河南偃師二裏頭出土的夏代的銅爵
雖然在新石器時代晚期和夏代，黃河流域的許多地區開始推廣冶銅工藝，但是那時隻能生產錐、環、管、鏃等小件銅器，它們顯然不能對生產有多大的促進作用。到了商代，青銅冶鑄技術有長足的進步，並開始鑄造較大型的青銅器件，首先是鑄造代表權力象征的禮器。
1950年在鄭州二裏崗出土了數量相當可觀的青銅器物，它們有禮器、兵器及樂器。1974河南鄭州張寨出土的商代早期的銅方鼎年在河南偃師二裏頭文化遺址第三層（屬於夏代）出土的銅爵，它們含銅92%、錫7%，係複合範鑄造而成。1974年在鄭州張寨南街出土了兩件大銅鼎，分別重84.25千克、62.25千克。經分析知，它們含銅79%、鉛17%、錫3.5%。這兩個大方鼎，造型大方，製作精致，花紋樸實，是我國目前發現的商代早期青銅器中的重器，充分顯示了當時青銅冶鑄工藝開始步入成熟階段。1976年河南安陽殷墟婦好墓中出土的青銅器中，有兩個大方鼎分別重達128千克和117.5千克，它們形狀規整，紋飾精美，十分壯觀。1939年在殷墟出土的司母戊鼎是晚商的器物，經分析表明它含銅84.77%、錫11.64%、鉛2.79%，重達875千克，是目前所知中國上古時期最重的青銅器，也是世界上迄今出土的最重的古青銅器。這時期的出土青銅器還有很多，它們和以上幾件大鼎都表明，在商代中、後期及西周前、中期，我國青銅冶鑄業進入一個鼎盛時期。
這種鼎盛狀況不僅表現在數量多、產品大而精、分布地域廣，還表現在青銅器物中不僅河南安陽出土的商代晚期的司母有禮器、明器及生活用具，而且兵器、農具及工具的數量也很多。青銅兵器實際上在商代青銅器中占有重要的地位。在品種上有戈、矛、斧、鉞、劍、戟及鏃，可以說商周時期軍隊的主要兵器大都是由青銅製的。這些兵器的製作相當精良，例如越王、吳王的青銅劍，在地下埋藏了2000多年，出土時仍是光亮閃閃，花紋清晰，刃口鋒利。青銅的農具和工具雖然不很精致，但是它們的需求量大。如河南偃師二裏頭商代早期宮廷遺址中發掘的青銅器中，鑿、錐、小刀一類工具占有很大比例。又如鄭州商代遺址出土了大量的工具和農具的鑄範，其中钁範約占可辨認的鑄範的2/3.盡管由於青銅農具、工具歸農奴使用，一般不作隨葬品，而是消耗性器物，然而曆年來仍出土了不少青銅鏟、钁、鐮、斧及犁、鏵等。青銅農具、工具的大量生產，表明它們在發展社會生產力中已占據主導地位，因此在我國傳統文化中，商周時期的青銅文化占有重要的地位。此外，商殷以後的青銅器，也由於冶鑄技術的進步，大多留有銘文（即今天所講的鍾鼎文或金文），為後人了解當時社會的政治、經濟、文化提供了寶貴的資料。
科學工作者對已出土的青銅文化鼎盛時期的青銅器進行化學分析，將它們分為兩類。一類是銅錫二元合金，其中含鉛小於2%；另一類是銅錫鉛三元合金，即含鉛大於2%。在銅錫二元合金中，銅錫的比例大多接近4：1.而在銅錫鉛三元合金中，銅與錫鉛含量和之比也維係在4：1，而錫與鉛之間似乎沒有明顯的比例關係。由此可以推測，當時的青銅冶煉已有一定的配方，但是工匠們對鍋錫或銅錫鉛之比與青銅性能的關係僅有膚淺的經驗認識，即認識到青銅比紅銅實用，因而自覺地冶煉青銅。同時，銅錫之比與銅錫鉛之比基本相同，表明當時的人們尚不能區分錫與鉛，它們都是銀白色的金屬。鉛的加入很可能是由於中原地區缺乏來源足夠的錫。錫鉛不分也反映在《周禮·考工記》裏，但隨著實踐的深化，這一不足逐漸得到克服。
關於青銅配比的“六齊”規律
戰國末年秦國宰相呂不韋集合其門客合編的《呂氏春秋》曾記載說：“金柔錫柔，合兩柔則剛。”說明人們已清楚地認識到銅和錫的性質在合煉前後所發生的變化。然而更能反映當時人們對青銅之中銅與錫鉛之間合理配比的認識的文獻當數《周禮·考工記》的“六齊”規律。所謂“六齊”即配製青銅的六種方劑。《考工記》是秦古籍中重要的科技文獻，作者不詳。據清朝人考證，認為它是春秋末年齊國人關於手工業技術的記錄。到了西漢，河間王劉德見戰國時代一些學者編排的《周官》中，“冬官司空”已佚，就把《考工記》補上。西漢末學者劉歆改《周官》為《周禮》，從此《考工記》便成為《周禮》的一個組成部分而流傳至今。由此可見，“六齊”規律實際上是春秋時期位於黃河下遊的齊國的冶金工匠們關於冶鑄青銅合金時銅錫配比的經驗總結。
《考工記》中的“六齊”規律記敘如下：
“金有六齊，六分其金而錫居一，謂之鍾鼎之齊；五分其金而錫居一，謂之斧斤之齊；四分其金而錫居一，謂之戈戟之齊；三分其金而錫居一，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。”
這段文字記錄了當時青銅冶鑄的實踐經驗，是中國也是世界上最早、最有曆史價值的關於合金配比的科學文獻。對此文獻，眾多學者進行了深入的討論，他們或從文字考義上，或更多的是對商周特別是春秋戰國的青銅器的分析研究中以驗證其可靠性、權威性及獲其正確的解釋。到目前為止，對它的解釋仍未統一，主要有兩種看法。兩種看法的分歧焦點在於對文中“金”字的理解。
“金”字在古代曾是金屬的通稱，而在該文獻的第一句“金有六齊”中，“金”是泛指青銅，對此大家認識是一致的，但是對於其後六句話中的“金”字認識就不同。
對於這兩種解釋，若按現代的冶金學和金屬學知識來看，金屬錫引入銅中生產青銅合金，降低了銅的熔點，對於冶鑄有著重要意義，特別對於澆鑄薄細精巧或渾厚凝重的青銅器尤為重要。當加入錫逐步增至30%時，青銅的熔點顯著下降，而30%以後熔點的變化就不明顯了。
青銅中的錫可以增大合金的硬度，當含錫從15%增至30%時，硬度急劇增加，增到32%，合金的硬度達到了極大值。當含錫在15%～20%，合金具有較大的堅韌性和抗撞擊強度，不易折斷。若經過退火處理，則錫的百分比可增加到25%，否則因錫含量的增大而使合金變脆。僅從上述性能來看，六齊的第二種解釋似乎較合理，然而判定六齊的真實性和權威性還必須從實際出發，即從大量出土的商周時期青銅器的分析結果來認識六齊。眾多學者對商周時期青銅器的分析結果表明，出土的商周青銅鼎彝器其錫的含量有一個相當大的變動幅度，與兩種解釋都有相當大的差距。鍾的錫含量倒有點接近第一種解釋。部分斧斤之齊也似與第一種解釋較一致。戈戟之齊和鼎齊一樣，談不上有某種配比的規律。部分大刃的合金配比看來與第二種解釋較符合，而削殺矢之齊的錫含量都比兩種解釋的低得多。鑒燧之齊中的錫含量與第二種解釋較接近。通過以上對殷周青銅器的剖析，可以得到以下認識：
其一，在諸侯各據一方的曆史背景下，受原料、資源分布不均，交通運輸、貿易往來不便，工藝技術實難交流等因素製約，人們配比煉製青銅製品很難遵循同一規則，所以對出土的商周時期各類青銅器金屬成分的剖析結果與六齊有一些差距是很自然的。
其二，無論從六齊來看，還是從分析各類商周時期青銅器金屬成分的結果來看，人們已認識到熔煉不同用途的青銅器應有不同的金屬配比，而且已有一個粗線條的輪廓，這是肯定的。由於技術經驗尚缺乏交流，特別是當以利用廢舊青銅器為原料時，人們對合金配比掌握也隻能是粗線條的。在當時能取得這樣的認識應該說已是很不簡單了。
其三，商周青銅器中普遍存在鉛，六齊之中的錫應包括錫和鉛，這是因為當時依然存在錫、鉛不分及以鉛代錫的狀況。當時人們對金屬的區分主要依據某些物理性能，恰恰在某些物理性能上，錫與鉛較為相近，因此在實際冶鑄中，有錫則用錫，少錫則用鉛代之。在合金組成中，總是以銅與錫、鉛總含量相配比。
其四，六齊規律的確是那些冶金工匠在實踐中摸索出來的經驗。我們從《考工記》中另一段記載可以證明。這段記載是描述青銅冶煉時，工匠對火候的觀察記錄：“凡鑄金之狀，金與錫黑濁之氣竭，黃白次之；黃白之氣竭，青白次之；青白之氣竭，青氣次之，然後可鑄也。”這段記錄是說在銅和錫熔化過程中，先產生黑濁的氣體，隨著溫度升高，先後產生黃白、青白和青色氣體，到此即可澆鑄了。這一記錄是符合科學的，因為在物質加熱時，由於蒸發、分解、化合等作用而生成不同顏色的氣體。開始加熱時，銅料附著的碳氫化合物燃燒而產生黑濁之氣。
早期的鐵及其冶煉
鐵是曆史上起過革命作用的各種原料中最後的和最重要的一種原料。在人類文明史上，煉鐵技術的發明是一件劃時代的重大事件。世界上最早了解到鐵約在公元前2500年，中國古代煉鐵、煉鋼技術雖然起步相對稍晚，但是它的發展卻是後來居上。從公元前6世紀的春秋晚期起，中國人在這方麵不斷有獨特的創造，在世界冶金史上曾居於遙遙領先的地位。
河北槁城出土的商代的鐵刃銅鉞
1.隕鐵的利用與煉鐵技術的起源
早在公元前13、14世紀，中國人就已識別和使用了鐵。1972年河北槁城台西村商代中期遺址出土的一件鐵刃銅鉞，經檢驗，鐵刃的含鎳量至少在8%以上，是用含鎳較高的隕鐵經加熱鍛打成型後與青銅鉞體鑄接而成的。1977年北京平穀劉家河商代中期遺址也出土一件鐵刃銅鉞，經鑒定與台西村出土的那件一樣，刃部是用隕鐵鍛製的。另外，據傳1931年在河南浚縣辛村曾出土類似的鐵刃銅鉞、鐵援銅戈各一把，年代相當於殷末周初，後流入美國，現收藏於華盛頓弗裏爾美術館。鐵刃經電子探針測定，也是以含鎳較高的隕鐵為原料鍛造成的。雖然這些銅兵器的鐵刃是以隕鐵為原料，但它們的出土表明，最遲在商朝中葉，中國的先民們已經對鐵有所認識，而且已能夠進行鍛打加工並與青銅鑄接成器。
隕鐵器之所以屢被使用，是因其在使用過程中顯示了極好的韌性與強度（優於當時所知的一切材料），這自然會促使人們去尋找類似的原材料（自然界裏與隕鐵外部物理特征最相近的就是鐵礦石），並且嚐試用各種辦法來探索從這些新材料提煉出鐵的途徑，從而可能導致煉鐵技術的產生。
對隕鐵的加工和鑄接，無疑都是在青銅冶鑄作坊中進行的。商代高度發達的青銅冶鑄技術，使它從礦石、燃料、築爐、熔煉、鼓風和範鑄技術等各個方麵，為人工煉鐵技術的出現創造了條件。例如商代熔鑄司母戊大方鼎這樣的大型鑄件，必須要有較大的熔爐、鼓風器和較高的爐溫，而最遲到殷商晚期，已能得到1200℃以上的高溫，這就從技術上具備了將鐵礦石還原為液態鐵或半液態鐵的可能性。關於這一點，有考古材料為證：1976年山西靈石縣旌介村殷代墓出土一件含鐵銅鉞，通體有鐵鏽，刃部尤多，鉞身各部位含鐵量不同，刃部含量達8.02%，闌中部含。量4.5%，內部含量3.82%，為銅鐵熔合體，刃部含鎳隻有0.002%，說明不是由隕鐵所鍛造的。從同墓出土的其他兩件銅鉞毫無鐵鏽的情況來看，此件銅鉞所含的鐵是經冶煉鑄人的，尤其是刃部含鐵量較高，更說明這應當不是偶然的現象，而是當時的冶煉技術已經能使熔爐的溫度達到將伴生的鐵礦石同時還原出來並加以熔鑄成器的程度。可見，中國煉鐵技術的發明很可能是在商代。