被認為是中國古文明象征的商周到戰國的青銅器,在某種意義上可以說是鑄造技術所造就的。中國開始冶煉青銅的時期雖然晚於西方約千余年,然而後來居上,冶煉水平很快超過了西方。 從重875公斤的司母戊方鼎、精美的曾侯乙尊盤和大型的隨縣編鐘群,以至大量的禮器、日用器、車馬器、兵器、生產工具等,可以看到當時中國已經非常熟練地掌握了綜合利用渾鑄、分鑄、失蠟法、錫焊、銅焊的鑄造技術,在冶鑄工藝技術上已處於世界領先的地位。而《考工記》中所記載的:“金有六齊。六分其金而錫居壹,謂之鐘鼎之齊。五分其金而錫居壹,謂之斧斤之齊。四分其金而錫居壹,謂之戈戟之齊。三分其金而錫居壹,謂之大刃之齊。五分其金而錫居二,謂之削殺矢之齊。金、錫半,謂之鑒燧之齊”,是世界上最早的合金配比的經驗性科學總結,表明當時中國已認識到合金成分與青銅的性能和用途之間的關系,並已定量地控制銅錫的配比,以得到性能各異,適於不同用途的青銅合金。
2.鑄鐵冶煉
中國冶煉塊鐵的起始年代雖然遲至公元前6世紀,約比西方晚900年,然而冶煉鑄鐵的技術卻比歐洲早2000年。中國鑄鐵的發明出現在公元前5世紀,而歐洲則遲至公元後的15世紀。由於鑄鐵的性能遠高於塊鐵,所以真正的鐵器時代是從鑄鐵誕生後開始的。社會發展的歷史表明,鑄鐵的出現是社會生產力提高和社會進步的主要標誌。中國從塊鐵到鑄鐵發明的過渡只用了約壹個世紀的時間,而西方則花費了近三千年的漫長路程。中國古代煉鐵技術發展得如此迅速是世界上絕無僅有的。英國著名科學史家貝爾納說,這是世界煉鐵史上的壹個唯壹的例外。
3.另壹傑出的生鐵加工技術是炒鋼,它是中國古代由生鐵變成鋼或熟鐵的主要方法,大約發明於西漢後期。其法是把生鐵加熱成液態或半液態,並不斷攪拌,使生鐵中的碳份和雜質不斷氧化,從而得到鋼或熟鐵。河南鞏縣鐵生溝和南陽瓦房莊漢代冶鐵遺址,都提供了漢代應用炒鋼工藝的實物證據。東漢時成書的《太平經》中也說:“有急乃後使工師擊治石,求其中鐵,燒冶之使成水,乃後使良工萬鍛之,乃成莫耶。”“莫耶”乃古代寶劍之稱。這段文字雖失之疏簡,但不難看出,它敘述的是由礦石冶煉得到生鐵,再由生鐵水經過炒煉,鍛打成器的工藝過程。炒鋼工藝操作簡便,原料易得,可以連續大規模生產,效率高,所得鋼材或熟鐵的質量高,對中國古代鋼鐵生產和社會發展都有重要的意義。類似的技術,在歐洲直至十八世紀中葉方由英國人發明。 中國古代的煉鋼技術主要是百煉鋼。自從西晉劉琨寫下“何意百煉鋼,化為繞指柔”這壹膾炙人口的詩句後,“千錘百煉”、“百煉成鋼”便成為人們常用的成語。百煉鋼肇始於西漢早期的塊煉滲碳鋼,其後不斷增加鍛打次數而成定型的加工工藝。到東漢、三國時,百煉鋼工藝已相當成熟。上引《太平經》中的“萬鍛之,乃成莫邪”,即是其生動的寫照。曹操曾令工師制作“百辟利器”,曹丕的《典論·劍銘》中說:“選茲良金(指鐵),命彼國工,精而煉之,至於百辟”。劉備曾令“蒲元造刀五千口,皆連環,及刃口刻七十二湅”。《古今註·輿服》亦說:“吳大帝有寶劍三,……壹曰百煉,二曰青犢,三曰漏景”。後世這壹工藝壹直被繼承,並不斷得到發展。 此外,在1981年經中國學者關洪野等人對513件出土的漢魏時期鐵器研究後表明,中國早在兩千多年前的漢代就已經發明了球墨鑄鐵,遠遠早於發達的歐洲國家。目前,中國學者所做的結論已經得到了國際學術界的承認。
創始於魏晉南北朝時期的灌鋼技術,是中國冶金史上的壹項獨創性發明。陶弘景說:“鋼鐵是雜煉生柔作刀鐮者”,北齊的綦母懷文“造宿鐵刀,其法燒生鐵精以重柔鋌,數宿則成剛”,說的就是灌鋼技術。灌鋼的工藝過程大致為,將熔化的生鐵與熟鐵合煉,生鐵中的碳份會向熟鐵中擴散,並趨於均勻分布,且可去除部分雜質,而成優質鋼材。灌鋼技術在宋以後不斷被改進,減少了灌煉次數,以至壹次煉成。沈括在《夢溪筆談》卷三說:“世間鍛鐵所謂鋼鐵者,用柔鐵屈盤之,乃以生鐵陷其間,泥封煉之,鍛令相入,謂之‘團鋼’,亦謂之‘灌鋼’”,並說“二三煉則生鐵自熟,仍是柔鐵”,正反映了灌煉次數的減少。其中把柔鐵屈盤起來是為了增加生熟鐵的接觸面,提高灌鋼的效率,並促使碳份分布更均勻;封泥則可以促進造渣,去除雜質,並起保護作用。明代灌鋼技術又進壹步發展,據《天工開物》卷十四記載,已把柔鐵屈盤改為薄熟鐵片,進壹步增加了生熟鐵的接觸面,加速“生熟相和,煉成則鋼”的進程,泥封亦改為草泥混封。灌鋼又稱“抹鋼”、“蘇鋼”,其工藝自清至近代仍很盛行。在坩堝煉鋼法發明之前,灌鋼法是壹種最先進的煉鋼技術。