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一、青铜的定义
“青铜”的定义有广义、狭义二说。广义的“青铜”泛称所有以铜为主的合金。依据此说，青铜无疑是人类最早使用的合金。古代青铜主要是指铜锡合金。现代金属材料学将铜、锡合金称为锡青铜，将铜、铅合金称为铅青铜，将铜、铝合金称为铝青铜等，这也与此广义的“青铜”定义相合。狭义的“青铜”则是指铜、锡合金。如果在此定义下的青铜中再加入铅，即可称铅青铜，加入磷，则称磷青铜。
中国古代青铜器主要包括以下三种：
1、锡青铜。成分主要是铜、锡(含量高于2%)，其它元素微量(均低于2%)。2、铅青铜。成分主要是铜、铅(含量高于2%)，其它元素微量(均低于2%)。3、铜、锡、铅三元青铜。成分主要是铜、锡(含量高于2%)、铅(含量高于2%)，其他元素微量(均低于2%)。
上面所说的铜是指红铜，即自然铜，亦称纯铜。含铜量高达98~99%的红铜，具有红色的金属光泽，故名。在自然界中，存在着天然的纯铜，其布氏硬度仅35，可以直接锤打成器。
而田野考古发现证明，红铜在最初被使用时，确实是以直接打制的方法来制造器具的。迄今所知较早的红铜器，发现于土耳其恰约尼前陶新石器时代遗址中，是用自然铜矿石直接打制的钻孔珠、方形的扩张锥别针等，其年代在7500年左右。
在伊朗的阿里克什曾发现一颗小铜珠，是用0.4毫米厚的铜片卷成的，其质料为自然铜，年代亦早到公元前七千年。在伊朗的锡亚尔克北山也发现一枚将自然铜作大量加工制成的铜针，属于公元前五千年中期。
在齐家文化遗址中出土的我国早期铜器中的红铜器也多有直接打制成形的。
二、铜是如何被人发现的？
学者们对自然铜的被发现及其利用方法做过如下推测：
石器时代晚期的人类在寻找合适的石料以打制石器时，自然铜是不难发现的，最初大概他们也将自然铜矿石作为石料去打制、磨制以做成器物，在实践中发现自然铜有一种石头所无法比拟的优越性，不像石头那样容易碎裂、剥落，而是可以锤薄，甚至拉长而且铜制器还发出悦目的金属光泽，用以制成装饰品佩戴，可以装点美化自己的生活。
这大概是自然铜最初被利用的情况。经过长期的实践与多次试验，人类又认识到将自然铜加热到一定温度，可以增加铜的可塑性，从而能按照需要将自然铜锻打成稍复杂的形状。这种直接利用天然铜依靠打制的方法制造器物的实践，使人们对铜这种金属的物理性质有了初步的感性认识。
后来，使用自然铜的原始人类进一步发现，如果将铜“放到火里烧烧，打制起来就更容易了，要烧到当时烧陶的最高温度或更高一些，红铜就可能熔化，熔化的铜水可以流动，凝固后又能随容器凝成一定形状"。这就是铸造的萌芽。学者已经指出，由于铜的熔点只有1083℃，原始社会晚期烧陶温度已达到这个水平，当时的陶窑温度能达到1000℃，或更高一点的温度"。
自然铜毕竟是较少的，多数的铜要由冶炼铜矿石取得。铜的冶炼术是如何发明的呢?
学者曾推测，正是为了取得多种材质制造工具与容器，人们可能为取得某种石料以火烧石(将石烘烤热，再以水泼，促其开裂)，从而导致金属冶炼发生。如果烧的是含铜矿物，熔融、析出铜珠，即可能导致冶铜术的发明。除此以外，用含铜矿石砌成的陶窑或炉灶，在一定条件下，也可能使铜矿石中的氧化部分还原成铜，这是铜的冶炼术产生的另一途径。
在自然界的铜矿石中， 一种名叫孔雀石的矿物是最常见的， 一般早翠绿色，色彩鲜艳夺目，极易被发现。孔雀石常与自然铜一起出现，并与铜有类似的颜色，故而亦容易使人想到其中有铜。硝酸盐受热分解，即变成氧化物。氧化铜矿同木炭一起加热即能还原出铜来。中国古代最初使用的孔雀石多是含铜很富(10~20%)的氧化铜，可以直接入炉冶炼，铜的熔点是1083℃，所以熔炼的温度在约1100℃(或稍高)即可以。
有的学者推测：孔雀石因色彩艳丽，很早就引起人们的注意，被采集来作为装饰品。
当“孔雀石偶然投入炉火之中，温度达到1083℃以及存在着木炭等还原剂的情况下，孔雀石即可以在简易的炉中还原出铜来，故而孔雀石被熔化还原成红铜。当这种情况重复出现多次后，人们终于学会了用孔雀石和木炭来冶炼红铜”。
从人类利用金属的历史来看，砷铜虽然在很长时间内、相当大的地域范围内取代了红铜，但其铸件的机械性能(强度、硬度等)仍与纯铜铸件较为接近。所以无论是纯铜(即红铜)还是砷铜等铜的合金，皆由于机械性能不够优良而导致最终被锡铜合金的青铜取代。只有在锡青铜被发明与应用后，金属器物才能在较广泛的范围内取代石器(及陶器)。
三、青铜为何取代红铜？
所以如此，是因为青铜比红铜与砷铜有较多的优越性。与红铜相比，锡青铜有如下优点：
(一)熔点较低。在物理学和化学性质上，一般合金熔点比原来的金属熔点低；硬度比原来的金属硬度高；体积比原来的金属略涨大。铜锡合金的青铜也是如此。红铜熔点为1083℃，若加锡15%，熔点即降低到960℃；若加锡25%，熔点就会降到800℃。因此，这种温度条件显然要比冶炼红铜更容易得到。
(二) 硬度较高。红铜硬度是35度(布林尼尔硬度计) ， 如果加锡5~7%、就增高到50~60度；若加锡7~9%，即增高到65~70度；若加锡9~11%，就会增高到70~80度，比红铜硬度提高一倍以上。这样就可以克服上述红铜那种质地较软的缺点。同时由于青铜硬度随着加锡量成正比地提高，人们可以按照不同器类的需要而予以增减，选择各种不同的比例，铸造出合金硬度不同的器物。
(三)适宜于铸造。红铜的铸造性能不良，易吸收空气，在合范翻铸时所成的制品往往带有气眼，表面粗糙。青铜在熔化时成为液态，流动性很强，无孔不人，冷凝时体积略有涨大，则可以填满器范，填充性好，且很少有气孔。
由于具有上述三个优点，即具有较好的铸造性能，使青铜在应用上具有广泛的适应性。在人们逐渐对青铜性能有所认识后，便开始利用铜锡共生矿提炼青铜，或有意识地从锡矿中提炼出来锡与纯铜混合，后来发展到掺以不同比量的锡来铸造不同用途的青铜器具。
锡青铜不仅在性能上明显优于红铜，而且比砷铜有更多的优点：
锡含量10%以上的锡青铜强度增加明显，而砷铜的固熔强化相对要较缓慢；两者加工硬化速度相当，而相同含量的锡青铜硬度要高于砷铜；相同合金含量的锡青铜抗拉强度也要比砷铜大。虽然砷铜相对锡青铜有更好的热锻性能，但这种优点，在采用铸造而不是锻造方法制造铜器时自然会被忽略。除以上原因使锡青铜最终淘汰了砷铜外，砷铜在冶炼过程中会产生有剧毒的气体，危害人的身体健康也是一个重要的因素。所以，人类肯定是有意识地用锡取代砷制造铜合金的。
四、青铜如何被发现？
青铜是如何被发明的，似有两种可能的途径：
其一，是在冶炼红铜的长期实践中逐渐发明的，只有首先学会制造红铜器、才有可能进一步掌握青铜合金技术。
最早用矿石炼出的红铜，当然不可能达到自然铜那样纯，其中含有一些从矿石中带来的杂质，如少量的铅、锡、铁等，只是由于锡、铅含量很少，还不能称为后来的青铜。但是人们可能由此而无意中认识了这种与青铜接近的合金，并且逐渐认识到这种合金比纯铜(红铜)有许多优越性，因而开始有意识地先冶炼出红铜，然后再加入锡配制出青铜。
其二，也有的学者指出青铜与青铜冶炼术并非皆要通过冶炼红铜这条途径，而还有另一种途径被发现。
他们指出，最初采掘金属矿时，有一种方法是用火烧烤岩石，然后浇水，使矿石裂缝。锡青铜含锡25%时，熔点只有800℃，如果矿石是铜锡共生矿，则在800℃左右的木炭或干柴火焰中并不难得到青铜。最初的青铜大概即是这样发现的。这种经验长期积累，再与烧陶业所提供的技术条件相结合，即会导致有意识地提炼青铜。
有一种铜锡共生矿含锡0.94%、铜12.3%，可以炼出铜和锡的比例为93：7即含锡7%的青铜。与此相比起来，冶炼纯铜则并非容易，因为纯铜的熔点为1083℃，氧化铜矿如孔雀石和蓝铜矿虽然可以在低于铜熔点的温度下还原出铜，但也必须升高温度使铜熔化，并使脉石或无用的造岩矿物转变成炉渣，否则铜仍然呈浸染状态不能利用。
显然，以上第二种途径必须要在炼铜地点附近有铜锡(或铜铅)共生矿的条件下才有可能，所以这种途径只适合于部分具有此种地质矿产条件的地区。
五、为什么是铜被人类先发现和使用而不是铁呢?
还有一个相关问题，即为什么是铜被人类先发现和使用而不是铁呢?
根据学者们的研究，这主要是由于：
(一)地球上有自然铜而很少有自然铁。自然铁有一种称为“陆上铁”，乃岩浆中的氧化铁经由玄武岩喷出时和煤层接触，还原得到的所谓粒状铁。此种铁仅存在于少数个别地区(例如格陵兰)。铁容易氧化，地球上的铁多存在于氧化物或其它化合物形态中，只有含镍的铁可以持久不锈。天体上落下来的陨铁有自然铁。人类利用陨铁一般都比使用铜晚。
(二)在古代，铁矿石与普通石头不易区别，不像孔雀石由于具有特殊的美丽色彩而易引人注意。
(三)铁的熔点为1537℃，比铜的熔点高不少，虽然实际上铁矿石还原温度不需这么高，但温度低则还原速度慢，所以对实际生产没有意义，低温生产出来的铁在冷却时容易氧化，生出铁锈(铁的氧化物)。
(四)铁由铁矿石中提炼出来时，最初是海绵状，暗无光泽，必须加热锤打才能去掉渣滓，不像铜，一提炼出来即有光泽。
(五)原始铁——生铁质脆，而熟铁质柔不硬，只有在发明淬锻法后(加热即投入冷水中急剧冷却)才能增高硬度，胜过青铜。
由于以上几点原因，人类利用金属只能从铜开端，而不能从铁开始。
（正文完）
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