从战国时期的作坊到汉代的墓葬：河南省郑州市地区冶铁技术的延续与变革

《Journal of Archaeological Science: Reports》：From warring states workshops to han tomb burials: Continuity and transformation in ironworking technology in the Zhengzhou Region, Henan province

本研究以河南郑州侯杜官铸铁作坊及东汉墓葬出土铁器为对象，通过金相显微镜与SEM-EDS分析，揭示战国至东汉铸铁技术演变为固态脱碳与液态脱碳并存，并论证官营生产体系对技术整合与推广的促进作用。

　　

Jin Zhu|Guofeng Wei|Yilan Zhou|Qinglin Li|Hongjie Chang

安徽大学历史学院，中国合肥230039

摘要

从战国时期到东汉时期，河南郑州是中原地区铸铁技术的核心区域，为了解铁器制造的演变提供了重要线索。后段湾（HDW）铸铁作坊和东汉墓葬的发掘为重建当地的冶金工艺提供了关键证据。通过金相显微镜和SEM-EDS分析，发现HDW作坊中存在铸铁的固态脱碳和液态脱碳现象。对东汉铁器的分析表明，铸铁的固态脱碳仍然占主导地位，同时也有 puddling 钢技术被使用，这反映了传统技术与创新技术共存的演变轨迹。基于这些观察结果，本研究进一步提出，在从战国时期向帝国时代的过渡期间，国家主导的生产体系吸收并重新配置了多种技术流程，实现了这些技术的广泛传播。这项研究为阐明中原核心地区冶金技术体系的内在发展逻辑提供了重要的实证依据。

引言

河南省位于黄河中游（图1），铁矿石资源丰富，是中国早期铸铁文物最为集中的地区之一，可追溯至公元前5世纪至公元前3世纪。作为商朝和周朝时期青铜铸造的主要中心，郑州在中国古代铁冶炼技术的发展中也起到了关键作用。该地区繁荣的铁工业使郑州成为研究中国古代铁冶金及其与社会发展相互作用的关键地点。

高炉冶炼技术以低温固态还原为特征，出现于公元前2千年初（Erb-Satullo, 2019），并一直作为主要的铁冶炼方法存在于欧亚大陆，直到公元14世纪（Tylecote, 2002）。考古证据表明，大约在公元前5世纪，包括河南在内的中原地区开始生产大量通过高温液态还原法制造的铸铁产品。这表明高炉生产和铸铁的使用已经取得了显著发展（Lam, 2014; Qian and Huang, 2021; Zou et al., 2024）。西汉王朝建立后（公元前202年–公元8年），中央政府在河南建立了众多铁冶炼厂，使该省的铁冶炼厂数量在全国名列前茅（Li, 2000）。这种繁荣的铁生产景象至少持续到了东汉时期（公元25年–220年）。

尽管在河南进行了大量从战国时期到汉朝的铁冶炼遗址的考古发掘，但对发掘出的铁器和铸铁作坊的科学研究仍然相对较少。这种不平衡限制了我们重建从战国时期到汉朝铁冶炼工艺演变的能力，以及理解铁生产与更广泛的社会经济发展之间关系的能力。

样本介绍

本研究共分析了24个样本，其中包括从HDW遗址发掘出的16件铁器和1个炉渣样本，以及从东汉墓葬中回收的7件铁器（表1，图2）。其中，所有来自HDW遗址的样本均采集自遗址中央区域的铸造作坊。在该区域发现的大多数铁器是工艺品和农具。一些保存完好的铁器被排除在外，最终分析了16件样本。

炉渣分析

对HDW-1炉渣样本的观察表明，该炉渣密度较高，表面没有流动性特征，说明它不是冲渣。在炉渣样本中可以看到形状不规则的金属夹杂物。成分分析表明，该炉渣属于FeO-CaO-Al₂O₃-SiO₂体系，具有较差的均匀性。主要基质相包括铁氧化物、Fe–Si–Ca氧化物、钙铁酸盐–铝酸盐、钙磷酸盐–硅酸盐等。

讨论

中国的炼铁技术从高炉炼铁向铸铁冶炼的转变不迟于春秋晚期（公元前770年–公元前454年），并在战国时期得到广泛普及（Lam, 2014）。由于铸铁硬度高、延展性和可加工性差，必须通过固态脱碳将其碳含量降低到2.1%以下，才能将其转化为钢或锻铁，从而用于生产和战争。因此，在

结论

本研究聚焦于郑州地区，对战国中期至晚期HDW国家运营的铸铁作坊以及从周边平民墓葬中发掘出的东汉时期铁器进行了系统的考古冶金学研究。研究结果表明，这些冶金遗存属于铸铁技术体系。尽管还需要进一步细化研究以验证作坊的内部空间分区及各工艺的精确时间顺序，

资金来源

本研究得到了2023年安徽省高校协同创新项目“江淮地区商周时期青铜器的合金技术与资源流动”（项目编号：GXXT-2023–094）的支持。

数据可用性。

本研究的所有分析数据均包含在本文中。

作者贡献声明

Jin Zhu：撰写——初稿、方法论、数据管理、概念构思。Guofeng Wei：撰写——审稿与编辑、项目管理、调查、资金获取、概念构思。Yilan Zhou：数据分析、数据管理。Qinglin Li：资源获取、调查、概念构思。Hongjie Chang：资源获取、调查、概念构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究工作的财务利益或个人关系。