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农业、畜牧业和手工业的初步分工在原始社会末期已经出现。夏、商、西周时期，由于青铜农具的逐步推广和用青铜工具加工出来的大量质量较好的木质农具的使用，使农业生产得到很大发展，农业已成为社会最重要的生产部门。许多荒地被开辟，生产技术有了提高，剩余粮食逐渐增多。农业生产的发展和青铜工具的使用，又促进了手工业生产和技术的提高。手工业不但从农业中完全分化出来，形成第二次社会大分工，而且手工业与手工业之间，因制造对象不同、技术条件不同，已有较细的分工。分工越细，技术更易熟练，产品益精。手工业奴隶，因有世传的专门技能，颇受奴隶主的重视，如周公教康叔杀违禁饮酒的人，独对手工业者可以宽恕不杀。【3】这种重视专门技术的风气，一直持续到春秋战国时期。
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图2－2 商代祭祀狩猎涂朱牛骨刻辞
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这一时期，还产生了在历史发展上有十分重大意义的社会分工——体力与脑力劳动者之间的分工。夏、商、西周时期增长了的社会物质财富，开始可以供养得起一些从体力劳动中脱离出来的人，让他们专门从事脑力活动。在商代，管理国家的有商王，其下有“尹”和“卿士”；管理生产的有“小臣”、“司工”；还有一批专为奴隶主贵族服务，从事商品交换的“商人”和以宗教、科学、文化事业为专业的“卜”、“占”、“巫”、“史”等。到西周，脑力劳动者的数目逐渐增多，出现了专门的“士”（知识分子）阶层。只有出现了脑力劳动者，原始社会时期已开始的结绳记事以及某些书写符号（多半是些图画）才可能被整理创造发展为文字。有了文字，各项知识才可能被记录下来，技术也才可能脱离“口传身授”的阶段，这就促使科学开始逐渐以经验科学的形态从生产技术中分化出来。
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中国科学技术史稿（修订版） [:1701078129]
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二 青铜时代和青铜冶铸技术
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人类古代历史上，生产工具的发展一般分三个阶段：石器时代、青铜器时代和铁器时代。三个阶段的发生，世界上各地区时间先后不同，它们的社会发展阶段和文化水平高低也不一样。我国和古代东方一些国家在青铜器时代就出现了奴隶制国家，而希腊等国家的奴隶制是同铁器时代相并行的。
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所谓青铜，主要是铜、锡、铅等元素的合金。它与纯铜相比，熔点较低，硬度更大，因而具有较好的铸造性能和机械性能。拿硬度来说，纯铜的布氏硬度为35，若加锡5％～7％，硬度就增加到50～65；若加锡9％～10％，硬度就达到70～100。用青铜制造的工具比石器锋利、耐用，用敝后可以改铸。随着社会的发展，青铜器数量与时俱增，到商周时期，已是使用青铜器的极盛时代了。
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青铜器的使用与发展，是社会生产力发展到一个新阶段的标志。青铜的使用是从制作工具开始的。原始社会末期和夏代出现的少量青铜器，主要是生产工具。郑州商代中期铸铜遗址中出土了大量镢范，占此遗址中可辨认的铸范的大多数。这些范没有花纹，是实用的农具，而不是祭祀用的礼器。在殷墟等地还发现了有使用痕迹的铜铲。西周时，青铜农具种类和数量都增加了，从翻土、中耕除草到收割的农具都有用金属制造的，但木、石农具仍在农业生产中继续被使用。青铜制的手工业工具使用更为广泛，种类有斧、斤、凿、钻、刀、削、锯、锥等。商周时候的奴隶主已控制着一支用青铜武器武装起来的军队，所以青铜武器出土数量很大，主要有戈、矛、钺、镞、剑等。出土的青铜礼器和生活用器种类繁多，此外还有乐器、车马器。它们铸造精美，有的小巧精致，有的大而富有气势，如商代晚期的后母戊鼎，重达875千克，称得上是重器。所以，商周时期的青铜器，典型地代表了奴隶制时代高度发展的文化艺术和科学技术水平，成为这一时代鲜明的标志。到战国时期，青铜冶铸工艺还继续有新的成就。
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图2－3 河南偃师二里头遗址出土的铜爵
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青铜的冶铸技术有一个由低级到高级，由简单到复杂的发展过程，大体来说可分为五个阶段。从新石器时代晚期到二里头文化早期为草创期，使用石质和泥质的单面范、双面范铸造形制简单的小件器物。从二里头晚期到郑州二里岗期为形成期，已能使用多块范、芯装配而成的复合范，出现重近百千克的大鼎和早期的器物组合，具有我国特色的陶范熔铸技术基本形成，并已有锡青铜和铅青铜之分。商中期到西周早期是青铜冶铸的鼎盛时期，已经能娴熟地使用分铸法等先进技术，制作出大量精美、复杂的青铜礼器、生活用具、兵器、车马器。大型熔铜炉内径达80厘米，炉温高达1200℃左右。西周中期以后，青铜冶铸的规模和分布地区继续扩大，是陶范熔铸技术的延展期。春秋中期到战国时期，青铜冶铸从较为单一的陶范铸造转变为综合地使用浑铸、分铸、失蜡法、锡焊、铜焊、红铜镶嵌等多种金属工艺，创造了新的器形、纹饰，达到了新的技术高度。铁器使用后，又出现雕镂、金银错、针刻等新的装饰加工技术。
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青铜冶铸业是从石器加工和制陶业中产生、发展起来的。人们在寻找和加工石料的过程中，逐步识别了自然铜和铜矿石。烧制陶器的丰富经验，又为青铜的冶铸提供了必要的高温、耐火材料和造型材料、造型技术等条件。如龙山文化的黑陶，烧成温度约在950～1050℃，已接近铜的熔点；冶铸用的熔炉、水包、型范等都是陶质或近似陶质的；炼铜的燃料木炭也是从烧制陶器时发现的。
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冶炼青铜的方法，开始时是用铜矿石加锡矿石或铅矿石，或者由含多种元素的铜矿石冶炼出青铜；然后发展为先炼出铜，再加锡、铅矿一起冶炼；最后发展到先分别炼成铜、锡、铅，或铅锡合金，然后按比例混合在一起熔炼。这样得到的青铜成分比较稳定，而且可按不同器物的要求改变成分的配比，熔炼时比较容易控制。在殷墟铸铜作坊遗址中出土有一块纯铜，其含铜量高达97.2％，说明它是由铜矿石炼出来作为冶炼青铜原料的纯铜，也说明商代冶炼工艺已发展到后两种较高级的阶段了。商周时期冶铸遗址出土有铅锭，墓葬中还出土有铅制的器物和镀锡的铜盔等，说明当时确能冶炼纯铅和纯锡了。
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人们在长期青铜冶铸的实践中，特別是在商周时期冶铸基础上，逐渐直观地认识了合金成分、性能和用途之间的关系，并能人工地控制铜、锡、铅的配比，从而得到了性能各异、适于不同用途的合金的“六齐”（“齐”为剂之假借）规律。成书于春秋战国时期的《考工记》有详细记载：“金有六齐。六分其金而锡居一，谓之钟鼎之齐。五分其金而锡居一，谓之斧斤之齐。四分其金而锡居一，谓之戈戟之齐。三分其金而锡居一，谓之大刃之齐。五分其金而锡居二，谓之削杀矢之齐。金、锡半，谓之鉴燧之齐。”这六种配比的青铜的含锡量有两种分析结果：为16.7％、20％、25％、33.3％、40％、50％；或者为14.3％、16.7％、20％、25％、28.6％、33.3％。我们知道，含锡量为17％左右的青铜呈橙黄色，很美观，声音也好，这正是铸钟鼎之类所需要的。大刃和削、杀、矢这一类兵器要求有较高的硬度、含锡量应较高。斧、斤、戈、戟需有一定韧性，含锡量比大刃、削、杀、矢为低。鉴燧之齐含锡较高，是因为铜镜需要磨出光亮的表面和银白色金属光泽，还需要有较好的铸造性能以保证花纹细致。《考工记》的记述，大体上正确地反映了合金配比规律，是世界上最早的合金配比的经验性科学总结。
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图2－4 《考工记》中关于“六齐”的记载书影
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《考工记》中还有关于观察冶铜时的火焰以判定冶炼进程的记载。“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。”金属加热时，由于蒸发、分解、化合等作用而生成不同颜色的气体。开始加热时，铜料附着的碳氢化合物燃烧而产生黑浊气体。随着温度的升高，氧化物、硫化物和某些金属挥发出来形成不同颜色的烟气，亦即铜、锡中所含杂质大部分已跑掉了，就预示着精炼成功，可以浇铸了。现在还通用的“炉火纯青”这个成语正是指的这种情况，说明青铜冶铸在古代社会生活中占有重要地位，并且很早就在日常语言中有了反映。这一记述也大体上符合实际的情况。今天，在某些冶炼过程中仍然采用观察火焰来判定炉内化学反应的进程，配合监测仪表进行操作。
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青铜器制造工艺中，铸造占着突出的地位。奴隶制社会时期，基本上都是泥范铸造，而且在没有采用砂型铸造以前，它一直是我国最主要的铸造型范。商代青铜器的铸造技术到小屯时期已臻成熟，技术上的精湛与独具匠心，至今令人赞叹不已。铸造一件器物，大体要经过如下工艺过程：制模、塑出花纹→翻制泥范→刮制泥、芯→范、芯自然干燥和高温焙烧，并经修整→范、芯的组装和糊泥→浇注铜液→出范，出芯，清理→加工，修整，打磨而后得到成品。
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图2－5 河南温县出土的商代铜斝
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铸造工艺在很大程度上要由铸件的几何形状所制约，因此，青铜器铸造工艺应按它们的形制来分类。从河南安阳殷墟妇好墓出土的青铜器群来看，大致有以下几种情形：刀、戈等长条状和平板状铸件用单面范或双面范，其他圆形，椭圆形、方形、长方形，甚至不规则的铸件，可采用三块以上多块范组合成型。其中圆斝的制范技术比较复杂，以781号圆斝为例，腹范按棱脊为界分成六块；斝足部分由三块范形成，足内都有泥芯；斝的内腔由泥芯形成，加上底范和柱帽、鋬部的范与芯，一件圆斝的铸型共需二十二块范、芯，分两次铸接成型。
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妇好墓的青铜器之所以能用泥范得到高度复杂的器形，关键在于熟练地使用了分铸法。所谓分铸法就是铸件的各部分用铸接的方法，逐一铸造：或者先铸器件，再在其上接铸附件，或者先铸附件再嵌到泥范中和器件铸接到一起。在小屯时期，以前一种方法为主。冶铸工匠一般把分铸法的工艺原则应用在较大和比较复杂的铸件上，开创出一条和欧洲古代不同的具有我国民族特色的范铸技术，是一个杰出的创造。
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