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4, 古代中國的冶鐵技術
生產工具的形態影響著社會生產力的水平，而各個歷史時代制造生產工具的技術水平，則對該歷史時代的生產工具有著直接的決定作用。秦漢時代中國的鋼鐵冶金技術無疑對秦漢時代的碑刻工具有著決定性的影響， 由碑刻工具技術進而對秦漢時代的碑石狀態有著重要的影響。
中國不是世界上最早使用鐵器的國家，但中國是古代冶鐵技術很先進，並且鋼鐵冶金技術長期領先的國家。《中國大百科全書?礦冶卷》[3]裏，可以讀到科普級的古代中國金技術史。在先秦時代，中國使用鋼鐵材料的具體形態，有：①塊煉鐵、②鑄鐵脫碳鋼，鐵器的使用促使中國在春秋到戰國期間走向了封建社會。西漢發明了③炒鋼技術，中國炒鋼技術在世界範圍內長期領先，直到明代16世紀中葉。
①塊煉鐵，是在低於礦石熔化的溫度下，固體狀態鐵礦石經過很長時間的還原反應而得到的鐵塊，這是世界上不同的民族都最早的冶鐵方法。由於礦石沒有熔化，顯然，礦石裏的雜質不能在還原反應裏完全排遣出鐵塊之外，冶得的鐵塊雜質含量較高。如果礦石的含鐵量本身就比較低，在固態冶鐵過程裏鐵不可能富集起來，這是塊煉鐵冶金質量不高的第二方面原因。偶爾能得到鐵含量高、雜質低的礦石來煉鐵，這可能就是民間傳說裏的“寶鐵”，傳說裏吳國的歐冶子大師就是獲得壹塊寶鐵，冶鑄出“幹將”與“莫邪”兩柄名寶劍；在關於沈香救母斧劈華山的神話故事裏，也有“鐵精”的形象出現。但是，由於塊煉鐵的冶煉溫度比較低，在冶煉技術發展的初期階段，較容易達到固態冶鐵的溫度和礦石還原的工藝條件，塊煉鐵的技術最先發明出來。塊煉鐵還必須經過進壹步的鍛打加工，排擠出鐵塊裏的雜質，並把鐵塊錘打成形。塊煉鐵的冶金條件使得礦石還原時間拖得很長，這使得塊煉鐵長期處於還原性的火焰裏，導致塊煉鐵裏的含碳量很低（現代科技稱為“低碳鋼”）；塊煉鐵塊是硬度低不能淬火的軟鐵，勝任不了做攻克石頭的刀具刃具。
為了克服塊煉鐵因為含碳量過低而鐵質太軟的缺陷，出現了 塊煉鐵滲碳鋼，就是把塊煉鐵放在具有滲碳氣氛的環境裏加熱，讓碳分滲入鋼鐵基體裏。這種滲碳的工藝，不可能獲得很厚的滲層，可以在塊煉鐵鍛成的（切）刀坯上滲碳使刀口增碳然後淬火硬化使用；但是，對於要用來開鑿石頭的錘子、鑿子則不能用軟心薄硬皮的滲碳鋼來制造。
在掌握塊煉鐵技術不久，春秋早期，中國出現了熔化煉鐵技術，獲得了生鐵；這是在青銅冶煉技術的基礎上發展起來的生鐵熔化型冶煉。生鐵含碳量很高，是由於燃料燃氣裏的碳分滲溶到鐵水裏。這種含碳量很高的生鐵硬度非常高（高得來在現代的切削加工條件下也不易加工），只能像青銅器那樣鑄造成形來使用。而且這種高硬度的生鐵非常脆，容易折斷或開裂。生鐵的這種性質限制了對它的大量直接使用，用作犁鏵（高硬耐磨）和鐵鍋，這大概是生鐵直接鑄造使用的不多的實例。在後世的兩步煉鋼法裏，生鐵成為了重要的煉鋼原料。古代把生鐵放在爐內長時間高溫退火能得到脫碳的鐵塊，這是鑄鐵脫碳鋼。此外，隨著生鐵冶煉技術的發展，中國出現了鑄鐵，鑄鐵與生鐵的不同點在於，鑄鐵裏過高的碳分形成了遊離的石墨相，因而降低了硬度可以經進壹步加工，成為不同的應用鐵器。但鑄鐵與生鐵壹樣脆性，不適合當作開山鑿石的工具。
②鑄鐵脫碳鋼，是古代中國在戰國時代的又壹種煉鋼技術。就是通過熔煉得到鑄鐵之後，把鑄鐵長時間高溫退火，得到鑄鐵脫碳鋼。甚至發展到把礦石熔煉得到鐵水，澆鑄成鑄鐵板再退火成為鋼板，作為進壹步加工和使用的鋼質原材料。這種鋼的使用性能不好，所以在出現了新的炒鋼技術後，鑄鐵脫碳鋼不再采用和制造。
③炒鋼，是西漢時代新出現的壹種煉鋼技術，它把生鐵加熱到半熔融狀態，大力攪動（所謂的“炒”），讓粥狀生鐵脫碳，最後得到比上述鋼類性能要優秀得多的鋼材。正是炒鋼技術的發展，從漢代開始，鋼制的工具和兵器大量增加，促使漢代的社會生產力得到很大發展，造就了中國歷史上壹個繁榮輝煌的漢朝。壹直到近代煉鋼技術在中國出現之後，炒鋼方法在中國還有大量的民間應用；甚至，在1958年的大煉鋼鐵潮裏，筆者當時是初中二年級學生，所在班級也建了壹個“炒鋼爐”（壹種火焰反射式加熱爐，木風箱，燒媒），用收集來的廢鐵炒出了壹爐“鋼（渣）”（沒有達到工藝要求的溫度，初二的學生也並不懂煉鋼——這是筆者學了金相熱處理在專業之後對自己早年經歷的回顧分析）。炒鋼技術，是壹種先進的用生鐵煉鋼的兩步煉鋼法；兩步煉鋼法直到現代的煉鋼技術，都是先從鐵礦石裏冶煉出生鐵，再把生鐵煉成鋼。世界上任何壹種新的發明創造從其最初出現雛形到逐漸完善，發展成為普遍使用的技術，都有壹個或短或長的歷時過程，西漢發明的炒鋼技術，到東漢時代成熟起來獲得了普遍的應用。
有了炒鋼這種先進的工藝技術，在東漢時期才進壹步普遍有了“百煉成鋼”的精煉、鍛造工藝技術，才出現了大刀這種能團隊性使用的強力兵器（青銅劍不可能普及到基層的壹般士兵）。而且，也是在東漢年代，中國的碑刻出現了劃時代的發展和繁榮。