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及组织结构特征
—以屮丨五丨刀锊剑博物馆馆藏为例
张璐黄琦樊孝林
(杭州工艺美术博物馆（杭州中国刀剪剑、扇业、伞业博物馆），浙江杭州310015) 【摘要】铁质刀剑、剪刀文物是中国古代铁质文物的重要种类，它们由于自身的功能性质，成为历史时期高水平铁器制造的反映。通过观察、研究现有实物，结合文献资料，可知古代铁质刀剑、剪刀制造工艺大致可分为渗碳锻打和铸造两种主要方式。汉代以后，随着古代冶铁技术的逐渐成熟，前者以百炼钢为代表，后者以铸铁脱碳钢、展性铸铁为代表。相比之下，百炼钢的滲碳和组织 结构更为均匀，同时也粍费更多的人力和工时；铸铁件可以实现一定的规模生产，也能达到刃具所具有的强度和相应的加工性能，但组织的均匀程度则不如百炼钢。这两种工艺支配着古代铁质刀剑、剪刀的生产，使它们在质量与产量间各取所需，形成了古 代铁质刀剑、剪刀文物多样化的面貌。
【关键词】铁质刀剑文物；铁质剪刀文物；制造工艺；组织结构
【本文著录格式】K87 【文献标识码】A【文章编号】1007-4198 (2021 ) 08-207-04
【本文著录格式】张璐，黄琦，樊孝林.浅析古代铁质刀剑、剪刀文物制造工艺及组织结构特征—
—以中国刀剪剑博物馆馆藏 为例[J]•中国民族博览，2021，04 (08): 207-210.
在人类最早认识和利用的工具之中，刀具占有重要地位。春秋时期，中国开始出现冶铸“块炼铁”的技术，铁质刀具 的制作和应用日益广泛。它们中的一部分作为兵器，很快取 代青铜刀剑，成为主战武器，另一部分成为适应各种日常需 要的生产生活用具，进人千家万户。在今天留存下来的古代 铁质刀具文物中，以刀剑和剪刀最为常见。
中国现存的铁质刀剑文物最早可追溯到春秋时期，1975 年在湖南长沙一座春秋晚期墓中出土有一把钢铁剑和一把铁 削111；中国现存铁剪文物最早出现在西汉前期，以广州淘金 坑出土实物为代表。这表明，分别至迟在春秋晚期和西汉前期，中国已经出现了相对成熟的制作铁质刀剑、剪刀的技术。
《左传》云：“国之大事，在祀与戎。”刀剑作为古代 兵器的代表，某种程度上体现了所在历史阶段铁器制作的顶 尖水平。铁剪作为常用的生活器具，则可以反映出该时期曰 用铁质刀具的生产制作情况。对古代铁质刀剑、剪刀文物的 组织结构进行探究，对了解古代制铁工艺发展、兵器使用、生活手工艺应用等，都具有重要意义。
地处杭州的中国刀剪剑博物馆是一家以刀剑、剪刀历史 文化为主题的专业博物馆。2019—2020年，中国刀剪剑博物 馆对一批锈蚀严重的馆藏古代刀剑、剪刀文物开展检测分析 和保护修复。在此基础上，结合其他相关文献资料数据，针 对古代铁质刀剑、剪刀文物的组织结构进行了归类研究，获得了一些基本认识。
一、古代铁质刀剑文物制造工艺及组织结构特征
根据既有的研究，中国最早出现的铁质产品是一般被称 之为“块炼铁”的熟铁，采用的是在800t—1000t的相对 较低温度下用木炭还原铁矿石的方法，曾称为低温固体还原 法或块炼法。块炼铁质地疏松多孔，所以又叫“海绵铁”或“草 铁”。前文所述湖南长沙出土春秋晚期钢铁剑，能够通过放 大镜在剑身上观察到反复锻打的层次，约有7至9层，在离 剑锋约3厘米处取样，经金相鉴定，确定为含有球状碳化物 的碳钢，且含碳tt在0.5%左右，基本判断为经过锻造加工退 火的工艺过程取得|21。这表明至迟在春秋晚期，中国的冶铁 工匠已经掌握了将块炼铁固态渗碳制钢的方法。这种方法就 是将块炼铁置于木炭中，在900$以上温度长期加热，或在 锻造时反复人炭炉中加热，使碳渗人铁内，成为有一定强度 的铁碳合金，亦即钢件。而且该剑剑身上的多层锻打层次还 说明，当时已经出现了早期的“百炼钢”工艺。
但必须注意的是，先秦时期中国各地冶铁技术的发展并 不是平均的。《史记•范睢列传》载“吾闻楚之
铁剑利而倡 优拙”，长沙古属楚国中心地区，楚为春秋战国时期强盛的 诸侯国，曾一度占据整个长江中下游流域，与之相对应的是 强大的军事力量以及在当时处于领先地位的兵器制造技术。故在史籍中有“楚之铁剑利”的记载，可以看出长沙春秋晚
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期墓中出土的铁剑处于同时期同类制品的高水平。但在其他 地区战国时期的墓葬里，还发现有用块炼铁直接锻成的铁剑，含碳M很低，表明在先秦，由于冶铁手工艺处在发展初期，渗碳钢质刀剑并未完全取代铁质刀剑。竹炭颈椎枕
随着历史的发展，渗碳折叠锻打的百炼钢X艺渐趋成熟，并且成为此后中国古代铁质刀剑制造的常用手段。另一方面，在西汉至东汉早期，出现了炒钢技术，“即将生铁加热成为 半液体半固体状态，并进行搅拌，利用铁矿粉或空气中的氧，进行脱碳，借以获得不同含碳量的钢和熟铁” |31。再至迟到南 北朝时期，又有了被称为“灌钢法”的工艺。明《物理小识 •卷七》载：“灌钢，以熟片加生铁，用破草鞋盖之，泥涂 其下，火力镕渗，取煆再三。”灌钢就是将液体生铁灌注到 盘条状或扎成束的片状熟铁上进行增碳，以获得钢料，又叫“团钢”。这种方法较之百炼钢的渗碳方法更为简易，但容易导 致渗碳不均匀。在实际的古代铁质刀剑制作中，百炼钢应该 是主要的丁艺手段，优质刀剑尤是。《天工开物
电解水制氢机•中篇•锤锻m
“刀剑绝美者以百炼钢包裹其外。”《天工开物•下篇•五金》载：“凡倭夷刀剑有百炼精纯、置日光檐下则满室辉曜者，不用 生熟相和炼，又名此钢为下乘云。”可见直到明代，人们对 好刀剑的认知仍不离百炼钢，而且还特意指出日本刀剑为“百 炼精纯”，而不采用“生熟相和炼”的类似灌钢法。
制作古代刀剑的『丨炼钢原料应包括海绵铁和通过炒钢得 到的熟铁或钢。浙江龙泉传统上是优良的刀剑产地，直到近 现代当地仍采用海绵铁锻打百炼钢的方法制作刀剑。
古代文献中，“百炼”一词始见于东汉末年，或说明百 炼钢技术的成熟正是约在这一时期。《太平御览•兵部•卷 七十六》载：“魏武帝令曰：往岁作百辟刀五枚”；魏武帝《内戒令》曰：“百炼利器，以辟不祥、摄服奸尻者也。” “百辟”“百 炼”同义，即对熟铁或钢材交替进行炭炉加热与折叠锻打，以使渗碳更均匀，晶体组织更细密。“受锻之时，十耗其三 为铁华、铁落”，据龙泉刀剑制作者说，制成一把传统刀剑 需锻打一万至三万次。锻打时溅落的大量渣滓即原材料中的 夹杂物。《梦溪笔谈》讲道：“凡铁之有钢者，如面中有筋，濯尽柔面，则面筋乃见。炼钢亦然，但取精铁，锻之百余火，每锻称之，一锻一轻，至累锻而斤两不减，则纯钢也，虽百 炼不耗矣。”
成熟的百炼钢技术应用于刀剑制造后，提高了刀剑的强 度，汉代环首刀遂成为中国铁质刀剑的第一个里程碑。国内 外汉代环首刀文物中，有一些体现出具有典型百炼钢特征的 工艺信息。如：1974年山
东临沂苍山县出土的东汉环首钢刀，刀背有错金隶书铭文“永初六年五月丙午造卅涑大刀吉羊宜 子孙”。经金相显微观察，其样品截面层数约30层，刀刃部 分由晶粒很细的珠光体和铁素体组成，组织及含碳量均匀，含碳量约为0.6%〜0.7%;
里氏木霉1978年，江苏徐州铜山县出土的东汉时期钢剑，剑柄正面有错金隶书铭文“建初二年蜀郡西工官王愔造五十涑x x x孙剑x”。剑身样品金相观察有近60层的分层，金 相组织显示为珠光体和铁素体边部高低碳层相间，各约20 层，每层组织均匀：边部高碳区含碳0.6%〜0.7%，低碳区 含碳约0.4%。中心部分组织为珠光体，组织均匀，约分15层，含碳0.7%〜0.8%;
传世的东汉金马书刀，已知有3把带有纪年、产地、制 造者、制造工艺的铭文，这3把均为“卅涑”刀。
1%1年，日本天理市栎本町东大寺山古坟出土一把铁刀，根据刀上铭文可知，此刀为东汉灵帝中平年间所制，为“百 练清刚"，说明是由中国传入日本的百炼钢刀[41。
以往的研究者通过对比认为，这些刀铭中的“涑”或“练”字，应该指的就是折叠锻打的层数。也说明百炼钢T艺到汉代、尤其是东汉已经在刀具制造方面应用得很成熟了。
在铁器锻造不断趋于纯熟的同时，中国古代的铸铁工艺 也在向前发展，亦在刀剑制造领域有重要体现。中国刀剪剑 博物馆在对特定馆藏进行检测分析时发现，一把汉代铁剑根 据显微结构观察，共晶渗碳体上分布着颗粒状和小条状的珠 光体，分布有球形石墨以及铁的锈蚀产物，判断可能为铸造。
实际上，中国是世界上冶铸生铁最早的国家，铸铁器早 在春秋时期已经出现。20世纪80年代初，北京钢铁学院曾 对河南出土的战国至汉代的320件铁器进行过一次系统的金 相普査，其中铸铁产品为260件，占比约为81%，说明到汉代，铸铁已经广泛使用。汉代铸铁器的种类包括白口铁、灰口铁、麻口铁、展性铸铁、脱碳铸铁、铸铁脱碳钢6种。在20世纪 80年代河南汉代铁器的金相普査中，铁兵器较少，数量仅有 不到10件，其中铸造产品约占一半，以铸铁脱碳钢材质为主，另有个别为麻口铁、展性铸铁。
由于铸造生铁含碳量高，在使用中容易脆断，古代工匠 发展出了窑内退火的技术，以使铸铁脱碳，以提高铁件强度。通过河南汉代铁器的金相普査可知，在这一时期的中原地区，铸铁脱碳工艺已经趋于成熟稳定。它“一般是在特定的退火 窑（炉）内，把铸铁件加热到一定温度（700T：〜900T：)，在固体状态下进行不同程度的氧化脱碳，可以得到脱碳铸铁 和高碳钢、中碳钢和低碳钢，这种工艺的特点之一是退火脱 碳时基本不析出石墨，或者只在晶粒间界析出很少很细的石 墨。特点之二是钢中夹杂物很少，这是因为它保留了生铁夹 杂少的优点，而没有块炼铁和炒钢那样多的夹杂物。” [51金 相普査还发现，当时已可以根据不同用途造出不同强度的铁 工件，反映出至少中原地区的人们对铸铁脱碳已经具有了比 较深入的认识，能够掌握其中关键性的技术环节。铸铁脱碳 钢的优点是性能优良且可以批量生产，提高了铁制品的生产 效率，遂成为古代铁质刀剑生产的一种重要补充形式。
展性铸铁应也是古代刀剑制作的材质之一。展性铸铁是 生铁柔化处理的另一种重要产品，现代展性铸
铁的生产是将
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白口铁加热到900T〜950T，保温一段时间后，缓慢降温到 720T〜7601长期退火。以铁素体基体和团絮状石墨为主要 组织结构的，称为“黑心”或“美国式”展性铸铁；以珠光 体基体和团絮状石墨为组织结构的，称为“白心”或“欧洲式”展性铸铁。但实际上西方展性铸铁要到18世纪20年代以后 才发展起来，中国的展性铸铁早在公元前5世纪左右的战国 时期已开始使用了。在河南铁器的金相普査中，展性铸铁件 占检验铁器总数的13.5%，而且铁素体基体和珠光体基体的 数M基本相等，其中还有4件可以观察到球状石墨组织。
在中国古代展性铸铁中首次观察到球状石墨，是在1975 年检验渑池汉魏窖藏铁器时。球墨结构可以有效提高铸铁的 塑性、韧性和强度，在现代冶金中有所谓“以铁代钢”之说，主要指的是球磨铸铁。现代球磨铸铁发展于1945年以后，是 冶金材料史上的一大进步。虽然中国古代的展性铸铁中已经 出现了球磨组织，但基本可推断并非是古代工匠有意识加以 控制的结果，应属于工艺上的非自觉，但这种“妙手偶得之”的成果，仍然值得我们进一步重视和研究。前文所述中国刀 剪剑博物馆馆藏的经金相显微观察的汉代铁剑，基本为珠光 体与球形石墨结构的铸件，判断或为对应类型的展性铸铁器。
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综上可知，中国古代铁质刀剑的生产工艺大致有两种走向：一种是以块炼铁或炒钢为主要原料，进行渗碳锻打成 型，以百炼钢工艺为代表；一种是以铸铁件为主要原料，直 接铸造成型或进行一定的锻打加工，以铸铁脱碳钢和展性铸 铁为代表。就形态结构而言，前者经反复锤锻，渗碳均匀，器身表面形成层状纹理，由组织均匀的铁素体和珠光体组成；后者更为多样化，有的以珠光体为基体，有的以铁素体为基 体，有的是铁素体与珠光体相结合，有的是在铁素体、珠光 体基础上出现球磨组织，但整体组织欠均匀。就生产效率和 成本而言，百炼钢费工费时，刀剑造价也髙。前文所述江苏 徐州出土的东汉时期“五十涑”钢剑，在剑镡内侧还刻有“直 千五百”的铭文，结合该剑制造的年代可知，这把剑的价值 大约相当于一个人两年零九个月的口粮；相较而言，铸铁件 则在人力和工时方面更为减省，因此更适合较大规模的铁质 刀剑制造。这两种生产工艺并进，推动了中国古代铁质刀剑 的质与量的不断提升。
二、古代铁质剪刀文物制造工艺及组织结构特征
中国古代铁质剪刀文物大体上可以分为两种类型：一种 是一体式的交股屈环剪；一种是通过销钉连接两个剪；H的支 轴剪。交股屈环剪目前所见最早的实物为西汉前期，支轴剪 为北宋时期=支轴剪在与交股屈环剪并行一段时期后，逐渐 取代后者，成为占主导地位的剪刀形制。从材质方面来看，中国古代剪刀诞生于铁器时代，铁剪亦是贯穿中国古代剪史 的主要面貌。
中国刀剪剑博物馆所藏古代剪刀文物，以汉代至宋辽为 主。元明清时期，或由于随葬习俗变迁，存世铁剪文物目前并不多见。
中国刀剪剑博物馆对部分馆藏铁剪文物进行了金相显微 观察。其中一件唐代铁剪样品显示为晶粒细小且组织均匀的 珠光体与铁素体组织，伴有少量铸造缺陷，推断可能为铸铁 脱碳钢。一件辽代铁剪为铁素体与珠光体组织，含碳量和组 织皆不均匀，且组织有变形，推测可能为炒钢锻打。
图1中国刀剪剑博物馆藏唐代铁剪金相组织（*200 )
图2中国刀剪剑博物馆藏辽代铁剪金相组织（200 )
这两把剪刀均为交股屈环的8字形剪，一件应为铸造，一件或为炒钢锻打，说明古代铁剪也和古代刀剑一样，存在 着铸与锻两种并行的生产工艺。作为一种应用广泛的重要生 产生活用具，古代对铁剪质量同样十分重视，因此铁剪也是 历史上铁器加工的一个重点方向。古代铁剪如并州剪，早在 唐代已经非常知名。杜甫《戏题画山水图歌》中写道“焉得 并州快剪刀，剪取吴淞半江水”，说明并州剪之利已经是公 认的事实。但是关于古代剪刀，尤其是如并州剪这样知名剪 刀的加工工艺，已知古文献中并无明确记载。明末成书的农 业和手工业综合性著作《天工开物》中，与金属制品有关的“冶
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铸”“锤锻”篇中，生活用品类讲到了镜、钱、锄馎、蹉、锥、 锯、刨、凿、锚、针，但并未提及剪类，这或许可以进一步 证明，古人是将剪归人刀类，而非将其单独列为一个制品类型。 这种归类方式也有助于我们管窥古代铁剪的制作工艺，古代 铁剪与古代刀剑应在工艺上具有“近亲关系”。
此外值得注意的是，中国历史上的铁剪还分为交股屈环 剪与支轴剪两个发展阶段。前者一直持续使用到两宋时期， 后者则于两宋时由北向南逐渐取代了前者|61。支轴剪占据主 导地位后，从明朝后期开始，中国南北各地陆续出现了一些 著名的剪刀产地或品牌。如传统上一直享有盛誉的并州剪， 在明万历年间作为商品交易场所的太原“晋府店”建立后， 得到了又一个良好的发展机遇，“剪子巷”几乎居于太原城 的中心位置，可知剪刀制造在当时当地的地位和规模。北京 王麻子剪刀约起于清初顺治年间，一位王姓山西商人在宣武 门外大街开设一家专营火镰、刀剪的店铺，因其所售剪刀质
tt 上乘，逐渐贏得美誉，因店主姓王，脸上有麻子，故人称
王麻子。嘉庆年间，王氏后代正式挂出“三代王麻子”招牌， 改以经营剪刀为主，后闻名全国。杭州张小泉剪刀创立于明 万历年间，创始人为安徽黟县人士，后于明末迁至杭州，崇 祯元年（1628年），第二代店主改店名为“张小泉”，从此 绵延数百年。除了这些，安徽芜湖的澹港剪刀、山东的青州 剪刀、湖南长沙的捞刀河剪刀、贵州的安顺剪刀等，也都是 约在同一时期产生影响的老字号地方剪刀产
品。
从剪刀的制作工艺来看，到支轴剪的阶段，近古铁剪应 大都采用刃U 镶钢工艺。以杭州张小泉剪刀为例，张小泉剪 的传统制剪72道工序被列入国家级非物质文化遗产，其中刃 口镶钢为其关键步骤。锻剪的本体钢含碳0.25%左右，刃口 钢含碳5%左右，将刃口钢镶嵌人本体钢的开槽内时具有很 高的技术要求，需要工匠准确观察把握坯料温度、锻打的轻 重以及速度。这种本体钢、刃口钢的配比，较好地兼顾了对 加工性能和强度的要求，达到了手工锻打剪刀的最优平衡。 所以明清市场上的名优铁剪，都号称软可剪丝帛不粘滞、硬 可剪铜铁不崩缺，皆以刃口镶钢为优势特点。
综上可知，古代铁质剪刀由交股屈环剪和支轴剪两种类 型，形成了制作工艺的分野：交股剪主要存在于汉至宋，在 制作方式上既有铸造也有锻打，结合史料推断，应与古刀剑 制作工艺存在同源关系；支轴剪从明朝后期开始在全国各地 获得快速发展，其形态和T .艺接近现代剪刀，一些名剪的突 出特点是掌握了刃口镶钢技术，使手工锻打剪的功能性达到 了前工业阶段的高点。
三、结语
通过梳理古代刀剑和古代剪刀文物的制作工艺信息，我 们可以发现这两种类型的铁质刃具尽管应用的方面不同，但
T 艺发展的过程实际上是极其贴近的。这约略可以体现剪刀
是从小型刀具中派生出的一类特殊的刀。古代刀剑和剪刀制中国民族博览► Chinese national Expo -----
蛋白糖基化造大体可分为铸造和锻打两种方式，两种方式几乎并行发展， 分别满足了批量生产和精品制造的不同需要：铁质剪刀到明 清近古时期又发展出刃口镶钢工艺，且在全国不同地区各有 发展，可以看作是中国手工业制铁的又一次技术进步。对古 代铁质刀剑、剪刀的微观组织结构特征，依据部分已有研究 资料以及中国刀剪剑博物馆馆藏文物分析检测结果，可以观 察到百炼钢制品相较于铸铁产品晶粒组织和渗碳更为均匀， 这为古文献中对百炼钢制刀剑的极上评价提供了实物参证。
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作者简介：张璐（ 1987-），女，山东威海，文物博物中级职称。
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