《左传·成公十三年》云：国之大事，在祀与戎。可见在先秦时期，军事是一个国家的立国根本。铜，是被人类最早认知和利用的金属，而青铜是金属冶铸历史上最早的合金，在纯铜中混合锡或铅的合金。与纯铜相比，青铜强度高且熔点低，且铸造性好，耐磨且化学性质稳定。青铜发明后，立刻盛行起来，从此人类历史进入了青铜时代。

《考工记》是春秋时期涉及当时工业生产的各个门类技术的主要典籍，其中最引人注意的是六种青铜器物的不同铜锡配比，称之为“六齐”：“钟鼎之齐：铜5锡1；斧斤之齐：铜4锡1；戈戟之齐：铜3锡1；大刃之齐：铜2锡1；削杀矢之齐：铜3锡2；鉴燧之齐：铜1锡1。”可见在春秋时期，我们的祖先对于青铜冶炼技术已经达到了炉火纯青的地步，已基本掌握不同铜、锡比例给青铜合金性质带来的不同状态，因而适用于不同的用途。

东周时期，周王室衰微，诸侯并起，列国间的争霸使战争规模逐渐扩大，诸侯间的战斗也从兵车作战逐渐改变为更加直接的步骑战，短柄的青铜剑更加适应这种作战方式。在这个时期，由于诸侯间战争频仍，武器生产需求增大，青铜兵器铸造技术水平越发高超。

济宁市博物馆馆藏金属文物保护修复，涉及的文物种类丰富，对金属文物的形制、功能（组合）、纹饰、铸造工艺研究提供了新的实物资料，具有十分重要的历史、科研和艺术价值。其中N2960春秋青铜剑截面呈现明显分层，疑似复合剑。该剑从其器型可判断为常见于华北和中原地区的东周式青铜剑。自春秋到战国时期，我国华北和中原地区主要流行东周式青铜剑。该类青铜剑的形制成熟，其主要特点是：扁茎、剑柄与剑身连铸、剑身较长、多数有格有首、剑身没有柱脊和血槽。

修复前，N2960春秋青铜剑剑身断裂为七段，并存在残缺、表面硬结物、点腐蚀及全面腐蚀等病害，有焊接痕迹并且有松动现象。

研究与分析

显微观察：用试验夹将铜剑残片固定在载物台上。在50倍视场条件下观察。通过显微观察铜剑断裂部位分为4层，最外层为绿色锈蚀，中间层为红色锈蚀层，内芯为铜红色基体。铜剑剑格处有两处裂隙，可明显观察出中间为剑刃，两侧为剑格，从剑柄断裂处也可观察到疑似包夹工艺。

金相分析：在铜剑剑身断裂面和剑柄与剑格断裂面分别选取样品，用环氧树脂镶嵌。用800-2000CW不同粒度的砂纸磨光，再用金刚石悬浮液喷涂在绒布上进行抛光以达到样品制备要求。

剑刃部位金相组织，α相呈树枝状，部分为两端尖锐条状和晶粒状并存在晶内偏析，枝晶间分布（α+δ）共析体，（α+δ）共析体中α聚集。黑色小颗粒为铅。

剑从部位金相组织，（α+δ）共析体基体为相，白色α相枝晶状，部分为两端尖锐条状和晶粒状。细小的点状物为铅颗粒，局部可见硫化物夹杂。剑从内部有多条裂隙锈蚀，（α+δ）共析体发生锈蚀，缝隙中沉积颗粒状和长条状自由铜。黑色不规则状为疏松。

剑脊和剑芯部位金相组织，基体为（α+δ）共析体，部分白色α相枝晶状排布均匀，部分为两端尖锐条状和晶粒状。细小的点状物为铅颗粒，局部可见硫化物夹杂。剑从内部有多条裂隙锈蚀，裂隙中沉积颗粒状和条状自由铜。黑色不规则状为疏松。

剑柄中心部位金相组织，成分趋于均匀化，α相枝状偏析残存，（α+δ）共析体较少，（α+δ）共析体中α聚集。铅呈颗粒弥散分布，较多黑色孔洞。

剑格部位金相组织，α相树枝状偏析明显，（α+δ）共析体数量多，晶间有不少缩孔和夹杂物，锈蚀严重。分布有大量大小不一铅颗粒。

铜剑剑身断裂部位纵截面金相组织，基体为（α+δ）共析体，部分白色α相枝晶状排布均匀，部分为两端尖锐条状和晶粒状。铜剑断裂截面（α+δ）共析体发生腐蚀。

结果与讨论

通过XRF检测铜剑剑身的主要成分为锡青铜（铅含量较低，低于2%）。剑刃与剑从部位成分差异低于1%，剑芯和剑从部位铜锡成分差异约为4%。剑柄、剑格的主要成分为铅锡青铜，并且两部分成分差异较大，铜含量差异约为18%，铅含量的差异约为17%。

在金相研磨抛光后发现铜剑截面的分界消失，在靠近剑脊部位有多条锈蚀裂隙向内沿垂直方向和水平方向发育延伸。

铜剑剑格部位疑似补铸。通过对剑格和剑柄断裂面50倍放大观察，剑格处锈蚀严重，侧面腐蚀开裂，可明显看到中间为剑刃，两侧为剑格，缝隙中被泥土硬结物填充。从剑柄断裂处也可观察到疑似包夹工艺。

剑柄断裂处XRF检测结果显示，剑柄部位与剑身部位的平均合金比例相比Cu的含量差异为超过1%，而铅与锡的含量差异较大，分别为15%和11%。由于剑身部位XRF检测部位为剑身中部断裂处，与剑柄距离较远，这样的差异应是偏析所致。铅的密度偏析可判断铜剑的铸造方式，该铜剑铸造方式是从剑尖进行浇筑。

而剑格与剑柄断裂部位XRF检测结果相比，铜铅比例差异较大，Cu的差异为19%，Pb的差异为17%，且剑格部位检测出了Ag和Sb。虽然剑柄处也检测出了Ag和Sb，由于使用的设备为便携式XRF，检测范围不能精确到点，剑柄的断裂截面较小，可能受到了外层补铸部位的影响。

对剑柄断裂部位和剑格部位进行金相取样观测，剑柄外侧虽然表面锈蚀严重，但仍可观察到补铸金属与本体金属有明显的裂隙，裂隙虽不明显，但局部没有观察到锈蚀过渡区，补铸金属完全矿化，本体金属未腐蚀。剑格部位的金相组织α相树枝状偏析明显，晶枝粗壮，（α+δ）共析体数量多，晶间有不少缩孔和夹杂物，锈蚀严重。分布有大量大小不一铅颗粒。而剑柄中心金相组织成分趋于均匀化，α相枝状偏析残存，（α+δ）共析体较少，（α+δ）共析体中α聚集。铅呈颗粒弥散分布，较多黑色孔洞且尺寸较大，应是剑格补铸后造成的退火组织。

为探究剑身断裂截面分层的原因，对铜剑截面的锈蚀物进行拉曼检测。检测结果显示绿色锈蚀部位为孔雀石，橘红色部位锡石和赤铜矿。结合金相组织来看，在观察内部裂隙腐蚀时发现靠近铜剑表面部位未见组织腐蚀，而且腐蚀裂隙方向不一，部分内部裂隙与表面裂隙并不相连，应是淬火时急冷，收缩应力超过了金属强度，产生热裂纹。电解液、氧气等可进入基体内部逐步发生腐蚀，从铜剑断裂部位纵截面金相组织可观察到（α+δ）相发生腐蚀。由于热裂纹和内部腐蚀造成铜剑内部结构酥松产生了应力变化，使铜剑从腐蚀部位断裂，从而观察到了断裂面的分层现象。

由以上总结，该铜剑剑身为一体铸造，主要成分为锡青铜。剑格为后期补铸，主要成分为铜铅锡三元合金。剑刃对比剑芯的金相组织α枝晶更加粗壮，结合XRF来看剑刃部位锡含量更高。正常情况下铸造态青铜锡的含量越高，（α+δ）共析体数量越多，α枝晶越细小，但该铜剑的金相组织却相反。根据铸造模拟试验显微组织显示对比以及热裂纹现象存在，判断该铜剑剑身经过淬火工艺处理且淬火温度较低。

春秋晚期我国已出现青铜淬火工艺，主要应用于锋刃器，淬火可改善合金的机械性能，增加塑性和强度，同时降低硬度和脆性。该铜剑制作工艺较差，（α+δ）共析体较多、性脆，加之内部发生锈蚀，造成了铜剑的断裂。

（作者单位：济宁市博物馆）