由日本铁壶说开去:中国古代冶铁技术的歧途之路

铁壶是用传统铸造法 , 以及使用手工打造的生铁制品 , 来源于中国唐宋煮水器 。 铁壶虽然在韩国、东南亚等地也有制作销售 , 但传统意义上一般指日本铁壶 。 日本铁壶最初的历史有点模糊 , 但渊源还是清楚的:西方资料中 , 无一例外地指出日本铁壶来源于中国唐宋煮水器 。 日本铁壶最早可追溯至江户时期 , 今日除南部铁器仍有持续创作与生产 , 曾备受关注的京都铁器 , 在昭和期间已因日本茶文化的改变及战争而断绝 。 在过去的一两百年里 , 铁壶在日本非常普及 。 “日本的茶道源自中国 , 如今 , 与之相伴而生的日本铁壶 , 却正在大量涌入茶饮品消费大国——中国的市场” , 而作为古代农业社会巅峰的中国 , 曾是冶铁工业在东亚地区的核心 , 到如今一把日本老铁壶 , 竟能在中国市面上拍出四五十万元的价格 , 源于中国的日本铁货在自己的家园里盛行 , 不禁让人唏嘘和让人思考 。 回顾中国古代的冶铁技术历程也曾是中国文明辉煌光大的物质资本支撑之一 , 但是最终为什么没能把“铁货”发展为一个民间传承下来的高端工艺制成品呢?也许与我们的冶铁技术发展路线有关系 。
19世纪“龟文堂”初代创始人波多野正平造铁壶 , 2010年拍卖成交20.16万元
中国冶铁业长期受到含磷过高困扰
中国古代钢铁发展的特点与其他各国不同 。 世界上长期采用固态还原的块炼铁和固体渗碳钢 , 而中国铸铁和生铁炼钢一直是主要方法 。 中国冶铁业长期受含磷量过高的困扰 。 这大概是因为铁矿质量不好 , 也可能是因为铸铁技术的缘故 。 或者两者兼而有之 。
中国北方的冬天很寒冷 , 因此高含磷量铁器冷脆现象很严重 。 随着冶炼技术的发展 , 封建时代后期的铁器杂质含量其实是可以得到控制的 。 苏轼曾做过一首《石炭行》 , 盛赞用煤炼铁的好处 。 他认为用煤“冶铁作兵 , 犀利胜常云 。 ”还可以节省木炭 , 提高炉温 。 确实 , 煤有这两个好处 。 它还降低了炼铁的成本 。 然而可怕的杀手——硫 , 就潜伏在煤中 。 根据对出土安阳唐坡宋代冶铁遗址出土九根大铁锭的检测 , 其含硅0.86%、含锰0.001%、含磷0.1%、含硫1.075% 。 含锰如此“谦虚” , 含硫含磷都如此之高 , 这样的铸铁 , 按现代铸铁标准 , 完全是不能用的废品 。 悲哀的是这样的次品却是封建时代后期中国“正常”的钢铁!
《天工开物》卷十《冶铁》指出 , 当时中国炼铁 , 十分之七用煤 , 十分之三用木炭 。 考虑到中国钢铁含磷量本来就高 , 可以推断明朝时期中国90%以上的钢铁 , 都成了次品废品!用煤炼铁 , 是中国冶铁史上最巨大、最具有决定性的灾难 。 这种灾难中国古人已经有所察觉 。 赵士桢就指出 , 煤炼铁铸造的火器 , 容易炸膛 。 中国的锻打、焊接技术进展缓慢 , 估计也跟含硫含磷超标有关 。 常识部分已经说过 , 硫会造成热脆 , 而在古代 , 900度以上跟985度以下 , 是很难分清的 , 这就基本上断绝了中国铁器高温锻打的技术可能 。 而硫和磷对钢铁的焊接性能都有不利影响 。
解决含硫量超高的办法 , 就是炼制焦炭 。 最早描述炼制焦炭的 , 是方以智的《物理小识》 , 这种技术估计到清朝得到了发展 。 焦炭能把生铁中的含硫量降低到千分之一以下 , 但这是18、19世纪中叶以后的欧洲数据 。 而冶炼方法不如欧洲先进的中国炼铁炉是很难达到这种效果的 , 事实上欧洲自己的早期焦炭高炉制品同样不能达到上述数字 。 用煤炼铁不好 , 这点有经验的人都会知道 。 世界上最早用煤炼铁的罗马人就没有推广这种技术 。 欧洲人在17世纪初开始尝试用煤炼铁 , 但一直没有推广 , 尤其优质铁坚持用木炭炼制 。 直到18世纪初能够大规模炼焦后才开始用焦炭取代木炭 。 因此严格来说欧洲不存在用煤炼铁的阶段 , 实际上是直接用焦炭取代了木炭 。

推荐阅读