汉晋中原与西北部边疆铁器工业因素交互研究

刘逸鑫

摘 要：中原与西北部边疆地区铁器存在“铸造”與“锻造”的不同传统，而“锻造”传统在汉晋时期推动了从韧性铸造铁器向锻造铁器的技术革新，体现出中国北方与欧亚草原地区的深层次互动。

关键词：铁器;汉晋时期;工艺交互

中原地区自青铜时代以来，以铸造为传统的金属冶炼工艺不断发展，创造了以大型礼器为特色的灿烂青铜文明，这直接影响了后来的冶铁工业。中原地区在块炼铁出现不久后，凭借青铜熔铸技术的设备基础快速将固态锻打技术发展为液态冶铸技术①，与西方长期以来以块炼铁锻打技术为主体的铁器工业存在明显区别②。20世纪以来，国内外冶金史学家对于中国铁器方面研究多着重于中国冶铁技术起源问题，多着眼于中原地区展开研究，甚至寓于中原而论中国，这是有待商榷的。

居于欧亚草原与中国北方地区文明交互的亚洲内陆山麓地带（Inner Asian Mountain Corridor，包括萨彦岭、阿尔泰山脉和天山山脉由东北向西南延伸的地带）③，长期保留着以块炼铁锻造技术为主的铁器工业。通过近年来对于新疆出土实物的不断发掘与整理研究，无论从细石器、彩陶、青铜，还是早期铁器角度考察，西北部边疆都存在着与中原地区截然不同的文化区系。新疆地区在公元前2000年至公元前1000年进入了青铜时代，在公元前1000年前后进入早期铁器时代④。

西汉以来，中原地区铸造型冶铁技术虽然衍生出了一系列几乎能够媲美现代工艺的铸铁柔化技术⑤，但真正促进汉魏铁器剧烈变革的却并非铸造工艺，是西北部边疆地区传统的锻造技术。这种西晋以来迅速成熟的、以反复折叠锻打为特色的百炼钢技术，恰恰反映出战国至两汉的历史进程中，韧性铸铁在工艺方面不断精进却未得突破的技术困境。

1 战国至西汉中期中原铁器铸造工艺的僵化

由于制铜业与制陶业的高度发达，早在殷商时期中原地区便能稳定获得1200摄氏度以上的高温⑥，利用已有的技术设备很容易由块炼铁得到生铁。所以，与西方长期使用块炼铁为主要原料的铁器工业有所不同，中国的生铁与块炼铁大致在春秋时就先后开始了平行的发展进程⑦，此时铸铁器已见诸文献⑧。

生铁硬度比熟铁高，不过缺乏熟铁的延展性，其材质较脆，不适于展接和锻接，却适于用铸范铸成各种器物⑨，只能用熔化、浇注的方式铸造成型，故又称“铸铁”。经过柔化处理的铸铁称为“韧性铸铁”⑩。

如表1所示，西汉以来的白口铁并未因麻口铁、灰口铁的出现而被淘汰，且白心、黑心韧性铸铁长期混用，可见战国至汉魏时期的铁器工业面貌并非线性演进的过程。

对于铁器工业面貌非线性的演进过程，“能够有效地根据性能应用于制造不同要求的农具、手工工具和兵器以及日常生活用品”②，此观点是有待商榷的。“因地制宜”本身意味着一种“将就”的工业现象。反观西晋以后铁器之剧烈变革，这种工业现象背后便蕴含着铸造型铁器所存在的技术困境，可归纳为以下四点：

其一，木材高耗。《盐铁论·水旱第三十六》载：“卒徒工匠以县官曰作公事，财用烧，器用备。家人会合，褊于日而勤于用，铁不销炼，坚柔不和。”以古荥镇一号铁炉为例，据现代推测，每生产1000千克生铁，约需要铁矿石2000千克、石灰石130千克、木炭7000千克。矿石燃料比高达1∶3.5③。且汉魏韧性铸铁大都为铁素体-珠光体基体，珠光体多呈大片状。这意味着第一阶段石墨化的过程很长。另外，生产出生铁之后，为了彻底消除白口组织，必须有充分的保温时间。即便到了20世纪初，韧性铸铁退火仍需要6～10天之久。木炭消耗、成本高昂，会对农耕文明造成极为严重的植被破坏。

其二，器形受限。铸铁难以焊接，即便娴熟的退火工艺能够使铸铁农工具内外机械性一致，但为确保退火的成功，器械也只能局限于小而薄的形状。目前出土的韧性铸铁件壁厚在1.5～6毫米之间，绝大部分为3毫米。这绝非偶然，而是出于工艺上的限制。

其三，存有杂质。铸造不能如锻造一般有效地去除铁器的杂质，而中国的铁矿石含量自古以来就很低。

如表2所示，除铜绿山出土的战国初期韧性铸铁外，中原所产铁器含磷量一直很高，这造成了铁器脆、硬的特点长期无法根除，从极大程度上限制了铁器的机械性能。

其四，难以锻造。如前文所述，黑心铸铁完全不可锻;而白心铸铁须脱碳完全、中心部分无渗碳体存在、几乎不存在游离碳，方才具备被锻造的条件。这是战汉时期中原地区的铸造器与锻造器存在平行发展这一结构性缺陷的主要原因。

而中原地区铁器发展的结构性缺陷，也与其生产组织形式紧密相关。纵观两汉之冶铁制度，汉初休养生息，“盐铁皆归于民”③，而武帝时期“敢私铸铁器煮盐者，釱左趾，没入其器物。郡不出铁者，置小铁官，使属在所县”②。武帝以后，冶铁业置大小铁官收归官营，而小铁官的职责是将大铁官输送来的半成品进行重熔再铸，以回收废旧铁器。从生产组织形式的角度看，来源上进一步加深了西汉铁器工业对于铸造器的依赖。同时，铸造铁器虽统一了生产规格、提高了生产效率，但规范化的工业流程也一定程度上僵化了铸造铁器的技术变革，限制了民间冶铁技术发展的可能性。直至东汉和帝后，放宽对于冶铁业的管制，确立纳税制度。中原地区“炒钢”法等新型冶炼技术方才崭露头角。

2 东汉以来中原与西北部边疆地区的锻造工艺的交互

2.1 西部边疆

西汉时期，整体上趋于稳定、以农耕为主的经济社会更倾向于铸造型农具，并不具备锻造工艺蓬勃发展的物质需求。

如表3所示④，河南出土铁器的用途类型分析统计，生产工具比重高达63.7%，而需进行锻造加工的兵器比例仅占到7.8%⑤。

“自宛以西至安息……不知有铸铁器，及汉使亡卒降，教铸作它兵器。”⑥“铸铁器”仅指“铸铁之器”，特指铁器的铸造技术，而并非汉亡卒将冶铁技术传播至西域。可是，中原地区先进的铸造工业为何能传入西域？

显然，西域诸国不必通过铸造农具以大力發展农业经济。近年新疆一带出土铁器显示，西域自青铜时代以来锻造工艺就相当发达⑦。若羌“山有铁，自作兵，兵有弓、矛、服刀、剑、甲”，鄯善“能作兵”，且末西“作兵，略与汉同”⑧，两汉对于西域经营的最大举措便是屯田，铁器铸造技术进入西域，龟兹等地成为西汉后期西域重要的冶铁中心⑨。

以西域自青铜时代以来传统的锻造工艺，有可能通过铸造器来锻造更为精良的铁质兵器。遗憾的是由于多方面的原因⑩，新疆地区的铁器文化序列尚未建立，难得确证。

2.2 北部边疆

中原锻造武器源流可追溯至战国时期。陕西西安半坡第98号秦墓出土的铁凿①，由块炼铁固态渗碳多层叠打而成②。1965年河北易县燕下都遗址出土50余件铁兵器，包含15件铁剑③，其中3把铁件的金相鉴定结果表明：一把铁剑是用块炼钢直接锻成的，另两把则是用块炼铁渗碳制成的低碳钢件，用纯铁增碳后对折，经多层叠打而成④。这是战国时期兴起并成熟的锻銎技法⑤。

虽然以铸铁脱碳工艺为代表的铸铁可锻化热处理技术，已经为铁器锻制工艺的提高开拓了广泛的前景。但是在西汉中叶以前，锻造与铸造仍然是分别以块炼铁与生铁为原料的⑥。

河北满城1号墓（M1∶5117）⑦与内蒙古二十家子出土的甲片（T126②∶1）⑧具有相似的组织⑨，证明当时块炼铁锻造工艺已基本成型。即便是满城汉墓中刘胜手边那把做工精良的钢剑，其原料也仍然是块炼铁。另一方面，以战国燕下都遗址所出兵器为代表的锻銎技法，却在秦汉时期迅速向边疆乃至包括朝鲜半岛、日本半岛在内的东北亚地区传播，且得到了广泛应用⑩。

锻銎技法的传播并不仅限于西北部边疆，根据考古发掘实物，其广泛分布于北迄辽东半岛、东南达福建两广，西南至贵川的广大地区k。根据云翔先生的论述，锻銎技法可分A（受铸造技术影响的）、B（更侧重锻造技术的）两类l。A类流行于战国至东汉末年，西汉中期至东汉时期逐渐减少，而B类开始流行。这标志着锻造工艺在西汉中期以来的逐步成熟。

从目前锻銎器物的出土情况来看，除了黄河中下游及辽东半岛外，只有当时边远地区的福建、岭南及西南夷地区有较多发现，其中以B类锻銎铁器为多。这正是因为边远地区缺乏铁器工业，不受铸造传统的限制，而锻造工艺制铁更适于当地的技术发展水平。这种技法使在能够从外地输入铁料的情况下，在当地进行铁器的生产和制作成为可能m。“（乌桓）得赏既多不肯去，复欲以物买铁”n。可见军事掠夺难以满足游牧民族的铁器需求，仍需与汉人互市。但“（乌桓）男子能作弓矢鞍勒，锻金铁为兵器”o。迄今为止，与乌桓存在共生关系的鲜卑，其铁器屡有出土，而铁矿石原料产地却从未被发现。北票喇嘛洞墓地出土的铁器，在经过鉴定的39件铁器中出现了10件铸铁脱碳钢制品和16件炒钢制品，其中矛7121（M218∶48）的金相组织已与东汉灌钢制品无异p。由此可见，鲜卑虽无铁矿石矿料来源，此时的锻造工艺却也已接近中原水平，无怪乎“精金良铁，皆为贼有，……兵利马疾，过于匈奴”q。

综上，自西晋以来中原地区铁器的剧烈变革、结合灌钢法蓬勃发展的“百炼钢”工艺，存在西北部边疆地区逐渐成熟的锻造工艺对于中原地区块炼铁锻造工艺反作用。

3 余论

东汉覆灭后，中国北方的曹魏政权再未与西北部边疆地区建立起有效的联系①。而曹操虽命有司造五把“百辟”宝刀、蒲元为刘备所造宝刀上刻“七十二炼”、孙权有三口宝刀，其中一把上刻“百炼”②。这些文献的记载恰恰从反面说明了汉魏时期百炼钢所成兵器是珍贵的精品。而百炼钢工艺初期因为铁的利用率低、耗功费时等特点，导致其并不具备普及化的条件。

另一方面，虽然东汉时期已经出现了比较完备的具装马铠，但是装备完备马铠的骑兵十分稀少③。十六国至北朝时期，具装马铠已经成为骑兵的普遍装备，动辄数以千计甚至万计④。这与东汉之魏晋南北朝时发展起来的、与中世纪欧洲相似的世族地主经济有关。这一时期特有的经济形式，形成了人身依附关系很强的部曲佃客荫户制，形成了部曲私兵和与之相对应的具装马铠为中心的军队组织。据杨泓先生的论述，中国的具装马铠与幼发拉底河畔的杜拉·尤罗波斯处发现的安息时期图像的骑士形象极为相似⑤。同时，具装马铠在中原的大量运用，便是伴随着鲜卑等游牧民族进入中原这一历史时期而出现的。

战乱对于铁制兵器的生产效率与质量都提出了更高的要求。自战国以来，中原地区每每陷入长期战乱，都会促进冶铁技术的发展。但仅从战争需求的角度考察十六国至北朝时期中原地区冶铁技术的发展，是片面的，这一时期冶铁技术有发展而更有传播与交互。

综上所述，中原地区的战乱伴随着的是胡汉之间更为深刻的文明交融，出现了以前秦、北魏为典型的胡汉结合政权。据正史记载，后赵、南燕、北魏入主中原后多置冶铁业⑥。而这些胡汉结合政权的铁器工业，最终促成中原地区铁器工艺由“铸造”走向“锻造”，实现锻造铁器的普及化。而百炼钢工艺的蔚为大观，革新了汉晋时期中国北方地区铁器工业的整体相貌，大幅提高了铁兵器的质量与铁农具的生产效率，为南北朝分裂格局的再统一奠定了坚实的物质基础。其背后反映的欧亚草原与中国北方地区物质文化的深层次互动，或许能为中国古代中原地区铁器工业发展模式与技术革新动因的考察，给予一点有益的思考。