2.6　铁和钢

2.6　铁和钢

从公元前800年起，铁在中欧被越来越广泛地用于制作武器和工具。欧洲最早的冶铁中心在奥地利，古诺里库姆就包括蒂罗尔以东的奥地利大部分地区。在中欧，诺列克的制铁工业为许多中欧的部落战争和迁徙提供了军备。但是，到公元前400年左右，制铁业的中心转移到了凯尔特人的领地和西班牙。古典时期的文明并没有对制铁技术作出什么贡献，但大规模的生产和专门化的劳动在这种产业的革新中起了主导作用。

在古罗马时期，简单的用木炭加热的膛式炉仍然盛行。经过焙烧后，矿石与木炭混合在一起，有时还加入一些助熔剂。在加热过程中发生还原反应，一种坚硬的海绵状的铁块就聚集在炉底，上面覆盖的是液态的炉渣或矿渣。这种铁块需要重新加热并锻打成更结实的铁块，反复多次才能将所有的炉渣排除掉。一些炼铁装置有一个自然通风装置，例如罗马时期在伊特鲁里亚的波普洛尼亚和沃灵顿附近的怀尔德普尔的冶炼炉，它们和那些欧洲史前时期的炉子没有什么区别，除了有时在冶炼过程中使用煤以外。通常，这些炼铁装置包括一座焙烧矿石用的窑、一座熔炼炉和一个铁匠的锻造炉。

最古老的专业炼铁炉之一出现在加泰罗尼亚，由加泰隆（西班牙）和法兰克早期的铁匠使用，一直沿用到17世纪甚至更晚（图38B和边码71）。他们用两个风箱交替把空气鼓进炉中，得到稳定的鼓风。这种炉子用木头作燃料，不能长久使用，每熔炼一次后必须重新修补一新。按照这些工艺，能够直接利用矿石生产出可锻熟铁。

前面描述过的炼铜用的竖炉（边码50）也被用来炼铁，它们是后来的炼铁竖炉（Stückofen，边码73）和高炉的前身，可以生产出碳含量较高的铁块，然后在下一道工序中再加工成可锻熟铁或钢。这种竖炉虽可以得到较高的温度，但是还不够高，铁在这个温度下的停留时间，还不足以使它吸收足够的碳而成为液态的铸铁。这种情况如果偶然出现，古代的铁匠就会把它当成劣质的、易碎的产品而抛弃。因此，我们在诺里库姆发现了一大堆废弃的铸铁块。

在西里西亚的塔克斯多尔夫发现的史前时期的炉子，使用200磅木炭加上8—10个小时的时间，可以生产出约50磅的半熔状态的铁块来，另外还需要25磅木炭用于下一步的锻造和加热。诺里库姆的罗马熔炉炼的铁块很少超过100磅，那里发现的矿石是含锰的碳酸铁矿，这使得炼钢变得相对容易些。如果想得到“硬铁”或钢，则需要加入更多更厚的木炭，熔炼时间也需要加长，鼓风则要减少，直至达到所需的渗碳程度。这时期软铁（熟铁）的生产方法仍然如故，通过将许多小块的铁焊在一起得到大块的铁。由于有了竖炉、熔铁炉和锻铁炉适用于不同的操作，例如熔炼、渗碳以及焊接，罗马人巧妙地吸收了来自古代近东和高卢地区铁匠的技术，发展出自己的制铁工艺。

古典时期的作家强调直接用矿石生产钢，这在很大程度上取决于矿石的性质［33］。当熔炼较易处理的矿石时，不必用助熔剂。在波普洛尼亚，来自厄尔巴岛的富硅铁矿就需要与石灰混合熔炼，同样的情况也适用于瓦莱利奥山的黏土质铁矿。在恩兹堡山，发现了具有不同熔点的炉渣，而那些年代最古老的炉渣中含铁也最多。

诺里库姆的可直接用铁矿石生产钢的工艺，主要得益于在那里找到了菱铁矿（碳酸铁），并且还拥有设计良好的3—6英尺高的竖炉。罗马人从东方进口十分上等的“中国铁”，据信它来自中国［34］，实际上是在印度海得拉巴地区生产的坩埚钢。这种钢以圆饼状交易，每块直径5英寸，厚0.5英寸，重约2磅。在伊斯兰时期，坩埚钢的制作工艺传到大马士革和托莱多，在欧洲其他地方用这种钢饼也能生产“大马士革（damask）”[8]钢了。这种钢饼由人工从两个或更多方向用锤子敲打而变形，最后汇集到一起，在长时间的锻打后形成刀身，通过淬火达到所期望的硬度，然后再进行抛光和蚀刻。这样，刀身看起来就富有光泽、纹理分明。

印度生产者似乎曾把钢送到阿比西尼亚的阿克苏玛，那里的人为印度人保守这一秘密，罗马人又把这种钢送到中国。波斯国王从印度得到了这种钢，亚历山大大帝（Alexander the Great）也曾从印度国王那里得到了3吨这种钢［35］。在大马士革和伊利诺波利斯等地，这种进口的钢被制成漂亮的刀具和武器。在罗马帝国后期，用同样工艺制成的波斯钢被认为是仅次于“中国铁”的产品。

除了这种昂贵的进口钢外，古代的渗碳工艺依然还被保留着，通过在锻打过程中渗碳而在熟铁外层形成一层钢。古希腊和罗马的铁匠将这一技术应用得很好，知道如何通过淬火、回火、退火来控制钢的最终性质。4世纪的罗马剑就展现了以下这些制作锋利刃口的技术：（a）在硬钢刀身两边锻接上大马士革钢条；（b）将硬钢刃口锻接到熟铁上；（c）进一步锻打钢体以使表面硬化。

塞浦路斯的制铁业并不发达。与传说相反，在克里特岛并没有找到冶炼作坊遗址。地中海东部的主要铁产地是小亚细亚，那里有丰富的铁矿蕴藏在本都、托罗斯山、弗里吉亚和卡里亚。

在迈锡尼时代，希腊本土的铁同金子一样贵，但从公元前10世纪开始，铁被广泛熔炼，逐渐变得普通。在荷马史诗中，乔科伊斯（Chalkeus）就是一个铁匠，尽管诗中描述的是青铜时代的事情。荷马史诗中的英雄们都挥舞着制作精良的青铜武器，阿喀琉斯（Achilles）提供的奖品里则有一块粗制的铁块［36］。很多铁是用古希腊时期就已耗尽的小块矿石加工而来的，例如在萨莫色雷斯和埃维厄岛。公元前7世纪，希俄斯岛的格劳考斯（Glaukaos）以发明铁的连接技术（kollesis）而出名。

拉科尼亚后来以生产钢而广为人知，莱斯博斯岛和锡夫诺斯以及其他一些更小的岛，钢的生产则在公元前5世纪才开始。来自这些地方的铁以铁棒的形式进行贸易，例如斯巴达的“烤肉叉”可能用于炊事，但它在交易中同时代表金钱和金属。在一些希腊城镇，冶铁的工匠们把铁锻打成当地需要的物品（图29和图30）。在伯里克利（Pericles，卒于公元前429年）时期的雅典，铁匠都是外国人。在帕西翁和凯法洛斯有盔甲制造工厂。据说，索福克勒斯（Sophocles）的父亲曾是一位铁匠，狄摩西尼（Demosthenes，卒于公元前322年）继承了一家制剑作坊。我们被告知，公元前4世纪西西里岛的一个银行家囤积了许多铁豆钢，“……他意识到铁是一种不可缺少的商品，他曾成功地买下了所有冶铁工匠的产品，在这种物质很匮乏的时候再卖出，得到了200%的利润”。直到罗马时期，马其顿的铁矿都还在开采。

早在公元前900年，意大利北部的伊特鲁里亚人就开发了埃利班和托斯卡纳的铁矿，这些铁矿可以看作是早期罗马帝国扩张的原动力。在瓦罗（Varro，公元前116—前27）时代，迁徙的铁匠走遍了意大利的各村各庄［37］。很早的文献记载中就有关于罗马本土铁匠的内容，但因为这种金属是一种新鲜事物，所以有些宗教规章中规定不得在宗教仪式上使用，读者也许会想到类似《旧约全书》（《申命记》第27章第5节，《约书亚记》第8章第31节）中关于铁的禁忌。波普洛尼亚的铁矿为小西庇阿的军队公元前204年入侵非洲提供了武器。实际上，在公元前200年至公元前150年的战争中，许多铁都来自意大利本土的铁矿，并在罗马和卡普阿之间的地区进行加工。公元前2世纪，元老院的一项法令禁止在意大利开矿，但这没有影响到厄尔巴岛。这是希腊在意大利最早的殖民地之一，生产的铁块直到罗马帝国时期都能够正常供应，通过普特奥利和其他港口运到罗马本土，再制成各种武器和工具。由于森林被砍光，可能导致在厄尔巴岛仅能完成第一阶段的采矿［38］。在公元前100年以前，罗马就有了自己的盔甲作坊。军事的需要导致这种产业集中在普特奥利、叙拉古、勒法、波普洛尼亚、沃尔泰拉和其他一两个地方，这也为以后政府进行控制铺平了道路。渐渐地，这一产业转移到了外省靠近矿区的地方。总的来说，罗马帝国的金属当时已能自给自足，仅有像“中国铁”这样的特殊产品需要进口。除了这些本土的锻造厂和作坊以外，罗马帝国的大多数行省都有自己的熔炼厂。英格兰和高卢当地的矿藏用于满足本地的需求，只有在遇到具有丰富矿藏的情况下，例如在卡林西亚和高卢的奥德，罗马政府才会征用这些矿产，然后将它们委托给帝国的承租人开采。

文献里经常提到产品的规格，甚至亚历山大时代的希腊人就能够识别大量不同质量的钢。锡诺普钢被用来做木工工具，乔利比克钢和拉科尼亚钢被做成锉和钻，吕底亚钢则用来制作剑等。在罗马时代，西班牙和诺列克钢成为制作武器的首选，但是如果能弄到来自东方的“中国铁”和帕提亚（波斯）钢，他们就会优先使用钢。

在古典时期的社会中，铁匠有着特殊的地位（图31、图32）。罗马帝国早期，米兰和布雷西亚有很多行会，两个地方都用诺列克的铁和钢。在普林尼的时代，科莫湖以制铁业著称。波普洛尼亚仍然有少量制铁工匠，但是他们生产的大多数铁的贸易都转移到普特奥利，那里好像还没有什么行会存在，也许制铁工业都由受人控制的奴隶作为劳动力。波河流域的情况却截然不同，铁匠行会势力非常强大，甚至成为罗马帝国政治的一股重要力量。

在西班牙，因为地处罗马帝国开采的西班牙和葡萄牙铁矿的西部，巴斯克人的铁矿在5世纪前还没有被大量开采。军械和刀具是那里通常出口的物品，因为特殊的制造方法而著称，例如产品在缓冷坑中冷却和浸蚀。大概因为要在这方面进行改进，使用一定量的水被认为可以使钢具有很特殊的淬火性能。这里的制铁业的重要性被大量的文献证明，包括与铁的采掘、熔炼和销售有关的社团、官员和私人的许多记载。加泰罗尼亚、阿利坎特以及托莱多的某些冲积矿床，仅在罗马帝国后期和中世纪时代才被开采。

在中欧，罗马人控制了诺里库姆和波斯尼亚的萨那河谷的铁矿床。这一时期，诺里库姆产生的炉渣达到了约10万吨，相当于能生产3万吨金属。罗马人开始喜欢白色和黄色的铁矿石，而不是早期铁匠们使用的红色菱铁矿（天然碳酸亚铁）。许多矿产含有钛元素，这是对钢的性能很有好处的一种成分。罗马人对施蒂里亚矿山的开采至少持续到316年，侏罗中部、高卢东北部、卢森堡、阿尔萨斯北部和艾弗尔等地都有冶铁的遗迹。与此同时，日耳曼的一些部落开采了大量褐色的沼泽铁矿（褐铁矿，是一种铁氧化物的水合物），这里的铁矿几个世纪后就与锡根地区的铁矿一样有名了。在罗马统治时期的不列颠，威尔德和迪恩森林区也生产铁［39］。一些其他地方也发现了熔炼和锻造遗址，但它们好像只是为了满足本地的需要，并非为了出口（图33）。一些法国城镇的发展，可以归因于凯尔特人的块炼炉。