揭秘戰國青銅劍的鑄制技術及“削殺矢之齊”
春秋戰國時期，為了抵禦外強、鞏固政權，各大諸侯國都曾鑄制大量的青銅兵器，其中相當數量為青銅劍。對於戰國青銅劍的研究，一般集中在形制、產地及合金的化學成分等方面。
1，青銅劍的範鑄技術
制範之前必須先有模，通過對青銅劍幾何形狀的研究後認為，青銅劍雖為兩個面，但這兩個面的幾何形狀完全一致，說明劍的兩塊泥範是用同一個模具夯制出來的。
生活在戰國時代的荀子，恰逢大量生產青銅劍的時代。荀子在《強國》篇裡雲：“刑范正，金錫美，工冶巧，火齊得，剖刑而莫邪已┉[1]。”荀子在這裡強調了鑄劍需用規整的模(刑)制出規整的範，銅(金)與錫的配比要適當，工匠要心靈手巧 ，澆鑄時的銅液溫度(火)要根據合金(齊)的配比掌握得當，當作到了這些以後，剖開范腔時，一把“莫邪”劍即可鑄得[2]。荀子作《強國》篇，
從這一現象中，我們推測戰國人鑄劍時，所用劍模應為“一面模”。這裡所謂“一面模”，是指戰國劍雖然有兩個面，
用兩塊相同范扣合成劍體範腔的示意圖
採用這種方法鑄制的青銅劍可保持正反劍面的對應幾何形狀、長度、 寬度及厚度等皆相同。因此，我們在用範鑄法作模擬實驗時，只作了青銅劍一個面的模。如果作成兩面模具，其正反兩面的對應形狀和尺寸難免不同，這樣，用其夯制的兩個范以及範鑄所得的劍體，
在合範澆鑄工藝中，存在著一個平澆還是立澆的問題。華覺明先生在其繪製的青銅劍鑄造示意圖中，指出劍為鍔部朝下、首部朝上澆鑄，如圖二所示。中心線左邊劍首部的黑線為設置的出氣孔，水口在右邊，開設在劍的柄部。設置這種頂澆式澆鑄工藝，其理由是銅液自上而下壓力大，流動也快，可保證劍鋒澆鑄完整[3]。目前，對劍體的澆鑄工藝，大多持這種頂鑄觀點。
頂鑄式示意圖
我們認為，這種澆注方式不適合青銅劍。戰國青銅劍合金的含錫量多在16%以上，還有一定的含鉛量，在澆注過程中，其氧化速度很快。如果將劍體直立起來澆注，由於青銅
液進入範腔以後呈雨淋狀，其銅液容易出現斷開現象。而高錫青銅液在澆注時一旦出現斷開現象，即便後來合成一體，其中間仍將存在相當數量的氧化物，即所謂鑄件中的氧化夾渣。
平躺式立澆示意圖
一般說來，戰國青銅劍這種銅錫合金的充型能力遠大於紅銅。實際澆鑄時，只要水口的最高處高於範腔內的鑄件，是不會發生澆不足現象的。當水口設置在劍首上方進行立式澆注時，青銅液從水口流至劍體之間需要拐兩次彎，這樣，銅液進入範腔後，必然產生到處飛濺現象。飛濺現象一旦發生，飛濺銅液滴的週邊將立即氧化，當這種飛濺銅液滴再落下去與銅液會合到一處時，必然會在劍體中產生大量的氧化夾渣、熱接及冷隔等鑄造缺陷。
為避免上述鑄造缺陷的產生，我們在澆鑄青銅劍時採取了“平躺式立澆”方式，如圖3所示，將水口開設在劍柄部，澆注時，銅液通過水口直接澆注到劍柄上，由於劍柄與劍體平行，進入範腔以後的銅液，將沿著從劍格至劍鍔的一條直線平行著上升，避免了銅液飛濺現象，自然也避免了銅液斷開的現象，這樣，其氧化率以及造成氧化的機會都相對低得多。
關於在範腔上設置氣孔的問題，我們認為，沒有必要在範腔上設置氣孔。劍范是因兩塊範合併後澆鑄而成的，兩塊範都是由泥質範經焙燒成為陶質範。
“平躺式立澆”方式澆鑄的青銅劍
從宏觀角度來看，陶范的范面較平，但陶范的範面畢竟不是玻璃板，兩塊範面合得再緊，充其量也只能擋住青銅液不從兩個範面之間漏走，而範腔之中的空氣，被充入範腔中的銅液壓出時，絕大部分空氣會在銅液未澆滿範腔之前，受銅液擠壓，從水口排至範腔外，剩下很少一部分空氣，完全可從兩範之間的細小縫隙中擠壓出去。因此，我們在設置劍模時，沒有設置出氣孔。圖4為我們採用以上方式，鑄制出的長短各異的青銅劍。迄今為止，我們尚未發現一例因採取“平躺式立澆”方式而發生澆鑄不足的現象，也未曾出現過因未開設出氣孔而發生澆鑄時範腔發氣的現象，鑄件上也沒有氣孔。
通過戰國青銅劍的物理技術性能測試，人們不難發現，其刃部的硬度普遍高於脊部。根據戰國青銅劍批量範鑄的生產實踐和研究，我們發現，未作任何技術處理的原始鑄件，其刃部的硬度業已高於脊部。這一結果表明，戰國青銅劍的刃部硬度之所以高於脊部，完全是在鑄造中自然形成的，與鑄後的技術處理基本無關。
我們先後對3件複製的戰國青銅劍，分別於1997年6月20日、1998年7月29日及2001年3月28日採用HR-150型硬度儀進行了3次硬度測量。複製劍的合金成分為Cu77%、Sn18%、Pb5%。冷范澆鑄，范溫與當時室溫相同，皆為28℃，澆鑄時液溫約為900℃。鑄件澆成後，作磨削加工處理，使複製品的幾何形狀與原劍一樣，除此之外，再未進行其他技術處理。如圖5所示，劍體上的小黑點、即硬度測量點，黑點旁邊的資料，即為硬度儀測得的洛氏硬度數值。圖中顯示，柄部硬度值最低、刃部硬度值最高。脊部所有測試點的硬度值，皆低於兩邊刃部的硬度值。從柄部至鍔部，硬度值逐漸升高，一般說來，薄處硬度值高，而厚處硬度值低。由此也可以認為，澆鑄銅劍時銅液進入範腔以後，先凝固的部位硬度值高、後凝固的部位硬度值低，這一現象是在鑄造過程中自然形成的，並非鑄後某種熱處理所致。
複製戰國青銅劍表面的硬度測試值
高錫青銅在結晶後生成α相固溶體，以及(α+δ)共析組織。按照鑄造學原理，在結晶速度快的部位，其(α+δ)共析體相對較多，而結晶慢的部位，α固溶體含量相對較多。以機械物理性能而論，δ相的性質相對硬於α相，劍體中各部位的厚度差異較大，這就造成了高錫青銅液在凝固以後，各部位自然產生出各不相同的硬度值。
從這把青銅劍的硬度值，可以得出一個規律，即劍體厚的部位，其硬度值相對低於較薄的部位。由此可以得出以下推斷：即高錫青銅液注滿範腔後，在凝固過程中，結晶速度快的部位，其硬度值相對高於結晶速度慢的部位，且結晶速度越慢，其硬度值也越低。在劍體中，刃部最薄，澆鑄後凝固最快、結晶最早。該處金相組織中δ相含量相對最多，其硬度值自然高於劍體的其它部位。
把一個剖面幾何形狀呈菱形的青銅劍直接放置在HR-150型硬度儀上進行測量，測出的硬度值比實際硬度值可能會小一些。但是，刃部與脊部、柄部與鍔部的硬度變化，同樣符合上述規律。我們曾順便測量了一塊複製的銅鏡斷片，其硬度為HRC31度。由於被測量的銅鏡斷片兩面都是平的，因此，其硬度值是準確的。銅鏡合金的含錫量為24%，而劍的含錫量為18%；由此推測，劍的最大硬度值可能在HRC28左右。
3，關於“削殺矢之齊”
《考工記·金有六齊》雲：…，“五分其金而錫居二，謂之削殺矢之齊” 。按照五分之二計算，“削殺矢之齊” 的含錫量應為40%。如果僅從字面理解，戰國青銅劍應有40%左右的含錫量，但從眾多的戰國青銅劍的實際含錫量來看，大多在20%以下，似乎離“六齊” 的記載相去甚遠。
我們知道，戰國時代熔煉青銅的工藝與現代不同；現代熔煉銅合金工藝是用坩鍋外加熱方式進行熔煉，而戰國時代則是用內加熱方式的熔爐進行熔煉；兩者各有優、缺點。
用現代坩鍋作有色合金熔煉，因為是外加熱方式，坩鍋外的溫度始終高於坩鍋內，且鍋外熱能的持續時間，決定著鍋內熱量的持續時間。無論電爐、油爐、反射爐或焦炭爐等，通常皆可連續不間斷地加熱直至鍋內合金完全熔融、滿足澆鑄的條件，連最簡陋的焦炭爐也可在熔煉過程中加炭。由於採用了現代熱能材料，其優點是可持續熔煉時間長、熔煉溫度高，現代坩鍋可以熔煉球墨鑄鐵，甚至可以煉鋼，其缺點主要是合金的熔煉時間比古代熔爐長。
戰國時代熔煉合金的工藝，是將燃料與金屬料混合在一起裝入一個泥制的爐膛裡進行熔煉，由於直接加熱，即金屬料直接在烈火中加熱，因此，它比現代坩鍋的熔煉速度快，但戰國時代的燃料是木炭，其燃燒時間及釋放熱量都不及現代燃料，一次性裝入爐內的木炭數量又有限，因此不能夠進行不間斷的生產作業。由於古代熔爐採取這種內加熱的熔煉方式，爐外沒有熱能，如果掌握不當，即爐中燃料燃盡而合金還沒有完全熔融，則即使再加入燃料，也無法繼續熔煉了。這時，先熔化了的金屬液早已沉於爐底，而爐內還沒有熔煉好的金屬液，也會很快地降溫。遇到這種情況時，只有將未熔煉好的金屬液泄出爐外，以便重新回爐熔煉。
模擬熔煉試驗照片
為了對戰國時代的熔煉工藝有所瞭解，我們採用戰國時代的熔煉方式，進行了青銅合金的模擬熔煉試驗。用泥料作成一個高20cm，直徑20cm的熔爐，經陰乾、焙燒成半陶質，分別於1999年10月及12月進行了兩次試驗。第一次試驗時，用平時鑄鏡的回爐料2kg，其合金的化學成分約為Cn73%、Sn24%、Pb3%。爐底放置木炭，合金放在中間，上面再蓋木炭，風管放在熔爐正中間，風管的進風口用一個25w的電動小風機鼓風，如圖6所示。不難發現，開風尚不足20分鐘，爐內金屬料即已達到了“爐火純青”，可以正常澆鑄的程度。
兩個月後作第二次試驗時，由於在金屬料的配製中採取了回爐料與紅銅對半的比例，結果大大增加了熔煉難度，當爐內木炭燃燒殆盡時，爐內的合金方勉強完全熔融，其熔煉時間近1小時。
古代熔爐的鼓風管是陶管。據李京華先生考證，一般小型熔爐只需一個陶管，大一些的熔爐需用兩個或兩個以上的陶管進行鼓風。一般說來，古代熔爐不論大小，其金屬原料與木炭的比例總是相同的，由此推測，古代熔爐的熔煉時間基本也是一致的，不應有太大的差異。木炭的有限加入量，限制了木炭在鼓風作用下的燃燒時間，當然也決定了金屬料在熔爐中的熔煉時間。採用古代鑄造工藝熔煉青銅合金時，通常要求其合金原料的熔點儘量低，以便在有限的條件下儘快將其熔煉到澆鑄溫度。需要指出的是，不論這種熔煉工藝順利與否，當銅液熔煉至待澆鑄時，由於熔爐是內加熱，爐外溫度相對較低，以致可直接用手端起熔爐進行澆鑄。圖7為我們的職工用手端著剛剛澆鑄結束的熔爐，進行爐內的清理。可以看到，爐內還是紅彤彤的，但爐外並沒有感覺到燙手。
手端坩堝澆鑄照片
“削殺矢之齊”中雲：“五分其金而錫居二”，這裡所說的“金”即今之紅銅。紅銅的熔點為1084.5℃，如果在古代熔爐中直接熔煉紅銅，其熔煉的難度較大。如果按“削殺矢之齊”中字面上的比例即銅60%、錫40%同時裝入爐中進行熔煉，由於錫的熔點只有232℃，在爐中很快被熔化後沉入爐底，而此時固體的紅銅還沒有成為合金，不會由於爐中有錫料而降低熔點。因此可以認為，全部用新金屬料進行熔煉，是不能直接得到實用的合金的。
當燒制好了劍範需開爐澆鑄時，如果採用合金料加上新金屬料各半的比例進行熔煉，其熔煉的速度就會大大地提高。順便指出，批量青銅範鑄生產中，總會產生大量的回爐料。這些回爐料不是指鑄前專門配製的合金料，而是指在批量生產青銅鑄件時產生的廢品、澆鑄時的一些附件，如水口、冒口、披縫、跑火料以及沒有澆鑄完的剩餘料等。這些金屬料都已成為合金，是較容易進行熔煉的爐料。
1978年4月，鄂州市燕磯鎮壩角村的農民在該村臨近的走馬湖畔圍墾造田時，在湖汊的淤泥中約30釐米深的泥層中，挖出一個大陶甕，甕中裝滿銅兵器的殘片約30公斤。有箭鏃、銅矛、銅壺蓋、馬飾、弩機、帶鉤以及其它一些青銅器上的附件等殘片，其中數量最多者為青銅劍的殘片[4]。圖8為這一陶甕中的一部份青銅劍廢片。從這一陶甕的青銅廢品中應當看到，青銅鑄造作坊中產生大量的廢品，是一個正常的現象。當每次開爐熔煉青銅時，除在爐中加入新金屬料以外，還應加入一半左右的回爐料，只有採用這樣的爐料配製，才能夠最大限度地避免金屬原材料的浪費，最有效地利用木炭的熱能，以最快的熔煉速度，將所需的合金按配比熔煉出來。根據以上推論，戰國青銅劍在開爐熔煉配料時，除在爐內裝入木炭外，應加入一半回爐料及一半新金屬料；其中，新金屬料包括銅料與合金料各半。如果合金料按照“削殺矢之齊”中“五分其金而錫居二”的比例計算，合金的含錫量應為40%，如設熔煉一爐10公斤的青銅用來鑄劍，其合金配製如下：回爐料5公斤、新料5公斤，其新料中紅銅2.5公斤、合金2.5公斤，其合金即是指“五分其金而錫居二”的銅、錫配比。如果回爐料中的含錫量為20%的話，按照上述配比裝入的爐料熔煉出的合金，其含錫量在理論上還是20%。
從出土的戰國青銅劍來看，其含錫量的範圍是從13%至23%左右，含錫量超過20% 的劍較少；如果含錫量超過20%以上，會導致合金的脆度增大，使劍體容易被折斷；如果含錫量太小，其合金就沒有足夠的硬度；從西元前770的春秋時代至戰國中期，這之間至少也經過了400年，在這漫長的戰爭年代裡，先民們通過長期的鑄劍實踐，對錫與鉛的性質應有較正確的理性認識，因此，青銅劍的實際含錫量，以18%左右最為普遍。如果推論正確的話，“削殺矢之齊”中“五分其金而錫居二”的比例，應是戰國時代的先民在開爐鑄劍以前，先配製一個專門用於鑄劍的低熔點合金添加料的配比值，當預先配製並熔煉好了這種“削殺矢之齊”以後，待再開爐鑄劍時，配料及熔煉工藝都變得十分簡單了；配製金屬料裝爐時，只需掌握新、舊料對半的大原則，而新料中紅銅料與提前熔煉的合金料亦對半，甚至不需要稱量工具，僅憑手拿的重量感覺來配料，也不致出現大的合金問題。因此筆者認為，“削殺矢之齊”本是指一種合金，這種合金類似于現代有色鑄造工業中的“中間合金”[5]，其作用不是直接用於鑄劍，而是用於配製銅劍合金的合金。
古代陶甕中的青銅兵器殘片
鄂州市博物館館藏戰國青銅劍的局部表面
陶甕中古代青銅劍的局部表面
從地下大量出土的大多數戰國青銅劍上，可以清楚地看到，劍體表面光潔，劍刃、劍叢、劍脊規整，幾何造型的棱角分明，叢部與脊部之間非鑄態而呈加工態。這些現象都表明，這些戰國青銅劍不僅經過了鑄造加工，而且經過了鑄後加工。在鑄後的加工過程中，採用了某種加工的機械設備。圖9為鄂州市博物館在當地出土的一把戰國青銅劍的局部，從這一劍體表面可以看到，刃與叢及叢與脊之間棱角分明。圖10即為上述陶甕中青銅劍廢品中的一件，從這一廢品的表面，可以看到原始鑄態，其鑄造成形後，並未經過其它加工處理。因此，雖經歷了兩千餘年，還是可以看出其至今仍屬鑄態毛坯。其刃部與叢部之間、叢部與脊部之間均無棱角，整個表面都是原始鑄態毛坯層，說明此劍自鑄出後，還未經過任何加工，故其劍體上看不到棱角。這與我們平時在各個博物館的陳列中所看到的戰國青銅劍，形成了鮮明的對比。
荀子的《強國》篇裡雲：“刑范正，金錫美，工冶巧，火齊得，剖刑而莫邪已。然而不剝脫，不砥厲，則不可以斷繩；剝脫之，砥厲之，則劙盤盂，刎牛馬忽然耳”。戰國時人們將模稱為“刑”，將紅銅稱之為“金”，將幾種金屬的合金稱之為“齊”(音劑，4聲)。荀子生活在戰國時代，完全可以親眼看到鑄制青銅劍的完整過程。因此筆者認為，荀子的記載應是真實的、準確的。荀子指出，經過複雜的青銅範鑄過程以後，鑄造出來的才只是一把“莫邪” 劍的毛坯，此時這把有名的“莫邪”劍連繩子也割不斷。從圖9及圖10的兩劍對比中，不難理解，荀子對戰國時代鑄制青銅劍的記載。以上實例及文獻都表明，戰國時代鑄制出青銅劍的毛坯後，唯經“剝脫”及“砥厲” 後，才可能達到現在所看到的戰國時代那些光潔度較高、棱角甚分明的青銅劍。戰國青銅劍的鑄後加工，也只有在相應的機械設備上，才有可能被加工出來。若使用手工進行磨制加工，是不大可能將粗糙的劍坯磨制得那麼規範。關於戰國時代青銅劍的鑄後加工至成品的問題，筆者在《從古代青銅文物看中國機械加工的淵源》一文裡已提出討論，本文只是再次強調提出，經陶範鑄制出來的，只是青銅劍的毛坯，不是我們所看到的戰國青銅劍的成品。而經範鑄制出的青銅劍毛坯，充其量只完成了青銅劍鑄制工藝過程的一半。
其正反兩面的對應長度、寬度、厚度及幾何形狀，自然也是一致的。在合範澆鑄工藝中，存在著一個平澆還是立澆的問題。華覺明先生在其繪製的青銅劍鑄造示意圖中，指出劍為鍔部朝下、首部朝上澆鑄，如圖二所示。中心線左邊劍首部的黑線為設置的出氣孔，水口在右邊，開設在劍的柄部。設置這種頂澆式澆鑄工藝，其理由是銅液自上而下壓力大，流動也快，可保證劍鋒澆鑄完整[3]。目前，對劍體的澆鑄工藝，大多持這種頂鑄觀點。
頂鑄式示意圖
我們認為，這種澆注方式不適合青銅劍。戰國青銅劍合金的含錫量多在16%以上，還有一定的含鉛量，在澆注過程中，其氧化速度很快。如果將劍體直立起來澆注，由於青銅
液進入範腔以後呈雨淋狀，其銅液容易出現斷開現象。而高錫青銅液在澆注時一旦出現斷開現象，即便後來合成一體，其中間仍將存在相當數量的氧化物，即所謂鑄件中的氧化夾渣。
平躺式立澆示意圖
一般說來，戰國青銅劍這種銅錫合金的充型能力遠大於紅銅。實際澆鑄時，只要水口的最高處高於範腔內的鑄件，是不會發生澆不足現象的。當水口設置在劍首上方進行立式澆注時，青銅液從水口流至劍體之間需要拐兩次彎，這樣，銅液進入範腔後，必然產生到處飛濺現象。飛濺現象一旦發生，飛濺銅液滴的週邊將立即氧化，當這種飛濺銅液滴再落下去與銅液會合到一處時，必然會在劍體中產生大量的氧化夾渣、熱接及冷隔等鑄造缺陷。
為避免上述鑄造缺陷的產生，我們在澆鑄青銅劍時採取了“平躺式立澆”方式，如圖3所示，將水口開設在劍柄部，澆注時，銅液通過水口直接澆注到劍柄上，由於劍柄與劍體平行，進入範腔以後的銅液，將沿著從劍格至劍鍔的一條直線平行著上升，避免了銅液飛濺現象，自然也避免了銅液斷開的現象，這樣，其氧化率以及造成氧化的機會都相對低得多。
關於在範腔上設置氣孔的問題，我們認為，沒有必要在範腔上設置氣孔。劍范是因兩塊範合併後澆鑄而成的，兩塊範都是由泥質範經焙燒成為陶質範。
“平躺式立澆”方式澆鑄的青銅劍
從宏觀角度來看，陶范的范面較平，但陶范的範面畢竟不是玻璃板，兩塊範面合得再緊，充其量也只能擋住青銅液不從兩個範面之間漏走，而範腔之中的空氣，被充入範腔中的銅液壓出時，絕大部分空氣會在銅液未澆滿範腔之前，受銅液擠壓，從水口排至範腔外，剩下很少一部分空氣，完全可從兩範之間的細小縫隙中擠壓出去。因此，我們在設置劍模時，沒有設置出氣孔。圖4為我們採用以上方式，鑄制出的長短各異的青銅劍。迄今為止，我們尚未發現一例因採取“平躺式立澆”方式而發生澆鑄不足的現象，也未曾出現過因未開設出氣孔而發生澆鑄時範腔發氣的現象，鑄件上也沒有氣孔。
通過戰國青銅劍的物理技術性能測試，人們不難發現，其刃部的硬度普遍高於脊部。根據戰國青銅劍批量範鑄的生產實踐和研究，我們發現，未作任何技術處理的原始鑄件，其刃部的硬度業已高於脊部。這一結果表明，戰國青銅劍的刃部硬度之所以高於脊部，完全是在鑄造中自然形成的，與鑄後的技術處理基本無關。
我們先後對3件複製的戰國青銅劍，分別於1997年6月20日、1998年7月29日及2001年3月28日採用HR-150型硬度儀進行了3次硬度測量。複製劍的合金成分為Cu77%、Sn18%、Pb5%。冷范澆鑄，范溫與當時室溫相同，皆為28℃，澆鑄時液溫約為900℃。鑄件澆成後，作磨削加工處理，使複製品的幾何形狀與原劍一樣，除此之外，再未進行其他技術處理。如圖5所示，劍體上的小黑點、即硬度測量點，黑點旁邊的資料，即為硬度儀測得的洛氏硬度數值。圖中顯示，柄部硬度值最低、刃部硬度值最高。脊部所有測試點的硬度值，皆低於兩邊刃部的硬度值。從柄部至鍔部，硬度值逐漸升高，一般說來，薄處硬度值高，而厚處硬度值低。由此也可以認為，澆鑄銅劍時銅液進入範腔以後，先凝固的部位硬度值高、後凝固的部位硬度值低，這一現象是在鑄造過程中自然形成的，並非鑄後某種熱處理所致。
複製戰國青銅劍表面的硬度測試值
高錫青銅在結晶後生成α相固溶體，以及(α+δ)共析組織。按照鑄造學原理，在結晶速度快的部位，其(α+δ)共析體相對較多，而結晶慢的部位，α固溶體含量相對較多。以機械物理性能而論，δ相的性質相對硬於α相，劍體中各部位的厚度差異較大，這就造成了高錫青銅液在凝固以後，各部位自然產生出各不相同的硬度值。
從這把青銅劍的硬度值，可以得出一個規律，即劍體厚的部位，其硬度值相對低於較薄的部位。由此可以得出以下推斷：即高錫青銅液注滿範腔後，在凝固過程中，結晶速度快的部位，其硬度值相對高於結晶速度慢的部位，且結晶速度越慢，其硬度值也越低。在劍體中，刃部最薄，澆鑄後凝固最快、結晶最早。該處金相組織中δ相含量相對最多，其硬度值自然高於劍體的其它部位。
把一個剖面幾何形狀呈菱形的青銅劍直接放置在HR-150型硬度儀上進行測量，測出的硬度值比實際硬度值可能會小一些。但是，刃部與脊部、柄部與鍔部的硬度變化，同樣符合上述規律。我們曾順便測量了一塊複製的銅鏡斷片，其硬度為HRC31度。由於被測量的銅鏡斷片兩面都是平的，因此，其硬度值是準確的。銅鏡合金的含錫量為24%，而劍的含錫量為18%；由此推測，劍的最大硬度值可能在HRC28左右。
3，關於“削殺矢之齊”
《考工記·金有六齊》雲：…，“五分其金而錫居二，謂之削殺矢之齊” 。按照五分之二計算，“削殺矢之齊” 的含錫量應為40%。如果僅從字面理解，戰國青銅劍應有40%左右的含錫量，但從眾多的戰國青銅劍的實際含錫量來看，大多在20%以下，似乎離“六齊” 的記載相去甚遠。
我們知道，戰國時代熔煉青銅的工藝與現代不同；現代熔煉銅合金工藝是用坩鍋外加熱方式進行熔煉，而戰國時代則是用內加熱方式的熔爐進行熔煉；兩者各有優、缺點。
用現代坩鍋作有色合金熔煉，因為是外加熱方式，坩鍋外的溫度始終高於坩鍋內，且鍋外熱能的持續時間，決定著鍋內熱量的持續時間。無論電爐、油爐、反射爐或焦炭爐等，通常皆可連續不間斷地加熱直至鍋內合金完全熔融、滿足澆鑄的條件，連最簡陋的焦炭爐也可在熔煉過程中加炭。由於採用了現代熱能材料，其優點是可持續熔煉時間長、熔煉溫度高，現代坩鍋可以熔煉球墨鑄鐵，甚至可以煉鋼，其缺點主要是合金的熔煉時間比古代熔爐長。
戰國時代熔煉合金的工藝，是將燃料與金屬料混合在一起裝入一個泥制的爐膛裡進行熔煉，由於直接加熱，即金屬料直接在烈火中加熱，因此，它比現代坩鍋的熔煉速度快，但戰國時代的燃料是木炭，其燃燒時間及釋放熱量都不及現代燃料，一次性裝入爐內的木炭數量又有限，因此不能夠進行不間斷的生產作業。由於古代熔爐採取這種內加熱的熔煉方式，爐外沒有熱能，如果掌握不當，即爐中燃料燃盡而合金還沒有完全熔融，則即使再加入燃料，也無法繼續熔煉了。這時，先熔化了的金屬液早已沉於爐底，而爐內還沒有熔煉好的金屬液，也會很快地降溫。遇到這種情況時，只有將未熔煉好的金屬液泄出爐外，以便重新回爐熔煉。
模擬熔煉試驗照片
為了對戰國時代的熔煉工藝有所瞭解，我們採用戰國時代的熔煉方式，進行了青銅合金的模擬熔煉試驗。用泥料作成一個高20cm，直徑20cm的熔爐，經陰乾、焙燒成半陶質，分別於1999年10月及12月進行了兩次試驗。第一次試驗時，用平時鑄鏡的回爐料2kg，其合金的化學成分約為Cn73%、Sn24%、Pb3%。爐底放置木炭，合金放在中間，上面再蓋木炭，風管放在熔爐正中間，風管的進風口用一個25w的電動小風機鼓風，如圖6所示。不難發現，開風尚不足20分鐘，爐內金屬料即已達到了“爐火純青”，可以正常澆鑄的程度。
兩個月後作第二次試驗時，由於在金屬料的配製中採取了回爐料與紅銅對半的比例，結果大大增加了熔煉難度，當爐內木炭燃燒殆盡時，爐內的合金方勉強完全熔融，其熔煉時間近1小時。
古代熔爐的鼓風管是陶管。據李京華先生考證，一般小型熔爐只需一個陶管，大一些的熔爐需用兩個或兩個以上的陶管進行鼓風。一般說來，古代熔爐不論大小，其金屬原料與木炭的比例總是相同的，由此推測，古代熔爐的熔煉時間基本也是一致的，不應有太大的差異。木炭的有限加入量，限制了木炭在鼓風作用下的燃燒時間，當然也決定了金屬料在熔爐中的熔煉時間。採用古代鑄造工藝熔煉青銅合金時，通常要求其合金原料的熔點儘量低，以便在有限的條件下儘快將其熔煉到澆鑄溫度。需要指出的是，不論這種熔煉工藝順利與否，當銅液熔煉至待澆鑄時，由於熔爐是內加熱，爐外溫度相對較低，以致可直接用手端起熔爐進行澆鑄。圖7為我們的職工用手端著剛剛澆鑄結束的熔爐，進行爐內的清理。可以看到，爐內還是紅彤彤的，但爐外並沒有感覺到燙手。
手端坩堝澆鑄照片
“削殺矢之齊”中雲：“五分其金而錫居二”，這裡所說的“金”即今之紅銅。紅銅的熔點為1084.5℃，如果在古代熔爐中直接熔煉紅銅，其熔煉的難度較大。如果按“削殺矢之齊”中字面上的比例即銅60%、錫40%同時裝入爐中進行熔煉，由於錫的熔點只有232℃，在爐中很快被熔化後沉入爐底，而此時固體的紅銅還沒有成為合金，不會由於爐中有錫料而降低熔點。因此可以認為，全部用新金屬料進行熔煉，是不能直接得到實用的合金的。
當燒制好了劍範需開爐澆鑄時，如果採用合金料加上新金屬料各半的比例進行熔煉，其熔煉的速度就會大大地提高。順便指出，批量青銅範鑄生產中，總會產生大量的回爐料。這些回爐料不是指鑄前專門配製的合金料，而是指在批量生產青銅鑄件時產生的廢品、澆鑄時的一些附件，如水口、冒口、披縫、跑火料以及沒有澆鑄完的剩餘料等。這些金屬料都已成為合金，是較容易進行熔煉的爐料。
1978年4月，鄂州市燕磯鎮壩角村的農民在該村臨近的走馬湖畔圍墾造田時，在湖汊的淤泥中約30釐米深的泥層中，挖出一個大陶甕，甕中裝滿銅兵器的殘片約30公斤。有箭鏃、銅矛、銅壺蓋、馬飾、弩機、帶鉤以及其它一些青銅器上的附件等殘片，其中數量最多者為青銅劍的殘片[4]。圖8為這一陶甕中的一部份青銅劍廢片。從這一陶甕的青銅廢品中應當看到，青銅鑄造作坊中產生大量的廢品，是一個正常的現象。當每次開爐熔煉青銅時，除在爐中加入新金屬料以外，還應加入一半左右的回爐料，只有採用這樣的爐料配製，才能夠最大限度地避免金屬原材料的浪費，最有效地利用木炭的熱能，以最快的熔煉速度，將所需的合金按配比熔煉出來。根據以上推論，戰國青銅劍在開爐熔煉配料時，除在爐內裝入木炭外，應加入一半回爐料及一半新金屬料；其中，新金屬料包括銅料與合金料各半。如果合金料按照“削殺矢之齊”中“五分其金而錫居二”的比例計算，合金的含錫量應為40%，如設熔煉一爐10公斤的青銅用來鑄劍，其合金配製如下：回爐料5公斤、新料5公斤，其新料中紅銅2.5公斤、合金2.5公斤，其合金即是指“五分其金而錫居二”的銅、錫配比。如果回爐料中的含錫量為20%的話，按照上述配比裝入的爐料熔煉出的合金，其含錫量在理論上還是20%。
從出土的戰國青銅劍來看，其含錫量的範圍是從13%至23%左右，含錫量超過20% 的劍較少；如果含錫量超過20%以上，會導致合金的脆度增大，使劍體容易被折斷；如果含錫量太小，其合金就沒有足夠的硬度；從西元前770的春秋時代至戰國中期，這之間至少也經過了400年，在這漫長的戰爭年代裡，先民們通過長期的鑄劍實踐，對錫與鉛的性質應有較正確的理性認識，因此，青銅劍的實際含錫量，以18%左右最為普遍。如果推論正確的話，“削殺矢之齊”中“五分其金而錫居二”的比例，應是戰國時代的先民在開爐鑄劍以前，先配製一個專門用於鑄劍的低熔點合金添加料的配比值，當預先配製並熔煉好了這種“削殺矢之齊”以後，待再開爐鑄劍時，配料及熔煉工藝都變得十分簡單了；配製金屬料裝爐時，只需掌握新、舊料對半的大原則，而新料中紅銅料與提前熔煉的合金料亦對半，甚至不需要稱量工具，僅憑手拿的重量感覺來配料，也不致出現大的合金問題。因此筆者認為，“削殺矢之齊”本是指一種合金，這種合金類似于現代有色鑄造工業中的“中間合金”[5]，其作用不是直接用於鑄劍，而是用於配製銅劍合金的合金。
古代陶甕中的青銅兵器殘片
鄂州市博物館館藏戰國青銅劍的局部表面
陶甕中古代青銅劍的局部表面
從地下大量出土的大多數戰國青銅劍上，可以清楚地看到，劍體表面光潔，劍刃、劍叢、劍脊規整，幾何造型的棱角分明，叢部與脊部之間非鑄態而呈加工態。這些現象都表明，這些戰國青銅劍不僅經過了鑄造加工，而且經過了鑄後加工。在鑄後的加工過程中，採用了某種加工的機械設備。圖9為鄂州市博物館在當地出土的一把戰國青銅劍的局部，從這一劍體表面可以看到，刃與叢及叢與脊之間棱角分明。圖10即為上述陶甕中青銅劍廢品中的一件，從這一廢品的表面，可以看到原始鑄態，其鑄造成形後，並未經過其它加工處理。因此，雖經歷了兩千餘年，還是可以看出其至今仍屬鑄態毛坯。其刃部與叢部之間、叢部與脊部之間均無棱角，整個表面都是原始鑄態毛坯層，說明此劍自鑄出後，還未經過任何加工，故其劍體上看不到棱角。這與我們平時在各個博物館的陳列中所看到的戰國青銅劍，形成了鮮明的對比。
荀子的《強國》篇裡雲：“刑范正，金錫美，工冶巧，火齊得，剖刑而莫邪已。然而不剝脫，不砥厲，則不可以斷繩；剝脫之，砥厲之，則劙盤盂，刎牛馬忽然耳”。戰國時人們將模稱為“刑”，將紅銅稱之為“金”，將幾種金屬的合金稱之為“齊”(音劑，4聲)。荀子生活在戰國時代，完全可以親眼看到鑄制青銅劍的完整過程。因此筆者認為，荀子的記載應是真實的、準確的。荀子指出，經過複雜的青銅範鑄過程以後，鑄造出來的才只是一把“莫邪” 劍的毛坯，此時這把有名的“莫邪”劍連繩子也割不斷。從圖9及圖10的兩劍對比中，不難理解，荀子對戰國時代鑄制青銅劍的記載。以上實例及文獻都表明，戰國時代鑄制出青銅劍的毛坯後，唯經“剝脫”及“砥厲” 後，才可能達到現在所看到的戰國時代那些光潔度較高、棱角甚分明的青銅劍。戰國青銅劍的鑄後加工，也只有在相應的機械設備上，才有可能被加工出來。若使用手工進行磨制加工，是不大可能將粗糙的劍坯磨制得那麼規範。關於戰國時代青銅劍的鑄後加工至成品的問題，筆者在《從古代青銅文物看中國機械加工的淵源》一文裡已提出討論，本文只是再次強調提出，經陶範鑄制出來的，只是青銅劍的毛坯，不是我們所看到的戰國青銅劍的成品。而經範鑄制出的青銅劍毛坯，充其量只完成了青銅劍鑄制工藝過程的一半。