青铜剑铸制的奥秘
如何把握青铜剑的铸制工艺逻辑特征
青铜剑大概起源
对于剑的范铸工艺研究，从制模、制范到铸制成整剑的模拟试验上，以及和大量的出土文物的对比下，湖北鄂州博物馆老馆长董亚巍先生，采用范铸逻辑进行推理式阐述的有关观点，在下面介绍中，将结合他的大量研究成果和大家聊聊。
据现在掌握的资料看，剑大概起源于商末周初。1956—1957年，在陕西长安张家坡第206号西周墓出土了一把西周初期的短青铜剑，全长二十七厘米，其形状像细长的柳叶，这是我国目前出土年代最早的青铜剑。同样的柳叶形青铜剑，后来又在北京琉璃河53号墓和陕西宝鸡竹园沟1号墓都出土过。这种剑都很小，实际上和匕首差不多，主要用来防身卫体，在车战盛行的战争中并不常用。
春秋战国时期，兼并战争连绵不断，各诸侯国为了在战争中获胜，便不断地改进和大量制造各式各样的武器。由于骑兵和步兵在当时战争中起着重要的作用，而青铜剑是步兵与骑兵必备的武器之一，从而得到迅速发展，在兵器中占有特殊的地位；拥有多少乘兵车，又是当时各诸侯国军事实力的一个重要标志。而青铜矛是这个时期兵车上的五种最主要的兵器之一，其重要性可想而知。到了春秋时代，青铜剑的形制有了变化(以柱脊剑为主)，且长度增大，一般多在二十八至四十厘米之间。到这个时候，剑才得到军事家的重视而逐步登上了战争舞台。不过，由于这种类型的剑主要用前刺，而不利于劈砍。因此，剑在这—时期的车战中依然不占重要位置。
但是，在我国东南吴越地区，由于具体的历史条件的缘故，青铜剑却已成为当时当地步兵作战的主要短兵器。因为吴越地处江南水乡，盛行于中原的车战在这里无法进行。为了适应这种客观条件，吴越军队的主力不是车兵，而是步兵。由于剑轻便锋利，适用于近战，所以剑便成为步兵的主要短兵器。正因为这样，春秋时期吴越地区的铸剑技术远远超过中原各国。楚灭越后，越国精湛的铸剑技术又传到楚。因此，吴、越、楚被誉为“宝剑之乡”，流传着很多优美动听的关于剑的传说和神话，出现了许多传奇式的铸剑大师，其中欧冶子、风胡子、干将、莫邪等最为著名。解放以来，陆续出土了一批吴越的宝剑，其中较重要的有山西原平峙峪的吴王光剑，湖北襄阳蔡坡12号墓的吴王夫差剑和河南辉县的吴王夫差剑，湖北江陵的两把越王剑。
特别是湖北江陵望山1号楚墓出土的越王勾践剑，更是稀世珍宝。这把剑总长五十五点七厘米，柄长八点四厘米．身宽四点六厘米，剑身满饰菱形纹，剑格两面以蓝色琉璃镶嵌花纹。剑身靠近剑格处有“越王鸿(勾)浅(践)自作用剑”八字鸟形铭文。全剑保存完好．刃部仍极锋利。据分析鉴定，主要用锡青铜铸成，并含有少量的铅和微量的镍。这样的剑一般是礼仪用剑，很少用来厮杀。
中国古代有个季札挂剑的故事。季札，春秋时吴王寿梦第四子，称“公子札”，是一位与江阴历史渊源有关的古代贤人。传为避王位“弃其室而耕”常州武进焦溪的舜过山下，人称“延陵季子”。延陵季子要到西边去访问晋国，佩带宝剑拜访了徐国国君。徐国国君观赏季子的宝剑，嘴上没有说什么，但脸色透露出想要宝剑的意思。延陵季子因为有出使上国的任务，就没有把宝剑献给徐国国君，但是他心里已经答应给他了。季子出使在晋国，总想念着回来，可是徐君却已经死在楚国。于是，季子解下宝剑送给继位的徐国国君。随从人员阻止他说：“这是吴国的宝物，不是用来作赠礼的。”延陵季子说：“我不是赠给他的。前些日子我经过这里，徐国国君观赏我的宝剑，嘴上没有说什么，但是他的脸色透露出想要这把宝剑的表情；我因为有出使上国的任务，就没有献给他。虽是这样，在我心里已经答应给他了。如今他死了，就不再把宝剑进献给他，这是欺骗我自己的良心。因为爱惜宝剑而违背自己的良心，正直的人是不会这样做的。”于是解下宝剑送给了继位的徐国国君。继位的徐国国君说：“先君没有留下遗命，我不敢接受宝剑。”于是，季子把宝剑挂在了徐国国君坟墓边的树上就走了。徐国人赞美延陵季子，歌唱他说：“延陵季子兮不忘故，脱千金之剑兮带丘墓。”
青铜剑的体积相对其它镞、矛、戈等小体积兵器是大点，铸制工艺也相对复杂，留下的信息量也相对多点。铸制工艺留下的特征对范铸逻辑性推理研究有一定的帮助。剑，是我国古代一种刺杀短兵器，一般由“身”和“茎”两部分构成。剑身中线突起称脊，脊两侧成坡状称“从”，从外的刃称“楞”，剑身前端称“锋”。“剑茎”即剑把，有圆形和扁形两种。茎端称首，茎和身之间有的有护手的“格”。剑既可以佩带，又可以手持。
但是，剑的种类并非一样，目前出土的常规种类已不少，铸制各种剑的技术，更是工艺繁多。从目前已发表对铸剑工艺的研究看，只是作了一些科学检测，如化学成分分析，从而知道东周青铜剑大致的合金比例范围。作了一些金相分析，从而知道了剑合金的金相结构及机械性能。但是，这些分析属于微观，都是眼睛看不见的问题，这些问题的破解，并不能解释各种剑是如何制模、如何制范、怎样被铸制出来的。
青铜剑范铸特征
目前青铜剑的仿制，基本全是用失蜡法，包括做出范铸痕迹特征的失蜡浇铸。因此我们先来谈谈现代的失蜡法。失蜡法指用容易熔化的材料，比如用黄蜡（蜂蜡）、动物油（牛油）等制成所铸器物的蜡模。用细泥浆在蜡模表面浇淋一遍，使蜡模表面形成一层泥壳。然后在泥壳表面涂上耐火材料，待其慢慢硬化就做成了铸型。最后再用高温烘烤此型模，使蜡油不耐高温熔化流出铸型，从而形成空的型腔，趁其型腔是高温状态，再向型腔内浇铸铜液，凝固冷却后出器。失蜡法也称熔模法。这样制得的器物无范痕，光洁精密。
我们看见棱角分明的战国青铜剑都是成品，战国时代剑的范铸工艺，早已离我们远去。多数研究者认为一般素格素首的战国剑几何形状较为简单，两块范对合就可铸成，这似乎未见到对此提出异议。因此，我们可以发现在一次性浇铸的青铜剑金属材质上，可以得出一个相对统一的信息：
一个模腔可以直接浇铸铜水，造出一把完整的青铜剑，包括剑的所有部分的，其整个剑体的金属合金材料应该是一致的，他的锈色也应该根据铜合金的含量，而发生基本一致的锈蚀变化。
下面我们来看看一把剑，从观察剑的锈色，我们不难发现，剑身明显呈浅绿锈、剑格和剑柄及剑首呈黑漆古。黑漆古的锈色形成主要是含锡量高。因此，从同一把青铜剑的金属材质锈色的差异性上，可以判断出是否是现代失蜡法制作。
上图为战国墓葬出土的越王丌北古剑，藏安庆博物馆。此剑素格素首，具有两个纹饰箍。格及首的表面铸有凹铭文，铭文为一错金一错银间隔排列。从左下角X 光片中显示的结构可以认定，此剑的首为分型铸造后再与茎铸接。通过调查发现，凡具有同心圆的首，多是采用了此剑的这种分铸铸接工艺，而此剑首并非同心圆，也采用了这一工艺，是因首上有铸铭及错金等特殊工艺。
这两把战国剑的茎部，上面绿色的为同一把剑茎部的两个角度，此剑是鄂州市博物馆的发掘品。宏观上可看到的现象是，在此剑的茎部中间，明显夹了一块铜板，在茎的后边，不但有子母扣式的接痕，还有一长方形的铆孔，末端缺首。旁边灰色剑为宜城博物馆的发掘品，此剑亦缺首，其余部位完整。宏观上可看到的现象是，在茎部的断面上，外面包着里面的铜芯子，内外之间生长了一圈缘锈。在战国墓葬出土的剑中，常能见到缺首现象，在鄂州市战国墓葬出土约100 把剑中，缺首者至少占15%以上。因此，可以说我们见到的战国剑，有相当数量不是一次性整铸的，至少是两次或三次甚至四次铸成。
下面说明一下，分铸铸接工艺的六个现象。
其一，剑体上剑身与剑柄的颜色不同。在许许多多发掘出土及藏界的战国青铜剑表面，可以看到两种颜色(不含复合剑、全黑色剑及全绿色剑)，从部颜色浅、格部至首部颜色深得发黑，这是多数剑的现象。既然整铸就应为同一合金，同一合金前提下，格至首部的颜色，与从部不应有如此大的差异。如果大多数剑从格部至首部为分铸的话，因为采用了不同的含锡量，致使表面颜色一定是不同的。
其二，茎部的纹饰箍是分模制范的。如越王丌北古剑茎上两个纹饰箍一样，许多剑的茎部具有纹饰箍。在这些剑的茎上，往往能看到顺着格两边有范痕通过两个纹饰箍直至首部。如果采用现代失蜡法技术铸造这种纹饰箍是没有问题，但一定在整剑的金属颜色上出现一致性，如果从分铸的模范关系而论，纹饰箍上的一周纹饰细而外凸，其余部位凹进，不是分铸的话，翻范容易，而脱模难，翻好的范难以从模上顺利脱出。因此，纹饰箍是分模制范的。
其三，格部与从部的接合部位，无法用机械加工清角，是分铸的主要特征。凡表面经过加工的青铜剑，其格部与剑身接合部位的内角较为尖锐，现代机械将这种性质的角称之为清角。大多数剑的从部自格至锋有三条线，都呈现了棱角分明的加工态。棱角分明体现在两个面的从与锷(刃)的分界线上，这两条线一直通到锋，两从中间的脊线也一样，在两从上难以看到磨痕。如果采用手工打磨，棱角都会被磨秃。靠手工不会达到棱角分明的效果，说明大多数剑经过了铸后的机械加工。这种加工态一直到格下的拐角，但不论采用手工打磨还是采用机械加工，也不论机械加工是横向还是纵向，格部与从部接合部位的内角，皆不可能被加工出清角。
其四，茎上的铆钉起防脱作用。在一些剑的茎部，可看到明显的铆钉，如湖北望山一号墓出土的越王勾践剑就是一例。勾践剑的铆钉是在靠近首的茎部，而有些剑的铆钉却在靠近格的茎部。从剑的结构而言，有同心圆的首多是与茎铸接的，既然铸接，因为首与茎容易脱落，所以再上铆钉。
其五，剑脊的凸线是先整铸一根剑身加工出来的。有相当一部分剑的脊部凸起一条直线从格下至剑锋，其剖面如同切开的一个很小的半球。我们可以假设用轮子横向磨削这种剑体，很明显，横向磨削行不通，轮子必然会将脊部凸起的线磨平，况且轮子的直径与剑宽的比例应远比图中轮子大。通过设想图可知，铸剑后横向加工后，是不会留下我们看到脊部凸起一条半圆直线的剑。
其六，棱角分明的锷部是怎样磨制出来的。荀子在《强国》篇里对铸剑的描述那样：“…然而不剥脱，不砥厉，则不可以断绳…”，这里说得十分明白，刚铸出的只是个连绳子都割不断的毛坯，多数剑的锷与从接合部位，在剑身两个面会出现从格至锋棱角分明的四条线，很少看见线条有弯曲现象。铸后靠手工打磨，难以达到如此现整的程度，应当是采用了某种类似砂轮的机械设备磨削而成。假设剑体整铸后纵向磨削加工的工艺分析设想图，从图中可知，凡一次性铸有格的剑，不论是宽格、窄格或纹饰格，既使将轮子的磨削面制成弧形，都会由于格与从之间有内角，且格高于从，致使轮子不可能磨到格与从的内角处。尤其格部中间多属于上翘向剑从方向的格，所以只有分铸才能解释剑身清角的问题。
青铜剑铸制工艺
同心圆剑首的制作，有的研究成果认为是用木制泥刮做成，但，从微观观察许多出土同心圆剑首的制作，似乎是用圆芯压制后旋转提拔制成，在同心圆的立壁上，有一个出脊楞，这是木制泥刮做不出来的浇铸特征。同时具有同心圆首的剑多为三段铸接。从以上所述这些现象的逻辑性可以认定，剑体采用了机械加工，加工时是不应有格的存在。如果格与从整体铸造，就不可能采用机械加工。不采用机械加工，目前我们所看见的春秋战国青铜剑的剑脊线和刃线是无法与格的结合部，进行清角的。两者之间，只能占其一。
从鄂州市博物馆藏另外一把战国墓葬中出土的窄格剑观察，此剑有锈蚀、有裂缝，正好从格部裂开。从裂开的格部缝中可清楚看到茎内有内茎与从为一整体，格及筒形茎为铸接，即此剑为两段铸接。之所以能看到里面的原始内茎，是因原始的内茎与后铸接的外茎之间生长的锈包，锈包越长越大，终于将后铸接的外茎顶破，形成了一个结构剖面。如果内外茎之间没有锈蚀及开裂，很难发现此剑的茎部为铸接。此剑可以说明格为后铸接，是先铸一个无格有内茎的剑身，并磨削加工完成以后，再铸接格及外茎。也就是说，我们看到的相当数量的剑茎分两层，有内茎较细，与剑身为整体，铸接格时茎外又包了一层茎，在无格的剑身上进行纵向及横向磨削加工，什么问题都不存在了。当将剑身两个面都加工完成后，再将剑身夹在格范中铸格及外茎，这应是战国青铜剑的一种范铸工艺。
再看另外一个战国纹饰格剑的残件，此残件正好有剑身剑格及剑茎，总长约6.5cm。宏观观察，此件浑然一体，从部生成了浅绿漆古，格稍黑，茎与格整铸无疑，格与从亦似一次铸成，只是茎内插入一截八方形红色铜料不知起什么作用。红色的八方形铜料为断茬，不知未断前的长度是多少，与浅绿色的从部形成了鲜明的色泽对比。为查清铜料与格是什么关系，采用X 射线对此残件作了探伤检测。从X 光片中，看到格与从为整铸，并无分铸痕迹，插入的八方形铜料只能看到格与茎有明显界线，而插入的深度却不明显。这是由于纹饰格中间厚度大，格与从是叠压关系，X 射线无法拍出缝隙，胶片上就不能成像。那么，这张X 光片没有解决疑难问题。
通过对此残件的观察研究，发现从部加工态明确，格与从接合部位的内角尖锐，机械加工及手工打磨均不可能实现，从范铸逻辑学角度，认定此纹饰格没有与从整铸的可能。如果是铸接，由于从部经过了加工，铸接后有可能看不到接痕。我们将纹饰格加热，使之逐渐得到体积膨胀，将从部夹牢在虎钳上用木料垫着格部敲打木料，敲打了相当一阵子后，发现似乎有松动，继续敲打，逐渐慢慢将纹饰格从从部退了下来。至此，一个对铸剑工艺新的认识得到了证实。格被退下来后，发现纹饰格内生长了一些紫色的类似云母闪闪发亮的硫化亚铜，并且纹饰格再也按不到原来的位置了。
这张图为上述残剑经加热后逐渐脱开格的图。由于被铸入到格内部的剑身及茎被长期封闭，剑身末端在格内的表面与格外表面生成了截然不同的色泽。因受2000 多年的埋藏，暴露在外的剑身表面生成了一层浅绿漆古，被铸入格内部的剑身及茎却基本保持了原始铸态层，只有红色的十分轻微的锈层，致使未退格之前被误认为是两种不同的合金，这也是误认为格中插入了八方形红铜条的原因。这样就不难理解，前面我们举例的茎中夹入的铜板的那把剑，其实是与剑身为整体的茎，外面为后铸接的外茎。
这把残剑有同心圆首、纹饰格，茎残长约12cm，此剑亦为纹饰格，其格部的宽度只有约4cm，通体黑漆古色。茎部两个绿色箭头所指范围内，可清楚看到两条接痕。由于不是一炉铜液所铸，铸接范围内的颜色也与其它部位明显不同。由此可以认定，此剑同心圆首为铸接无疑。由于格的一个侧面有破损，正好又形成了从部被铸入格中的一个局部的剖面，在两个红色箭头所指之处，为格两边包着从的两条缝，可看到这把剑的从部被铸入纹饰格中明确无疑。
近年发现贵州普安铜鼓山遗址出土有战国陶质剑茎模与石质剑身范，说明茎与从有分开制模、制范的现象。既然战国时期的边远地区尚且如此，中原地区更应分铸。查阅侯马东周铸铜遗址资料，又见到一个格部的范残块，应是铸接格用的范。
整铸还是分铸，我们曾多次作过模拟实验，证明锡青铜液不能直对着锡青铜或红铜浇铸，否则，一秒钟左右1cm 厚的铜料即可被铜液冲出个约2cm 直径的孔洞。假设将锡青铜或红铜料夹在范中，浇铸时铜液是从被夹料的侧面流过，由于没有直对着冲，被夹料就可以不被铜液熔化，如许多青铜容器的垫片没有熔化就是例证。在铸剑工艺中接铸格时，也存在同一问题，如果浇铸时铜液温度高，很容易造成接口处被熔化成整体。
至于越王剑的剑身纹饰，有铸纹与铸后作纹两种。铸纹是刻在模上的凹纹，亦有可能用泥料粘贴在范面成凸纹，两者都可铸出凹槽式棱格纹，越王勾践剑即属于这一种。还有一种铸后绘制的纹饰，是铸制完成以后将某种物质按照纹饰规律涂抹在剑表面形成色泽反差。这张图为两把纹饰剑的局部，左边为越王勾践剑，右边为安庆博物馆藏战国纹饰剑。红色箭头所指之处，是越王勾践剑的纹饰尽头形成的凹槽，看实物此铸槽的深度约1mm。由于这些凹槽内颜色的反差，在剑的两边形成了锯齿形槽头。右边安庆馆的这把纹饰剑为铸后手工绘制的，可看到纹饰的线条粗细有明显差异，椭圆形纹不规整，处处显示出手工的不准确性。因不形成凹槽，绘制的纹饰与剑表面是平的，因此，纹饰的尽头在剑的两边锷部没有锯齿形的槽头，而是截然的。
小结：
下面我们在梳理一下，从制模及制范角度看，首先制模不容易制作成剑格与从那么尖锐的内角，既使制作出了尖锐内角的模，翻范时泥料也不可能将尖锐内角处处填充实，并且脱模时泥范很容易被夹掉或被粘掉尖锐部位。越王勾践剑的格就是这样的，亦为铸接方式。通过采用范铸逻辑对以上问题的发现，及采用无损渗透探伤技术，对多品种战国剑的检测，基本可以认定，凡从部经过机械加工到格部内角，并留下尖锐内角的青铜剑，都是采用了先分别铸出无格的剑身，经加工后再夹在范中铸接剑格及茎。分铸的剑身采用纵向磨削加工不构成问题，横向开刃亦不构成问题，剑身采用含锡小的合金，以增强韧性再铸接格、茎，致使色泽不同。近格及近首的铆钉，是为加强铸接的牢固性，纹饰箍是单另制范，与茎整范整铸或与茎分铸箍后铸接都有可能也都易操作。并且很大可能性是使用了软泥料临时进行造型铸接格及茎的工艺操作。如果使用了软泥料铸接，其格、茎、纹饰箍的造型问题就彻底得以解决了。
本文中大部分文字以及图片引用了董亚巍老师的文章，在这里感谢董老师对社会作出的贡献。