序言

“冶铁”一词，在古代，泛指炼铁、炼钢和铸造、锻造等技术。本书沿用这个名词，用来概括这些技术。同时在具体叙述中，则严格加以区别，以免混淆。

关于中国冶铁技术发展的历史，不仅是科学技术史研究的重要部分，而且是中国古代史研究中的重要课题。因为它直接关系到生产工具的改进，并关系到古代社会生产力的提高和发展。

中国古代之所以能够比欧洲早一千年出现封建社会，其中一个很重要的原因，就是由于中国古代社会生产力很早得到了比较高度的发展，这是和当时冶铁技术的高度发展分不开的。中国至迟到春秋晚期已发明生铁冶铸技术，这项发明比欧洲要早一千九百多年，欧洲直到封建社会中期（14世纪）才推行这种技术。中国至迟在战国早期已创造铸铁柔化处理技术，已能把生铁铸件经过柔化处理变为可锻铸铁（即韧性铸铁），这又早于欧洲两千三四百年，欧洲要迟至封建社会末期（18世纪初叶）才应用这种技术。当时我国由于生铁冶铸技术的发明，铁的生产率大为提高；又由于铸铁柔化处理技术的创造，使得白口铁铸造的工具变为韧性铸铁，大大提高了工具的机械性能。正是因为春秋战国之际冶铁技术得到高度发展，标志着当时高度发展的生产力水平，这就可能引起生产关系的变革，促使封建社会较早地诞生。

中国在封建社会前期之所以能够出现像战国、秦、汉那样物质精神文化高度发展的阶段，显然与当时高度发展的生产力水平有关，与当时高度发展的冶铁技术水平也是分不开的。中国在战国、秦、汉时期，生铁冶炼技术有较快的发展，铸造铁器技术又有了长足的进步，铸铁柔化处理技术也达到了先进水平，因而韧性铸铁的工具特别是农具得到了广泛的使用，这样当然大有助于农业生产的发展。至少到公元前1世纪的西汉后期，中国人民就创造了生铁炒炼成熟铁或钢的技术，这项发明又比欧洲要早两千多年，欧洲要到18世纪中叶才创造“炒钢”技术。至迟在公元5—6世纪的南北朝时代，我国人民又发明了“灌钢”冶炼法，这种以生铁水灌注熟铁的炼钢方法是中国人民独特的创造，这在世界钢铁冶炼技术发展史上是值得大书特书的。到封建社会后期的唐、宋时代，这种炒钢和灌钢技术以及锻造技术又有进一步的发展。中国在封建社会后期之所以能够出现像唐、宋那样物质精神文化进一步高度发展的阶段，应与当时冶铁技术和社会生产力的进一步发展有密切关系。唐、宋时代由于炼钢技术和锻造技术的进一步发展，使得锻造的大型钢刃熟铁农具代替了过去铸造的小型薄壁韧性铸铁农具，从而提高了农业生产技术，使农业生产得到进一步的发展。

作者开始从事这个课题的探索是在1954年春天。那时正在上海博物馆担任领导工作，有个炼钢厂的工作人员看到陈列室里陈列有古代钢铁刀剑，写信来提出了这样一个问题：“炼铁炼钢需要较高的温度和一定的技术，我国古代劳动人民是怎样杰出地创造这种技术的？是掌握了怎样出色的技术来炼成宝刀宝剑的？”作者感到一时难以作出科学的答复，因此意识到这个课题的科学研究的重要性，开始向这方面摸索。

在50年代，这个研究领域还是一块荒地，有关这方面的研究成果很少，只见到下列两篇论文：（1）李恒德先生的《中国历史上的钢铁冶金技术》，发表于1951年12月《自然科学》1卷7期。这篇论文讨论了中国为什么能够早欧洲一千多年发明生铁冶铸技术，还初步分析了宋代沈括《梦溪笔谈》和明代宋应星《天工开物》所记述的炼铁炼钢技术。（2）周志宏先生的《中国早期钢铁冶炼技术上创造性的成就》，发表于《科学通报》1955年第2期。这篇论文记述和分析了1938年四川重庆流行的“苏钢”冶炼技术。这两篇论文的作者都是科学界前辈，他们开始对中国文献上记载的和流传在民间的炼铁炼钢技术作了科学分析。尽管这些分析是片断的，没有能够追溯它的起源和流变；尽管由于不了解它的起源和演变，不免产生了一些误解（例如李恒德先生误认为灌钢是把硬的生铁嵌在柔铁中，后世演变为“夹钢”），但是他们的探索，对我国冶铁技术发展史的研究还是起了促进作用。

要做好中国冶铁技术史的研究，需要从事下列四方面的工作：（1）对流传在中国各地的土法炼铁、铸铁、炼钢技术进行调查研究，并搜集有关资料，探索它的起源和流变，从而追溯古代冶铁技术的发展情况；（2）从古代的科技著作、有关制造武器著作以及笔记、方志等史料中，广泛搜集有关冶铁技术的资料，从而探索中国历史上各个时期冶铁技术的发展情况；（3）广泛调查和发掘各个时期的重要冶铁遗址，从而探索各个时期的炼铁技术、铸造技术和炼钢技术、锻造技术；（4）与此同时，还必须对已出土的各个时期有代表性的铁器进行科学化验和金相鉴定，从而进一步探索各个时期冶铁技术的发展水平。要做好上述四方面的工作，不仅要具备有关的历史知识，还要懂得冶金技术，又要了解欧洲冶铁技术的发展历史，以便作好比较研究，更要进行大量的考古工作和对出土铁器的化验鉴定工作。这就需要史学工作者、考古工作者和冶金工作者密切合作。

当作者开始向这方面摸索的时候，存在的具体困难是很多的。许多史料分散在各处，前人没有作过系统的整理；各时期的重要冶铁遗址发现不多，而且都没有经过科学的发掘；已出土的各时期有代表性的铁器也还有限，而且都没有经过科学化验和金相鉴定；流传在各地的土法冶铁技术大都没有经过调查，更没有进行科学的分析。因此感到一时不可能取得全面的有系统的研究成果，只能采取逐步探索的办法，逐步争取各方面研究的进展。我当时总的探索目标是：摸清中国古代炼铁、炼钢技术及其铸造、锻造技术发展的轮廓和线索。因为只有在了解总的发展轮廓和线索之后，才有可能从各方面作进一步深入的科学研究。

作者按照这样的探索目标开始摸索，在1955年写成了两篇论文：（1）《试论中国古代冶铁技术的发明和发展》，发表于《文史哲》月刊1955年第2期；（2）《中国古代冶铁鼓风炉和水力冶铁鼓风炉的发明》，收入李光璧、钱君晔编《中国科学技术发明和科学技术人物论集》，1955年12月三联书店出版。接着，就在这个基础上，再作进一步的探索，写成了《中国古代冶铁技术的发明和发展》一书，1956年10月由上海人民出版社出版。作者编写这本小书的目的，就是想给中国古代冶铁技术发展的历史，初步理出一条线索，期望引起史学工作者和考古工作者的重视，并得到研究冶金的学者的帮助。作者在这本书《校后补记》的末段，在说明研究这个课题的重要性之后，提出了这样的呼吁：“一般历史学者缺乏冶金史的科学知识，很难在这方面作深入的科学研究，我们希望研究冶金的学者多多注意这个问题，并展开深入的讨论和研究，以促使这个问题早日得到解决。”

作者从事中国古代史的研究，而不是冶金史的专门研究者，编写有关冶铁技术史的著作，目的在于抛砖引玉，想引起学者们的重视，为推进这方面的科学研究工作而共同努力。十分高兴，《中国古代冶铁技术的发明和发展》这本书的出版，达到了预期的效果，引起了国内外学者特别是科学技术史研究者的注意和重视。英国李约瑟先生就是因为看到这本小书，来到我国访问时，专门同我讨论一些有关问题，特别是灌钢冶炼法的源流问题，他十分珍视这方面的研究成果。

正是由于国内外学者的重视和督促，促使我这个古代史研究者向这方面作进一步的探索，得到了一些进展。通过对古代有关文献的摸索，通过对近代流传在全国各地土法炼铁炼钢技术源流的探讨，初步了解了我国冶铁技术发展历史的基本轮廓和线索，因而把旧著加以改写，写成了《中国土法冶铁炼钢技术发展简史》一书，1960年2月由上海人民出版社出版。但是由于冶铁技术史料还没有全部掌握，尤其是笔记、方志中的有关史料还没有充分利用，许多古代重要冶铁遗址没有经过科学发掘，许多出土铁器没有经过化验和金相鉴定，这部书虽经大量增补改写，还是有很大的局限性。

值得庆幸的是，有关冶铁技术史的学术讨论开展了。例如关于元代王祯《农书》上所载炼铁炉的水力鼓风机（水排）的复原问题，曾引起了讨论。作者前见清代聚珍版《农书》所绘《卧轮式水排图》，把“掉枝”误装在“上卧轮”上，使“旋鼓”和整个牵动“木扇”的机件不相联属，因而根据由回旋运动变为往复运动的原理，把“掉枝”改装在“旋鼓”上来，使它能够转动，画了复原图，见拙作《中国古代冶铁鼓风炉和水力冶铁鼓风炉的发明》一文和《中国古代冶铁技术的发明和发展》一书。但是，这张复原图还存在缺点，使“旋鼓”脱离了木架，这样的装置还不稳妥。李崇洲先生在《文物》1959年第5期上，发表《古代科学发明水冶鼓风机——水排及其复原》一文，对《农书》的卧轮式水排和立轮式水排都作了复原，并画出了示意图。李崇洲先生对作者所画《卧轮式水排复原图》提出了校正意见，依然把“旋鼓”装在木架下，并把“掉枝”装在木架上的“旋鼓”的“转轴”上，这是符合《农书》原意的。后来刘仙洲先生《中国机械工程发明史》（科学出版社1962年出版）第一编第52页所绘“稍加改正”的《农书水排图》，也采用这样的复原图。但是，李崇洲先生所绘《立轮式水排示意图》，很不正确，图中用绳索悬挂着木框，在木框中装置着横立的“偃木”，这和《农书》所说“簨头竖置偃木，形如初月，上用秋千索悬之”的原意不合，而且这样的复原装置不可能达到鼓风的效果。作者因此写成《关于水力冶铁鼓风炉“水排”复原的讨论》一文，发表在《文物》1959年第7期，一方面表示接受对原来所画《卧轮式水排复原图》的校正意见，另一方面根据《农书》原意，指出李先生对立轮式水排复原的错误，并另作复原，画出了一张准确的《立轮式水排示意图》。接着，李崇洲先生写成《关于“水排”复原之再探》一文，表示接受作者关于立轮式水排的复原意见，取消了悬挂的木框，把初月形的“偃木”竖装在“直木”上；但是还坚持认为王祯《农书》上的“水排”是东汉时代形式，并认为《农书》上《水排图》中长方形鼓风器不是“木扇”而是韦囊。因此作者又写成《再论王祯〈农书〉“水排”的复原问题》一文，再作商讨。以上两文，同时发表在《文物》1960年第5期上。关于王祯《农书》上两种“水排”的复原，经过这样反复的讨论，就更加准确了。

最近二十多年来，中国冶铁技术史的研究取得了很大的进展，除了根据文献记载加以探索和依据流传在各地的土法冶炼加以追索以外，古代冶铁遗址的发掘工作取得了很大成果，出土古代铁器的化验和金相鉴定也取得了很大成绩。这些都是考古工作者和冶金工作者努力合作的结果。

在古代冶铁遗址发掘方面，以河南省汉代冶铁遗址的发掘所取得成果最大。从1958年以来，河南省先后发现汉代冶铁遗址十五处，其中经过发掘或局部发掘，发表考古报告或发掘简报的有五处：（1）巩县铁生沟遗址，1959年发掘，出版有考古报告《巩县铁生沟》，1962年文物出版社出版。（2）温县招贤村遗址，1974年局部发掘，出版有考古报告《汉代叠铸——温县烘范窑的发掘和研究》，1978年文物出版社出版。（3）鹤壁市鹿楼村遗址，1958年部分发掘，发表有《河南省鹤壁市汉代冶铁遗址》，见《考古》1963年第10期。（4）郑州市古荥镇遗址，1975—1976年两次发掘，发表有《郑州古荥镇汉代冶铁遗址发掘简报》，见《文物》1978年第2期。（5）南阳市北关瓦房庄铸铁遗址，1959、　1960年发掘。发表有《南阳汉代铁工厂发掘简报》，见《文物》1960年第1期。由于这些发掘取得出色成果，使我们对汉代炼铁炉和化铁炉结构以及冶炼技术、铸造技术有了比较深入的了解。

与上述考古发掘工作相配合，还展开了对古代铁器的化验和金相鉴定工作，主要也着重于各地出土的战国和汉、魏时期的代表品。已发表的重要铁器检验报告计有下列六篇：（1）孙廷烈同志《辉县出土几件铁器底金相学考察》，刊于《考古学报》1956年第2期；（2）华觉明、杨根、刘恩珠同志《战国两汉铁器金相学考查的初步报告》，刊于《考古学报》1960年第1期；（3）冶军《铜绿山古矿井遗址出土铁制及铜制工具的初步鉴定》，刊于《文物》1975年第2期；（4）北京钢铁学院压力加工专业《易县燕下都44号墓葬铁器金相考察初步报告》，刊于《考古》1975年第4期；（5）北京钢铁学院金属材料系中心化验室《河南渑池窖藏铁器检验报告》，刊于《文物》1976年第8期；（6）长沙铁路车站建设工程文物发掘队《长沙发现春秋晚期钢剑和铁器》，刊于《文物》1978年第10期。由于这些铁器检验的结果，使我们了解到春秋晚期已能铸造白口生铁，已经发明炼制“块炼渗碳钢”技术；春秋战国之际已经发明铸铁柔化处理技术，能够炼制可锻铸铁（即韧性铸铁）；战国中期已能铸造麻口生铁；西汉中期已能铸造灰口生铁，并能炼制“铸铁脱碳钢”。

根据上述考古发掘成果和出土铁器检验结果，进一步探讨我国封建社会前期冶铁技术发展水平的论文，有下列五篇：（1）北京钢铁学院李众（即理论组集体）《我国封建社会前期钢铁冶炼技术发展的探讨》，刊于《考古学报》1975年第2期；（2）北京钢铁学院李众《从渑池铁器看我国古代冶金技术的成就》，刊于《文物》1976年第8期；（3）中国冶金史编写组《从古荥遗址看汉代生铁冶铸技术》，刊于《文物》1978年第2期；（4）河南省博物馆、中国冶金史编写组《河南汉代冶铁技术初探》，刊于《考古学报》1978年第1期；（5）华觉明同志《汉魏高强度铸铁的探讨》，1978年第3届全国铸造学会年会论文。上述这些论文的发表，使我们对于我国封建社会前期冶铁技术的发展线索和发展水平，都比较清楚了。这是最近五年来冶金研究者和考古工作者进一步合作所取得的可喜成果。在中国古代冶铁技术史的研究有了进一步发展的今天，有必要对我过去所写冶铁史的著作再次加以增补改写。通过增补改写，可以进一步显示出中国古代冶铁技术高度发展的轮廓和线索，从而说明中国古代社会生产力得以高度发展的重要原因。回顾我开始从事中国古代冶铁技术史的探索，到这次改写稿的完成，前后经历了一个世纪的四分之一时间。由于学术界的共同努力，这个课题的研究已经取得重大的进展，使我得到不少教益。我就是在这个基础上，改写成本书的。

目前我们对于中国古代冶铁技术发展史的研究，已经取得了重大进展，但是应该看到，还存在着许多不足之处，有待于我们进一步努力。中国封建社会前期冶铁技术的发展情况，固然我们已经比较清楚了，但是其中还有一些未解决的问题，有待于我们作进一步探索。例如在汉、魏铁器中发现的类似球墨的铸铁，究竟当时怎样炼制成的，需要我们作出科学的回答。至于我国封建社会后期冶铁技术的发展情况，有许多地方还不够清楚。因为我们对唐、宋以后的冶铁遗址还没有作过系统的发掘，唐、宋以后的铁器出土还不够多，同时我们对唐、宋以后有关冶铁技术的史料的搜集和探索，也还不够全面，不够深入。我的旧著，对于前期叙述和分析较详，对于后期反而较略。我这次改写的新著，仍然存在这个缺点。对于唐、宋以后冶铁技术的研究，今后必须加倍努力。

我们需要根据古代冶铁遗址发掘的结果和出土古代铁器鉴定的结果，对各个阶段冶铁技术作出分析和研究；同时我们也需要结合有关冶铁技术的文献史料，作出有系统的综合和探索。只有这样，才能探索清楚中国古代冶铁技术的发展规律，从而科学地说明冶铁技术的发展对于古代社会生产力所起的促进作用。中国古代有关科技著作中谈到的冶铁技术，有些还有待于深入的探讨。例如《天工开物》所绘炼铁图中所谈到的“堕子钢”，《中国冶金简史》（科学出版社1978年出版）把它看作一种特殊的炼钢方法，并列入《我国古代冶金技术大事记》中，作为明代的重要成就。我不同意这一看法，认为这不可能是一种炼钢方法，所谓“堕子钢”或“堕子生钢”，只能是一种优质生铁。同时有些考古报道也还有问题，需要加以核实。例如1961年广东新会崖门附近发现南宋末年冶铁遗址，《南方日报》1961年10月20日报道“本省首次发现古代炼铁遗址”，其中讲到：“令人最注意的是在遗址中还发现有石灰石、白云石与焦炭，可知当年炼铁方法与现代有所不同”。近来有许多学者根据这点认为中国使用焦炭炼铁开始于南宋末年。可是经过查对，得知这个报道是转载《羊城晚报》的，《羊城晚报》1961年10月18日的报道，原来是说：“值得注意的是在遗址中，尚未发现冶炼用的石灰石、白云石与焦炭等，可知当年冶铁方法与现代冶铁方法不同”。原来是“尚未发现”焦炭等，竟然误作“还发现有”焦炭等，真是一字之差，谬以千里了。这点，承广东省博物馆曾广亿先生查对后告知，很是感谢。

为了具体说明古代冶铁技术进步和社会生产力发展的关系，更需要系统地考察炼铁、炼钢和铸造、锻造技术逐步发展的成果，进一步阐述历史上铁农具的重要改革及其在农业生产中的具体作用。作者为此曾写成《我国历史上铁农具的改革及其作用》一文，刊于《历史研究》1980年第5期。作者认为，我国古代铁农具的重要改革，先后有三次。第一次在战国秦汉之际，由于生铁冶炼技术的发展和生铁柔化技术的发明，逐渐推广使用韧性铸铁农具（除了犁铧、犁壁使用白口铁铸造以外），成为促使农业生产出现第一个高峰的重要因素。第二次改革在唐宋之际，由于“炒钢”技术的发展和“灌钢”冶炼法的进步，逐渐推广使用钢刃熟铁农具。在耕犁上创造了犁刀的装置，手工耕具中出现了铁搭和踏犁，成为促使农业生产出现第二个高峰的重要因素。第三次改革在明清之际，由于“生铁淋口”技术的发明，推广使用“擦生”农具，对农业生产发展也起一定的作用。

在这次改写这部新著的过程中，我特别感谢自然科学史研究所华觉明先生的帮助。他把他在全国铸造学会年会上宣读的论文《汉魏高强度铸铁的探讨》一文，在没有正式发表以前就寄来供我参考和引用（按此文已发表于1982年1月出版的《自然科学史研究》创刊号）。他还多方面帮助搜集和翻印古代铁器的金相照片，以供我出版此书的需要。同时，承蒙湖南省博物馆提供长沙杨家山楚墓出土春秋晚期钢剑及其金相组织照片，还承湖北省当阳县文化馆董乐义先生提供当阳县玉泉寺北宋铁塔照片两张。全稿承蒙上海人民出版社历史读物编辑室林烨卿、张美娣两同志认真审阅校正。特此表示谢意。