铜与铁的较量：一场长达两千年的武备竞技
春秋霸主齐桓公曾为军需武备不足之事而苦恼，向管仲问计。管仲告诉他，要想从根本上解决问题，就得按这两句话做：“美金以铸剑戟，试诸狗马；恶金以铸鉏、夷、斤、斸,试诸壤土。”
管仲这话出自《国语·齐语》。用来做剑戟的“美金”被认为是铜，可以拿它斩杀活物，喻打仗所用的兵器；而“恶金”则是铁，用它来制作农具，正是物尽其用。不过有人产生怀疑，在齐桓公生活的春秋早期，稀少的铁器真会与无处不在的青铜器并立讨论吗？
从考古成果看，当时不仅有铁器，而且还有铁兵器，只是数量远远不及青铜器。在世界范围内，各国铁器的锻造通常都经历了两个阶段，第一阶段是陨铁锻造时期，第二阶段才是人工冶铁锻造铁器时期。早在商代，我国就已经掌握了利用陨铁制作武器的技术。那么，我国是什么时候开始人工冶铁的呢？学界至今仍有不同看法，有西周说、春秋早期说、春秋中晚期说等等。不过以铜铸剑戟，铁铸鉏、夷倒是很能反映春秋中晚期的社会情况，出土文物里属于这个时期的铁器非常多，且都以铁农具为主。军事装备也不乏铁制品，不过青铜仍稳坐第一把交椅。但正是从此时起，冶铁技术迅速发展，铁制兵器逐渐登上历史舞台，铜与铁在军事领域的地位此消彼长，展开长达2000年的较量。
／铁刃铜钺，商代，藁城台西商代遗址出土。当时的铁制兵器主要由陨铁铸造
青铜让位于铁
冷兵器时代的青铜武备是被铁器击败的。
从春秋到战国，铁器由少而多。春秋早期铁器出土仅在西北地区和河南西部等地，但到春秋中晚期，几乎在全国范围内都有铁器出土，涉及当时的周、郑、秦、齐、楚、燕、鲁、吴、越等国，尤其以南方出土的铁器为多。铁矿的分布要远大于铜矿。古人在采得铁矿后，制成块炼钢。以春秋时期的条件，掌握这样的冶铁技术不算困难。
尽管与铜相比，当时的铁被冠以“恶金”之名，但铁制农具的出现，尤其是铁犁的横空出世，开启“牛耕时代”，给我国带来一场农业革命。农耕时代，农业的变革必然影响所有社会领域，自然也包括军事。到战国时期，已有大量的铁簇、铁矛、铁刀出现，是铁制兵器被大量运用于战场的证明。
铁制兵器的普及是否意味着青铜全面退出军事领域呢？答案是否定的。事实上，春秋战国正值我国青铜冶铸业的第二个巅峰期，列国铸造兵器仍以青铜为主，尤其在秦国。直到秦始皇统一六国时，这一现象仍未改变——秦始皇兵马俑出土的青铜兵器多达4万余件，铁制兵器反倒罕见。这当然有地域原因，秦国地处西北，产铁较少，而且冶铁技术上的确落后于其他地区。战国燕下都遗址出土的铁制兵器比例就远远高于秦地。不可否认的是，在经历巅峰之后，铁器的普及与青铜器在社会生活中的地位逐渐下降是事实，以金属为主的武器装备在材质上发生变革是必然趋势。
／燕国铁胄，战国，河北易县武阳台村燕下都遗址 44 号墓出土。战国时期，已有大量铁器被用于战场
到两汉时期，铜在军事领域首次被铁全面压制。汉代，冶铁术进一步升级。考古人员在河北满城汉墓发现中山靖王刘胜的佩剑，剑长104.8厘米。经金相分析，证实其是用块炼铁锻造的早期“百炼钢”，这种产品做起来用工量大、效率不高。西汉中期以后，用生铁“炒”成熟铁或钢的新工艺——炒钢法，大大简化了锻打渗碳的工序，使大量产钢成为可能。
两汉是铁器的全盛时代，但铜铁易位并非一蹴而就。钢铁最先攻占的军事高地是防护装备，即将士们的甲胄。想要在战场上提升肉体对尖兵利器的防御能力，就必然得从甲胄的材质入手。不过在先秦时期，青铜主要用来铸造防御头部的盔，很少成为身甲材料。彼时工匠们需要找到坚硬的皮革，或者以多层皮革缝合制作皮甲，以防被金属武器击穿。可到了汉代，战争形式、规模、烈度都发生巨大变化，尤其是硬度高于青铜的铁制兵器出现，让皮革无法满足防御需求，于是掌握冶铁技术的大汉王朝开始大量给军士装备铁制铠甲。在西汉典籍中，“甲”通常指由皮革制作，“铠”，则为铁制。考虑到汉代典籍中“铁铠”一词的出现频率远高于“革甲”，考古发现的汉代甲胄也以铁甲居多，基本可以确定，自汉武帝之后，铁甲逐渐占据主流，这一定程度能够反映铁在军事上日益提高的地位，而先秦时期盛行了千年的青铜头盔也彻底被铁盔取代。
／错金铁短剑，西汉，满城陵山中山靖王刘胜墓出土，现藏河北博物院。满城汉墓出土的大量铁器表明，在西汉时期，我国冶铁技术已非常成熟
披上铁铠的同时，铁制兵器也在普及，甚至进阶为钢兵，旧时代的青铜兵器已无法抵挡，所以最迟到东汉时，铁制兵器已全面取代青铜兵器的主流地位。
弩机：铜兵器的最后阵地
自然界铁的储存量远远大于铜，因而在冶铁技术发展成熟后，更为廉价的铁大规模取代铜是必然趋势。在铁器主宰兵戈的时代，铜眼看就要成为“花瓶”——汉晋时期的高级将领以及贵族仍喜欢用铜作为兵器的装饰，令其光辉华彩。虽偶有铜剑、铜斧、铜锤等记载及实物出现，但数量上远不及铁制兵器，铜兵器几乎沦为“老古董”或“非主流”。此时，铜能在战场上守住的一席之地，只剩远程武器了。
值得注意的是，到了“盆领铁铠”盛行的汉末三国时期，无论是矛、戟、槊等长兵器，还是环首刀、长剑、匕首等短兵器，铁都全面取代原先的青铜。但出土的同时期弩机均为铜质。
铁制弩机虽也有记载，但出土文物基本为铜弩机，铜制数量必然远高于铁制。或许有人会认为，这是因为铁比铜更活泼，而且铁生锈后生成的氧化物松散，会加快铁的腐蚀，导致很多铁器不如铜那么容易保存。这没错，但从同时期出土的其他武器看，基本都是铁器，唯独机弩是却清一色的铜器，这只能说明当时机弩的确以铜制为主。
／错金银铜弩机，西汉，宿迁泗水王陵出土，现藏南京博物院
其实，这恰恰可能是在铁器主宰冷兵器的时代，铜首次在军事领域发挥自身优势守住的阵地。与其他冷兵器不同，弩是用机械力射箭的弓，也是古代远射兵器中最早的青铜机械装置。作为一种带机关性质的武器，制作材质不宜过硬，否则容易损坏，使用延展性较好的金属会让机械更加耐用。此外，如果机械一旦出现生锈的情况，就很容易影响其性能甚至出现卡壳，这在战场上是致命缺陷。这种情况下，铜显然比铁更适合作为制作弩机部件的材质。
尽管冷兵器已是铁的天下，但铜守住弩机这一方阵地，仍然在战场上发挥着巨大作用。据《汉书·地理志》记载，汉军“以弩为尚”，将军有“强弩”“积弩”。记述三国曹魏政权史事的《魏氏春秋》又说，诸葛亮改进连弩，“以铁为矢，矢长八寸，一弩十矢俱发”。飞矢，即远距离射击，对战争的影响力有多大？以我们熟知的那些汉末三国人物，孙坚、张郃、凌统、庞统等一干文臣武将，无不命丧于弓弩之下。曹操伐董卓，被流矢所伤。周瑜攻南郡，也被射中右肋。就连“威震华夏”的关羽，都难过飞矢关。襄樊之战期间，他先被庞德一箭射中额头，后又被毒矢伤及右臂，不得不刮骨疗毒。真是明枪易躲，暗箭难防。
／孙吴“黄武元年”铭文弩机，现藏湖北省博物馆
／铜弩机，满城汉墓中山靖王刘胜墓出土
／东汉“延光三年”鎏金铭文弩机，现藏武汉博物馆，材质为青铜
火器，铜的逆袭
自汉代以来，武器装备对铁的依赖远高于铜，这种情况几乎贯穿整个冷兵器时代。直到管状火器的出现，铜在军事领域终于迎来再次抬头的机会。
大约唐代我国就已出现简单的火药武器，至南宋中期到元代的诸多战争中，火器已是常客。我国最早的管状火器出现在宋元之际，被称为“火筒”。不过这种火筒是用短粗的竹子做成，不仅射程小，管身也易烧伤、炸裂，威力极有限。针对这些早期火器的缺点，人们经过研究，促进了金属管状火器的诞生。目前为止，中国乃至全世界公认最早的火铳，出土于内蒙古锡林郭勒盟正蓝旗元上都遗址，诞生时间是元大德二年（1298），这尊火铳长533毫米，口径105毫米，由铳口、铳膛、药室、尾銎组成，其材质皆以铜铸成。
／元“大德二年”铜制火铳，现藏内蒙古蒙元文化博物馆。这是目前为止世界范围内出土的火器中， 时间最早的金属管状火器
元末明初，金属管状火器被运用于战争频率越来越大，朱元璋与陈友谅决战时，朱元璋的部队在鄱阳湖水战中大量使用“碗口铳”。顾名思义，“碗口铳”是炮口似碗口的一类火铳，形制应该和元代铜火铳相似，身管短，射速慢，射程近，由于没有瞄准具，命中率无法与后来出现的火器相比。但在元末明初，碗口铳却是水军克敌制胜的利器。陈友谅死后，朱元璋以迅雷之势荡平群雄，最终于1368年称帝，建元洪武。他缔造的大明王朝更是大力发展火器。目前发现的明代前期生产的火铳，无论是单兵用的手铳，还是城防、舰船所用的各种大小碗口铳，几乎都以铜为材料制作，在《明会典》里索性把手铳命名为“手把铜铳”。
／元“至正十一年”铜火铳，现藏中国人民革命军事博物馆。早期出土的火铳，基本都以延展性较好的铜制作
在冷热兵器混用的时期里，铜和铁在军事领域各司其职。只要大概分析两种金属的特点，就很容易理解它们在军事领域的分工。首先看两种金属的硬度，铜的莫氏硬度在2.5至3.0这个范围，铁的莫氏硬度为5.0至6.5，铁要远高于铜。铁是一种硬度较高的金属，比铜更容易制作出坚硬实用的刀、剑、戈、矛、戟等冷兵器以及铠甲等防御武器。相比之下，铜是一种比较柔软的金属，延展性好，早期作为机械性武器的材质非常适合。火器出现后，以铜制作的火铳在使用时则可以发挥出这种金属的各种优势。其次，铜比铁更易于铸造，金属火器采用的是模具浇铸法，而铜更利于统一规范的大批量生产。第三，铁容易生锈，而铜不易锈蚀，生锈对于冷兵器影响不大，而且易于除锈，故而铁是更好的材质。但对于火铳这类带机械性质的武器，无论是生锈对武器性能的影响，还是除锈难度，都远比冷兵器更为麻烦。综合这些因素，熔点低、延伸性好的铜显然更容易铸成均匀的身管。从保存下来的明清铜炮也能发现，其炮膛较为光滑，这些优势都能促使铜炮的精准度更高。
来自钢铁的挑战
尽管铜制火器有这么多优势，但到明中期以后，还是架不住来自铁的挑战——铁制火炮越来越多。原因很简单，战争形式的变化，让火器的需求量越来越大，而铁矿远多于铜矿，生铁更廉价，利于大规模生产，所以明中后期的火炮既有铜铸，也有铁铸，而且铁制火器数量明显在上升。
说起来，火器的材质以铁代铜也是无奈之举。在中国古代，开采技术有限、传统铜矿枯竭而新铜矿尚未被发现等原因，缺铜是常态，明代以来更多次面临“铜荒”困境。
到明末清初，国内传统铜矿几近耗竭，而后来成为国内重要铜产地的云南滇铜铜矿还处于初始开采阶段。天启、崇祯年间，全国到了连铸造铜钱都找不到原料，甚至到了“始括古钱以充废铜”的地步。偏偏此时处于冷热兵器关键过渡时期，战争对火炮的需求量日益增长，“铜荒”之下，即使是“铁芯铜体”铸造法也变得奢侈，于是只能退而求其次，以铁代铜来铸炮。而带来的负面影响就是铁制火炮问题不断。当时铸炮采用的是单室冶铁工艺，以生铁作为材料，由于铁的熔点高，而传统的熔铁技术有限，导致造出来的铁炮粗糙不堪，甚至炮身遍布孔洞，加上铁易生锈，不仅精度、射程不能保证，火药放多了还容易炸膛。
清朝时中国火器发展停滞，其后很长一段时间，铸炮技术都袭承明末，甚至有所倒退。其中一大问题就是使用的材料以生铁为主，粗制滥造，质量堪忧。鸦片战争前夕，虎门炮台换了40门新造的铁炮，但一检验就出大问题——炸膛的炮多达10门。关天培前往巡查，发现这批新铸铁炮“碎铁渣滓过多，膛内高低不平，更有孔眼”，其中有一孔洞竟能“贮水四碗”。劣质的火炮很快就带来巨大危害，鸦片战争爆发后，虎门炮台的火炮的确出了问题，时人梁臣相在其笔记《夷氛闻记》记载此战中的一个细节，关天培“手燃巨炮，忽至炸裂，兵无人色，皆走”。关天培亲自点炮之举的确英勇，奈何炮的质量太差，关键时刻炸膛。最后关天培的牺牲，或多或少也与这些劣质铁炮有关系。
／清“同治二年”铁炮，现藏城固县博物馆。清代火器发展停滞，因缺铜等原因，铸炮材料不得不以铁代铜。然而铁铸大炮问题不断，性能远不如铜
现代军事离不开铜
在钢铁等合金的挑战下，铜在军事上是否会落入无用武之地的尴尬境地呢？现代子弹的出现或许可以解答这个问题。
早期火器发射的子弹就是一粒铅丸子，发射前将黑火药倒进枪口，用火药来推动发射。18世纪后期，整装纸包弹开始大行其道，即将黑火药和数颗到十几颗不等的铅丸用纸包起来，填装进滑膛枪械后一股脑射出。但很快，随着后膛枪的出现，传统的滑膛枪在速度、准度等方面被全面压制，而新型后膛枪唯一不足之处就是用铅弹普遍容易漏气，严重影响枪械威力。19世纪初，后膛枪漏气的问题被解决了，方法就是使用金属弹底，但对制作材料却有所讲究，得延展性较好，在击发受热时会略膨胀，恰好可以达到闭气效果的金属，这当然非铜莫属！
／ 1872 年至 1903 年子弹形制的演变。1865 年，德国枪械设计师毛瑟设计了发射金属子弹的后膛单发步枪，金属子弹迅速取代的传统的铅弹丸。而金属子弹自诞生之日起，黄铜就是其首选材质
19世纪初的金属弹底虽被视为金属子弹的起源，但其实和现代子弹有很大区别。以铜制成的厚重弹底外观虽类似现代弹壳，但实际上是用于方便循环利用装填的底套，真正使用时还需安装一个纸壳和弹头，也就是说最早的弹壳是用纸制作的。直到19世纪中叶，金属弹壳（主要是铜弹壳）的出现，进一步改善了弹壳的闭气性能，让它在欧洲各国的军队里先后普及，此时的子弹结构也发展成现代子弹的样子。
从19世纪末至今，世界上大多数国家枪械使用的弹头都是用黄铜制作。为什么非得用黄铜，而不用比如铁一类更廉价的金属呢？这与现代枪械的性能密不可分。枪械将子弹发射出膛时，不仅会产生高温，而且子弹会和枪管产生剧烈摩擦，这个过程中非常容易磨损枪管，过硬的材质甚至会导致炸膛。黄铜的耐高温性适合制作子弹，而且铜较好的延展性让它在发射时不仅不容易损害枪支，而且能保持子弹的形状和结构稳定，使其能够准确地朝射击目标飞行。所以迄今为止，世界公认制作子弹最好的材料仍是黄铜。
黄铜制作的子弹有缺点吗？有，还是那个自古以来的老大难问题——造价过高。战争一旦爆发，必然消耗海量黄铜子弹，所需成本不容小觑，致使一些发展中国家不得不为了节约成本，寻找其他更廉价的材料作为铜的替代品。新中国成立初期，我国经济尚未复苏，加上黄铜储备不足，一度尝试用钢替代铜作为子弹材料。但钢硬度远高于黄铜，导致很多枪支磨损严重。为解决这一问题，我国开始生产一种覆铜钢弹，其原理类似明代“铁芯铜体”铸造法，即给钢弹镀上一层铜制的涂料，这种子弹的复合性能虽不及铜弹，但基本不影响使用，而且可以大幅降低成本，在当时是非常合适的选择。改革开放后，随着中国国防工业成熟，研发出自制钢弹以及中国特制弹药口径，从而实现了从铜弹到钢弹的顺利转型。不过，并不代表钢弹在我国完全取得铜弹，至今为止，我国的手枪仍然在使用铜制子弹。
／现代枪械所用的黄铜子弹壳。自从现代子弹出现后，黄铜成为金属弹头和子弹壳的首选材料
现代炮弹倒是很早就进入“合金弹头”时代。1846年，世界上第一门后装线膛炮出现后，传统的球形弹丸也改为圆柱形弹体、船尾形弹尾、锥形弹头炮弹，铜在这方面也发挥着重要作用。现代炮弹的弹壳主要以黄铜制作，弹头则更为多元，材料主要包括铜、铅、钢以及一些高硬度合金等。铜与铁在军事上经过2000多年的较量，最终发现谁也无法取代谁。
