正文 冶煉中的合金規律(1 / 2)

任何一門學科的發展都離不開理論和著作的指導,理論和著作是支撐學科發展下去的基礎,化學也不例外。

自從有了人類,就有了化學,在化學發展的曆史長河裏,無數的理論和著作如耀眼的繁星在人類的文明史裏熠熠生輝。它們或指導前人的化學研究工作,抑或成了後人研究化學的理論依據。

縱觀化學理論和化學著作,出現了許多流傳千古的名篇佳作,對人類曆史的影響非常大,直到現在,這些理論著作仍然影響著一代又一代的化學愛好者。

合金是由一種金屬跟其他金屬或非金屬所形成的材料或物質。古代工匠冶煉的青銅就屬於銅與錫或鉛的合金。雖然西亞民族創造了最早的銅和青銅文明,但青銅冶鑄術水平最高的還要算我國商周時期的工匠。精美的青銅四羊尊、後母戊鼎等一大批青銅器,以及稍後又鑄出的舉世罕見的曾侯乙編鍾、尊盤等,都是當時的傑作。這些成就的出現是與方士們對商銅成分配比的不斷探索和實踐分不開的。

戰國時齊國著作《周禮·考記》中,記載著世界上最早的關於合金的“六齊”規則。書中寫道:“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。”在這裏“齊”同“劑”,是調劑、劑量的意思。整段的意思是:青銅中銅和錫的重量比,在鍾鼎之齊是6:1,在斧斤之齊是5:1,在戈戟之齊是4:1,在大刃之齊是3:1,在削殺矢之齊是5:2,在鑒燧之齊是2:1。根據大量的分析統計觀察,這幾條規則基本上符合實際情況,一般青銅含錫17%~20%最為堅利,過此逐漸變脆。“六齊”中的斧斤(工具)和戈戟(兵器)大體在此範圍。青銅中錫的成分占30%左右時,硬度較高,而削殺矢都是兵刃,既要鋒利、硬度大,又要堅韌,所以在此範圍內。青銅的顏色隨著錫含量的增加而發生變化,由赤銅色(紅銅)經赤黃色、橙黃色,最後變為灰白色。鑒燧即青銅鏡,隻需灰白色,不怕脆。鍾鼎要堅韌,更要輝煌燦爛,故含錫1/7,具有美麗的橙黃色。如後母戊鼎經化驗其錫鉛之和為14.43%,也符合“六齊”中鍾鼎含錫定為14%~16%的規則。

“六齊”規則是世界上最早的合金熔煉的工藝總結,它指導工匠根據所要製造的青銅器的不同用途,正確地選擇不同性能的合金成分。但由於古代條件所限,沒有配套的、完備的監測和化驗技術,工匠們隻能憑經驗判斷,不能十分準確地運用“六齊”規則,自然也就不會每件製品在配比上都完全與此相符。

上海、浙江、湖南等博物館中都珍藏有交合劍,就是方士們當時基於對青銅合金成分的配製的深刻認識,由兩種成分不同的青銅分鑄的產物。劍的脊部要求韌性好,用含錫約百分之十幾的青銅,兩邊的刃部非常鋒利,用含錫20%以上的青銅,這樣的劍剛柔相濟,威力很大。