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对曾侯乙编钟进行的检测获知,钟体的合金成分中锡占12.5%~14.6%,铅一般为1%~3%。这个配比与《考工记》所载“钟鼎之齐”大体相近。实验表明,钟体含锡量低于13%时,发出的声音单调、尖锐;含锡量太高则钟体易碎。同时,适当的含铅量有利于钟音的衰减和音色的改变,含铅量过低则衰减缓慢,含铅过量则音色恶化。古代工匠在实践中摸索出配料的合理比例,并掌握了热处理等工艺来控制和改善钟的音响,铸造了这一套总音域达5个八度,能奏出完整的五声、六声或七声音阶的乐曲的编钟。
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对吴越青铜剑进行的研究发现,铸剑时在剑的不同部位使用了不同成分的铜合金。如中脊用低锡或含铅较多的合金,以提高其韧性;两锷则用含锡量19%左右的铜合金。使用不同成分铜合金的直接效果是既保证了两锷的锋利,又增强了格斗时剑体中脊的抗震性能,刚柔相济,不易折断。
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古人在冶铸青铜器的过程中是如何控制温度的呢?对此,《考工记》中有关观察冶铜时的火焰或气体以判断冶炼进程的记载:
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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。
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冶炼金属时加热后先呈暗红色,温度渐高,依次是呈橙色、黄色、白色、最后是青色。这是因为金属里含有碳、钠一类的杂质,不同物质有不同的汽化点,所以可以根据汽化物质的颜色作为判断火候或温度高低的标准,最后达到“炉火纯青”,就可以浇铸了。《考工记》的记述大体上符合实际的情况,传至今日,这一从实践中总结的经验知识在某些冶炼过程中仍有运用。
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3.铸造
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青铜器制造工艺中,铸造占着突出的地位。中国的青铜铸造工艺流程大致可分为:制模、塑出花纹图案→翻制泥范→刮制泥芯→范、芯自然干燥和高温焙烧及修整→范、芯组装和糊泥→浇注铜液→出范、芯,并作必要清理→打磨修整后得到成品,这样几个步骤。它开创了具有鲜明特色的泥(陶)质块范法铸造技术。
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制模:想做什么器物,首先要用泥土做一个实心模具。模子的外形与所要铸造的器物一样,称为泥模,也叫初胎。制模的原料可以选用陶土或木、竹、骨、石等各种质料,已铸好的青铜器也可以用作模型。形体厚重高大的青铜容器,多选用陶土做模。制造泥模的土都是经仔细选择过的洁净细匀的黏土,由于土坯不牢固,经高温后容易开裂,故在土坯中掺入颗粒很细的沙子,使之有较低的收缩率和适宜的透气性,以增加其承热性能和机械强度。由于泥模在干燥并经焙烤后,体积会收缩,所以在塑造时一定要比所需的尺寸略大些。
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塑出花纹图案:泥模在塑成后,应使它在半干的室温中逐渐干燥,纹饰要在其干成适当硬度时雕刻。花纹凹入的部分用刀雕刻出,凸起部分用泥琢好后再加贴上去,再在其上雕刻花纹。除了用泥制作全模外,还有利用器物的对称性,将其分成几等分,取其中一部分制成泥模,这叫做分模。分模重复使用,就可以代替全模。
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翻制泥范:将经过细筛不含任何杂质的泥土调和均匀,拍打成平片按贴在泥模外部,用力压紧,使泥模上的纹饰反印在泥片上。制范要选用和制备适当的泥料,特别是其制备必须经过晾晒、破碎、分筛和混匀,然后加入适当的水分,糅合成软硬适度的泥土,再经过反复摔打、揉搓,并经过较长时间的浸润,使之定型。拍在泥模上的泥片半干后,按照要铸造的器物特点,将其划成若干块。划下来的每一块泥片经过阴干或用微火烘干,修整剔补范内面的花纹,再合成一个外腔,这就是外范,又称铸型。
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刮制泥芯:将翻外范用过的泥模趁湿刮去一层,剩下的就是内范。合范后内外范之间有一层空隙,就是刮去的外层的厚度,也就是所铸铜器的厚度。
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范、芯自然干燥和高温焙烧及修整:泥范制成后,经过适当的修整,刷上涂料,即可阴干。内外范都要阴干,使范料逐渐收缩,并排除水分。待范完全干燥后就放在炉中焙烤,排除残余水分,这样泥范就成了陶范,提高了范的机械强度,使之不再变形。
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范、芯组装和糊泥:将内范倒置于范底座上,再将外范块置于内范周围,合拢起来成为器物的外腔,即合范。为使器壁厚薄均匀,常在内外范之间的垫上预先准备好的铜质垫片,垫片的多少和分布排列形状视所铸器物的形制而不同,但要避开花纹和铭文部位,一般位于器物的底部或下腹部。外范上要留有浇口和排气孔,以备浇注铜液、排出空气。浇口一般不止一个,这样浇注的时候可以几个孔同时浇灌铜液,以防止铜液出现冷隔现象。
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浇注铜液:内外范在浇注前要进行预热,以保证浇注时铜液易于流动,迅速流到待浇的每一处空隙而不至于形成不均匀的凝固和冷隔。
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出范、芯,并作必要清理:浇注完毕,待青铜溶液冷却后,打碎外范,掏出内范,即可得到铜器。一般器物腹内范易取出,而耳、足、鋬、柱等处的内范则不易取出,往往残存在器物里面。
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打磨修整:器物取出后,表面往往很粗糙,有残存在器表的范土,也有浇注时铜液流得不.而形成的高低不平,或铜液含有杂质而残存于器表,有的部位花纹不够清晰。于是用砺石修平磨光,有的甚至用木炭之类进行打磨抛光,使外观金光耀目。
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上述把器身范与各种附件范(如底范、浇口范等)组合在一起,一次浇注即成完整器形的铸造方法,在铸造工艺中称为浑铸。商周时代的多数器物是以浑铸法一次成型的。器物表面所遗留的范线条是连续的,即每一条范线皆可互相连接,这是浑铸的范线特点。
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关于范块的多少视器物造型特点而定,如工具和武器的范可用两片范合成,像复杂的鼎、鬲、爵、角、觯、觚等则需用更多的陶范。如铸造一件铜鬲,需用4块外范和1块范芯,一件铜爵则需16块陶范。曾侯乙墓钟架中层的一件甬钟,铸造时共用了136块陶范。
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铸造工艺在很大程度受铸件的几何形状及纹饰要求的制约。比较复杂的器形则先铸附件、后铸器身,或先铸器身,然后将附件铸接上去,称为分铸法。青铜器上一些大件器或复杂的部位,如附加的装饰,能活动而不能取下的提梁,把盖子连在器上的链子等需采用分铸法。著名的司母戊大方鼎,由8块外范构成鼎身,用4块外范拼成鼎底,每足又由3块外范组成。鼎耳分铸,铸好后再与器身浇铸在一起。分铸的各部分相互间连接为一器的具体方法主要有两种:一为铸合法,即将一部分铸件先铸好后嵌入待铸的铸件范中,当向这后铸的铸件范中浇注铜液时,预先铸成之铸件即与后铸的逐渐因先设置好的结构设计而实现机械的锁合,从而相互结为一体。另一为焊接法,它是先将同器物的诸部件分别铸好,然后用熔化的金属(焊料)将各铸件连接在一起。熔点较低的、质软的焊料称为软焊料;熔点较高而质硬的焊料称硬焊料。焊接法在商和西周时期尚未发现,大约在春秋中期以后得到较普遍的应用。河南淅川下寺楚墓所出55号铜鼎的鼎足和曾侯乙墓冰鉴的龙头等部位用有金属锡焊接的。
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分铸法的运用,不仅使铸铜工艺得到改进,提高了生产效率,而且更便于制造形制复杂的艺术性作品,也适宜铸造大件的器物。但陶范法铸造的器物往往存在器壁厚薄不均,有铸痕,花纹部位有错位等不足。所以一些造型复杂或纹饰精细的器物,须采取失蜡法铸造工艺。失蜡法也称熔模法。用蜡制作所要铸成器物的模子(可能再加以松香,以增加蜡质的硬度,然后用油脂调制),然后在蜡模的内外壁上涂上经过适当配制的泥浆,这就是泥模。泥模干燥后加以焙烤,里面的蜡经焙烤后熔化流失。从浇注口中灌入铜液,冷却后撤出陶模即成为所留的铸件。失蜡法铸造的青铜器既无范痕,也无垫片的痕迹,同时耳、足、鋬处亦无范土,尤其在铸造镂空的器物时效果更佳。失蜡法大约春秋时期已出现,河南淅川下寺楚墓出土的铜禁和鼎表面的兽头及足、耳等附件,曾侯乙墓所出的尊盘等都是用失蜡法铸成的。不过也有学者提出不同的意见,认为中国青铜时代并没有出现失蜡法铸造工艺。(26)
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春秋战国时期还出现叠铸技术。临淄发现的铸造“齐法化”的长方形铜质模具便是翻制泥范用的。将若干烘烤过的陶范叠装起来,浇注时铜液通过中间的直浇道,流向每一层半月形的内浇道而到达齐刀的范腔之中,一次可浇铸10余个或更多的铸件。
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四、青铜器装饰工艺
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与青铜冶铸技术一样,商周时期的青铜器表面装饰手法多样,技艺精湛。无论是镶嵌、包贴,还是鎏金、髹漆,都达到了很高的水平。尤其是春秋战国至秦汉的青铜器,往往把镶嵌玉石、嵌红铜、错金银、鎏金等多种技术用于同一件器物上。不同色彩互相对比,使青铜器的装饰效果更加突出。
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1.镶嵌
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青铜器的镶嵌工艺有着悠久的传统,早在二里头文化时期,就曾发现过嵌有绿松石的青铜器。到了春秋战国时期,由于铁器的出现,使得在青铜器上刻画精细的花纹成为可能。匠师们常以在青铜器上嵌入红铜、金、银等金属,再磨光错平的技法来制作纹饰图案,并由此发展出技艺高超的金银错工艺。
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