青铜是如何冶炼的？青铜是由什么材料制成的？
今天，校易搜将向您介绍青铜是如何冶炼的。希望能帮到你。
提到青铜器，人们脑海中浮现的第一个形象大多是威严的后母武丁，雍容华贵的四羊方尊，还有越王勾践那把泛着寒光的宝剑。人们的心中充满了对古人高超制造技艺的钦佩。中国的青铜文明博大精深。今天希望这篇文章能带领大家从“知其所以然”走向“知其所以然”，让我们领略古人的智慧，看看青铜是如何冶炼的。
青铜器制造工艺
什么是青铜？
我们先从化学的角度来看青铜是什么。
铜大家都不陌生。它是一种常见的金属，初中化学课本上描述为“常温下呈紫色固体，有金属光泽”。在自然界中，铜矿露头中有含铜量高达98~99%的自然铜，也称紫铜或纯铜。它质地柔软，延展性好，不需要热处理就可以通过锻造得到所需的形状。早在公元前7000年的中东，就发现了农耕部落制作的红铜饰品。
青铜泛指一切以铜为主要成分的合金，但在考古学中，一般指含有一定比例锡和铅的铜基合金。“五金”——金、银、铜、铁、锡之一的锡，是一种具有银白色光泽的软金属；铅是一种高密度的软蓝灰色金属，在常温下空气中容易氧化，其表面会形成一层氧化膜。铜比较软，铸造时需要较高的温度。但当加入锡或铅形成合金时，熔点降低，硬度增加，颜色由红变白变亮。虽然失去了韧性，整体变得更脆，但只要比例控制得当，韧性可以保持在一个合适的范围内。
19世纪30年代，丹麦考古学家GJ汤姆森提出了人类物质进化阶段的概念。他根据人类在不同时期使用的生产工具，将人类文明史分为石器时代、青铜时代和铁器时代。事实上，现代考古发掘已经证明，红铜的发现和使用早于青铜，但为什么历史学家没有指定一个时期称为红铜时代？这主要是因为人类在使用紫铜的同时，石器也在广泛使用。紫铜制品多为小物件，多用于装饰，对整个社会生活意义不大，也不能替代石器的使用。因此，红铜时代并没有被考古学家广泛接受。
另外，很多人想知道，为什么铜比铁早被人类发现和利用。这主要是因为铜色彩鲜艳，容易引起人们的注意，而且自然界有天然矿藏，熔点只有1087，更容易冶炼。相反，自然界中几乎没有天然铁。它主要以氧化物或其他化合物的形式存在。铁矿石和普通的石头没有区别。此外，铁的熔点为1537，比铜的熔点高得多，难以冶炼。即使是从矿石中提炼出来的，也是海绵状的，不经过打浆也不能成材。综上所述，人类对金属的冶炼和利用是从铜开始的。
紫铜冶炼
青铜是一种复杂的合金，含有多种元素，冶炼技术出现较晚。我们先来研究成分比较简单的紫铜的冶炼。
在自然界中，紫铜是天然存在的。由于颜色鲜艳，非常容易引起人们的注意。世界上发现的最早的青铜器是由紫铜制成的，但在中国尚未发现。学者推测，人类最开始可能是把紫铜矿石当作普通石头打磨，发现紫铜延展性好。它不像石头那么容易碎，可以打薄，做成不同形状的饰品。后来人类逐渐发现，加热到一定温度的紫铜会变软，更容易成型。铜的熔点是1083。如果烧制陶器时烧到最高温度，紫铜就能熔化成熔铜，冷却凝固后能与容器形成一定的形状。
但自然界中的紫铜存量毕竟不多，与之共存的一种常见的含铜矿石——孔雀石——也开始走向人类的视野。孔雀石，化学式为Cu22CO3，因其颜色类似孔雀羽毛而得名。常与红色铜矿石分布，又因其颜色与铜锈相似，考古学家推测古代炼铜最早是从孔雀石开始的。人类开始尝试将孔雀石投入火中。当在木炭存在下加热到1083时，铜发生氧化还原反应，反应式如下：
此后，人类掌握了紫铜的冶炼方法，但熔化后的紫铜难以铸造成型，容易吸收空气。器皿制品成型后往往有气孔，表面粗糙，硬度不够，大大限制了其应用。
青铜冶炼
青铜是如何发明的，考古学家有两种推测：
一种观点认为，青铜是在长期冶炼紫铜的实践中逐渐摸索出来的。最初由矿石冶炼而成的紫铜，纯度不是很高，含有少量的铅、锡、铁等杂质，但铅、锡含量低，不能称为青铜。但人们偶然发现这种合金的机械性能比紫铜好，于是开始有意识地在紫铜中加入锡来制备青铜。
另一种观点认为，青铜冶炼可能是人类在开采金属矿石的时候，用火烘烤岩石，然后加水使矿石碎裂。当青铜中锡含量为25%时，熔点仅为800。当矿石为铜锡共生矿石时，可在800左右的木炭或干柴火焰中获得青铜。
两种观点都有一定的道理，在学术界都获得了广泛的支持。
中国的青铜冶炼
中国的青铜冶炼大致可以分为以下三步：选矿、初炼、精炼。现在，考古发现表明，在大多数情况下，矿石开采和初级冶炼在铜矿产地进行，而精炼和铸造将在其他地方进行。
1.选矿
中国的铜储存量非常大。早在《管子地数篇》年就有这样的记载：“铜出四百六十七山，铁出三千六百零九山。”据说古代神话中补天女神所用的五色石，即黄铜矿、孔雀石、石青、黄铜矿和应时，是一种铜矿及其伴生脉石。古人根据经验寻找铜矿，颜色为绿色的孔雀石和地面上生长的红铜草都是找矿的标志。一般开采出来的铜矿需要人工精选，筛选出杂质少的矿石进行初炼。但在商代，铜主要是从孔雀石铜矿中冶炼出来的，孔雀石含铜量较高，也有可能不经过富集直接在炉中冶炼。
2.初级精炼
接下来，铜矿石需要被压碎，然后与用作燃料和还原剂的木炭一起被放入熔炉。升温至1100进行初炼，精铜液凝固得到粗铜。一般粗铜还是含有大量杂质的，需要进一步精炼提纯。
3.改善
精炼时将粗铜放入熔铜设备中进行熔炼，并根据要铸造的器具类型不同，加入一定比例的锡、铅等合金成分，以调节青铜的性能。加锡加铅的操作，或称“配药”，最早记载于《周礼考工记》:“其金锡六分居第一，谓钟鼎之平价；金锡五分于一处，即斧等于斤；金锡四分于一，即葛吉之气；把金锡分成一个，叫大刃；金锡五分排第二，意思是一起剪杀箭；半个金锡，也就是学人家的。”
不同时期用于炼铜的工具有不同的形状，其中最广为人知的是“将军盔”。“将军头盔”是一个红色的陶瓷坩埚，由红色粘土制成。因其形状与后世的倒盔相似，由当时参加殷墟考古的工人命名。下图显示的是出土的“将军头盔”
中国青铜冶炼的发展
在中国，青铜时代一般指夏商周。这个时候世界上所有的青铜冶炼工艺都是火法冶炼，直到中国发明了湿法炼铜技术才改变了这个面貌。早在西汉刘安《淮南万毕术》年，就有“曾庆化铁为铜”的记载。曾青，又名瘿矾，指天然硫酸铜或其他可溶性铜矿物。铁放入胆汁明矾溶液中，发生置换反应。用金属铁置换胆矾中的铜离子，制备单质铜，化学反应式如下。到了宋代，湿法炼铜被广泛应用于生产，成为我国生产铜的主要方法之一。
在中国，青铜不仅与生产生活息息相关，而且成为祭祀和权力的代言。青铜礼器要按阶级使用，不可逾越；传说钟大羽铸造了九鼎，流传于夏、商、周三代，成为皇权的象征。“赢”这个词一直沿用到今天。青铜文明在中国漫长的历史长河中熠熠生辉。通过一件件精美的装备，我们跨越了时间的限制，看到了千年前的祥光和羽毛。
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