青銅兵器中的複合劍是如何鑄造出來的?
古代複合金屬鑄造工藝,可分為嵌鑄、表麵熔鑄與銅鐵合鑄等幾種。這類工藝,有的是為提高器物的裝飾性,如嵌鑄紅銅紋飾、銅柄鐵劍等;有的是為了滿足產品性能的要求,如鐵刃銅鉞、雙色劍等。它是中國青銅冶鑄技術高度發展的表現之一,運用這幾種工藝鑄造的青銅兵器亦是我們青銅兵器收藏愛好者應關注的重點。
在青銅冶鑄技術中,戰國時期創造的雙色劍嵌鑄工藝,是一項突出的科技成就。戰國末期趙國的哲學家荀況在他所著的《荀子》一書中曾載有:“白者所以為堅也,黃者所以為韌也,黃白相雜則堅且韌,良劍也。”這裏所記載的就是戰國時期鑄劍工匠們發明的青銅劍全新鑄造技術——嵌鑄法。因為這種劍的劍刃與劍身,分別呈兩種不同顏色,故名雙色劍或複合青銅劍。上述記載已被考古發掘所證實。這種劍不僅僅出土於中原地區,而且在江西、長沙、吳越和嶺南地區也有發現。1952年在湖南長沙出土了一把戰國時期的雙色青銅劍,該劍殘長66厘米,明顯地看出劍脊、劍刃兩種不同的顏色。
青銅劍是春秋戰國時,步騎兵用於拚殺格鬥的重要武器,劍脊在格鬥時要經受重力撞擊,故要求強度高,且韌性要好;劍刃則要求鋒利,硬度高能洞穿堅實的皮甲而鋒鍔不摧。當時,工匠們通過長期實踐經驗的積累,對青銅合金成分、含量與性能的關係已有所認識,並逐漸認識到用同一種合金配比成分的青銅,無法滿足青銅劍高強度、高韌性和高硬度的要求,於是創造出脊、刃青銅成分含量不同的嵌錯技術。
上海博物館曾對五把東周雙色劍的合金成分平均數據進行統計,結果是:劍脊含銅量為87.65%、錫11.47%、鉛0.1%;劍刃含銅為78.52%,錫18.52%,鉛0.34%。根據近代青銅合金理論,銅錫合金的機械性能與含錫量的關係來分析:當錫青銅的含錫量在10%左右時,韌性好,且有較高的強度和硬度,呈赤黃色;當錫含量增加至20%左右時,硬度高,且有較高強度和定韌性,呈灰白色。上述理論與出土雙色劍合金成分相一致,表明雙色劍的性能確是優於其他青銅劍,也說明了戰國時期對錫青銅認識和嵌鑄技術的應用,已具有很高水平。
雙色劍的嵌鑄工藝與一般青銅劍的鑄造工藝有同有異。相同的是,同樣采用雙麵無芯範,內澆口設在劍柄側麵,為了使劍刃澆注完整而用莖端正澆法;不同的是,雙色劍嵌鑄工藝分為兩步,先鑄劍脊,然後與劍刃嵌鑄為整體。其程序是,按劍身脊棱的幾何形狀要求,分別製出兩套雙合範,用以澆注雙劍脊,然後把它嵌在劍整體陶範內,合範前上範與下範之間的劍脊用支撐物(針狀或片狀的銅物)固定,使其在型腔內定位牢靠,避免澆注銅液衝擊移位而影響鑄件質量。澆注後,經清理、澆注係統,打磨、修銼劍身而成。這種劍,中部呈凸起菱形脊,劍身輕薄、劍刃鋒利,性能優良,不愧是我國在古代獨具匠心的傑作。