中国古代铸造技术史略

文章编号 :1009 - 1971 (2001) 04 - 0039 - 04 收稿日期 :2000 - 08 - 30 作者简介 :吴坤仪 ,北京科技大学教授. 中国古代铸造技术史略 吴坤仪　(北京科技大学 ,北京 100083 ) 　　摘　要 :中国古代铸造技术史是中华五千年文明史的重要组成部分。新石器时代先民们创造的制陶技术 ,从制陶 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 、器物造 型、烘烤烧制、陶窑建造、烧陶温度和气氛 ,都为冶铸技术的起源提供了直接的技术借鉴。商周开始 ,中国古代铸造技术发展经历了 陶冶、陶铸、冶铸的独特进程 ,相继发明应用了石范、泥范、陶范、金属范及失蜡铸造方法 ,并娴熟运用浑铸、分铸、焊铸、嵌镶铸、叠铸 等工艺 ,铸就了礼器、农具、工具、兵器等大批器物 ,为华夏文明奠定物质基础。出土文物及古籍文献记载均已表明中国古代铸造技 术的领先地位及伟大成就 ,如司母戊大鼎、四羊方尊、青铜人像群、随县铜编钟、曾侯乙尊及盘、“透光”铜镜、沧州铁狮及永乐大钟等 古代铸造精品。 关键词 :中国古代 ;铸造技术 ;铸造精品 中图分类号 :N09 　　　　　　文献标识码 :A The history of foundry technique in ancient China WU Kunyi (Beijing University of Science and Technology , Beijing 100083 China) 　　Abstract :The history of foundry technique in ancient China is an important part in the Chinese 5000 years civilization history. The original smelting and casting technologies were benefited directly from the pottery - making technique , including raw materials , artifact forming , heating and firing , kiln constructing , temperature and atmosphere inside the kiln. Since Shang and Zhou Dynasty , the foundry technique in ancient China passed through a special technical developing process consisted of pottery - extraction , pottery - casting , smelting and casting. At the same time , the tech2 niques of stone - mould , clay - mould , pottery - mould , metal - mould and lost - wax casting , as well as skilled application of the integral - casting , composite - casting , separated - casting , weld - cast and so on were invented one after another to cast a lot of artifacts of ritual vessels , agriculture and handcraft tools , weapons and others , providing the material bases for the Chinese civilization. The written records in the ancient literature and un2 earthed objects showed the advanced foundry technique and it’s great achievement in ancient China. Key words :ancient China ,foundry technique ,precision casts 　　中国古代铸造技术史是中华五千年文明史的重要组成 部分。从商周到春秋 ,中国古代先民们相继发明冶铜、冶铁 和独特的铸造技术 ,铸就礼器、农具、工具、兵器等大批器物 , 促进生产力的发展 ,为华夏文明奠定了物质基础。本文仅就 中国古代铸造技术的起源、铸造的方法及其代表性的铸件作 出简略概述 ,以阐明中国古代铸造技术发展历程及伟大成 就。 　　1 　中国古代铸造技术的起源———陶冶、 陶铸、冶铸 　　中国古代经历了漫长的新石器时代 ,先民们在实践中创 造了一整套制陶技术 ,从制陶材料、陶器造型、烘烤烧制、陶 窑的建造、烧窑温度和气氛 ,都为冶铸技术起源和发展提供 了技术条件。在商代前期铸铜遗址出土的“将军盔”的“大口 尊”都是陶制品 ,为了熔铜耐高温 ,在陶制品的内外层又涂上 草拌泥耐火材料。河南安阳发掘不少商晚期炼铜炉的残片 和铜渣 ,岩相分析结果 ,炉壁残片为粘土、石英砂 ,熔化温度 1160～1300 ℃,铜渣熔化温度 1100 - 1200 ℃。仰韶及龙山文 化的陶器 ,如灰陶、红陶、黑陶的烧成温度 950～1050 ℃,烧窑 温度约在 1000 ℃。表明冶铜技术是制陶技术的沿用和发展 , 陶冶密切相关。《旧唐书·刘禹锡传》:“禹锡在朗州十年 ,唯 第 3 卷第 4 期 Vol . 3 , No . 4 　 　　 哈尔滨工业大学学报 (社会科学版)J OURNAL O F HIT ( SOCIAL SCI ENCES EDITION) 　 　　2001年9月Dec . 2 0 0 1 以文章吟咏 ,陶冶情性。”后人把“陶冶”一词比喻培养造就良 好品德。 中国古代铸造方法以泥范、陶范占主导 ,在选料、造型 和制作方法上与制陶技术直接相关。东汉王充《论衡·物势 篇》“今夫陶冶者 ,初埏埴作器 ,必模范为形。”意思是用泥沙 粘土与水调和 ,做成泥模泥范 ,组成铸型。“模范”这一铸造 术语 ,后人用来称赞好人好事。 《荀况·强兵篇》有“刑 (型) 范正 ,金锡美 ,工冶巧 ,火齐 得。” 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 了陶、冶、铸的相互关系。也就是说制作器物首先 要做出准确的铸型 ,选好铜锡合金 ,选用合理的工艺及适当 的火候。关于火候即炉温的掌握与控制 ,古人积累了丰富的 经验 ,《考工记·凫氏节》:“凡铸金之状 ,金与锡黑浊之气竭 , 黄白次之 ;黄白之气竭 ,青白次之 ;青白之气竭 ,青气次之 ;然 后可铸也”。 　　2 　中国古代铸造方法———石范、泥范、 陶范、金属范、失蜡法 　　 (1) 石范 石范是用石质制作的铸型。选用易于凿刻加工的石 料 , 雕琢器物的型腔 , 挖出铜水流口 , 然后 , 用一块平整 的石板压在型腔上 , 浇注铜水铸成器物。石范仅能铸造一 些简单的器物 , 如刀、镞、锥等。在甘肃火烧沟遗址曾出 土石范 , 经岩相分析为泥质砂岩结构。内蒙、辽宁、江西 等地早期铸造遗址中均发现石范。因石质难加工 , 不耐高 温易热裂 , 这种原始的铸范 , 很快被泥范、陶范取代。 (2) 泥范、陶范 泥范、陶范是用泥沙为主要原料制作的铸型。商早期 泥范多为就地取材 , 将天然泥沙料用水调和 , 制作铸范后 , 经自然干燥或低温堆烧 , 铸范硬化后即可浇铸 , 铸型冷却 后 , 将泥范打碎取出铸件 , 属一次性铸范。商中晚期铸件 型制日益增加 , 花纹、铭文繁缛 , 泥范法在不断改进和发 展。所用的泥沙料经过筛选和配制 , 如羼入草秸和稻壳等 , 做出的铸范在烘范窑进行焙烧 , 窑温约 850～900 ℃, 烧制 成表面光滑、质地硬而不脆 , 并有较好透气性的铸范 , 可 以反复使用 , 属半永久性铸范。这种铸范常被称为“陶 范”。但“陶范”并未陶化 , 如果烧到 1000～1300 ℃完全陶 化时 , 会变成脆硬而不透气 , 不宜作铸范。因此 , “陶范” 可以理解为质地较好的泥范 , 故统称为泥范、陶范。 河南温县发掘汉代烘范窑 , 窑内遗存有 500 多套未浇 注的叠铸范。叠铸是指许多相同的陶范叠合组装 , 一次可 浇注若干相同的铸件。这批叠铸范包括车马器、轴套、带 扣等 36 种 , 每套铸范由 5 - 14 层叠合 , 一次浇注少则 5 件 , 多则 84 件 , 器形规整生产率高。温县汉代烘范窑的结构、 叠铸范的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 以至每一块铸范 , 都十分精细、巧妙。 1976 年 , 曾用出土的一些叠铸范进行复原试铸 , 成功 的铸出了革带扣、圆环等器物 , 说明了中国古代泥范、陶 范法铸造的娴熟应用和杰出成就。 泥范、陶范是中国古代铸造的主要方法 , 创造了单合 范、双合范、复合范多种造型方法。为解决复杂器物的铸 造难题 , 又采用了浑铸、分铸、叠铸、嵌镶铸、焊铸等独 特的技巧 , 铸造了许多精美别致、具有民族风格的艺术精 品 , 铸就了古老的辉煌。 (3) 金属范 金属范是用铜或铁为原料制作的铸型 , 又称铜范或铁 范 , 可多次使用 , 适于批量生产 , 铸件规整 , 属永久性铸 范。春秋战国时出现铜范铸钱币 , 如“卢氏”空首布铜范、 平首币“梁一新”铜范。铁范始于战国 , 1953 年在河北兴 隆燕国冶铁遗址出土一批铁范 , 有锄、镰、镢 、斧等 48 付 87 件 , 总重 190 多公斤。其中农具铁范 28 付 51 件 , 占 全部铁范 60 %。 金属范铸造生产率高 , 产品 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 , 推动了农业生产的 发展。兴隆铁范是中国古代铸造的重大发明 , 在世界铸造 史上居首位。西汉铁范应用广泛 , 在山东、河南、河北都 有铁范遗物出土。1960 年在河南南阳宛城遗址出土汉代犁 铧模和铸范等残块 , 河南省冶金考古学家李京华先生进行 悉心研究 , 成功的复原了铸造犁铧的全部工艺过程 , 充分 表明中国古代泥范法、金属范法的综合应用和高超水平。 清代魏源著《海国图志》刊有龚振麟撰《铸炮铁模图 说》, 详实记述了泥范翻制铁范、铁范铸大炮的工艺过程。 说明铁范铸造已从汉代小型农具发展铸造大型器物。这部 论著成为世界上最早的关于金属型铸造的专著 , 对世界铸 造技术发展起推动作用。1993 年 , 山西阳城仍沿用木炭炼 铁、铁范铸犁镜的古代传统工艺 , 生产的“阳城犁镜”曾 畅销国内外。 (4) 失蜡法 先蜡法是以牛油、黄蜡、松香等为主要原料 , 制成蜡 模 , 用泥料制成外范 , 加热后蜡模熔化流出 , 所得铸型完 整无披缝。在型腔内浇铸金属液 , 冷却后打开铸范 , 得到 完整的铸件。这种熔模铸造方法属精密铸造之一。 古代蜡模制作工艺主要有两种 , 拨蜡法和贴蜡法。 拨蜡法是用可塑性好的蜡料 , 用手或简单的手工工 具 , 将蜡料压、捏、拉、塑、雕成形。蜡模形状全凭雕塑 者创造。由于不用模具 , 避免了造型时起模的困难 , 还可 由雕塑者制作多种多样的形制和艺术珍品。拨蜡法又称为 捏蜡法、脱蜡法。南宋赵希鹄的金石学著作《洞天清禄集》 记述了失蜡法的工艺过程 , 留下了世界最早记载失蜡法工 艺的技术文献 :“古者铸器 , 必先用蜡为模。如此器样 , 又 加款识刻画 , 然后以小桶加大而略宽 , 入模与桶中。其桶 ·04· 哈尔滨工业大学学报 (社会科学版) J OURNAL O F HIT ( SOCIAL SCI ENCES EDITION) 　　　　　　　 第 3 卷 第 4 期 底之缝 , 微令有丝线漏处。以澄泥和水如薄糜 , 日一浇之 , 候干再浇 , 必令周足遮护。讫 , 解桶缚 , 去桶板 , 急以细 黄土 , 多用盐并用纸筋固济于元澄泥之外 , 更加黄土二寸。 留窍 , 中以铜汁泻入。然一铸未必成 , 此所以为贵也。” 贴蜡法是把蜡料压成与铸件壁厚相同的蜡片 , 剪裁成 铸件需要的形状和大小 , 贴在预先制成的内范 (泥芯) 上 , 形成器物的壁厚 , 如果表面有纹饰 , 可用纹饰模板压印在 蜡片上。这种制蜡模方法是用模板制纹 , 比拨蜡法手工塑 蜡模简单、快捷 , 适于成批生产或大型铸件 , 如钟。明代 宋应星《天工开物·冶铸》记述失蜡铸钟工艺 : “凡造万钧 钟与铸鼎同 , 掘坑深丈几尺 , 燥筑其中如房舍 , 埏泥作模 骨。其模骨用石灰三合土筑 , 不使有丝毫隙折。干燥之后 , 以牛油、黄蜡附其上数寸。油蜡分量 , 油居十八 , 蜡居十 二 , 其上高蔽抵晴雨 , (夏日不可为 , 油不冻结) 。油蜡墁 定 , 然后雕镂书文物象 , 丝发成就。然舂筛绝细粘土与炭 末为泥 , 涂墁以渐而加厚至数寸。使其内外透体干坚 , 外 施火力灸化其中油蜡从口上孔隙熔流净尽。则其中空处即 钟、鼎托体之驱也。”现存北京大钟寺清代“乾隆朝钟”重 3108 公斤 , 钟体铸有 22 条神态各异的飞龙 , 其须眉细如发 丝 , 张牙舞爪 , 栩栩如生 , 为传统失蜡法铸造的大型精品。 这在现代熔模铸造技术中是没有先例的 , 可见中国古代传 统失蜡法的水平之高。 从已出土的青铜器表明 , 中国古代失蜡法始于春秋战 国 , 如河南淅川楚墓的铜禁、湖北随县战国曾侯乙墓的尊 及尊盘、云南晋宁石寨山的贮贝器等。 　　3 　中国古代铸造技术之精品 　　 (1) 最重的司母戊方鼎 1939 年河南安阳出土 , 通高 133 厘米 , 鼎口长方形 110 ×78 厘米 , 重 875 公斤 , 鼎内铭文“司母戊”, 为商王文丁 祭母之器。用泥范分铸法将鼎耳与鼎体铸接一体 , 铜质的 化学成分 : 铜 84. 77 % , 锡 11. 64 % , 铅 2. 76 % , 是我国 迄今发现的时代最早、最重的铜方鼎。 (2) 精美的四羊方尊 1938 年湖南出土 , 商代酒器。方尊下部为四只浮雕式 小羊直立 , 羊头外伸 , 羊角弯曲 , 口微张 , 中部四条龙缠 绕 , 铸有兽面纹、云雷纹等。器形生动 , 花纹细腻 , 铸造 精良 , 是雕塑艺术与铸造技术完美结合的精品。方尊高 58. 3 厘米 , 上部尊口边长 52. 4 厘米 , 重 3. 5 公斤。泥 范分铸法将羊角、龙头先铸出后 , 然后与尊体铸接一体。 是我国最早的精美的艺术铸件。 (3) 风格别致的青铜人像群 1986 年四川广汉三星堆遗址出土商代青铜器 500 余件 , 其中青铜全身人像 10 余件 , 大小人头像 54 件 , 人面像 20 余件。青铜人像形态各异 , 生动逼真。有立像、跪像、坐 像等。最大的全身立人像 , 人像立于方形基座上 , 人像身 材修长 , 身着右衽长袍 , 头戴花冠 , 赤脚戴镯 , 仪表庄严。 人像高 1. 72 米 , 花冠高 0. 1 米 , 方座高 0. 8 米 , 总高 2. 62 米 , 壁厚 4 - 30 毫米 , 重约 180 公斤。采用泥范法分 段铸造后 , 再用焊接法连为一体。各段的分型设置巧妙 , 用一圈宽而较厚的铜片 , 将上下两段铸焊连接 , 该铜片既 是人像的装饰又是铸件的连接件。这批青铜人像铸造技术 与中原地区相近 , 在人物造型上具有鲜明的巴蜀文化特色。 人像高大而壁薄 , 反映出巴蜀先民的冶铜铸造技术已达到 相当高的水平。 (4) 音律优美的大型铜编钟 1979 年湖北随县战国楚墓出土铜编钟一套 , 由纽钟、 甬钟、 钟组成 , 重 2567 公斤 , 加上铜人立柱、横梁、吊 钩等 245 个构件组合的钟架总重达 4700 公斤。整套编钟气 势磅礴 , 雄伟壮观 , 雄居古编钟之首。编钟声音洪亮 , 音 质完美 , 音阶与现代 C大调七声音阶同列 , 十二律半音齐 备 , 可旋宫转调 , 能演奏复杂的古典和现代乐曲。 编钟材质为锡青铜 , 含锡 12. 49～14. 46 % , 铜 77. 54～85. 18 % , 铅 3 %左右。先秦《考工记·六齐》记载了 六种不同用途的合金配比 :“六分其金 , 而锡居其一 , 为之 钟鼎之齐”。“金”指铜或铜锡合金 , 因此 , 钟的含锡量约 在 16. 6 %或 14. 3 % , 这样的铜合金性能强度、塑性适 中 , 使钟声清脆、洪亮 , 加入少量铅 , 产生阻尼作用 , 有 利于声音衰减 , 适于演奏。 (5) 玲珑剔透的曾侯乙尊及盘 1978 年湖北随县曾侯乙墓出土尊及盘 2 件一套 , 造型 秀美 , 玲珑剔透 , 铸造精良 , 达到了中国古代青铜器之极 至。尊高 33. 1 厘米 , 口径 26 厘米 , 重 8 公斤 , 尊体敞口、 长颈、鼓腹、高圈足。腹外 4 条蟠龙 , 龙头反顾 , 长舌弯 曲 , 生动逼真。口沿及圈足透空纹饰 , 曲折盘绕。盘高 24 厘米 , 口径 47. 3 厘米 , 重 19. 2 公斤。透空纹饰 , 错落 相间。尊与盘相衬托 , 犹如花环锦簇 , 艳丽多姿。以陶范 法、失蜡法并用 , 浑铸、分铸、焊铸等多种方法娴熟运用 , 如尊体为对开分型 , 陶范浑铸制成。腹外 4 条蟠龙用失蜡 法预先铸好 , 安置在腹外预留的位置上 , 浇铸铅锡合金焊 铸一体。口沿及圈足上错落三层的镂空纹饰也是预先用失 蜡法铸成 , 再与尊体铸接一体 , 弯曲的龙舌是单独铸好 , 插入龙口焊接定位。 (6) 神奇的“透光”铜镜 汉代铜镜出现一种“透光”现象 , 如上海博物馆藏品 “见日之光”铜镜 , 当镜面在阳光照射下 , 镜背铭文“见日 之光 天下大明”八字 , 可清晰反射到墙上。这种神奇的现 象 , 古人已有发现。隋末唐初王度著《古镜记》: “承日照 ·14· Vol . 3 No . 4 　　　　　 哈尔滨工业大学学报 (社会科学版)J OURNAL O F HIT ( SOCIAL SCI ENCES EDITION) 　　　　　 　　　　　　 之 , 则背上文画 , 墨入影内 , 纤毫无失”。宋代沈括《梦溪 笔谈》: “世有透光鉴 , 鉴背有铭文 , 凡二十字 , 字极古 , 未能读。以鉴承日光 , 则背文及二十字皆透在屋壁上 , 了 了分明。”关于透光镜的原理 , 沈括写道 : “人有原其理 , 以为铸时薄处先冷 , 唯背文上差厚 , 后冷而铜液多。纹虽 在背 , 而鉴面隐然有迹 , 所以于光中现。予观之 , 理诚如 是。”这就是说铸造时由于镜子背面的花纹造成镜体的薄厚 不同 , 因而冷却速度不同 , 形成镜面“隐然有迹”, 光照在 镜面时 , 背面的花纹影现在墙壁上。清代郑复光《镜镜讠令 痴》发展了沈括的镜面“隐然有迹”的假说 , 提出所谓 “迹”是镜面上凹凸不平 , 在阳光下就会“平处发为大光 , 其小有不平处光或他向 , 故见为花纹也。” 1982 年上海复旦大学、上海交通大学与上海博物馆研 究证实“透光”现象是由于铸造残余应力 , 使厚薄不同之 处 , 在镜面上形成曲率不同 , 薄处凸起散光 , 形成暗点 , 厚处凹下聚光 , 形成亮点。现存的西汉“透光”镜有共同 的特点 , 镜体周围有阔而厚的边 , 镜体最薄处仅 015～0. 9 毫米 , 镜背仅有凸起的环向分布的纹饰 , 镜面微凸。由于 这些特点 , 铸造产生的残余应力 , 磨镜过程发生的弹性变 形 , 使铜镜形成具有曲率差异的全凸镜面 , 出现了“透光” 效应。西汉“透光”镜早于日本魔镜 1600 年 , 其透光原理 是不同的。 (7) 雄伟厚重的沧州铁狮 沧州铁狮高 3. 4 米 , 长 5. 3 米 , 宽 3 米 , 重约 40 多 吨 , 铸于公元 953 年。铁狮昂首阔步 , 身披障泥 , 颈系缨 珞佩饰 , 背负莲花盆 , 盆高 20 厘米 , 上口径 1 米。推测是 佛教寺庙的佛座。材质为灰口铸铁 , 用泥范法造型 , 顶注 式和明浇式浇注系统 , 自下而上一次铸成。铁狮周身有纵 横披缝 , 表明是用 25 ×45 厘米的长方形泥范拚合成形。粗 略统计共用 400 多块泥范 , 背上莲花盆用 65 块泥范组合。 工艺过程大致是 : 先塑好铁狮泥模型 , 在泥模外糊泥翻制 外范 , 再将外范切割成 25 ×45 厘米的范块 , 逐层逐块取 下 , 全套外范编号排序设榫卯 , 将铁狮泥模型刮去一层 , 其厚度相当铁狮壁厚 , 留下的泥模即为狮内范。用圆头铁 钉确定铁狮厚度 , 并支撑外范 , 从下自上拚合外范 , 至腹 部时 , 开始明浇式浇注 , 边浇边合范 , 至到狮颈部时 , 将 莲花盆和狮头全部合范 , 在头顶设浇口 , 盆口沿上开冒口 , 顶注式浇注完成。 (8) 铸字最多的明永乐大铜钟 现存北京的明永乐年铸大铜钟二口 , 其一在北京钟 楼 , 通高 5. 5 米 , 下口径 3. 4 米 , 重 63 吨 ; 其二在北京 大钟寺 , 通高 5. 6 米 , 下口径 3. 3 米 , 重 46. 5 吨。前者 含锡 15. 99 % , 后者含锡 16. 4 % , 都采用陶范法铸造。铸 钟年代、钟形、铸造方法及合金成分均相似。前者体重称 冠 , 后者精美绝伦 , 可谓姐妹钟 , 皆是中国古代铸造之杰 作。 北京大钟寺明永乐大钟 , 内外铸满经文、梵文达 23 万 多字 , 汉字 1. 5 厘米见方 , 梵文 2 ×2. 5 厘米长方 , 字迹 清晰工整. 钟体外有圈形范缝 , 钟体为圈形外范套合组成. 钟顶内看到 4 块圆形突块 , 表明钟钮 4 爪是先铸好后 , 在 嵌入钟顶部范内 , 用分铸法铸接一体。明宋应星《天工开 物·冶铸》提到 : “⋯⋯凡造万钧钟 ⋯⋯, 掘坑深丈几尺 ⋯⋯”又提到“凡火铜至万钧 , 非手足所能驱使 , 四面筑 炉 , 四面泥作槽道 , 其道上口承接炉中 , 下口斜低以就钟、 鼎入铜孔。”采用地坑造型和群炉浇注的方法 , 保证了大钟 的顺利铸成。 中国古代铸造精品美不胜收 , 铸造技术精益求精。河 南安阳商代妇好墓的青铜器群 , 河北满城汉墓的鎏金长信 宫灯 , 正定大铜佛 , 当阳铁塔 , 广西、云南铜鼓等等 , 表 现出中国古代铸造技术起源和发展 , 展示了独特的铸造技 巧 , 凝聚着中国古代先民的聪明才智 , 闪烁着中国华夏文 明之光。 参考文献 [1] 北京钢铁学院《中国冶金简史》编写小组 1 中国冶金 简史 [M] 1 北京 : 科学出版社 , 1978. 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