中国开始冶铁和使用铁器的年代,目前尚无定论。有些学者认为,早在殷朝早期人们已经接触了金属铁,不仅能识别铁和青铜在性质上的差异,并且熟悉铁的热加工性能,将其锻打成器。
考古发现的人工冶炼的最早铁器属于春秋时期,目前已知的大约有二十件左右,有凹形锄()刃、梯形锛刃、削、刮刀、剑(包括铜柄铁剑、玉柄铁匕首)、鼎等。经金相核验,多数属固态还原的块炼铁。其中的钢剑,可能是从固态还原的铁再渗碳锻造而成。长沙窑岭出土的铁鼎和六合程桥出土的铁块,乃白口铁冶铸而成。
世界各国的冶铁技术发展过程,一般经历从固态还原的块炼法到生铁冶炼两个阶段,即先有锻造的不含碳的铁,然后才发明铸铁,两者之间相距的时间很长。中国出现块炼铁的时间比西方晚,使用生铁的时间却遥遥领先。从块炼铁到生铁的出现,时间可能是相衔接的,而且铸铁和用生铁制钢一直是主要的冶炼方法。这是中国古代冶铁业的一大特点。
战国铁器
战国早期的铁器,品类与春秋晚期差不多,但开始在铁器上采用错金嵌玉工艺,而且在冶炼技术上发明了韧性铸铁。韧性铸铁工艺是用退火方法,使白口铁中与铁化合的碳(FeC)成为石墨而析出,以降低白口铁脆性的柔化处理工艺。这一发明,大大提高了铁器的实用性能,为战国中期以后的铁器大量应用于军事和农业生产创造了技术条件。
战国中期以后,发现的铁器已遍及当时的七国地区,并见于北方的胡貉和南方的百越。出土总数已近千件,器类包括农具、手工业工具、兵器和杂器,而以农业、手工业工具为大宗。农具有镬、锄、、铲、镰等品种。由于各地土质不同,同一类型的农具又有不同的形式,如镬有长方板楔形和长条椭圆孔形;锄有六角形、梯形、凹形铁口锄和多齿锄;镰有矩镰、爪镰;等等。手工具有斧、锛、锥、凿、锤;兵器有剑、戟、矛、匕首、胄;杂用器有削、刮刀、环、钩、带钩等。
战国后期,铁器的使用推广到社会生产和生活的各个领域。在农业生产中,铁农具已经基本上代替了木器、石器、骨器、蚌器和青铜器,初步取得支配地位,为扩大耕种面积,改良土壤,深耕细作,提高作物产量发挥了巨大作用。在手工业中,工具也以铁制为主。成书于战国晚期的《管子·轻重》说:“一农之事,必有一耜一铫一椎一,然后成为农;一车必有一斤一锯一一一凿一钵一轲,然后成为车;一女必有一刀一锥一箴一,然后成为女。”可见铁器已成为社会生产各部门所必需的工具。
块炼渗碳钢及其淬火工艺的掌握,为大量生产优质武器创造技术条件。地下发现的战国铁兵器,以楚、燕两国为最多,主要是剑、戟、矛。经金相考察,剑戟中的多数是将块炼铁增碳后多次加热锻打成形,并经淬火而成的,具有坚硬锐利的刃部和韧性的实体。
各地发现的战国时期的铁器,各单类器物的基本形制和外形特征大体一致;其冶炼制作方法几乎完全相同;各种器形演变的因袭发展关系也比较清楚。这些都反映了当时列国文化的共同性。再从当时边境地区出土的铁器来看,时代一般较晚,造型与内地没有大的区别。由此可以证明,中国的古代铁器冶铸技术是独自发生、发展的,并从中原向其四周推广。大约在战国晚期,中国铁器由燕国传入朝鲜,继又传入日本,从而形成以中国为中心的东亚早期铁器文化圈。