中国“冶铁术”：春秋战国已有铁剑，为何秦朝还用青铜兵器？

中国先秦“冶铁术”有三种，即块炼铁、坩埚炼铁、高炉炼铁。其中，块炼铁得到的是海绵状固体，后两者可以得到液态生铁。

1976年，在湖南长沙杨家山65号墓，考古出土的春秋晚期铁鼎。铁鼎器型复杂，不可能“锻造”成型，必然是“铸造”而成。所谓“铸造”，就是将铁水倒入模具中冷却成型。

1990年，在河南三门峡市虢国墓中，是西周晚期至春秋早期的诸侯国公墓，考古发现“玉柄铁剑”。除此之外，春秋战国秦朝遗址中，也出土了很多铁制武器，以及铁制农具。总之，战国末期中国铁器使用已经比较普遍。

问题在于：秦始皇陵兵马俑考古表明，秦朝绝大部分兵器仍然是青铜所铸，铁制武器只占极少部分，那么秦朝为何仍以青铜兵器为主？正常来说，铁器优于青铜，那么此前以青铜为主的秦国，为何能打败可能更多列装铁制武器的关东六国？

其实，块炼法、坩埚、高炉，这三种炼铁方法，对秦朝来说并不是问题，但问题是就当时的技术条件而言，这三种方法各有利弊，这就决定了秦朝以青铜兵器为主。

需要注意的是，铁中含碳量多少，往往决定了其性能。生铁含碳量高于2%，熟铁含碳量低于0.05%，钢含碳量介于0.05-2%之间，又可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。

首先是块炼铁

块炼铁需要密封炉子，在上面开个洞排气，因此脱碳速度超过氧化速度，脱碳相对比较充分，最终冶炼出来的铁含碳量低，经过锻打后，有时也能得到相对优质的武器。但缺点明显，主要有以下三个：

其一，这种方法炼铁，最高炉温理论能达1150℃，大多数情况下保持在800-1000℃，因此冶炼的铁无法融化，只能形成海绵状的固体，杂质较多，质软，只能锻，不能铸。即每一件铁器，都是锻打而来，效率太低，很难大规模使用；同时，也没办法打造复杂铁器，比如合身的盔甲等。

其二，成本太高。块炼法需要毁炉取铁，一个炉子只能用一次，生产效率低，成本又高；对矿石浪费严重，现代技术对欧洲和中国的矿渣进行了检测，发现欧洲块炼法矿渣中的氧化亚铁和三氧化二铁比例高达40%-70%，汉代高炉或坩埚冶炼的矿渣中则低至3.74%。

其三，块炼铁是关起门来炼，是好是坏听天由命。

综合这几点来说，虽然块炼铁有时也能得到优质兵器，但弊端太过明显，需要大规模列装武器的秦朝，肯定不会选择这种方式炼铁。

其次生铁冶炼法

坩埚冶铁、高炉冶铁，都能得到液态生铁，故而统称为“生铁冶炼法”。这两种方法都始于春秋战国，西汉时盛行。

这种方法炼铁，需要使用鼓风机提高炉温，最终得到的含碳量超过2%的液态生铁，倒入相应模具中可冷却成型。显然，相对于块炼铁，这种方法效率极高、成本又低。但问题是，这种方法弊端也很明显。

由于得到的是含碳量高于2%的生铁，虽然坚硬、耐磨、铸造性好，但脆而不能锻压，简而言之就是性脆易折。铸造成农具还好，铸造成兵器问题就多了。

对此，最迟战国时期，中国古人研究出了改进办法，即“铸铁柔化技术”：将铸件在高温下长时间进行加热，使其化合碳发生变化，从而改变它的材质和性能。其中一个办法是将铸件烧软，然后加以锻打，通过这种处理的铸铁叫可锻铸铁。通过这种技术，中国古人做出了白心韧性铸铁和铸铁脱碳钢。

然而，这种方法还是存在不少问题：其一，后期柔化处理，耗费人力物力巨大，远不如直接铸造青铜兵器效率高；其二，所得铁器性能不一，还有铸造时产生的孔洞缺陷难以消除等；其三，任何技术的进步与普及（“普及”非常重要），都有一个过程，不可能一蹴而就，秦朝就处在铁器与青铜大变革之际，如果秦朝延续时间再长一点，完善相关技术，或许就会开启完全铁制兵器时代。

整体而论，当时制造铁制兵器对比青铜没有足够的优势，所以秦朝仍以铸造青铜兵器为主，铁制兵器为辅，所以秦军使用青铜兵器依然战无不胜，但对于农具而言，要求不高，故而春秋战国时铁制农具大发展，中国农业也出现飞跃，而这又让战国战争力度与规模进一步提升。

汉朝之后，随着冶铁技术进步与普及，其中炒钢法也得到普及，于是西汉时铁制兵器性能超过青铜兵器，导致后者被完全取代。此后，最迟东汉晚期，中国又发明了灌钢法。

搞清楚了这个问题，再看西方历史，还能有一些意外发现。

因为，欧洲14世纪后开始冶炼生铁，16世纪后才普及，在此之前使用的“块炼铁”，威风凛凛的古罗马就一直使用这种方法炼铁（没有史料和考古说古罗马大规模使用青铜兵器）。同时，据说亚历山大东征使用的也是铁制兵器，以欧洲冶铁技术发展来看，使用的必然是块炼法。

然而，上文已经说明块炼铁的弊端，注定难以大规模列装兵器，也锻造不出复杂的盔甲（可能少量锻造出粗糙的盔甲，但大规模的不可能）等。即便大规模的块炼铁，但背后也需要大量锤子，也需要大量人力锻造，而这些人要吃饭，如此又会涉及到粮食生产与供应问题等。

没有打造足够兵器的能力，如何能有野心勃勃的纵横欧亚非的罗马帝国，如何能有亚历山大东征奇迹？

因此，从冶铁技术角度看，西方的古罗马叙事必然存在大量水分，更与汉朝无法相提并论，至于亚历山大东征问题则更多。