淺析古代鐵質刀劍、剪刀文物制造工藝及組織結構特征

張璐 黃琦 樊孝林

【摘要】鐵質刀劍、剪刀文物是中國古代鐵質文物的重要種類，它們由于自身的功能性質，成為歷史時期高水平鐵器制造的反映。通過觀察、研究現有實物，結合文獻資料，可知古代鐵質刀劍、剪刀制造工藝大致可分為滲碳鍛打和鑄造兩種主要方式。漢代以后，隨著古代冶鐵技術的逐漸成熟，前者以百煉鋼為代表，后者以鑄鐵脫碳鋼、展性鑄鐵為代表。相比之下，百煉鋼的滲碳和組織結構更為均勻，同時也耗費更多的人力和工時；鑄鐵件可以實現一定的規模生產，也能達到刃具所具有的強度和相應的加工性能，但組織的均勻程度則不如百煉鋼。這兩種工藝支配著古代鐵質刀劍、剪刀的生產，使它們在質量與產量間各取所需，形成了古代鐵質刀劍、剪刀文物多樣化的面貌。

【關鍵詞】鐵質刀劍文物；鐵質剪刀文物；制造工藝；組織結構

【本文著錄格式】K87 【文獻標識碼】A 【文章編號】1007-4198（2021）08-207-04

【本文著錄格式】張璐，黃琦，樊孝林.淺析古代鐵質刀劍、剪刀文物制造工藝及組織結構特征——以中國刀剪劍博物館館藏為例[J].中國民族博覽，2021，04（08）：207-210.

在人類最早認識和利用的工具之中，刀具占有重要地位。春秋時期，中國開始出現冶鑄“塊煉鐵”的技術，鐵質刀具的制作和應用日益廣泛。它們中的一部分作為兵器，很快取代青銅刀劍，成為主戰武器，另一部分成為適應各種日常需要的生產生活用具，進入千家萬戶。在今天留存下來的古代鐵質刀具文物中，以刀劍和剪刀最為常見。

中國現存的鐵質刀劍文物最早可追溯到春秋時期，1975年在湖南長沙一座春秋晚期墓中出土有一把鋼鐵劍和一把鐵削[1]；中國現存鐵剪文物最早出現在西漢前期，以廣州淘金坑出土實物為代表。這表明，分別至遲在春秋晚期和西漢前期，中國已經出現了相對成熟的制作鐵質刀劍、剪刀的技術。

《左傳》云：“國之大事，在祀與戎。”刀劍作為古代兵器的代表，某種程度上體現了所在歷史階段鐵器制作的頂尖水平。鐵剪作為常用的生活器具，則可以反映出該時期日用鐵質刀具的生產制作情況。對古代鐵質刀劍、剪刀文物的組織結構進行探究，對了解古代制鐵工藝發展、兵器使用、生活手工藝應用等，都具有重要意義。

地處杭州的中國刀剪劍博物館是一家以刀劍、剪刀歷史文化為主題的專業博物館。2019—2020年，中國刀剪劍博物館對一批銹蝕嚴重的館藏古代刀劍、剪刀文物開展檢測分析和保護修復。在此基礎上，結合其他相關文獻資料數據，針對古代鐵質刀劍、剪刀文物的組織結構進行了歸類研究，獲得了一些基本認識。

一、古代鐵質刀劍文物制造工藝及組織結構特征

根據既有的研究，中國最早出現的鐵質產品是一般被稱之為“塊煉鐵”的熟鐵，采用的是在800℃—1000℃的相對較低溫度下用木炭還原鐵礦石的方法，曾稱為低溫固體還原法或塊煉法。塊煉鐵質地疏松多孔，所以又叫“海綿鐵”或“草鐵”。前文所述湖南長沙出土春秋晚期鋼鐵劍，能夠通過放大鏡在劍身上觀察到反復鍛打的層次，約有7至9層，在離劍鋒約3厘米處取樣，經金相鑒定，確定為含有球狀碳化物的碳鋼，且含碳量在0.5%左右，基本判斷為經過鍛造加工退火的工藝過程取得[2]。這表明至遲在春秋晚期，中國的冶鐵工匠已經掌握了將塊煉鐵固態滲碳制鋼的方法。這種方法就是將塊煉鐵置于木炭中，在900℃以上溫度長期加熱，或在鍛造時反復入炭爐中加熱，使碳滲入鐵內，成為有一定強度的鐵碳合金，亦即鋼件。而且該劍劍身上的多層鍛打層次還說明，當時已經出現了早期的“百煉鋼”工藝。

但必須注意的是，先秦時期中國各地冶鐵技術的發展并不是平均的。《史記·范睢列傳》載“吾聞楚之鐵劍利而倡優拙”，長沙古屬楚國中心地區，楚為春秋戰國時期強盛的諸侯國，曾一度占據整個長江中下游流域，與之相對應的是強大的軍事力量以及在當時處于領先地位的兵器制造技術。故在史籍中有“楚之鐵劍利”的記載，可以看出長沙春秋晚期墓中出土的鐵劍處于同時期同類制品的高水平。但在其他地區戰國時期的墓葬里，還發現有用塊煉鐵直接鍛成的鐵劍，含碳量很低，表明在先秦，由于冶鐵手工藝處在發展初期，滲碳鋼質刀劍并未完全取代鐵質刀劍。

隨著歷史的發展，滲碳折疊鍛打的百煉鋼工藝漸趨成熟，并且成為此后中國古代鐵質刀劍制造的常用手段。另一方面，在西漢至東漢早期，出現了炒鋼技術，“即將生鐵加熱成為半液體半固體狀態，并進行攪拌，利用鐵礦粉或空氣中的氧，進行脫碳，借以獲得不同含碳量的鋼和熟鐵”[3]。再至遲到南北朝時期，又有了被稱為“灌鋼法”的工藝。明《物理小識·卷七》載：“灌鋼，以熟片加生鐵，用破草鞋蓋之，泥涂其下，火力镕滲，取煆再三。”灌鋼就是將液體生鐵灌注到盤條狀或扎成束的片狀熟鐵上進行增碳，以獲得鋼料，又叫“團鋼”。這種方法較之百煉鋼的滲碳方法更為簡易，但容易導致滲碳不均勻。在實際的古代鐵質刀劍制作中，百煉鋼應該是主要的工藝手段，優質刀劍尤是。《天工開物·中篇·錘鍛》載：“刀劍絕美者以百煉鋼包裹其外。”《天工開物·下篇·五金》載：“凡倭夷刀劍有百煉精純、置日光檐下則滿室輝曜者，不用生熟相和煉，又名此鋼為下乘云。”可見直到明代，人們對好刀劍的認知仍不離百煉鋼，而且還特意指出日本刀劍為“百煉精純”，而不采用“生熟相和煉”的類似灌鋼法。

制作古代刀劍的百煉鋼原料應包括海綿鐵和通過炒鋼得到的熟鐵或鋼。浙江龍泉傳統上是優良的刀劍產地，直到近現代當地仍采用海綿鐵鍛打百煉鋼的方法制作刀劍。

古代文獻中，“百煉”一詞始見于東漢末年，或說明百煉鋼技術的成熟正是約在這一時期。《太平御覽·兵部·卷七十六》載：“魏武帝令曰：往歲作百辟刀五枚”；魏武帝《內戒令》曰：“百煉利器，以辟不祥、攝服奸尻者也。”“百辟”“百煉”同義，即對熟鐵或鋼材交替進行炭爐加熱與折疊鍛打，以使滲碳更均勻，晶體組織更細密。“受鍛之時，十耗其三為鐵華、鐵落”，據龍泉刀劍制作者說，制成一把傳統刀劍需鍛打一萬至三萬次。鍛打時濺落的大量渣滓即原材料中的夾雜物。《夢溪筆談》講道：“凡鐵之有鋼者，如面中有筋，濯盡柔面，則面筋乃見。煉鋼亦然，但取精鐵，鍛之百余火，每鍛稱之，一鍛一輕，至累鍛而斤兩不減，則純鋼也，雖百煉不耗矣。”

成熟的百煉鋼技術應用于刀劍制造后，提高了刀劍的強度，漢代環首刀遂成為中國鐵質刀劍的第一個里程碑。國內外漢代環首刀文物中，有一些體現出具有典型百煉鋼特征的工藝信息。如：1974年山東臨沂蒼山縣出土的東漢環首鋼刀，刀背有錯金隸書銘文“永初六年五月丙午造卅湅大刀吉羊宜子孫”。經金相顯微觀察，其樣品截面層數約30層，刀刃部分由晶粒很細的珠光體和鐵素體組成，組織及含碳量均勻，含碳量約為0.6%～0.7%；

1978年，江蘇徐州銅山縣出土的東漢時期鋼劍，劍柄正面有錯金隸書銘文“建初二年蜀郡西工官王愔造五十湅×××孫劍×”。劍身樣品金相觀察有近60層的分層，金相組織顯示為珠光體和鐵素體。邊部高低碳層相間，各約20層，每層組織均勻。邊部高碳區含碳0.6%～0.7%，低碳區含碳約0.4%。中心部分組織為珠光體，組織均勻，約分15層，含碳0.7%～0.8%；

傳世的東漢金馬書刀，已知有3把帶有紀年、產地、制造者、制造工藝的銘文，這3把均為“卅湅”刀。

1961年，日本天理市櫟本町東大寺山古墳出土一把鐵刀，根據刀上銘文可知，此刀為東漢靈帝中平年間所制，為“百練清剛”，說明是由中國傳入日本的百煉鋼刀[4]。

以往的研究者通過對比認為，這些刀銘中的“湅”或“練”字，應該指的就是折疊鍛打的層數。也說明百煉鋼工藝到漢代、尤其是東漢已經在刀具制造方面應用得很成熟了。

在鐵器鍛造不斷趨于純熟的同時，中國古代的鑄鐵工藝也在向前發展，亦在刀劍制造領域有重要體現。中國刀剪劍博物館在對特定館藏進行檢測分析時發現，一把漢代鐵劍 根據顯微結構觀察，共晶滲碳體上分布著顆粒狀和小條狀的珠光體，分布有球形石墨以及鐵的銹蝕產物，判斷可能為鑄造。

實際上，中國是世界上冶鑄生鐵最早的國家，鑄鐵器早在春秋時期已經出現。20世紀80年代初，北京鋼鐵學院曾對河南出土的戰國至漢代的320件鐵器進行過一次系統的金相普查，其中鑄鐵產品為260件，占比約為81%，說明到漢代，鑄鐵已經廣泛使用。漢代鑄鐵器的種類包括白口鐵、灰口鐵、麻口鐵、展性鑄鐵、脫碳鑄鐵、鑄鐵脫碳鋼6種。在20世紀80年代河南漢代鐵器的金相普查中，鐵兵器較少，數量僅有不到10件，其中鑄造產品約占一半，以鑄鐵脫碳鋼材質為主，另有個別為麻口鐵、展性鑄鐵。

由于鑄造生鐵含碳量高，在使用中容易脆斷，古代工匠發展出了窯內退火的技術，以使鑄鐵脫碳，以提高鐵件強度。通過河南漢代鐵器的金相普查可知，在這一時期的中原地區，鑄鐵脫碳工藝已經趨于成熟穩定。它“一般是在特定的退火窯（爐）內，把鑄鐵件加熱到一定溫度（700℃～900℃），在固體狀態下進行不同程度的氧化脫碳，可以得到脫碳鑄鐵和高碳鋼、中碳鋼和低碳鋼，這種工藝的特點之一是退火脫碳時基本不析出石墨，或者只在晶粒間界析出很少很細的石墨。特點之二是鋼中夾雜物很少，這是因為它保留了生鐵夾雜少的優點，而沒有塊煉鐵和炒鋼那樣多的夾雜物。”[5]金相普查還發現，當時已可以根據不同用途造出不同強度的鐵工件，反映出至少中原地區的人們對鑄鐵脫碳已經具有了比較深入的認識，能夠掌握其中關鍵性的技術環節。鑄鐵脫碳鋼的優點是性能優良且可以批量生產，提高了鐵制品的生產效率，遂成為古代鐵質刀劍生產的一種重要補充形式。

展性鑄鐵應也是古代刀劍制作的材質之一。展性鑄鐵是生鐵柔化處理的另一種重要產品，現代展性鑄鐵的生產是將白口鐵加熱到900℃～950℃，保溫一段時間后，緩慢降溫到720℃～760℃長期退火。以鐵素體基體和團絮狀石墨為主要組織結構的，稱為“黑心”或“美國式”展性鑄鐵；以珠光體基體和團絮狀石墨為組織結構的，稱為“白心”或“歐洲式”展性鑄鐵。但實際上西方展性鑄鐵要到18世紀20年代以后才發展起來，中國的展性鑄鐵早在公元前5世紀左右的戰國時期已開始使用了。在河南鐵器的金相普查中，展性鑄鐵件占檢驗鐵器總數的13.5%，而且鐵素體基體和珠光體基體的數量基本相等，其中還有4件可以觀察到球狀石墨組織。

在中國古代展性鑄鐵中首次觀察到球狀石墨，是在1975年檢驗澠池漢魏窖藏鐵器時。球墨結構可以有效提高鑄鐵的塑性、韌性和強度，在現代冶金中有所謂“以鐵代鋼”之說，主要指的是球磨鑄鐵。現代球磨鑄鐵發展于1945年以后，是冶金材料史上的一大進步。雖然中國古代的展性鑄鐵中已經出現了球磨組織，但基本可推斷并非是古代工匠有意識加以控制的結果，應屬于工藝上的非自覺，但這種“妙手偶得之”的成果，仍然值得我們進一步重視和研究。前文所述中國刀剪劍博物館館藏的經金相顯微觀察的漢代鐵劍，基本為珠光體與球形石墨結構的鑄件，判斷或為對應類型的展性鑄鐵器。

綜上可知，中國古代鐵質刀劍的生產工藝大致有兩種走向：一種是以塊煉鐵或炒鋼為主要原料，進行滲碳鍛打成型，以百煉鋼工藝為代表；一種是以鑄鐵件為主要原料，直接鑄造成型或進行一定的鍛打加工，以鑄鐵脫碳鋼和展性鑄鐵為代表。就形態結構而言，前者經反復錘鍛，滲碳均勻，器身表面形成層狀紋理，由組織均勻的鐵素體和珠光體組成；后者更為多樣化，有的以珠光體為基體，有的以鐵素體為基體，有的是鐵素體與珠光體相結合，有的是在鐵素體、珠光體基礎上出現球磨組織，但整體組織欠均勻。就生產效率和成本而言，百煉鋼費工費時，刀劍造價也高。前文所述江蘇徐州出土的東漢時期“五十湅”鋼劍，在劍鐔內側還刻有“直千五百”的銘文，結合該劍制造的年代可知，這把劍的價值大約相當于一個人兩年零九個月的口糧；相較而言，鑄鐵件則在人力和工時方面更為減省，因此更適合較大規模的鐵質刀劍制造。這兩種生產工藝并進，推動了中國古代鐵質刀劍的質與量的不斷提升。

二、古代鐵質剪刀文物制造工藝及組織結構特征

中國古代鐵質剪刀文物大體上可以分為兩種類型：一種是一體式的交股屈環剪；一種是通過銷釘連接兩個剪爿的支軸剪。交股屈環剪目前所見最早的實物為西漢前期，支軸剪為北宋時期。支軸剪在與交股屈環剪并行一段時期后，逐漸取代后者，成為占主導地位的剪刀形制。從材質方面來看，中國古代剪刀誕生于鐵器時代，鐵剪亦是貫穿中國古代剪史的主要面貌。

中國刀剪劍博物館所藏古代剪刀文物，以漢代至宋遼為主。元明清時期，或由于隨葬習俗變遷，存世鐵剪文物目前并不多見。

中國刀剪劍博物館對部分館藏鐵剪文物進行了金相顯微觀察。其中一件唐代鐵剪樣品顯示為晶粒細小且組織均勻的珠光體與鐵素體組織，伴有少量鑄造缺陷，推斷可能為鑄鐵脫碳鋼。一件遼代鐵剪為鐵素體與珠光體組織，含碳量和組織皆不均勻，且組織有變形，推測可能為炒鋼鍛打。

這兩把剪刀均為交股屈環的8字形剪，一件應為鑄造，一件或為炒鋼鍛打，說明古代鐵剪也和古代刀劍一樣，存在著鑄與鍛兩種并行的生產工藝。作為一種應用廣泛的重要生產生活用具，古代對鐵剪質量同樣十分重視，因此鐵剪也是歷史上鐵器加工的一個重點方向。古代鐵剪如并州剪，早在唐代已經非常知名。杜甫《戲題畫山水圖歌》中寫道“焉得并州快剪刀，剪取吳淞半江水”，說明并州剪之利已經是公認的事實。但是關于古代剪刀，尤其是如并州剪這樣知名剪刀的加工工藝，已知古文獻中并無明確記載。明末成書的農業和手工業綜合性著作《天工開物》中，與金屬制品有關的“冶鑄”“錘鍛”篇中，生活用品類講到了鏡、錢、鋤镈、鎈、錐、鋸、刨、鑿、錨、針，但并未提及剪類，這或許可以進一步證明，古人是將剪歸入刀類，而非將其單獨列為一個制品類型。這種歸類方式也有助于我們管窺古代鐵剪的制作工藝，古代鐵剪與古代刀劍應在工藝上具有“近親關系”。

此外值得注意的是，中國歷史上的鐵剪還分為交股屈環剪與支軸剪兩個發展階段。前者一直持續使用到兩宋時期，后者則于兩宋時由北向南逐漸取代了前者[6]。支軸剪占據主導地位后，從明朝后期開始，中國南北各地陸續出現了一些著名的剪刀產地或品牌。如傳統上一直享有盛譽的并州剪，在明萬歷年間作為商品交易場所的太原“晉府店”建立后，得到了又一個良好的發展機遇，“剪子巷”幾乎居于太原城的中心位置，可知剪刀制造在當時當地的地位和規模。北京王麻子剪刀約起于清初順治年間，一位王姓山西商人在宣武門外大街開設一家專營火鐮、刀剪的店鋪，因其所售剪刀質量上乘，逐漸贏得美譽，因店主姓王，臉上有麻子，故人稱王麻子。嘉慶年間，王氏后代正式掛出“三代王麻子”招牌，改以經營剪刀為主，后聞名全國。杭州張小泉剪刀創立于明萬歷年間，創始人為安徽黟縣人士，后于明末遷至杭州，崇禎元年（1628年），第二代店主改店名為“張小泉”，從此綿延數百年。除了這些，安徽蕪湖的澛港剪刀、山東的青州剪刀、湖南長沙的撈刀河剪刀、貴州的安順剪刀等，也都是約在同一時期產生影響的老字號地方剪刀產品。

從剪刀的制作工藝來看，到支軸剪的階段，近古鐵剪應大都采用刃口鑲鋼工藝。以杭州張小泉剪刀為例，張小泉剪的傳統制剪72道工序被列入國家級非物質文化遺產，其中刃口鑲鋼為其關鍵步驟。鍛剪的本體鋼含碳0.25%左右，刃口鋼含碳5%左右，將刃口鋼鑲嵌入本體鋼的開槽內時具有很高的技術要求，需要工匠準確觀察把握坯料溫度、鍛打的輕重以及速度。這種本體鋼、刃口鋼的配比，較好地兼顧了對加工性能和強度的要求，達到了手工鍛打剪刀的最優平衡。所以明清市場上的名優鐵剪，都號稱軟可剪絲帛不粘滯、硬可剪銅鐵不崩缺，皆以刃口鑲鋼為優勢特點。

綜上可知，古代鐵質剪刀由交股屈環剪和支軸剪兩種類型，形成了制作工藝的分野：交股剪主要存在于漢至宋，在制作方式上既有鑄造也有鍛打，結合史料推斷，應與古刀劍制作工藝存在同源關系；支軸剪從明朝后期開始在全國各地獲得快速發展，其形態和工藝接近現代剪刀，一些名剪的突出特點是掌握了刃口鑲鋼技術，使手工鍛打剪的功能性達到了前工業階段的高點。

三、結語

通過梳理古代刀劍和古代剪刀文物的制作工藝信息，我們可以發現這兩種類型的鐵質刃具盡管應用的方面不同，但工藝發展的過程實際上是極其貼近的。這約略可以體現剪刀是從小型刀具中派生出的一類特殊的刀。古代刀劍和剪刀制造大體可分為鑄造和鍛打兩種方式，兩種方式幾乎并行發展，分別滿足了批量生產和精品制造的不同需要。鐵質剪刀到明清近古時期又發展出刃口鑲鋼工藝，且在全國不同地區各有發展，可以看作是中國手工業制鐵的又一次技術進步。對古代鐵質刀劍、剪刀的微觀組織結構特征，依據部分已有研究資料以及中國刀剪劍博物館館藏文物分析檢測結果，可以觀察到百煉鋼制品相較于鑄鐵產品晶粒組織和滲碳更為均勻，這為古文獻中對百煉鋼制刀劍的極上評價提供了實物參證。

參考文獻：

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[6] 陳巍.11—13世紀中國剪刀形態的轉變及可能的外來影響[J].自然科學史研究，2013 （02）.

作者簡介：張璐（1987-），女，山東威海，文物博物中級職稱。