【表示技艺高超的成语】趣谈成语学科学（31）：炉火纯青铸完美

“炉火纯青”是我们经常遇到的成语，经常用来比喻一个人的某种能力达到了完美的境界。

火焰中的秘密

人们很早就知道青铜冶炼过程中，可通过观察炉内火焰的颜色变化来掌控温度：炉火温度在500℃以下呈暗黑色，升到了700℃，火焰会变成紫红色，也就是我们通常所说的"炉火通红"，再上升到800-900℃时，火焰由红变黄，当达到并超过1200℃，炉内的火焰这时就会发亮，并逐渐变白，当继续升高并呈现出白热化时，火焰颜色很快就会由白转蓝，形成所谓的"炉火纯青"，这里的"炉火纯青"就是此刻炉中温度的最高阶段。

一般来讲，提高温度显然有利于绝大多数化学反应的加速进行，但是，过于提高温度，是一种极不经济的实用手段。如今在化学工业上，大多数都是通过采用催化剂技术来提高化学反应的速率，而不是单纯依靠提高反应温度来完成化学反应。古代炼丹时代的术士们不懂得什么叫做催化化学反应，往往认为火焰达到了"炉火纯青"，意味着火候已经到家，长生不老的仙丹也就炼制成功了。

但是，在当时的技术条件下，所用耐火材料的耐温程度，只能达到并刚刚耐受住所谓的"炉火纯青"，要是再继续进一步加热提高温度，就有可能把炉底烧穿而功亏一篑。

说来话长，春秋战国时留下的科学著作《考工记》中，就有一段当时人们通过观察炉火颜色变化来判断青铜冶炼进程的记载，说在冶炼青铜时：混合后的铜料与锡料中先会冒出黑浊气体，当"黑浊之气竭，黄白次之；黄白之气竭，青白次之；青白之气竭，青气次之，然后可铸也。"

近代冶炼科学技术证明，金属的加热熔融过程，由于伴随着多种化学反应的过程，会生成不同颜色的挥发气体。冶炼青铜时，原料中附着的有机碳氢化合物，由于燃烧的原因，会先行产生黑浊气体，随着炉温升高，原料中含有的氧化物、硫化物等无机杂质挥发也会产生黄白、蓝白火焰，只有到了出现纯蓝色火焰，意味着青铜熔融液体中的各种杂质已经基本上被除尽，说明青铜已经熔炼成功，可以用来浇铸了。

由此可见，上面所讲的这种"炉火纯青"，应该源自于古代工匠们对青铜冶炼工艺的一种认识，而不是那些守在炼丹炉旁术士们的心中奥秘。它来自于古代工匠们的经验总结，是科学而不是迷信的见解。当然，在能用青气，也就是蓝色火焰来判定青铜是否冶炼成功，在冶炼工艺上已经相当成熟了。这个经验应该是古代工匠们经过漫长岁月，通过无数次生产实践取得的一种经验性总结。

青铜背后的奥妙

我国大约在四五千年前的新石器时代晚期就已经开始利用铜。考古发现表明，当时已能利用冷锻工艺来加工天然红铜，并有了初始的青铜冶铸技术。到了商代，青铜冶铸技术已臻于成熟，春秋战国时期更有了进一步的发展。今天人们在全国各地博物馆中所见到的大小不一精美出土的青铜器……，就是最好的见证。

作为青铜文明的标志，我们的祖先除了给后世留下大量的青铜器物外，还体现在总结出一套青铜合金的配比规则，即按照青铜器的不同用途要求，生产出不同比例的青铜合金。这就是《考工记》中所记载的"金有六齐"说法，"金"指得是青铜，而"齐"则是当时人们对青铜合金的称谓。

青铜有铜锡合金、铜铅合金、铜锡铅合金这么几种，其中铜锡合金的配料比在《考工记》中是这样描述的： "六分其金而锡居一，谓之钟鼎之齐。五分其金而锡居一，谓之斧斤之齐。四分其金而锡居一，谓之戈戟之齐。三分其金而锡居一，谓之大刃之齐。五分其金而锡居二，谓之削杀矢之齐。金、锡半，谓之鉴燧之齐"。也就是说，上述各种不同应用所要求的青铜器，其中的含锡量必须各自有着16.7%、20%、25%、33.3%、40%、50%的比例，这可是世界上有关青铜合金配比上最早的经验性总结。

国家博物馆中那重达832.84公斤的后母戊鼎，通过今天的检测，这一巨大的青铜鼎在成分上已经知道其中铜84.77%、锡11.64%、铅2.79%的比例，达到了《考工记》中近乎"钟鼎之齐"的比例要求。充分见证了中华文明史上当时青铜冶铸技术所达到的高超水平。

后母戊鼎（摄自国家博物馆）

近代科学分析表明，含锡量17%左右的青铜器，呈橙黄色，外表美观，声音效果较佳，耐腐蚀性好，正是铸造钟和鼎之类器物所需要的。随着锡含量的增长，青铜硬度随之有所增加，但会导致质地脆而易于断裂；含锡量减少，则青铜硬度会下降，但韧性得以增加。刀、剑、矢（箭头）一类兵器要求有较高硬度，故含锡量相应较高，而斧、戈、戟之类工具和兵器要求有一定韧性，以提高使用寿命，故含锡量相应地偏低。铜镜需要磨光，使呈银白色光泽，要求质硬，不怕脆，故含锡量最高。由此可见，古人们的"六齐"之说，大体上能正确反映当时青铜合金应用中铜锡配比之间的规律，从而使所得青铜器，在各种不同的应用中铸就了各自的完美。

这个完美并非某年某日一蹴而就的，古代工匠们正是通过青铜铸造工艺上日复一日的摸爬滚打，不畏惧技艺上的成千上万次失败，才给我们后世的青铜冶炼技术，铸就了这么一个"炉火纯青"的完美境界。