冶铸青铜的工匠从青铜冶铸的长期实践中逐渐认识了合金成分比例、性能和用途之间的关系,并能人工控制铜、铅、锡的成分配比制作性能不同的工具。成书于春秋末年的《考工记》记载的“六齐(剂)”说就是春秋以前青铜合金成分配比的科学总结。《考工记》说:“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,谓之斧钺之齐;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;金、锡半,谓之鉴燧之齐。”“六齐”就是六种合金成分配比方法。“六分其金而锡居一”,是说铜、锡比例为5比1,即铜占83.3%,锡占16.7%,这是钟鼎一类大型器物的合金配比;“五分其金而锡居一”,是说铜、锡比例为4比1,即铜占80%,锡占20%,这是斧钺一类器物的合金配比;“四分其金而锡居一”,是说铜、锡比例为3比1,即铜占75%,锡占25%,这是兵器一类器物的合金配比;“三分其金而锡居一”,是说铜、锡比例为2比1,即铜占66.6%,锡占33.4%,这是一些大刃器具的合金配比;“金、锡半”,是说铜锡各占50%,铜镜阳燧采用这种比例(有的学者认为“六分其金而锡居一”铜锡比例为6比1,即铜占85.7%,锡占14.3%,如按此种认,则其下的铜锡比例依次为铜83.3%,锡16.7%;铜80%,锡20%;铜75%,锡25%;铜66.6%,锡33.4%)。
这些合金配方,总结了青铜合金性能随配比变化而变化的规律,指导人们应用这一规律而制造不同的器具,可以说是一个重大的发明。这个总结,是迄今为止世界上最早的关于铜合金的科学总结,在世界冶炼史上也占有一定的地位。
《考工记》中还有关于冶铜时观察火焰判定冶炼火候和进程的记载:“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。”这是炼铜实践经验的总结。由于冶炼加热时,随着温度的升高,氧化物、硫化物和一些金属挥发会形成不同颜色的烟气。各种颜色的烟气挥发完毕,铜锡中的杂质跑掉,精炼成功,也就可以浇铸了,所以直到现在人们还用“炉火纯青”这个词来形容事物的精纯。这也反映了春秋时期我国的冶炼技术已经达到很高的水平。
灵鸟(湖北随县出土)
铸造工艺体现青铜器的成型和艺术水平,是青铜器制作技术的一个重要方面。商周时代,青铜器铸造主要是泥范铸造。泥范铸造大体分为如下几个工艺过程:制模,塑出花纹——翻制泥范——刮制泥芯,自然干燥和高温焙烧——组装范、芯——浇注铜液——出范、出芯——整修加工成成品,制作要求很高。从考古发掘的情况看,商周时代的泥范铸造,已采用了相当复杂的分铸技术。所谓分铸,就是先把铸件的各部分分别铸好,然后再接铸在一起。或先铸器件,再接铸附件;或先铸附件,把铸好的附件嵌到泥范中与器件接铸。一般大型的器件,大都是采用前一种方法铸造的。商周时代,大都邑附近,一般都有大型的青铜器冶铸作坊,像河南安阳殷墟苗圃北地的铸铜作坊遗址面积至少要有10000平方米;洛阳北郊西周早期铸铜作坊遗址,面积约有90000—120000平方米;山西侯马春秋晋国铸铜作坊遗址分多个铸造区,这都为研究商周时期的青铜铸造提供了丰富的实物资料。