四川省自貢市清代井鹽鉆井工具的初步檢測和分析

李曉岑　贠雅麗　黃　健　陶　宏

一、樣品的采取和實驗方法

自貢是中國井鹽生產的著名產地，其鹽井的鉆鑿技術，在清代出現了重大的突破，將中國古代鉆井工藝推向了新的階段。以自流井為代表的深井鉆鑿技術，被國際學術界譽為“現代鉆井之父”。其中，以自貢地區逐漸形成的頓鉆工具群，標志著鉆井技術的高度成就。這些頓鉆工具，有正常鉆進的鉆頭；用于特殊作業的鉆頭；打撈工具、補腔工具、測井工具和修治井工具幾大類。這些工具能開鑿達上千米的鹽井，開創了世界領先的輝煌成就。

為進一步研究鹽并的鉆鑿技術，在自貢市鹽業歷史博物館的支持下，取到5個清代井鹽生產工具的樣品。蒲扇銼頸部和刃部樣品2件；園齒柳穿魚修井工具l件；清代鉆井工具沖松1件；雙馬蹄銼樣品1件。

在北京科技大學冶金與材料史研究所的實驗室中，對樣品進行鑲樣、磨樣、拋光，樣品用4％硝酸酒精溶液浸蝕，樣品制備好后，采用LeicaDM4000M金相顯微鏡進行金相顯微組織觀察，采用劍橋S-360掃描電子顯微鏡配備TracorNorthern 524X射線能譜儀進行化學成分分析和形貌觀察。

二、樣品的化學成分和顯微組織

樣品YA14a，蒲扇銼的頸部，顯微觀察表明，基體為鐵索體，點打相應位置的成分，有鎂和磷作為夾雜物，為氧化亞鐵、鐵橄欖石復相夾雜。

樣品YA14b，蒲扇銼的刃部，基體為鐵素體，有氧化錳，點打相應位置的成分，有硅和硫化物夾雜。

樣品YBa150，園齒柳穿魚修井工具，基體為純鐵素體，磷化物夾雜。組織有變形，說明被局部加工過，可能是使用中造成的。

樣品YA12，為雙馬蹄銼，基體為鐵素體，有少量的珠光體，含碳量相對較高，但仍屬低碳鋼的范圍。

樣品YA20為沖松，是清代川北鉆井工具，基體有硫化錳夾雜。其顯微組織十分少見，材質不明，有待進一步研究。

金相觀察表明，樣品中有4件為低碳鋼，其基體均為鐵素體。用掃描電鏡點打夾雜物表明，3件樣品有錳夾雜，1件樣品為硫化錳夾雜。3件樣品有磷夾雜，是冶煉時雜質去除不徹底造成的。

總的來看，2件蒲扇銼和1件園齒柳穿魚修井工具含碳量很低，1件雙馬蹄銼有少量珠光體，含碳量相對較高，但仍屬于低碳鋼的范圍。5件樣品的組織都較純凈，夾雜物不多。

三、結論

以上實驗結果說明，在所分析的樣品中，無論鑿井工具蒲扇銼、雙馬蹄銼，還是園齒柳穿魚修井工具，其使用的材質都是一樣的，均采用低碳鋼。低碳鋼為塑性材料，拉伸性能很好，有很高的韌性，但材質偏軟，硬度偏低。分析的樣品中，還有清代沖松鉆井工具1件，是采用其他材質，因顯微組織不明，有待進一步研究。

《四川鹽法志》卷三載，鑿井工具“慮用力猛，銼偶折”。而低碳鋼有很高的韌性，作為鑿井工具，有不易折斷的特點，具有優良的性能。但是，其材質偏軟，硬度偏低，工作效率會受到影響。文獻記載，雙馬蹄銼“鉆進速度慢，故正常鉆井時很少使用”；蒲扇銼“銼進速度稍慢，但能銼圓井壁”，這可能與材質為低碳鋼有關。

總之，四川自貢的井鹽生產，其鑿井工具的材質主要是針對鑿井需要較高韌性的特點而使用的。