矿，是一座曾探明储量为7万多吨的铁矿区，矿体产于中生代火山岩内部，20世纪50年代开始由国家集中开采，进入21世纪以后开采才逐渐停止，是目前已知绍兴铁矿储存最丰富的矿区，“印山越国王陵”就在其东南方4公里处.所以，越国古都绍兴自古以来就是一处铁矿蕴藏较为丰富的地区，为越国铁器开发利用提供了先决条件.

2 越国铁器铸造、锻造技术共存

铁的发现和使用是人类文明史上的一次重要革命性成果，对铁的使用是冶炼与浇铸的过程.越人有烧造陶瓷的丰富经验，在印文陶、原始瓷的烧造中可以熟练地对火候予以掌控，使陶瓷器烧结成型，又恰到好处.但对铁的使用是一个冶炼、熔化再浇铸成型的过程，从物理性能来说它与陶瓷的烧制有着根本的区别.所以中国的生铁冶铸技术是从青铜冶铸产生发展而来的.

越国的生铁冶铸从出土文物发现，在块炼铁使用不久生铁就同时出现使用.块炼铁属于冶铁早期阶段的产物，是在块炼炉内于较低的温度下还原铁矿石得到的海绵状铁，含碳很低，由于未经液化，渣滓很多，笔者在一件春秋时期的青铜鼎腿标本中发现，其内部填充的就是块炼铁渣滓(图2).但从出土的现有实物观察，生铁的使用占绝大多数.生铁的早期出现和广泛使用是越国铁器发展的一大特点.

图2 填充块炼铁渣的开裂鼎足

越国的生铁冶铸技术是青铜冶铸技术的继承、发展和革新，出土实物表明，至少在春秋晚期越国已经熔炼使用液态生铁.人类对铁的利用比黄金和铜要迟很多，这是有客观原因和历史必然性的.第一，虽然铁在地壳中的含量在金属中位居第二，但是自然界中单质铁的存在非常稀少，而黄金和铜的单质分布却广得多，这就导致了人类最先发现和利用的局限性；第二，冶炼铁的客观温度即铁的熔点(1 538 ℃)远远高于铜的熔点(1 084 ℃)，冶炼技术难度限制了人类对铁的早期利用.从河北易县燕下都44号墓和河南辉县周围村1号魏候墓的发掘报告看，炼铁炉是冶铁作业环节中重要一步.战国早期炼铁炉承袭了春秋时期的鼓风竖炉，战国中期以后夹砂炉壁替代了泥质炉壁，后又发明了多层不同质地炉壁的炼炉，利用各层的特点，形成一个有机的炼炉整体，这样可以保持一个较高的炉温，又延长了炼炉的寿命，为精炼创造了条件[9]，同时，鼓风设备也由原先的牛角形泥质鼓风管发展为直角形夹砂陶管.可惜的是越国境内的考古资料中虽有冶炼矿石后的铁块发现(图3)，却尚未发现冶铁炉的出土资料，越国冶铁是否有炼铁炉的使用，或者越国是否使用其他方式来冶炼铁矿，这是一个有待发现考证的问题.

图3 西施山遗址出土铁块

由于铁和铜不同的物理特性，铁器的铸范内须适量掺入细砂，用来提高铸范的耐高温强度.战国中期以后，开始采用以经漂洗的细泥浆代替烟灰涂料，提高了铸范和铸件的光洁度.战国晚期，铸造铁器的制范工艺已成熟，河北兴隆燕国矿冶遗址更是出土了锄、、斧等的铁范，铁范本身为质地良好的白口铸铁[10].吴地江苏六合程桥1号墓出土的铁丸经金相观察判明，为春秋时期白口铸铁[11].绍兴迪荡新城建设出土的铁质带钩、箭镞、锤(图4)、铜铁合铸的权及部分、锛、斧等有范线出现.此类、锛、斧等器形制为宽身式，平刃.正视呈长方形，侧视为楔形，封闭型銎口呈长方形，四角清晰几乎为直角.銎口两侧和器物两侧范线痕迹明显，形制与同一时期出土青铜农工具基本一致，是制范铸造成型后打磨而成，为铁器铸造技艺.

图4 铁锤

所谓锻造铁器，是指采用锻打折合成型技法制成的铁器.战国时期韩、楚两国的冶铁手工业最为发达，而楚国属地南阳是远近闻名的冶铁业中心，战国后期南阳被秦所据，使得秦国的冶铁技术得到提升.1959年南阳瓦房庄铁工厂遗址出土过一件铁凿，经鉴定为西汉锻銎铁凿[12].此后福建崇安城村汉城遗址的发掘，出土有锻制的凿、锥刀等铁器，时代为西汉中期[13].当然，最为引人注目的铁器发现当属广州南越王墓的发掘.该墓为西汉南越国文帝赵眜之墓，墓中出土铁器记735件(包括铁针500余件)，其余主要是工具和兵器，其中生产工具有120余件.根据发掘报告，锻銎铁器7件，其中锛3件、铲2件、凿2件[14].绍兴西施山遗址出土的部分铁凿，窄刃厚体，凿身扁条形，一面平直，另一面略外鼓，至刃处斜收成刃，刃部厚度与凿身厚度相若.銎口呈直角方形，銎部有竖向接缝与南越王墓一标本C145-41结构相似，为锻銎铁凿.也有呈圆形銎口的凿，銎部竖向接缝，其余不加累述，为锻銎铁凿.另有铁铲、铁刀、铁削等出土，如一例铁刀整体呈长方形，宽背薄刃，刃部平直，柄部铁质部分为矩形细长状，木柄已缺失，为锻制铁刀.一例铁斧，略呈长方形，外弧刃，非封闭形銎口，銎口呈椭圆形，与徐闻出土一件编号M47的斧形制相似，为锻銎铁斧.从已知的越国铁器中的锻銎铁器可归类为斧、锛、凿、铲、矛，以凿、斧、锛为常见.无銎铁器刀、削、剑等也以锻造为主.

楚、越两国向来交流颇多，《越绝书》载：“楚王召风胡子而问之曰：‘寡人闻吴有干将，越有欧冶子，此二人甲世而生，天下未尝有’……于是乃令风胡子之吴，见欧冶子、干将，使之作铁剑.欧冶子、干将凿茨山，泄其溪，取铁英，作铁剑三枚：一曰龙渊，二曰泰阿，三曰工布”[15].可见楚越吴之间铁器制造技艺必定存在相互借鉴和学习的过程.在楚地南阳瓦房庄发掘的汉代冶铁遗址中，就曾发现西汉时期的冶铁遗物，如熔炉基、耐火砖、鼓风管、铸造用的模具及铁器，包括铁犁铧、铁耧铧、铁锸、锛、斧等.绍兴西施山遗址出土铁器中，也出现了器型相似的铁犁铧、铁、锸、锛、刀、削、镰刀、镞、带钩及浇铸用的坩埚等(图5)，这件坩埚，整体为圆柱形，底部呈椭圆形，外部被金属液体所包裹，由此可知越国工匠用坩埚熔铁是其炼铁的手段之一.西施山遗址发现的铁锸(图6)，“凹”字型銎口，刃部呈三角形，用铆钉加固刃部和铁刀、铁镰、铁削的锻打成形痕迹来看，其使用了锻造技艺.

图5 坩埚

图6 铁锸上的铆钉

战国时期与以高度发达的青铜铸造业为基础发展的铁器冶炼技术在形态上以竖銎铁器较为流行[16]，其中部分锻銎銎口呈长方形封闭型銎，形制规整，在外观上与铸造品相似，以燕下都22号遗址、南阳瓦房庄、南越王墓出土锻銎铁器为典型，说明早期锻造技法是为了模仿铸造青铜器和铸造竖銎铁器而产生的.另一种非封闭性銎，銎口呈椭圆形或不规则圆形，与铸造品判然有别，以福建城村汉城墓出土锻銎铁器为典型.两者从锻銎比较可看出，封闭性銎为始发形态，非封闭型銎为后起形态，时间上晚于封闭型銎的时代.对于这种锻銎技法，孙廷烈先生对辉县固围村出土铁斧(KWH1:25)进行金相学考察后提出了“捶打扁板合拢为鞘的办法”[6]274的推测，南越王墓出土铁器研究者也指出，南越王墓出土铁锛、铁铲等同辉县固围村铁斧的“锻造加工工艺基本一致”[17].以绍兴西施山遗址出土锻銎铁器和南越王墓、闽越城村汉墓出土实物相比较，越国铁器锻銎技法与之一致，且数量较多.

越人南迁后，冶铁技术也随着流传到了闽越和南越[18].南越王墓随葬的镞均为铁铤铜镞，铁镞未见，有学者就认为这是由于南越国未掌握矿石炼铁技术.西汉初年，铁原料由中原汉代铁官供应，而汉代三棱形铁镞用锻造方法难以制造，必须用铸造和脱碳技术才能制造.但是在绍兴西施山遗址中出土的三棱形铁质箭镞和铁质双翼箭镞充分说明，在越国时期越人就能铸造铁质三棱镞和双翼镞，南越王墓未出现铁镞只是个例，或许是越人南迁导致的脱碳和铸铁技术失传.但不可否认的是从南越王墓出土实物看，南越国有着相当高水平的铁器生产[19].

所以从总体来看，战国中晚期以后，越国的铁器制造主要以锻造技术为主，铸造为辅.而同一类型器物也有以两种不同制造方式打造的例子，比如.

3 越国铜铁合铸技艺精湛

从现有资料看，我国古代最早的铜铁合铸器是河北省藁城商代遗址出土的铁刃铜钺和北京平谷刘家河商代遗址出土的铁刃铜钺，当时所用的铁刃是陨铁制成[20]，而且用了陨铁锻打成型技术.湖北随州叶家山西周墓M111号墓发现1件商代铁援铜戈(编号M111:684)，是经科学发掘的第三件铁质商代器物，也是中国南方地区目前所见最早的铁器.此件铁援铜戈跟前两件商代铁器一样，铁刃部分用陨铁锻制后嵌于范内再铸造铜质部分[21]，虽然此时铁的取得方式和春秋战国时期的不同，但是足以说明至迟在商代，中国人就意识到铁和铜不同的物理性质.河南三门峡西周虢国墓地1号贵族墓出土的铜柄铁剑，经鉴定为块炼铁锻造而成，是中原地区最早的人工冶铁遗物[22].美国弗利尔美术馆收藏的两件传出辛村卫国西周墓地的铜铁复合兵器，一件为铁刃铜钺，一件为铁援铜戈.通过对这两件器物的X射线成像照片可知，铁刃铜钺的青铜基体轮廓较为平直，铁刃伸入青铜基体之中，并以三枚铸铆加固；铁援铜戈的青铜援部轮廓为内凹状，铁刃伸入援内，其尾端做成亚腰状，以便铸合后能够具有较佳的强度(如图7).以上考古发现说明早期铁器都以铜铁合铸的形式出现.

图7 铁援铜戈线绘图

与中原地区相比较，越地出土铁器总体来说时间相对较晚，集中在春秋战国时期，也多次出现铜铁合铸的器物.如西施山遗址中曾出土铜镞铁铤的三棱形箭镞(图8)，铜镞底部为内凹状銎，铁铤深入銎内；上半部分为铁质，下半部分为青铜质的束腰形权(图9)；绍兴博物馆馆藏的一件铁足青铜鼎等.可见，铜铁合铸技艺在越国铁器制造技艺中并不少见，这也可能是铁器普及前的过渡时期.

图8 铜铁合铸镞

图9 铜铁合铸权

与战国晚期燕下都发现的铁铤铜镞和西汉南越王墓出土铁铤铜镞不同，越国出土铜铁合铸件除了兵器中的铁铤铜镞外，还出现铜铁合铸权、鼎、内芯为铁质填充物的青铜鼎足等.何以越国铜铁合铸件出现频率高？从越国青铜复合剑的制作工艺中也许可略知一二.众所周知，青铜剑以吴越地区制作的最为精良.春秋战国时期的越国工匠，根据青铜剑不同部位所需性能要求不同，于脊部和刃部分别使用不同成分配比的两种青铜材质，俗称复合剑.剑体外锐内韧，刚柔兼备，体现越人因需用材的技术思想，展示了越地匠师非凡的想象力和创造力.复合剑技术是吴越地区所特有的一项兵器铸造技艺，根据一件复合剑残件标本断面(图10)，复合剑与一般青铜剑铸造的不同在于：其先将浇铸好的剑脊插入剑刃陶范的相应部位，合范后浇铸剑刃，因为剑脊是先浇铸的，所以在浇铸剑刃前会预热刃范，而在剑刃浇铸完成后，刃部的冷凝收缩对剑脊产生了紧固作用，有助于刃和脊的联结[23].笔者认为越国浇铸铜铁合铸件的技术借鉴了复合剑的铸造经验，由于铁的熔点高于铜，所以铜铁合铸件先浇铸完成铁质部分，再将浇铸完成的铁质部分置于事先预热的青铜部分模具中，再浇入铜液，这样高温的铜液并不会融化铁质部分，而紧密接触后的固体铁质部分又成为青铜溶液的散热良导体，铜质部分的冷凝收缩又对铁质部分起到紧固作用，使得两种材质的部件结合得严丝合缝.

图10 复合剑断面标本

4 铁错金银技艺

金银错工艺是我国青铜时代的精细工艺，它的出现相对比较晚，到春秋中晚期才兴盛起来，这与制铁工艺的成熟晚于青铜工艺的时间相吻合.绍兴迪荡新城建设出土两件铁错银带钩(图11、12)，现藏绍兴市越中艺术博物馆，此两件带钩制作精细，铁表面锈蚀让所错的银丝没有丝毫松动.从带钩的范线可知其为范铸法铸造，这已不是什么难题，重要的是在铁质带钩表面错银的工艺.错金银工艺第一步是作母范预刻凹槽，以便器物铸成后，在凹槽内嵌金银.第二步是錾槽，即在器物铸成后，凹槽还需要加工錾凿；更加精细的纹饰需在器表绘成纹样，然后根据纹样，錾刻浅槽，叫刻镂，也叫镂金.第三步是镶嵌.第四步是磨错.其中，最有待我们深入研究的便是越国工匠如何在铁质带钩上加工錾凿和錾刻纹样.在青铜器上错金银，可以用硬度更大的铁质工具加工，所以金银错工艺是在春秋战国时期铁器制作成熟以后才兴盛起来的，但是当器物基体是铁的时候，那就需要硬度更高的器物来加工.在前文中提到的越国用锻造法制造的铁器，可知其性接近熟铁，即含碳量在0.02%以下，这样，铁的柔韧性和延展性比较强，可锻可焊.我们推测越人掌握了以控制铁中的碳含量的技术，来控制铁的硬度，用硬度更高的含碳大于2%的生铁来做錾凿的工具，用含碳量更低的接近于熟铁的原料来制作器物基体，当然，在当时历史条件下，实际操作中未必能控制的那么准确，但是有一点是可以肯定的，那就是越国的铁器工匠掌握了以控制含碳量来控制铁的硬度和可锻性的技能.

图11 错银带钩一

图12 错银带钩二

那么越人如何控制铁中的含碳量呢？在楚地河南南阳市北关瓦房庄汉代冶铁遗址出土的铁器经分析检验，其中有9件是可锻铸铁，2件是铸铁脱碳钢，1件是白口铁[24].从这个遗址发掘内容看，不仅用高碳铁铸造铁器，而且还用熟铁以锻制工具和其他构件.在此遗址中还出土该作坊自制的凿、等.

白口铸铁因含碳量高，质地虽坚硬，却缺乏韧性，限制了其应用范围.战国时代我国已经采用了柔化处理工艺，将铸铁退火脱碳增加其韧性，一种是将铸铁在固体状态下进行脱碳退火，得到脱碳不完全的铸铁脱碳钢件[25].另一种脱碳方式是把铸铁长时间加热到熔化或基本熔化的状态下加以炒炼，使铁中的化合碳发生变化，(900 ℃的温度下进行3-5天的退火)使铁脱碳成钢或熟铁.湖北黄石铜绿山矿冶遗址出土一件铁斧，便是此类技术[26].从前文两件铁错银带钩中笔者认为脱碳技术至少有一种被越人所掌握，并且应用到了铁器装饰工艺中.当然，以含碳量低的块炼铁或熟铁为原料，采用渗碳的方法炼制成高碳铁，增加其硬度，这是我们现代炼铁的方法，在古代也并非行不通，有待更多的考古资料和科学检测来论证.

5 完善的铁质农耕作业工具

从越地铁器出土实物看，手工劳作工具和生产工具在数量和种类上都多于兵器，特别是农耕作业的器具，有铁耜、铁犁、铁、铁锛、铁镰、铁锄、铁锸等.其作用包含了从土地除草、翻土、播种、松土、收割等各个程序，说明春秋战国时期，越国在军事领域还未全面普及铁器，青铜兵器还占有相当大的比例，这与出土实物数量相一致.在农耕领域，铁质农具和青铜农具相比较，我们发现其形制大部分都有所改变，特别是器物体量增大，可能是原料取得的增多和制造工艺改变有所不同导致，同时也是为了促进农耕生产规模扩大，劳动效率得到提高而为.从这些铁质器具中可窥探出越国统治阶级对于提高生产，刺激经济的重视程度，也可以从另外一个方面解释越国国力快速发展成为春秋五霸之一的原因.

在农具中，我们发现一例铁质半月形带刃的收割工具(图13)，其作用明显类似镰刀.但是正如青铜农具中有青铜镰和青铜铚一样，虽都属于收割工具，但是劳动效率却大不一样.为什么出现收割效率更高的镰的同时，还要使用效率相对较低的收割工具？笔者认为必定有其不同的使用意义，越国出现的青铜铚和此件铁质半月形工具很可能是流传于东亚和我国云贵地区至今仍保留的割稻习俗中的“摘刀”.

图13 铁质摘刀(战国)

云贵山地的苗族、侗族、布依族、傣族等传统稻作民族至今仍然同时使用摘刀和镰刀.当地稻民使用摘刀或镰刀是有严格区别的，收获糯稻，特别是收获祭祖用糯稻的时候，必须使用摘刀.但收普通粳稻或籼稻时，则使用镰刀.因为，他们的信仰是，使用摘刀直接摘取稻穗时，稻魂感觉不到疼痛，所以可以保证稻魂保留在稻谷中.这一习俗与日本大和民族的稻魂信仰不谋而合[27]，这不是巧合，而是越文化在东亚地区至今的影响表现之一.

6 结语

本文从越国铁器的原料开采、制造方式、铜铁合铸技艺、铁错金银技艺和铁质农具这五方面阐述了越国的铁器制造技艺.从总体看，越国铁质兵器和农具无论从出土数量、制造技术以及装饰技艺看，都可与中原同时期铁器相媲美，且对汉代闽越、南越的铁器制造产生深远影响.铁质兵器所占比例小于铁质工具和农具，这应当与前文所讨论的块炼铁热处理技术处于初始阶段，铁质兵器所需的强度和韧度这两个条件难以同时到达有关.由于实物资料的匮乏，以至于对春秋战国时期越国铁器的研究一直没有像青铜器那般系统和深入，对铁器发掘以后的保护也一直是一个世界性的难题.以往考古资料由于缺乏出土实物，几无提及越国铁器之研究，而绍兴西施山遗址所在地迪荡新城开发后所发现的铁器为我们填补了这一空白.越国铁器是研究越国社会发展的重要实物资料；是越国先民创新科技和对推动社会进步所必然的产物；是越地高超科技发展和越人非凡智慧的体现，是智慧之金.所以，笔者旨在借助此文，唤起学术界对越国乃至中国古代铁器研究、保护的关注.