劉建宇，肖夢婭， 王 璐， 王穎琛，劉 煜

(1. 故宮博物院，北京 100009； 2． 北京科技大學(xué)科技史與文化遺產(chǎn)研究院，北京 100083；3． 中國社會科學(xué)院考古研究所，北京 100710)

0 引 言

跑馬堤墓地是位于湖北省宜城市鄭集鎮(zhèn)的一處戰(zhàn)國至漢代墓地。該墓地出土了大量青銅器，器類豐富，包括容器、兵器、車馬器、日常用器等，其中尤以漢代銅器居多。以往青銅器技術(shù)研究的關(guān)注點(diǎn)多集中在先秦時期，對漢代及以后的青銅器則不大重視。這使得對漢代以后青銅器的技術(shù)特征知之甚少，尤其對于在青銅器的功能隨著時代的變遷而發(fā)生改變的歷史過程中，青銅器制作技術(shù)的發(fā)展演變規(guī)律的認(rèn)知是不夠全面的，進(jìn)而使得對于中國古代青銅器制作技術(shù)發(fā)展演變史的構(gòu)建存在缺環(huán)。而湖北宜城跑馬堤墓地出土的大量青銅器則為研究從戰(zhàn)國到漢代青銅器的制作技術(shù)變遷提供了系統(tǒng)性的資料。為此，在湖北省宜城市博物館的大力支持下，本研究專門選取了跑馬堤墓地出土的部分有代表性的銅器，進(jìn)行科學(xué)檢測分析，以期為這一階段的考古學(xué)和金屬技術(shù)史研究提供資料，并為中國古代金屬技術(shù)史演進(jìn)序列的補(bǔ)充完善提供科學(xué)數(shù)據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)樣品和方法

本研究共對跑馬堤墓地出土的32件銅器進(jìn)行了取樣分析，共取得金屬樣品41件。取樣工作嚴(yán)格按照既盡量避免對器物整體形貌產(chǎn)生影響，又能滿足分析需要的原則進(jìn)行。取樣器物均為殘損器物，樣品盡可能小，取樣部位均在器物的殘損處，并拍照記錄。經(jīng)取樣的銅器分別來自于11座墓葬，其中包括M1、M16、M45等三座戰(zhàn)國晚期墓葬，以及M4、M13、M24、M26、M35、M39、M49、M54等八座西漢墓葬。經(jīng)取樣的銅器有鼎、鈁、壺、釜、甑、鍪、盆、匜等容器15件，鉞、劍、矛、戈、鏃等兵器8件，馬銜、蓋弓帽等車馬器3件，鏡、合頁、刻刀等其他日用類器物6件，基本上涵蓋了該墓地出土的常見器類。取樣器物名稱及出土編號、墓葬年代、取樣部位和樣品編號詳見表1。

綜合考慮器物類型及取樣部位等因素，選定合適的分析截面按標(biāo)準(zhǔn)程序制備金相樣品，而后使用濃度為3%的三氯化鐵鹽酸乙醇溶液進(jìn)行浸蝕。采用Leica DM4000M金相顯微鏡對浸蝕后的金相樣品進(jìn)行顯微組織觀察并拍攝金相照片。觀察后的樣品需重新拋光，并進(jìn)行表面噴碳處理。而后置入配置有能譜儀的掃描電子顯微鏡中，進(jìn)行觀察和微區(qū)化學(xué)成分分析。成分分析所用儀器為ZEISS EVO18掃描電鏡及其配置Bruker X Flash Detector 5010能譜分析儀，能譜分析采用無標(biāo)樣定量成分測定方法，分析條件設(shè)定為加速電壓20kV，工作距離10mm，激發(fā)時間≥60s?？紤]到銅器樣品存在成分偏析和銹蝕等因素，分析時盡量選取銹蝕較少的不同部位進(jìn)行多次分析，而后取平均值代表該樣品的成分組成，金相觀察及成分分析結(jié)果詳見表2和圖1～14。

表1 跑馬堤墓地出土銅器取樣統(tǒng)計(jì)表

表2 跑馬堤墓地出土銅器樣品的元素成分分析和金相組織鑒定結(jié)果

(續(xù)表2)

(續(xù)表2)

圖1 鉞(M1：34)銎口樣品金相組織

圖2 合頁(M1：36)獸形葉片樣品金相組織

圖3 刻刀(M16：33)器身樣品金相組織

圖4 劍(M16：31)刃部樣品金相組織

圖5 戈(M16：28)器身樣品金相組織

圖6 鏃(M16：35)刃部樣品金相組織

圖7 鏡(M16：18)鏡扣樣品金相組織

圖8 鏡(M16：18)鏡面樣品金相組織

圖9 鏡(M24：12)鏡面樣品金相組織

圖10 鏡(M49：11)鏡緣樣品金相組織

圖11 匜(M39：6)口沿樣品金相組織

圖12 盆(M39：20)器壁樣品金相組織

圖13 爐(M39：7)腹部樣品金相組織

圖14 鈁(M39：8)腹部樣品金相組織

3 分析結(jié)果

金相分析結(jié)果顯示，經(jīng)分析的41件銅器樣品中有35件為鑄造組織，2件為鑄后受熱組織，3件為熱鍛組織，1件為熱鍛冷加工組織。其中21件戰(zhàn)國晚期銅器樣品中，M1：34鉞銎口樣品顯示為熱鍛冷加工組織，其余皆為鑄造組織。20件西漢銅器樣品中，M4：2蒜頭壺腹部樣品、M39：8鈁腹部樣品顯示有鑄后受熱現(xiàn)象，M39：6匜口沿樣品、M39：20盆器壁樣品、M39：7爐腹部樣品顯示為熱鍛組織，其余皆為典型的鑄造組織。

成分分析結(jié)果顯示，所分析的41件銅器樣品中，9件為銅錫二元合金，32件為銅錫鉛三元合金。其中，戰(zhàn)國晚期銅器樣品有8件銅錫二元合金，13件銅錫鉛三元合金；西漢銅器樣品有1件銅錫二元合金，19件銅錫鉛三元合金。除去部分樣品因銹蝕嚴(yán)重導(dǎo)致顯示錫鉛含量較高以外，戰(zhàn)國晚期銅器樣品的錫含量基本在15%左右。另外，M16：18銅鏡、M16：33刻刀、M16：29矛的錫含量都大于20%，屬于超高錫青銅；鉛含量則大多小于10%，僅有M1：30構(gòu)件、M16：22蓋弓帽、M16：8鼎等3件器物樣品的鉛含量大于10%，其中M16：8鼎蓋口沿樣品的鉛含量高達(dá)25.7%。西漢銅器樣品的錫鉛含量變化范圍較大，M39：6匜、M39：20盆、M39：7爐等3件銅器樣品因銹蝕嚴(yán)重，錫含量顯示較高，而M24：12銅鏡、M49：11銅鏡則屬于超高錫青銅，錫含量在20%以上。此外，其余銅器樣品的錫含量在2.6%～13.8%之間，鉛含量在2.5%～19.3%之間。另外，部分樣品的平均成分中還可見少量的硫和鐵。

4 討 論

4.1 戰(zhàn)國晚期銅器的技術(shù)特征

本次共分析了17件戰(zhàn)國晚期銅器，包括3件容器、7件兵器、3件車馬器及其他雜類器物4件。

顯微組織特征方面，僅有一件銅鉞的銎口樣品顯示為熱鍛冷加工組織，其余皆為典型的鑄造組織。材質(zhì)類型方面，有錫青銅8件，鉛錫青銅9件。其中3件容器均為鉛錫青銅。7件兵器中有6件錫青銅，1件鉛錫青銅；其中M16：31劍的材質(zhì)雖屬于鉛錫青銅，但鉛含量較低，僅有3.1%。3件車馬器皆為鉛錫青銅。其他器物中M1：36合頁和M1：30構(gòu)件為鉛錫青銅，M16：33刻刀為錫青銅，M16：18銅鏡鏡扣為鉛錫青銅，鏡面部分為錫青銅。其中兵器幾乎都是錫青銅，錫含量在15%左右；另外，刻刀和銅鏡鏡面也是錫青銅，錫含量高達(dá)27%。錫的加入可以降低銅合金的熔點(diǎn)，拓寬結(jié)晶溫度范圍，并且隨著錫含量的提高，銅合金的機(jī)械性能也相應(yīng)提高，而且還可使銅合金獲得銀白色的光澤。因而銅錫二元合金適于制作對機(jī)械性能有較高要求的兵器和工具以及要求有較高光澤度的銅鏡。而鉛加入銅錫合金會降低青銅合金的機(jī)械性能，但可以增加合金的流動性，提高銅液的充型能力，更適于用來制作青銅容器。從分析結(jié)果來看，跑馬堤戰(zhàn)國晚期銅器的器物類型與合金材質(zhì)之間有較明確的對應(yīng)關(guān)系，表明該批銅器的制作技術(shù)達(dá)到了較高的水平。

4.2 西漢銅器的技術(shù)特征

本次分析的15件西漢銅器，包括12件容器，1件兵器，2件銅鏡。該批銅器的成型工藝仍是以鑄造為主，其中M4：2蒜頭壺腹部樣品、M39：8鈁腹部樣品顯示有鑄后受熱現(xiàn)象，但受熱溫度不高。其中M39：8鈁蓋立耳樣品則是典型鑄造組織，受熱組織或許是在使用或埋藏過程中偶然形成的。另外，值得注意的是，該批漢代青銅容器中M39：6匜、M39：20盆、M39：7爐等三件容器樣品的金相組織都顯示為α等軸晶和孿晶組織，為熱鍛加工制成。

材質(zhì)類型方面，該批西漢銅器以鉛錫青銅為主，僅有1件銅鏡為錫青銅。除去3件銹蝕嚴(yán)重的樣品以及2件錫含量較高的銅鏡外，其余銅器樣品的錫含量在2.6%～13.8%之間，且大多在10%以下，鉛含量則在2.5%～19.3%之間。與該墓地出土的戰(zhàn)國晚期青銅器比起來，西漢銅器的合金元素含量總體較低，而且變化范圍較大，部分銅器中鉛含量還高于錫含量。

4.3 熱鍛技術(shù)

本次分析的12件漢代容器的成形工藝是鑄造與鍛造并存。其中，鼎、鈁、壺、鍪等器型相對較復(fù)雜的或束頸小口的器物都是鑄造而成，而匜、盆、爐等敞口器物則采用了熱鍛工藝。熱鍛是指青銅器物在再結(jié)晶溫度以上加工成需要的器型的工藝。鑄造青銅合金經(jīng)過熱鍛不但可以減薄器壁，節(jié)省青銅原料，而且可以使成分有一定的均勻化，并可以消除鑄造缺陷。宜城跑馬堤墓地的這三件銅器均為鉛錫青銅，高錫(大于20%)，且含6%～7%的鉛。通常認(rèn)為，鉛會破壞金屬基體的連續(xù)，在鍛打時易造成斷裂。因此，用鍛造方式成型的青銅器是不宜含鉛的[1]。但實(shí)際上，甘肅崇信于家灣西周墓[2]、湖北鄖縣喬家院墓地[3-4]、四川宣漢羅家壩戰(zhàn)國遺址[5]以及貴州可樂戰(zhàn)國西漢墓地[6]等均出土了含鉛的薄壁銅器。

我國古代青銅器的成形工藝以鑄造為主，尤其在先秦時期。而鍛打技術(shù)的使用一般是為了提高器物的機(jī)械性能，且主要應(yīng)用于小件的武器或工具。本次考察的兵器中有一件鉞使用了熱鍛工藝，并有冷加工的痕跡，其他兵器則還是以鑄造為主。

根據(jù)現(xiàn)有的材料，最早的鍛打容器是甘肅崇信于家灣西周墓出土的4件銅盆。但在中原地區(qū)，是從春秋中晚期才開始逐漸使用鍛打技術(shù)制作薄壁銅器[7]。戰(zhàn)國晚期至秦漢時期，鍛造成型的容器逐漸增多，而且以低錫銅器在200～300℃進(jìn)行熱鍛處理為主[8]。這些銅容器很多都出在楚墓，比如湖北包山楚墓[9]、湖北襄陽陳坡M10[10]、荊門左塚楚墓群[11]、隨州文峰塔M1、M2[12]等。此外，還包括西安北郊戰(zhàn)國晚期至西漢中期墓葬[13-14]、江蘇淮陰高莊戰(zhàn)國墓[15]、安徽南陵[16]、廣州南越王墓[17]、安徽天長三角圩西漢墓[18]等出土的青銅器以及陜北地區(qū)出土漢代銅器[19]、北京延慶西屯墓地出土漢代銅器[20]等。

4.4 超高錫青銅的制作工藝

根據(jù)錫含量的不同，可初步將錫青銅分為低錫、中錫、高錫、超高錫四類，分別對應(yīng)含錫量為2%～8%、8%～14%、14%～20%、20%以上的青銅器[21]。如果按照這個分類標(biāo)準(zhǔn)，刻刀和銅鏡都是用超高錫青銅制作的。

《考工記·六齊》提到：“五分其金而錫居二，謂之削殺矢之齊；金錫半，謂之鑒燧之齊。”《考工記》這本書被普遍認(rèn)為是春秋戰(zhàn)國時齊國的官書?！傲R”反映了這一地區(qū)人們對銅器合金配比和器類之間關(guān)系的認(rèn)識，雖然并不能涵蓋所有商周時期使用的銅器合金類型，但在大的趨勢上其認(rèn)識有科學(xué)性[22-23]。按照有些學(xué)者的推算，削殺矢是指一種工具，含錫量達(dá)到28.6%，而銅鏡的含錫量達(dá)到33.3%[24]。盡管本次測量的削刀和銅鏡的含錫量略低于上述數(shù)據(jù)，但也都達(dá)到了20%以上。當(dāng)然，“削殺矢之齊”的提法可能有誤，因?yàn)椤犊脊び洝防镉小爸蠟橄鳌?、“冶氏為殺矢”，顯然它們并不是一類。“殺矢”是箭鏃，顯然不需要用超高錫青銅來制作，而應(yīng)歸入“戈戟之齊”里面。

使用高錫青銅制作銅鏡，可能有兩方面的考慮，一是高錫青銅顏色白亮，比較美觀；一是高錫青銅強(qiáng)度和硬度都較高，易于磨拭[25]。

通常認(rèn)為，錫含量達(dá)到18%以上，硬度達(dá)到最大值，延展性則急劇下降，需要采用熱處理來改善性能。高錫青銅常常采用熱鍛淬火的工藝。關(guān)于高錫青銅淬火工藝，中國古代文獻(xiàn)中曾有零星記載。宋蘇軾《物類相感志·雜著》記有： “錫銅相合，硬且脆，水淬之極硬”。明李時珍在《本草綱目》“金石·錫銅鏡鼻”中記有：“銅錫相和，用水澆之極硬”。但銅鏡是否經(jīng)過淬火處理，存在爭論。何堂坤認(rèn)為從戰(zhàn)國到五代，大部分銅鏡都經(jīng)淬火[26]，但孫淑云等經(jīng)檢測和模擬實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為銅鏡都是高錫青銅鑄造而成[27]。經(jīng)檢測宜城跑馬堤墓地出土的幾面銅鏡，無論是戰(zhàn)國的還是西漢的，均是高錫青銅的鑄態(tài)組織，未經(jīng)熱處理。

但是很多工具刃具類的器物，采用這類高錫甚至超高錫青銅制作，僅在刃部進(jìn)行淬火、回火等處理，其余部分仍是鑄態(tài)組織。比如云南個舊石榴壩出土的戰(zhàn)國銅刻刀，含錫30.1%，為鑄造組織[28]；河南葉縣許靈公墓出土的刮削器，含錫量高達(dá)33.7%，該器的金相組織為α+δ，有明顯的針狀析出物，與廣東羅定出土的含錫19.5%的篾刀的金相組織非常接近，后者被認(rèn)為具有激冷處理的特征[29-30]；此次分析的跑馬堤戰(zhàn)國墓出土的M16：33刻刀亦有類似的組織特征。比如江西新干商代大墓出土的青銅刻刀是δ相，有可能經(jīng)過退火處理，但仍是鑄態(tài)組織[31]。

5 結(jié) 語

本項(xiàng)工作共對宜城跑馬堤墓地出土的17件戰(zhàn)國晚期銅器以及15件西漢銅器進(jìn)行了元素成分分析和金相組織觀察，分析結(jié)果顯示：

戰(zhàn)國晚期銅器的材質(zhì)以鉛錫青銅和錫青銅為主，其中兵器和工具的材質(zhì)主要是錫青銅，而容器和車馬器則全部是鉛錫青銅?；蛟S可以表明該批銅器的制作者能夠根據(jù)不同的器物類型對合金材質(zhì)有意識地進(jìn)行不同的選擇；西漢銅器的材質(zhì)以鉛錫青銅為主，合金元素總量相對于戰(zhàn)國晚期銅器要低，而且變化范圍較大。

戰(zhàn)國晚期銅器和西漢銅器都是以鑄造為主。值得注意的是，此次分析發(fā)現(xiàn)3件漢代青銅容器為鍛造而成，鍛造容器最早見于西周，至戰(zhàn)國及漢較多出現(xiàn)。研究顯示，鍛造容器大多是盆、盤、釜、甑、匜等敞口器物，而且器壁都較薄。

致謝： 本研究的現(xiàn)場考察和取樣工作得到了武漢大學(xué)張昌平教授、湖北宜城博物館各位領(lǐng)導(dǎo)及同仁的關(guān)心與支持，實(shí)驗(yàn)分析工作得到了英國劍橋李約瑟研究所梅建軍教授、北京科技大學(xué)陳坤龍副教授、北京大學(xué)陳建立教授的支持與指導(dǎo)，中國社會科學(xué)院考古研究所常懷穎博士在取樣過程中給予了幫助，謹(jǐn)此一并致以衷心感謝。