先进的生铁冶炼和生铁制钢工艺是中国封建社会长期稳定发展的重要物质基础之一,它影响了世界农业和人口分布、经济和政治的发展,为中华民族的融合和统一、国家的巩固、保证文明的连续性创造了经济基础,但是对于中国钢铁技术起源和传播等很多重大问题还没有解决。本项目拟利用AMS-14C测年、释光测年等年代学方法并结合金属学方法主要对长江中游的古代楚国地区、黄河中游的晋陕豫地区、黄河上游的甘青地区和新疆地区出土早期铁器和冶铁遗址遗物进行年代学和金属学的考察、测定、分析和研究,以建立中国早期冶铁技术较为完备和翔实的年代系列,澄清中国早期铁器的年代和制作技术存在的若干问题,揭示冶铁技术在中国古代经济文化发展过程中的作用,为探讨中国冶铁技术的起源和中华文明的发展等重大课题提供科学论据。
本项目通过查阅地质及考古文献,赴河南、山西、陕西和新疆等16个省、市、自治区对近百处冶炼遗址或墓葬进行田野考察或样品采集工作,共取得炉渣和铁器样品580余件,木炭、人骨等14C样品100多个,及其他冶铁遗物样品,如炉壁、矿石等,完成180件铁器样品的金相组织鉴定,140多件冶铁炉渣的成分分析,92件铁器、木炭和骨质样品的AMS-14C年代测定工作。结果表明中原地区、甘青地区和新疆地区大约在公元前9-前8世纪左右开始出现铁器,但小件器物居多,在开始阶段为块炼铁或块炼渗碳钢锻打制成;自公元前8世纪山西天马曲村出土生铁片之后,生铁冶炼技术至迟在公元前6世纪得到大规模发展;几乎与此同时,出现脱碳铸铁、韧性铸铁和铸铁脱碳钢等铸铁退火处理制品;至迟在公元前2世纪上半叶发明炒钢技术,并向中国东北地区、东南沿海地区、岭南地区、西南地区和西北地区广泛传播;煤在汉代已在冶铁作坊用作燃料,但未直接用来炼铁,至迟在宋代元祐(公元1086-1094年)年间就已开始用煤炼铁,但尚未普及。通过本项目研究,初步建立直接使用铁器测年的技术方法,解决了中国冶铁技术起源的若干争议,建立了有关早期铁器的14C年代框。