起源
青銅時代的兵器製造 中國的青銅兵器大約出現在原始社會末期。在
甘肅省東鄉馬家窯文化遺址中出土的距今約5000年的青銅小刀,是冶煉工藝尚處於將銅、錫、鉛礦石混合煉鑄青銅的初級階段的製品。這種工藝不易掌握青銅的成分配比。從商到
西周,青銅器的鑄造技術發展到鼎盛時期,現已發現的青銅冶鑄作坊遺址有
河南省的
鄭州、安陽、
洛陽,
湖北省的
盤龍城,江西省的
清江、
吳城等處,分布地域較廣。歷年出土的商朝青銅兵器數以萬計,主要有斧、
鉞、戈、
矛、刀、鏃、胄等。如在河南省
安陽市侯家莊的1004號商代墓中,出土銅戈72件,銅矛731件,
銅胄141件。這時的冶煉工藝已經有了很大發展,它是先將礦石分別煉出銅、錫、鉛或鉛錫合金後,再按一定比例混合熔煉,易於掌握青銅的成分配比,鑄造出的兵器形制複雜,紋飾精美,質地優良。
湖北省
江陵縣出土的
越王勾踐青銅劍(見彩圖[春秋時期越王勾踐青銅劍(湖北江陵望山出土)])和
山西省原平縣出土的吳王光青銅劍,都進行過表面處理,雖在地下埋藏了近2500年,至今依然花紋清晰,光潔如新。
湖南省長沙市、廣西省
恭城縣等地出土的春秋青銅劍,還採用了高錫青銅與低錫青銅的複合材料,刃部含錫量高,堅硬;脊部含錫量低,柔韌,使得青銅劍
剛柔相濟。到戰國初期,青銅冶鑄的規模和分布地區繼續擴大。湖北省隨縣戰國初期的
曾侯乙墓出土的青銅器群總重量達10噸,其中有
三戈戟、戈殳、
鏃、矛等多種精美的銅兵器,數量達4500餘件。反映了春秋戰國時青銅鑄造的生產能力和技術水平。
在銅兵器發展的同時,戰車、戰船、
弓箭、
皮甲、櫓盾、雲梯等採用了許多先進技術,也都得到了發展。成書於春秋末期的《
考工記》,集中反映了當時手工業技術的水平,比較完整地記述了製造兵器的工藝和規範,如對材料選擇、加工工藝、檢驗手段等都有科學的敘述。尤其是書中關於青銅合金成分配比的“六齊”規律,反映了人們已認識到鑄造兵器時,含錫量過低,兵器韌而不堅,殺傷力不大;含錫量過高,兵器硬而發脆,容易折斷。從而可自覺地掌握銅、錫、鉛的配比,製造出優良的兵器。這是世界上最早的關於
合金性能與合金成分配比關係的科學總結。
鐵器時代的兵器製造 中國的人工冶鐵技術至遲在春秋時期就已發明。戰國之後,冶鐵技術不斷進步,促進了鐵兵器的發展。這些新技術集中表現為兩方面:①提高鐵兵器的硬度和韌性。湖南省長沙市出土的一把春秋末期鋼劍,已採用把塊煉鐵長時間滲碳、反覆鍛打成塊煉滲碳鋼的技術,比鐵劍銳利而堅韌。
河北省易縣燕下都出土的戰國晚期的劍和戟,具有堅硬的高碳鋼刃部和堅韌的劍身,經鑑定是先用低碳鋼鍛打,再經表面滲碳和淬火處理而成的。內蒙古自治區
呼和浩特市出土的
漢武帝時的鐵甲,甲片是用塊煉鐵經過滲碳、反覆鍛打、退火、表面滲碳等工序製成,提高了甲片的硬度。
北京市豐臺區大葆台西漢燕王墓出土的
環首刀,採用了鑄鐵固體脫碳
成鋼法,夾雜物質很少。漢朝流行一種“百鍊鋼”技術,制出含碳量高、雜質少、組織均勻、耐腐蝕性好的優質鋼。
山東省蒼山縣出土的漢朝“卅”鋼環首刀,
江蘇省徐州出土的漢朝“五十”鋼劍,
日本奈良出土的東漢靈帝“百”鋼刀,都使用了“百鍊鋼”技術。三國時期,鋼鐵熱處理技術達到相當高的水平,《
太平御覽·兵部》引《蒲元傳》記載,
蜀國蒲元造刀必用爽烈的蜀江之水,而不能用性軟的漢中之水,反映了中國很早就掌握了質量不同的水會影響淬火效果的科學道理《北齊書·方伎傳》記載,綦母懷文造
宿鐵刀“浴以五牲之溺,淬以五牲之脂”,使用了多種淬火冷卻介質,所造鋼刀鋒利異常,斬甲過三十札。②提高鐵兵器的生產能力。初期的塊煉鋼費工費時,產量很少,故在秦朝以前,仍然是銅鐵兵器並用。漢朝以後,先後採用了生鐵冶鑄、鑄鐵脫碳鋼、灌鋼、炒鋼等生產效率高、產品質量好的先進工藝,使鐵兵器逐步增多。如在河北省
滿城縣西漢劉勝墓中出土了用鋼製造的消耗量很大的箭鏃。東漢以後,青銅兵器終由鋼鐵兵器取代。
在鐵兵器發展的同時,其他種類的兵器也有不同程度的發展。出土於陝西省
臨潼縣秦始皇陵兵馬俑坑的青銅劍和箭鏃,有的表面有鉻鹽氧化層,起了良好的防蝕作用。滿城漢墓出土用灰口鐵鑄成的戰車上的鐵軸瓦,具有較高的耐磨性和較小的摩擦阻力,改善了戰車的性能。漢朝造船技術已趨成熟,所造樓船高大雄偉,艙室多達4層,是當時水軍的主要戰艦,
櫓、帆等先進船舶技術也出現了。漢朝造弩最盛,弩機望山上標有刻度,用以瞄準。東漢製造彈射力更強的床弩。三國時,
諸葛亮改進連弩,“一弩十矢俱發”,提高了發射速度。利用槓桿原理的(即拋石機),從春秋到唐朝始終為攻防戰的遠射利器。
官渡之戰時,曹操令造車,號“
霹靂車”,提高了的機動性。唐
李光弼製成用 200人挽索發射的重型。
南北朝時,石油開始用於火攻。
火器出現後的兵器製造 據文獻記載,10世紀時,火藥已用於火攻。宋朝以後,火器迅速發展,先後出現了燃燒、爆炸、射擊火器,表明了火藥製造技術的不斷改進和提高。早期的火藥成分較雜,硝的比重也不大。成書於宋慶曆四年(1044)的
官修《
武經總要》記載的 3個火藥配方,成分多達十幾種,硝與硫的比例在3:1到2:1之間,主要起燃燒及發煙、施毒等作用。到了元朝,火藥只保留了3種基本成分,如在陝西省
西安市出土的元朝銅手銃中殘存的一些黑火藥,經化驗只含有硝石、硫黃和木炭。明初焦玉著《
火龍神器陣法》,記載了十幾種3成分火藥的配方,可根據引燃、發射、爆炸、噴火等不同用途配製出各種火藥,其中有的成分很接近於近代黑火藥的標準配比(硝75%、硫10%、炭15%)。明萬曆年間,
趙士楨在《
神器譜》中,記述了制火藥時,用蘿蔔、蛋清提純硝的方法,強調了火藥的顆粒要細而均勻,“上粗大者不用,下細者不用,止取如粟米一般者入銃”,認識到火藥燃燒速度與火藥顆粒大小的密切關係。隨著火藥性能的改進,火器製造水平不斷提高。《神器譜》記載明末制鳥銃,用熟鐵打造法,質韌而堅。制銃管時,採用鑽孔的先進工藝,技術日益精密。明末焦勖在《
火攻挈要》中,第一次記述了以口徑為基數確定火炮各部位的比例數據,使火炮製造有了科學依據,直至清朝仍是製造火炮的主要依據。
宋和明是火器生產的兩個高潮時期。北宋時,組織了
火藥兵器的成批生產,京師
開封(今
河南開封)設有廣備攻城作,擁有工匠5000人,由10作組成,火藥作為首。南宋時,在一些軍事重鎮都設有火器製造工場,生產能力很高。如建康府(今
江蘇南京)在兩年三個月內“創造、添修火攻器具共六萬三千七百五十四件”(參閱《景定建康志》)。到南宋晚期,火器在兵器中的比重增大,抗擊金軍、元軍已離不開火器。元末明初時,火銃有很大的發展,從銅鑄到鐵鑄,從小型到大型,從零星生產到大批生產。明初40年內,僅生產“天字”、“勝字”、“功字”、“英字”火銃即達13萬多件。明嘉靖以後,火器品種猛增,
茅元儀輯《武備志》(1621年初刊)就收錄有15大類、近200種火器。
在近代槍炮出現之前,火器的戰術性能還有一定局限性,因此始終未能完全取代冷兵器。宋朝以後,冷兵器仍在不斷改進和發展。宋初,設有弓弩院,兵匠達1042人,“歲造弓弩、箭鏃等凡千六百五十餘萬”(《玉海》卷一五一)。後又設南北造箭庫、弓弩造箭院等,工匠達1071人,“戎具精勁,近古未有”。宋初使用的“三弓八牛床子弩”,以70人
張發,一次射箭數十支,遠達300步(約合465米)。
宋神宗時,李宏進獻的“神臂弓”,1人發射,遠及240步(約合372米),“施於軍事,實有奇功”。後
韓世忠又加以改進,製成“克敵弓”,“一人挽之而射可及三百六十步(約合558米)”,可以貫穿重甲。宋朝的冶金技術又有發展,經反覆鍛打而成的“蟠鋼劍”,雜質極少,組織緻密,因而剛柔相濟,不僅削鐵如泥,且可屈之如鉤,縱之復直,有良好的彈性。邊疆少數民族用冷鍛法製成的“瘊子甲”,甲片表面光滑如鏡,硬度很高,“去之五十步,強弩射之,不能入”(宋沈括撰《
夢溪筆談》)。宋朝使用很廣泛,開禧三年(1207),金軍攻擊襄陽(今屬湖北省),曾使用千餘座拋射火器。元至元十年(1273),元軍攻
襄陽,用回族人
亦思馬因制,稱“回回”,利用重力下墜拋擲石彈,重達150斤。宋元時,造船技術發展迅速。宋朝每年造船3000多艘,
元朝每年造戰船5000多艘。明初,
鄭和下西洋,最大的船長達137米,舵桿長11.07米,張12帆,可運載上千人,是世界公認的當時優良的海船。在火器發展過程中,具有機動力、打擊力和防護力的戰車也隨之發展,這種戰車四周圍有屏障,車中放置輕重火器,用畜力或人力挽曳,在明代的野戰中顯示了很大的優越性。
中國古代兵器製造業的管理體制 早在春秋時期,國君已開始設官統一管理兵器製造部門。《考工記》記載,周王設“司空”,“掌營城郭,建都邑,立社稷宗廟,造宮室車服器械,監百工”。戰國時期,兵器主要由各國府庫附屬的作坊製造,設造者、主造者、監造者三級管理,兵器上常要題銘,以考核兵器的質量。秦由管理宮廷事務的少府掌管兵器製作。漢少府中有職官“考工令”,主作兵器。漢武帝元狩四年(公元前119)實行
鹽鐵官營,在全國設鐵官49處,冶鑄兵器及農具。為了加強兵器的管理,漢制諸侯王不得私作兵器,民間若私鑄鐵器,要處“左趾”(用鐵鉗束住左趾)的刑罰。北周
建德四年(575)置軍器監,首創在中央一級設定獨立的兵器製造業的管理機構。隋仍置少府監,領尚方,掌兵器製造,下轄甲鎧署、弓弩署。唐卻承繼了北周的建制,於唐高祖武德元年(618)設軍器監,領甲坊署、弩坊署。據唐官修的《
唐六典》記載,國家有製造兵器的統一標準。北宋初,只由三司使中的鹽鐵使典領胄案,主兵器製造。宋神宗熙寧六年(1073),
王安石變法,仿唐制設軍器監,總內外軍器之政,兵器製造大為改觀。南宋以後,開始由工部參與製造兵器。元朝注重造兵,中央依次由軍器局、
軍器監、武備監、
武備寺、武備院等主管造兵,機構品級越提越高。各路設軍器人匠提舉司、軍器局,轄各州縣的甲局、弓局、箭局、弦局、雜造局等,造兵機構遍於全國。軍隊並帶有工匠,隨軍製造各種應急兵器。明朝的兵器製造分由工部和內府監局主管,下轄軍器局、兵仗局、火藥局等,其中的盔甲廠、
王恭廠有工匠9200餘名。清朝仍由工部和
內務府分管造兵,設有武備院、八旗炮廠、八旗火藥廠等。嘉慶以後,火器製造處於停滯狀態。
地位
中國古代的兵器製造曾在世界上居於領先地位,像銅鐵冶煉的一些工藝技術要早於其他國家幾百年,火藥、火器的發明和西傳更是中華民族對於世界文明的巨大貢獻。這些傑出的成就凝聚著中國人民的智慧。但是到了西方資本主義迅速發展時期,中國的科學技術卻停滯不前,中國古代兵器製造業也發展遲緩,到1840年
第一次鴉片戰爭時,已大大落後於西方。