剑的历史几乎就是人类文明的缩影，它起源于史前时代，最早是在制造石斧的基础上加装剑柄，形成了初步的剑形武器。到了公元前三千年左右，人类开始用铜和青铜打造刀刃；进入公元前二千年，匕首逐渐演变成刀剑，这一变化在世界大部分地区普遍发生。公元前九百年，随着铁的冶炼技术逐步成熟，锤打、折叠和焊接等先进工艺被应用于铁剑制作，使得剑变得更坚韧、更具弹性、更耐用，同时杀伤力也大幅提升。

在中国，最早的铁剑冶炼可以追溯到西周晚期（公元前1046年至公元前771年），其出土地主要在河南省。目前已发现的公元前七世纪以前制造的铁剑非常稀少，现存不足二十把。到了汉代（公元前202年至公元220年），铁的生产技术获得显著提升，铁剑在全国范围内被大量制造，并逐渐取代了青铜剑，成为主流武器。

剑不仅是一件冷兵器，更是社会身份的象征，既可作为时尚的装饰品，也可能是护身符或娱乐工具。根据剑的长度，它们大致分为三类：长剑（长度超过70厘米）、中剑（30至70厘米）和短剑（不足30厘米），而每一类下又有不同的细分类型。虽然不同剑的外观设计多样，但其基本结构通常包含刀刃、护手，以及装饰用的刀鞘纹饰（称为璏）和珌。在某些高档剑中，这些装饰部分会采用玉石制作，代表着极致的奢华，是贵族身份的象征。这些玉饰不仅见于青铜剑上，在铁剑中也有所发现，尽管铁制部件如今大多锈蚀严重。

软铁的制造有两种主要方法：一种是直接在大方炉中熔炼大方铁，这种低碳铁（碳含量约0.1%至0.3%）可直接用于锻造。另一种是更为复杂的间接方法，即通过高炉炼铁后对铸铁进行液态或固态的脱碳处理，产生可锻的软铁或含碳量为0.3%至1%的钢材。铁剑的制造技术正是钢铁工业演变的缩影。少数出土于王陵、非王陵及建筑遗址的汉代铁剑，经过微观结构和成分分析，显示出多样的冶炼技术：钢坯铸铁、固态脱碳铸铁和潮钢铸铁。

在陕西省，西安市附近的扶风和台城发现的三把汉代铁刀就采用了上述的技术进行分析，而西安的汉刀冶金技术至今尚未被深入研究。西安（历史称长安）曾是西汉（公元前202年至公元8年）及新莽（公元8年至23年）时期的首都，研究当地铁刀制作技术对于揭示那个时代整个社会的铁器生产状况尤为重要。

本文所述的六把铁剑，出土于西安六处墓葬，这些墓葬位于西汉至新莽时期的都城长安东城墙附近，被认为是平民墓地。墓葬中的陶瓷制品表明这些墓穴年代大致为西汉中晚期（公元140年至公元8年）。1997年发掘的遗址出土了西汉中期铁刀、带“五珠铭文”的铜钱以及陶罐。剑和刀均放置在木棺中骨骼残骸附近，这可能暗示这些武器在当时日常生活中占据重要地位。同时，这些铁剑与刀具均从四座墓葬中被发现，反映出武器功能逐渐减弱，剑的象征意义增强，而刀逐渐成为主要战斗武器。

这些剑的外形如图所示，现存的所有剑片均未完整连结，最长的碎片长93厘米，最短仅12厘米，宽度约在3至3.5厘米之间。四个碎片配有护板，形状多为菱形，材料为玉或铜，刀刃表面还残留有木质遗迹。当时的剑通常经过精美装饰，包裹在由木材、纺织品、纸张等有机材料制成的刀鞘内，但这些材质在考古中已严重腐蚀。铁剑普遍出现断裂、缺损、裂纹和厚重腐蚀，从断口处取样分析，可见铁芯结构。

研究方法上，金相学是一种分析材料制造过程、热处理历史及腐蚀产物的重要手段。通过观察铁素体、珠光体等金属相，以及估算碳含量和夹杂物，研究者可初步判断铁的种类及制作工艺。结合扫描电子显微镜能谱分析（SEM-EDS），这些技术在考古冶金研究中形成了常规且有效的分析体系。

炉渣夹杂物（SI）因形态和化学成分不同，是识别软铁制造工艺的关键指标。直接炼铁工艺下的铁器通常含有丰富、多相的炉渣夹杂物，且铁含量较高。经过锻造加工时，夹杂物可能重新形成或改变其形态。采用铸铁工艺时，炉渣中的铁含量明显减少，尤其使用富钙熔剂时更为显著。因此，铁、钙和磷元素的含量成为区分直接与间接炼铁工艺以及液态与固态脱碳技术的重要标志。

资料显示，除一把铁剑外，其他五把均采用间接工艺制造，且炉渣中的钙含量普遍较高且变化较大，这在直接炼铁制品中较为罕见。河北满城汉墓出土的同一时期刀剑也证实为锻造铁制品。同期，炒钢工艺在武器和工具制造中广泛应用，包括广东南越王墓、福建程村韩城遗址的铁剑，以及河北徐水东黑山遗址出土的铁矛和铁镞。

可见，西汉初期铁剑制造技术既有锻造铁，也采用炒钢工艺。本研究分析的样品中，有五件可追溯至西汉中期至新莽时期，属于当时官方管理的产品。与同期中国其他地区比较，河南神明铺遗址出土的铁剑属于铸铁固态脱碳技术，云南李家山汉墓两把铁剑为炒钢制品，安徽天长和扶风汉墓出土的铁剑则分别代表固态脱碳铸铁和普通铸铁工艺，显示铸铁在西汉中期至新莽时期被广泛用于铁刀制造。

汉代铁生产技术达到巅峰的原因多方面，其中一大原因是青铜工业已高度发达，技术积累丰富；另一个关键因素则是盐铁官营制度下政府对铁产业的严格管控，集中投入人力物力，推动钢铁工业大规模发展和技术进步。

本研究通过金相学和炉渣夹杂物分析，对西安墓葬出土的六把汉代铁剑进行鉴定，其中一把采用直接熔炼工艺，其余五把为间接工艺制造，尤以液态脱碳技术为主。结合已有研究可推断，自西汉中期起，精炼后的铸铁成为铁剑制造的主要材料。TJ001和TJ004两件白莲岗时期的器物在当时价值极高。

这次对西安出土铁剑的科学分析是首次系统研究汉代西安中心区出土铁剑的冶金技术，虽然丰富了相关数据，但样本数量仍有限，未来仍需更多考古样品来深化认识。

参考文献：

1. 中国早期铁器（金相学研究，公元前5世纪以前）

2. 先秦两汉铁器考古学研究

3. 西安市文物保护考古研究所报告（龙首园汉墓）

4. 中国剑文化研究

5. 战国晚期关中地区铁脱碳技术分析（基于炉渣夹杂物）