所謂“生鐵”，就是含碳量比較高的鐵（熟鐵含碳量最低，鋼的含碳量介于熟鐵與生鐵之間），特性是硬而脆，但有一個優(yōu)點，就是冶煉出的生鐵是液態(tài)，可以澆在模具中塑形成器，14世紀(jì)前歐洲是塊煉鐵，得到的是一種半融化的海綿鐵，需要鍛打成器。因此，只要掌握生鐵冶煉技術(shù)，就能較低成本的批量鑄造鐵器，塊煉鐵遠(yuǎn)做不到這一點。
春秋時期，還沒有生鐵韌化與炒鋼等技術(shù)時，由于生鐵雖硬但脆，不太利于戰(zhàn)場廝殺，因此就被用于農(nóng)業(yè)，國語中“美金（青銅）以鑄劍戟，惡金（鐵）以鑄鉏、夷、斸，試諸壤土”即是如此。大量鐵制農(nóng)具出現(xiàn)，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力大幅提升，于是農(nóng)田變多、糧食增多，進(jìn)而井田制崩潰，以及戰(zhàn)國戰(zhàn)爭規(guī)模越打越大。
戰(zhàn)國秦漢，中國發(fā)明了生鐵韌化與炒鋼等技術(shù)，讓鐵制兵器整體性能逐步超越青銅兵器，于是漢朝以鐵制兵器為主。因為兵器優(yōu)勢，所以漢朝才有“一漢敵五胡”之說，比如漢朝陳湯說過“夫胡兵五而當(dāng)漢兵一，何者？兵刃樸鈍，弓弩不利。今聞頗得漢巧，然猶三而當(dāng)一”。
總之，中國春秋時期出現(xiàn)的生鐵冶煉技術(shù)，無疑是革命性的劃時代的發(fā)明，對世界歷史與文明進(jìn)程的推動作用可能不下于蒸汽機(jī)的出現(xiàn)。
問題在于：為何中國能發(fā)明生鐵冶煉技術(shù)，而中國以西卻只能使用原始的塊煉法冶鐵？對此，現(xiàn)代考古破解謎團(tuán)，中國發(fā)明生鐵冶煉技術(shù)可謂水到渠成，是建立在龐大技術(shù)體系上的自然而然出現(xiàn)的一個發(fā)明，并讓中國真正進(jìn)入“鐵器時代”。
燒制陶瓷技術(shù)
冶金是制陶的副產(chǎn)品，因為在燒陶過程中，會無意中投入一些含銅含鐵等的東西，結(jié)果會燒出金屬。然后，因為金屬更硬且奇特，會誘使古人繼續(xù)探索，最終發(fā)明冶金術(shù)。但這有一個前提，就是要有足夠的爐溫，不然礦石無法融化或半融化。
距今243萬年前，山西西侯度人已經(jīng)用火。
距今2萬年前，江西萬年仙人洞人掌握制陶術(shù)。
距今萬年左右，中國浙江上山文化燒出彩陶，爐溫在800度左右。
距今5000多年前，湖北屈家?guī)X文化的黑釉陶，山東大汶口文化黑陶，都表明當(dāng)時爐溫達(dá)到1000度左右。
接下來，再想大幅提升爐溫，其實已經(jīng)很難了，除非增加鼓風(fēng)設(shè)備，或改進(jìn)燃料，或改進(jìn)爐窯。上圖，夏代已有鼓風(fēng)設(shè)備的證據(jù)之一。
孫淑云主編的《中國古代冶金技術(shù)專論》和李延祥等的《牛河梁冶銅爐壁殘片研究》中提到：距今4000年內(nèi)，夏代時的遼寧凌源縣牛河梁夏家店下層文化遺址，考古發(fā)現(xiàn)冶金遺址中的鼓風(fēng)孔，推測是人力通過吹管鼓風(fēng)；隨后在內(nèi)蒙古赤峰林西縣大井古銅礦，夏家店文化上層，相當(dāng)于夏代中晚期，又發(fā)現(xiàn)非人力的鼓風(fēng)吹管。從人力到非人力的鼓風(fēng)吹管，這顯然是技術(shù)演進(jìn)。
除了鼓風(fēng)，在爐窯設(shè)計上也有進(jìn)步，從新石器時的橫穴窯、豎穴窯，演進(jìn)到商代的龍窯。
總之，技術(shù)進(jìn)步使得爐溫提升，直接的結(jié)果是夏代時期已能燒制“原始瓷器”，即爐溫硬性要求在1200度以上。關(guān)于原始瓷器，福建泉州永春縣“苦寨坑窯夏代遺址”出土過，商代時期出土就更多了。
鐵的熔點較高，但加了碳之后，熔點會降低，含碳量為4.3%左右時的熔點約為1148℃，低于或高于這個比例時熔點會增高。也就是說，夏代能燒瓷，就意味著當(dāng)時爐溫能冶煉出生鐵。
能夠燒出瓷器，是不是意味著立即就能大規(guī)模煉生鐵？當(dāng)然不能。除了冶鐵技術(shù)之外，還涉及到成熟掌握相關(guān)爐溫，以及爐溫技術(shù)普及。畢竟，當(dāng)時沒有標(biāo)準(zhǔn)化、沒有科學(xué)檢測設(shè)備等，很難一直得到高爐溫。很多專家學(xué)者都忽視掌握技術(shù)成熟與普及問題，只要西方有某個先進(jìn)孤品，就認(rèn)為怎么樣怎么樣，缺乏基本常識，后續(xù)沒有普及或說明是偶然得到，或說明技術(shù)存在嚴(yán)重缺陷。
青銅冶煉技術(shù)
相比冶鐵，青銅冶煉爐溫要求要低得多，雖然銅的熔點為1084度，但加了“砷”或“錫”之后，熔點降低到900度左右。早期青銅主要屬于砷青銅，夏代之后中國是錫青銅。也就是說，將制陶技術(shù)拿過來適當(dāng)改造，可以比較輕松的適應(yīng)青銅冶煉。
但光有這些技術(shù)，可以制造少量的或小型的青銅器，如果制造大量且大型青銅器，肯定就不行了，這需要能夠承受高溫銅液的容器——坩堝，銅液制器工具——模具等。而在這些方面，中國龍山時代到夏商時全部解決。
首先，坩堝看似貌不驚人，但卻是金屬冶煉中的重要工具，因為必須要能承受高溫，否則銅液、鐵液往哪放？中國夏代之前已有坩堝，但起初承受溫度不高，后來夏商周逐步改進(jìn)，才逐步提升承受溫度。東周之后，采用陶瓷土與石英砂混合制成陶瓷坩堝，可承受1200度高溫，已經(jīng)可以承載生鐵了。
其次，制陶需要相應(yīng)陶窯，煉銅也需要相應(yīng)銅爐。一般來說，有兩種煉銅辦法，即坩堝煉銅（受限于坩堝，屬于小規(guī)模煉銅，也可以坩堝煉鐵）和爐窯煉銅。上個世紀(jì)，在湖北大冶銅綠山古銅礦遺址出土的春秋早期煉銅爐，經(jīng)過整體復(fù)原之后將近4米高，與春秋秦漢冶鐵高爐基本一樣，冶金專家李延祥指出“考察它的結(jié)構(gòu)，證明其完全符合現(xiàn)在高爐冶煉的要求?！?/p>
需要注意的是，漢代高爐一爐就能煉一兩噸生鐵，產(chǎn)量非常巨大，遠(yuǎn)非國外能夠相比。塊煉法冶鐵一爐只有幾公斤到上百公斤，兩者產(chǎn)量根本無法相提并論。
第三，在液態(tài)銅液的基礎(chǔ)上，中國很早就發(fā)明了陶范鑄造技術(shù)，就是將液態(tài)青銅澆鑄到陶范里成器。因此，只要做好陶范，就可以鑄造出各式各樣的青銅器。生鐵也是液態(tài)，完全可以將這一套技術(shù)平移過來使用。目前，考古發(fā)現(xiàn)的最早生鐵制品，是2700年前山西曲沃“曲村-天馬遺址”發(fā)現(xiàn)的兩件鑄鐵器殘片。
總之，在燒陶過程中，中國解決了爐溫問題，青銅時代解決了坩堝、冶鐵爐、鑄造方法等問題，在這些技術(shù)基礎(chǔ)上，自然就能實現(xiàn)冶煉生鐵，這是水到渠成的。因為鐵總體性能超過青銅，兼之鐵礦居多且需求驅(qū)動，最終戰(zhàn)國秦漢逐步解決鐵制兵器不足，之后鐵器真正成為主流。
相比之下，雖然西方人說冶銅、冶鐵技術(shù)都起源于西亞，但可以肯定的是，中國以西沒有生鐵冶煉與液態(tài)生鐵澆鑄的鑄造技術(shù)，史記記載“大宛以西至安息不知鑄器”，后來漢人教會他們鑄器，歐洲是14世紀(jì)后才學(xué)會冶煉生鐵、才有鑄造鐵器之說。至于西方有沒有青銅鑄造技術(shù)，以史記說“不知鑄器”看，當(dāng)時估計依然沒有，或者說即便有，也是規(guī)模極小的煉銅鑄器，技術(shù)不成熟不普及。
上文可知，使用生鐵可以批量鑄造的鐵器，雖然較脆，但卻可以運(yùn)用到農(nóng)業(yè)等很多地方，至于兵器等鐵器，戰(zhàn)國到秦漢就發(fā)明了生鐵韌化、炒鋼、灌鋼等技術(shù)。也就是說，不同的應(yīng)用場景，都有對應(yīng)的技術(shù)解決方案，這就讓鐵器真正普及，但歐洲與中國存在本質(zhì)差別。
因此，中國是真正進(jìn)入鐵器時代，鐵器進(jìn)入社會方方面面，普通人也能擁有鐵器；同時，戰(zhàn)國秦漢之后中國進(jìn)入中央集權(quán)時代，可以組織大規(guī)模冶鐵（生鐵冶煉需要組織大量人力）........總之無論鐵器質(zhì)量還是產(chǎn)量，都遠(yuǎn)非中國以外的國家所能相比，中國自然就能長居世界第一。
當(dāng)然，通過絲綢之路等方式，中國這些技術(shù)也不斷向西擴(kuò)散，推動全世界真正進(jìn)入鐵器時代。不過，因為除了中國之外，鮮有中央集權(quán)國家，而大規(guī)模生鐵冶煉需要組織大量人力，所以長期以來，其他國家鐵器相對中國來說依然不夠普及，考古出土的鐵器數(shù)量即是明證。
參考資料：《光明網(wǎng)——李延祥：鋼鐵冶金與秦漢時期中華文明的發(fā)展》等
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