铜与铁的较量:一场长达两千年的武备竞技

作者:周渝

本文转载自:国家人文历史(ID:gjrwls)

本文摘编自《国家人文历史》2023年11月下,原标题为《铜与铁的较量:一场长达两千年的武备竞技》,有删节

铜与铁的较量:一场长达两千年的武备竞技

春秋霸主齐桓公曾为军需武备不足之事而苦恼,向管仲问计。管仲告诉他,要想从根本上解决问题,就得按这两句话做:“美金以铸剑戟,试诸狗马;恶金以铸鉏、夷、斤、斸,试诸壤土。”

 

管仲这话出自《国语·齐语》。用来做剑戟的“美金”被认为是铜,可以拿它斩杀活物,喻打仗所用的兵器;而“恶金”则是铁,用它来制作农具,正是物尽其用。不过有人产生怀疑,在齐桓公生活的春秋早期,稀少的铁器真会与无处不在的青铜器并立讨论吗?

 

从考古成果看,当时不仅有铁器,而且还有铁兵器,只是数量远远不及青铜器。在世界范围内,各国铁器的锻造通常都经历了两个阶段,第一阶段是陨铁锻造时期,第二阶段才是人工冶铁锻造铁器时期。早在商代,我国就已经掌握了利用陨铁制作武器的技术。那么,我国是什么时候开始人工冶铁的呢?学界至今仍有不同看法,有西周说、春秋早期说、春秋中晚期说等等。不过以铜铸剑戟,铁铸鉏、夷倒是很能反映春秋中晚期的社会情况,出土文物里属于这个时期的铁器非常多,且都以铁农具为主。军事装备也不乏铁制品,不过青铜仍稳坐第一把交椅。但正是从此时起,冶铁技术迅速发展,铁制兵器逐渐登上历史舞台,铜与铁在军事领域的地位此消彼长,展开长达2000年的较量。

 

铜与铁的较量:一场长达两千年的武备竞技

/铁刃铜钺,商代,藁城台西商代遗址出土。当时的铁制兵器主要由陨铁铸造

 

青铜让位于铁

冷兵器时代的青铜武备是被铁器击败的。

 

从春秋到战国,铁器由少而多。春秋早期铁器出土仅在西北地区和河南西部等地,但到春秋中晚期,几乎在全国范围内都有铁器出土,涉及当时的周、郑、秦、齐、楚、燕、鲁、吴、越等国,尤其以南方出土的铁器为多。铁矿的分布要远大于铜矿。古人在采得铁矿后,制成块炼钢。以春秋时期的条件,掌握这样的冶铁技术不算困难。

 

尽管与铜相比,当时的铁被冠以“恶金”之名,但铁制农具的出现,尤其是铁犁的横空出世,开启“牛耕时代”,给我国带来一场农业革命。农耕时代,农业的变革必然影响所有社会领域,自然也包括军事。到战国时期,已有大量的铁簇、铁矛、铁刀出现,是铁制兵器被大量运用于战场的证明。

 

铁制兵器的普及是否意味着青铜全面退出军事领域呢?答案是否定的。事实上,春秋战国正值我国青铜冶铸业的第二个巅峰期,列国铸造兵器仍以青铜为主,尤其在秦国。直到秦始皇统一六国时,这一现象仍未改变——秦始皇兵马俑出土的青铜兵器多达4万余件,铁制兵器反倒罕见。这当然有地域原因,秦国地处西北,产铁较少,而且冶铁技术上的确落后于其他地区。战国燕下都遗址出土的铁制兵器比例就远远高于秦地。不可否认的是,在经历巅峰之后,铁器的普及与青铜器在社会生活中的地位逐渐下降是事实,以金属为主的武器装备在材质上发生变革是必然趋势。

 

铜与铁的较量:一场长达两千年的武备竞技

/燕国铁胄,战国,河北易县武阳台村燕下都遗址 44 号墓出土。战国时期,已有大量铁器被用于战场

 

到两汉时期,铜在军事领域首次被铁全面压制。汉代,冶铁术进一步升级。考古人员在河北满城汉墓发现中山靖王刘胜的佩剑,剑长104.8厘米。经金相分析,证实其是用块炼铁锻造的早期“百炼钢”,这种产品做起来用工量大、效率不高。西汉中期以后,用生铁“炒”成熟铁或钢的新工艺——炒钢法,大大简化了锻打渗碳的工序,使大量产钢成为可能。

 

两汉是铁器的全盛时代,但铜铁易位并非一蹴而就。钢铁最先攻占的军事高地是防护装备,即将士们的甲胄。想要在战场上提升肉体对尖兵利器的防御能力,就必然得从甲胄的材质入手。不过在先秦时期,青铜主要用来铸造防御头部的盔,很少成为身甲材料。彼时工匠们需要找到坚硬的皮革,或者以多层皮革缝合制作皮甲,以防被金属武器击穿。可到了汉代,战争形式、规模、烈度都发生巨大变化,尤其是硬度高于青铜的铁制兵器出现,让皮革无法满足防御需求,于是掌握冶铁技术的大汉王朝开始大量给军士装备铁制铠甲。在西汉典籍中,“甲”通常指由皮革制作,“铠”,则为铁制。考虑到汉代典籍中“铁铠”一词的出现频率远高于“革甲”,考古发现的汉代甲胄也以铁甲居多,基本可以确定,自汉武帝之后,铁甲逐渐占据主流,这一定程度能够反映铁在军事上日益提高的地位,而先秦时期盛行了千年的青铜头盔也彻底被铁盔取代。

 

铜与铁的较量:一场长达两千年的武备竞技

/错金铁短剑,西汉,满城陵山中山靖王刘胜墓出土,现藏河北博物院。满城汉墓出土的大量铁器表明,在西汉时期,我国冶铁技术已非常成熟

 

披上铁铠的同时,铁制兵器也在普及,甚至进阶为钢兵,旧时代的青铜兵器已无法抵挡,所以最迟到东汉时,铁制兵器已全面取代青铜兵器的主流地位。

 

弩机:铜兵器的最后阵地

自然界铁的储存量远远大于铜,因而在冶铁技术发展成熟后,更为廉价的铁大规模取代铜是必然趋势。在铁器主宰兵戈的时代,铜眼看就要成为“花瓶”——汉晋时期的高级将领以及贵族仍喜欢用铜作为兵器的装饰,令其光辉华彩。虽偶有铜剑、铜斧、铜锤等记载及实物出现,但数量上远不及铁制兵器,铜兵器几乎沦为“老古董”或“非主流”。此时,铜能在战场上守住的一席之地,只剩远程武器了。

 

值得注意的是,到了“盆领铁铠”盛行的汉末三国时期,无论是矛、戟、槊等长兵器,还是环首刀、长剑、匕首等短兵器,铁都全面取代原先的青铜。但出土的同时期弩机均为铜质。

 

铁制弩机虽也有记载,但出土文物基本为铜弩机,铜制数量必然远高于铁制。或许有人会认为,这是因为铁比铜更活泼,而且铁生锈后生成的氧化物松散,会加快铁的腐蚀,导致很多铁器不如铜那么容易保存。这没错,但从同时期出土的其他武器看,基本都是铁器,唯独机弩是却清一色的铜器,这只能说明当时机弩的确以铜制为主。

 

铜与铁的较量:一场长达两千年的武备竞技

/错金银铜弩机,西汉,宿迁泗水王陵出土,现藏南京博物院

 

其实,这恰恰可能是在铁器主宰冷兵器的时代,铜首次在军事领域发挥自身优势守住的阵地。与其他冷兵器不同,弩是用机械力射箭的弓,也是古代远射兵器中最早的青铜机械装置。作为一种带机关性质的武器,制作材质不宜过硬,否则容易损坏,使用延展性较好的金属会让机械更加耐用。此外,如果机械一旦出现生锈的情况,就很容易影响其性能甚至出现卡壳,这在战场上是致命缺陷。这种情况下,铜显然比铁更适合作为制作弩机部件的材质。

 

尽管冷兵器已是铁的天下,但铜守住弩机这一方阵地,仍然在战场上发挥着巨大作用。据《汉书·地理志》记载,汉军“以弩为尚”,将军有“强弩”“积弩”。记述三国曹魏政权史事的《魏氏春秋》又说,诸葛亮改进连弩,“以铁为矢,矢长八寸,一弩十矢俱发”。飞矢,即远距离射击,对战争的影响力有多大?以我们熟知的那些汉末三国人物,孙坚、张郃、凌统、庞统等一干文臣武将,无不命丧于弓弩之下。曹操伐董卓,被流矢所伤。周瑜攻南郡,也被射中右肋。就连“威震华夏”的关羽,都难过飞矢关。襄樊之战期间,他先被庞德一箭射中额头,后又被毒矢伤及右臂,不得不刮骨疗毒。真是明枪易躲,暗箭难防。

 

铜与铁的较量:一场长达两千年的武备竞技

/孙吴“黄武元年”铭文弩机,现藏湖北省博物馆

铜与铁的较量:一场长达两千年的武备竞技

/铜弩机,满城汉墓中山靖王刘胜墓出土

 

铜与铁的较量:一场长达两千年的武备竞技

/东汉“延光三年”鎏金铭文弩机,现藏武汉博物馆,材质为青铜

 

火器,铜的逆袭

自汉代以来,武器装备对铁的依赖远高于铜,这种情况几乎贯穿整个冷兵器时代。直到管状火器的出现,铜在军事领域终于迎来再次抬头的机会。

 

大约唐代我国就已出现简单的火药武器,至南宋中期到元代的诸多战争中,火器已是常客。我国最早的管状火器出现在宋元之际,被称为“火筒”。不过这种火筒是用短粗的竹子做成,不仅射程小,管身也易烧伤、炸裂,威力极有限。针对这些早期火器的缺点,人们经过研究,促进了金属管状火器的诞生。目前为止,中国乃至全世界公认最早的火铳,出土于内蒙古锡林郭勒盟正蓝旗元上都遗址,诞生时间是元大德二年(1298),这尊火铳长533毫米,口径105毫米,由铳口、铳膛、药室、尾銎组成,其材质皆以铜铸成。

 

铜与铁的较量:一场长达两千年的武备竞技

/元“大德二年”铜制火铳,现藏内蒙古蒙元文化博物馆。这是目前为止世界范围内出土的火器中, 时间最早的金属管状火器

 

元末明初,金属管状火器被运用于战争频率越来越大,朱元璋与陈友谅决战时,朱元璋的部队在鄱阳湖水战中大量使用“碗口铳”。顾名思义,“碗口铳”是炮口似碗口的一类火铳,形制应该和元代铜火铳相似,身管短,射速慢,射程近,由于没有瞄准具,命中率无法与后来出现的火器相比。但在元末明初,碗口铳却是水军克敌制胜的利器。陈友谅死后,朱元璋以迅雷之势荡平群雄,最终于1368年称帝,建元洪武。他缔造的大明王朝更是大力发展火器。目前发现的明代前期生产的火铳,无论是单兵用的手铳,还是城防、舰船所用的各种大小碗口铳,几乎都以铜为材料制作,在《明会典》里索性把手铳命名为“手把铜铳”。

 

铜与铁的较量:一场长达两千年的武备竞技

/元“至正十一年”铜火铳,现藏中国人民革命军事博物馆。早期出土的火铳,基本都以延展性较好的铜制作

 

在冷热兵器混用的时期里,铜和铁在军事领域各司其职。只要大概分析两种金属的特点,就很容易理解它们在军事领域的分工。首先看两种金属的硬度,铜的莫氏硬度在2.5至3.0这个范围,铁的莫氏硬度为5.0至6.5,铁要远高于铜。铁是一种硬度较高的金属,比铜更容易制作出坚硬实用的刀、剑、戈、矛、戟等冷兵器以及铠甲等防御武器。相比之下,铜是一种比较柔软的金属,延展性好,早期作为机械性武器的材质非常适合。火器出现后,以铜制作的火铳在使用时则可以发挥出这种金属的各种优势。其次,铜比铁更易于铸造,金属火器采用的是模具浇铸法,而铜更利于统一规范的大批量生产。第三,铁容易生锈,而铜不易锈蚀,生锈对于冷兵器影响不大,而且易于除锈,故而铁是更好的材质。但对于火铳这类带机械性质的武器,无论是生锈对武器性能的影响,还是除锈难度,都远比冷兵器更为麻烦。综合这些因素,熔点低、延伸性好的铜显然更容易铸成均匀的身管。从保存下来的明清铜炮也能发现,其炮膛较为光滑,这些优势都能促使铜炮的精准度更高。

来自钢铁的挑战

尽管铜制火器有这么多优势,但到明中期以后,还是架不住来自铁的挑战——铁制火炮越来越多。原因很简单,战争形式的变化,让火器的需求量越来越大,而铁矿远多于铜矿,生铁更廉价,利于大规模生产,所以明中后期的火炮既有铜铸,也有铁铸,而且铁制火器数量明显在上升。

 

说起来,火器的材质以铁代铜也是无奈之举。在中国古代,开采技术有限、传统铜矿枯竭而新铜矿尚未被发现等原因,缺铜是常态,明代以来更多次面临“铜荒”困境。

 

到明末清初,国内传统铜矿几近耗竭,而后来成为国内重要铜产地的云南滇铜铜矿还处于初始开采阶段。天启、崇祯年间,全国到了连铸造铜钱都找不到原料,甚至到了“始括古钱以充废铜”的地步。偏偏此时处于冷热兵器关键过渡时期,战争对火炮的需求量日益增长,“铜荒”之下,即使是“铁芯铜体”铸造法也变得奢侈,于是只能退而求其次,以铁代铜来铸炮。而带来的负面影响就是铁制火炮问题不断。当时铸炮采用的是单室冶铁工艺,以生铁作为材料,由于铁的熔点高,而传统的熔铁技术有限,导致造出来的铁炮粗糙不堪,甚至炮身遍布孔洞,加上铁易生锈,不仅精度、射程不能保证,火药放多了还容易炸膛。

 

清朝时中国火器发展停滞,其后很长一段时间,铸炮技术都袭承明末,甚至有所倒退。其中一大问题就是使用的材料以生铁为主,粗制滥造,质量堪忧。鸦片战争前夕,虎门炮台换了40门新造的铁炮,但一检验就出大问题——炸膛的炮多达10门。关天培前往巡查,发现这批新铸铁炮“碎铁渣滓过多,膛内高低不平,更有孔眼”,其中有一孔洞竟能“贮水四碗”。劣质的火炮很快就带来巨大危害,鸦片战争爆发后,虎门炮台的火炮的确出了问题,时人梁臣相在其笔记《夷氛闻记》记载此战中的一个细节,关天培“手燃巨炮,忽至炸裂,兵无人色,皆走”。关天培亲自点炮之举的确英勇,奈何炮的质量太差,关键时刻炸膛。最后关天培的牺牲,或多或少也与这些劣质铁炮有关系。

 

铜与铁的较量:一场长达两千年的武备竞技

/清“同治二年”铁炮,现藏城固县博物馆。清代火器发展停滞,因缺铜等原因,铸炮材料不得不以铁代铜。然而铁铸大炮问题不断,性能远不如铜

现代军事离不开铜

在钢铁等合金的挑战下,铜在军事上是否会落入无用武之地的尴尬境地呢?现代子弹的出现或许可以解答这个问题。

 

早期火器发射的子弹就是一粒铅丸子,发射前将黑火药倒进枪口,用火药来推动发射。18世纪后期,整装纸包弹开始大行其道,即将黑火药和数颗到十几颗不等的铅丸用纸包起来,填装进滑膛枪械后一股脑射出。但很快,随着后膛枪的出现,传统的滑膛枪在速度、准度等方面被全面压制,而新型后膛枪唯一不足之处就是用铅弹普遍容易漏气,严重影响枪械威力。19世纪初,后膛枪漏气的问题被解决了,方法就是使用金属弹底,但对制作材料却有所讲究,得延展性较好,在击发受热时会略膨胀,恰好可以达到闭气效果的金属,这当然非铜莫属!

 

铜与铁的较量:一场长达两千年的武备竞技

/ 1872 年至 1903 年子弹形制的演变。1865 年,德国枪械设计师毛瑟设计了发射金属子弹的后膛单发步枪,金属子弹迅速取代的传统的铅弹丸。而金属子弹自诞生之日起,黄铜就是其首选材质

 

19世纪初的金属弹底虽被视为金属子弹的起源,但其实和现代子弹有很大区别。以铜制成的厚重弹底外观虽类似现代弹壳,但实际上是用于方便循环利用装填的底套,真正使用时还需安装一个纸壳和弹头,也就是说最早的弹壳是用纸制作的。直到19世纪中叶,金属弹壳(主要是铜弹壳)的出现,进一步改善了弹壳的闭气性能,让它在欧洲各国的军队里先后普及,此时的子弹结构也发展成现代子弹的样子。

 

从19世纪末至今,世界上大多数国家枪械使用的弹头都是用黄铜制作。为什么非得用黄铜,而不用比如铁一类更廉价的金属呢?这与现代枪械的性能密不可分。枪械将子弹发射出膛时,不仅会产生高温,而且子弹会和枪管产生剧烈摩擦,这个过程中非常容易磨损枪管,过硬的材质甚至会导致炸膛。黄铜的耐高温性适合制作子弹,而且铜较好的延展性让它在发射时不仅不容易损害枪支,而且能保持子弹的形状和结构稳定,使其能够准确地朝射击目标飞行。所以迄今为止,世界公认制作子弹最好的材料仍是黄铜。

 

黄铜制作的子弹有缺点吗?有,还是那个自古以来的老大难问题——造价过高。战争一旦爆发,必然消耗海量黄铜子弹,所需成本不容小觑,致使一些发展中国家不得不为了节约成本,寻找其他更廉价的材料作为铜的替代品。新中国成立初期,我国经济尚未复苏,加上黄铜储备不足,一度尝试用钢替代铜作为子弹材料。但钢硬度远高于黄铜,导致很多枪支磨损严重。为解决这一问题,我国开始生产一种覆铜钢弹,其原理类似明代“铁芯铜体”铸造法,即给钢弹镀上一层铜制的涂料,这种子弹的复合性能虽不及铜弹,但基本不影响使用,而且可以大幅降低成本,在当时是非常合适的选择。改革开放后,随着中国国防工业成熟,研发出自制钢弹以及中国特制弹药口径,从而实现了从铜弹到钢弹的顺利转型。不过,并不代表钢弹在我国完全取得铜弹,至今为止,我国的手枪仍然在使用铜制子弹。

 

铜与铁的较量:一场长达两千年的武备竞技

/现代枪械所用的黄铜子弹壳。自从现代子弹出现后,黄铜成为金属弹头和子弹壳的首选材料

 

现代炮弹倒是很早就进入“合金弹头”时代。1846年,世界上第一门后装线膛炮出现后,传统的球形弹丸也改为圆柱形弹体、船尾形弹尾、锥形弹头炮弹,铜在这方面也发挥着重要作用。现代炮弹的弹壳主要以黄铜制作,弹头则更为多元,材料主要包括铜、铅、钢以及一些高硬度合金等。铜与铁在军事上经过2000多年的较量,最终发现谁也无法取代谁。

本文摘编自《国家人文历史》2023年11月下,原标题为《铜与铁的较量:一场长达两千年的武备竞技》,有删节

铜与铁的较量:一场长达两千年的武备竞技
END
作者 | 周渝

1、本文只代表作者个人观点,不代表星火智库立场,仅供大家学习参考;   2、本站属于非营利性网站,如涉及版权和名誉问题,请及时与本站联系(314957373@qq.com),我们将及时做相应处理; 3、如若转载,请注明出处:https://www.xinghuozhiku.com/392474.html

(0)
打赏 微信扫一扫 微信扫一扫 支付宝扫一扫 支付宝扫一扫
上一篇 2023年11月20日 上午10:28
下一篇 2023年11月22日 上午10:32

相关推荐