铸造锡青铜，在含锡５％时，布氏硬度ＨＢ５０；１０％时，ＨＢ６０；１５％时，ＨＢ８５；２０％时，ＨＢ１５０；２５％时，大幅上升至ＨＢ２８０；３０％，更是飙升到ＨＢ４３０。含锡量２０％时，抗拉强度下降，之后急剧下降。商代中国青铜器的含锡比例相差悬殊，显示出尚未掌握青铜的合理比例。锻打技术的不足，使中国人付出惨重代价。
历史上制成的铜兵器，有早期和青铜时代的两种。早期铜器时代的铜兵器，主要是由不含锡或含锡量极低的纯铜或砷铜冷锻而成，这种锻造法耗费工时较多。到了青铜时代，兵器改以含锡和铅的青铜铸造，铸成后经过锻打提高其性能——除了中国以外的其他大文明莫不如此。原因其实很简单，用几句话就可以说清楚。
铸造锡青铜，在含锡５％时，布氏硬度ＨＢ５０；１０％时，ＨＢ６０；１５％时，ＨＢ８５；２０％时，ＨＢ１５０；２５％时，大幅上升至ＨＢ２８０；３０％，更是飙升到ＨＢ４３０。（但有不同的数据，如有的书上写道：含锡１０％时，ＨＢ为７０－１００；有的则认为是ＨＢ８８，我这里从较新的田长浒先生数据）
那么，岂不是含锡量越高的青铜兵器越好？慢着。请继续看：铸造锡青铜的铸态组织多呈α相和δ相。α相，是锡溶于铜中的固溶体，δ相，是以金属间化合物Ｃｕ３１Ｓｎ８为基的固溶体，它的特点是硬而脆——注意我这句话！当锡青铜含锡６％以下时，由α单相组成，含锡６％以上，则α相周界析出α＋δ共析体，随着含锡量增加，δ相也就不断增加。因此，随着含锡量不断增加，青铜会越来越脆。大体上，当含锡量在５％以下时，强度、硬度、韧性均随含锡量增加而增加；从５％开始，韧性不断下降——记住！当含锡量１０％时，青铜抗拉强度达到２８公斤／平方毫米的高值，到１５％时达到至高值３０公斤／平方毫米。含锡量２０％时，抗拉强度下降，之后急剧下降。
这样就出了一个两难问题：如果含锡量低，青铜兵器的韧性当然会好，但硬度会很低，而含锡量高的话，硬度会高，但韧性会很低。解决的办法就是铸造＋锻打。如含锡量１０％的铸造锡青铜，经锻打后硬度上限为ＨＢ２２８。但锻打之后，脆性仍然会增加，这时的解决办法是退火。对于含锡５％－１５％的锡青铜，通过退火可以减少δ相乃至使其消失，这样就提高了青铜的韧性，还可以增加其强度和塑性，当然，付出的代价是硬度下降。
所以，除了中国以外其他大文明对于青铜兵器的打造方法大体上可以表述为铸造＋锻打＋退火，这样造出来的铜兵器，硬度和韧性可以达到一个大体平衡，从而实现总体机械性能的优良，根据实际需求的不同，可以通过调整含锡量来达到不同性能，若对韧性要求高，可以将含锡量控制在５％，若要求得各项性能的均衡，可将含锡量控制在１０％——这就是西方所谓的“标准青铜”，因为经过以上步骤制造的含锡１０％的青铜制品机械性能是最均衡的。
公元前２３世纪，西亚最先按以上步骤制造出含锡８－１１％的青铜制品，这种青铜制品的性能优越性使各个文明很快进入了青铜时代。在青铜时代的全盛时期，各文明的兵器、农具、工具和日常生活用品，大量由青铜制造。在实践中人们发现铸造青铜时加铅可以增加液态金属的流动性，利于铸造，后来青铜中加入的铅逐渐确定为５——１５％之间，尤其以１０％左右为常见。另一个新工艺是给青铜器淬火和回火，不过这种工艺主要用于青铜镜等不需要韧性的器具。因为淬火的青铜器一般含锡量都已经很高，已经无法增加其韧性了。历史上也不见有给青铜兵器淬火的证据，我们这里谈的是兵器，所以这个工艺可以不必理会。
从公元前１６世纪开始，中国也进入了青铜时代。但中国的青铜器铸造业似乎从一开始就走上了歧途，不仅铸造工艺比两河明显落后（这时可以理解的），更重要的是中国青铜器非常缺乏锻打和退火的传统。商代中国青铜器的含锡比例相差悬殊，显示出尚未掌握青铜的合理比例。通过对出土文物的金相分析表明，锻打痕迹主要出现在早期纯铜制品中，青铜时代经过锻打的器物跟纯铸造的器物相比不仅数量很少而且大多没有经过可靠的金相分析，值得注意的是这些制品主要出土于中原北部原游牧民族的活动地区。经过西周到春秋战国时代，中国的青铜制造业有了发展，有研究者认为这时的铜用具普遍经过了锻打，这似乎可以很好的解释为什么西周和春秋时期的铜农工具有明显增加，当然这是还不能确定的，一般的观点仍是认为在整个青铜时代，中国的铜制农工具都很少，尤其是跟其他文明比较而言。
但有一点是可以肯定的，就是春秋战国时代的中国铜兵器已经完全走上了一条邪路：一味增加含锡量来增加其硬度。春秋战国时期的华夏国家铜兵器，其含锡量高得吓人，１４％？那是起步，一般都在１５％以上，乃至２３％。仿佛含锡量低就不好意思跟人打招呼了似的。通过上述的简单常识介绍我们已经知道一味增加含锡量，对于青铜兵器来说没有好处，虽然硬度增加了，但是其韧性下降了。要知道，含锡１４％的铜器，δ相就已经很明显，何况２１％！这种武器是一碰就折的，也就是说它的含锡量虽然很高，但总体机械性能很差。更要命的是，我们知道，只有含锡量１５％以下的青铜才可以锻打和退火，含锡量如此之高的青铜兵器，可以说是已经断绝了一切改善其性能的途径，只能保持其铸态下的机械性能了。
为什么中国的铜兵器会走上这样一条邪路呢？并不是因为中国人不会锻打青铜和退火。因为我们知道有的出土青铜鼎经过分析是进行过退火的，而经过锻打铜兵器的实物，据我所知有两个实物：一枝战国戈和一把战国钺。但跟锻打的青铜兵器比起来，终究纯铸造兵器是绝对多数，这又是为什么呢？合理的解释是在青铜被引入中国时，其技术已经经过了简化。
我们知道中国的青铜器在前１６世纪突然增加，到商代已经完全进入青铜时代，经过考古发现可以知道，这些青铜器跟东欧中亚大草原上时间稍早的青铜器有类似之处。在考虑到人类文明发展史上技术从一个起源地扩散到其他地区的一般规律，可以认为中国的青铜铸造技术是从两河流域经过中亚大草原引入的。这样就产生了一个问题，就是转手人——中亚游牧民族。我们知道游牧民族受其生产方式限制，技术水平一般不高，往往无法掌握农耕民族技术含量较高的技术，而青铜器制造技术中，铸造是比较简单的，在商朝时候用一个沙石范就可以造出青铜器来，游牧民族也能胜任愉快。但锻打退火就需要有经验的锻打师傅，这就不是游牧民族所能够培养出来的了。
事实上不仅青铜时代，在整个古代，要打出好兵器，有经验的锻打师都是很重要的因素，甚至是决定性的因素。西方各国互相学习对方的经验并不困难，希腊人坐船去埃及，住个几年，锻打青铜的技艺就学到手了。但中国人呢？难道能渡过大漠雪山去两河吗？在整个古代，中国人都饱受地理环境的限制，忍受不能与其他文明充分交流的痛苦，铜器锻造技术不过是一个小小的例子。可能通过纯铜时代的技术遗留、以及对少数偶然传入的锻打技术的学习，中国人在青铜时代还可以培养出若干锻造师，但至少在兵器领域，这种人是非常罕见的。从史书中我们就可以明白，中国人一直把造剑称为“铸剑”，直到铁器时代仍是如此，这跟欧洲对锻造之神的崇拜形成鲜明对比，也从一个侧面反映了双方技术上的不同或称差距。
锻打技术的不足，使中国人付出惨重代价。首先，铜制工具和农具严重不足。从前读史书我很奇怪为什么中国能够制造出司母戊鼎这样巨大的玩艺，却不能普及铜工具，现在想来其实道理很简单，铜农工具需要坚韧具备，而中国的铸造铜器，其性能完全决定于含锡量，要么硬度不足（含锡量低时），要么脆（含锡量高时）造个不需要考验韧性的庞然大物还凑合（实际上中国早期的铜礼器如此巨大，一个原因也是为了防止损坏），如果要造个小工具就露怯了。如铜凿，埃及在造金字塔的时候就有，制造过程，无非是锻打，青铜时代以后，则铸造一把含锡１０％的凿子，刃部锻打加退火即可，非常好用。而如果商代的中国人需要造这么个凿，含锡１０％以下，很容易弯曲，含锡１０％以上，又很容易折断，两难。其次，铜用具不足，虽然礼器是有的，但真正廉价可以普及的铜生活用品却很少见。西方可以锻出铜锅、铜碗，甚至打造出非常精致的铜手术器械，而中国却很难铸出这些东西。最后，兵器韧性差。为了追求硬度，没有掌握锻打技术的中国人只好走一条一味增加含锡量的邪路，结果是兵器一碰就折，而且始终造不出合用的铜盔甲。因为铜盔甲要求韧性好。而铸造锡青铜要韧性好，只能把含锡量控制在５％以下，这种铜盔甲非常软，可以说跟皮甲没多少区别了。
那么为什么中国铜兵器走了一条高含锡量的邪路呢，这要跟中国所处的实际情况相联系才好解释。世界上最早的铜盔甲出自西亚，最初是鱼鳞甲，制造方法当然是用含锡量５％左右的青铜经过锻打编成，这种盔甲出现于公元前２０世纪以前，当然的，农耕民族不会把铜甲的制造秘诀告诉游牧民族。游牧民族把制铜技术带往东方的时候当然也不会把这种技术传给中国人——东方游牧民族始终是缺乏良好防护的，所以中国人当然也不会知道如何造铜甲，商朝时中国人试铸了铜头盔，事实证明它们防御性能很差，而且重量大，所以很快消失了。西周时期曾尝试造铜胸甲，也没有成功。最后，中国人只好始终穿着皮甲。皮甲属于软甲的范畴，对金属兵器防御力很差，对这样的盔甲，脆些没有关系，反正穿透皮甲是容易的，即使刺入对方体内后折断，对增强杀伤效果也只有好处没有坏处。所以，选择高含锡量的攻击兵器成了趋势，而兵器含锡量一高，锻打技术就更加发展不起来，铜甲就更加不会问世，如此恶性循环，中国铜兵器遂成为世界上独一无二的怪物。
中国铜兵器的另一个问题是含铅量始终没有准确掌握。即使是秦代的铜兵器，其含铅量也是彼此相差悬殊，而且比例普遍偏低，跟西方比例较高和含量相对恒定的情况形成鲜明对比，之所以出现这种情况道理很简单——中国人不大分得清锡和铅。锡和铅在自然界中的矿物外表相似，所以较难分清，所谓“铅锡淆乱，自昔已然”是也。许多古书上要么有锡无铅，要么有铅无锡，而古代许多所谓锡产地据今天的实地调查却是铅矿。不过含铅量低，只是对铸造过程不利，相对来说问题还不是很严重。而且古代各国一般也都分不清锡和铅，如拉丁语中的锡和铅是同一个词，只是用一个修饰语把它们区别开来而已。中国的问题是程度上比较严重而且持续时间久（直到唐宋以后，仍有许多著作分不清锡铅）。
第三个问题是古代世界普遍的，就是铜器质量受铜矿制约，如果有的铜矿矿石质量差，制造的铜器质量就会差，如秦铜马车的有害杂质就严重超标，但这个问题举世皆有，并不是中国专利。
总的来说，中国铜兵器并不存在落后于世界的问题，它本身就是个畸形的产儿。值得注意的倒是西周到战国中期中国铜工具的增加是否跟锻打退火技术的发展有关？这种增加是否使中国铜工具的普及率达到了西方在公元前两千年代后期的那种水平？这是值得研究和阐述的，需要更多对出土文物的金相分析来证明。
本节结束时，还有一个小问题要提出：《周礼·考公记》中的青铜比例不是世界上最早的青铜配方吗？据我所知，应该是的，不过这种“领先”跟没有差别不大。不信的话，你可以去造一把含锡量２５％的剑、含锡量２８．５％的箭镞、含锡量５０％的铜镜试试好了，还要记住不要加任何的铅！由于这个记载实在太荒唐，所以现代专家们只好千方百计给它遮羞。如“金锡半”往往被解释为“金，锡半”，并进一步解读为“锡的含量是铜的一半”，虽然古书上没有支持这一解读的任何理由，而且这样的解释会给其他比例的解读带来困难，不过倒也不失为一个合理的解释。最无耻的是央视所出《王者之剑》一书，在谈到该记载没有谈到铅的时候，设法把“锡”解释为各种金属的混合物，之后笔锋一转，大赞曰：“看来我们的祖先已经掌握了各种金属的混合比例，在两千年前就做到这一点是令人惊叹的！”古书昭昭，后人居然可以如此解释，实在是令我无话可说。要知道古代合理的青铜比例，可以看看欧洲人的说法，其中有的（炮青铜）显然是火药时代的知识，有的（剑青铜）显然是青铜时代的知识。
其实《周礼》是一部成书年代尚未确定的（战国后期说较可靠），反映作者（应当是儒家）心目中理想政治制度的书，受客观和主观限制，出现很多问题很正常。现代考古和考据已经证明其中很多内容与实际不合。因此出现这样一份荒谬的青铜配方也属正常（如果是墨家的书应该会准确些），相反的，对古人的局限性视而不见，千方百计为其回护，甚至昧着事实无耻吹捧，就不是现代人应有的态度了。
然后还有一个不是很小的小问题。我国的书籍往往吹捧中国古铜兵器“坚韧具备”，其实是把抗拉强度和韧性混为一谈，前者在含锡量２０％时开始明显下降，因此该含锡量的青铜兵器硬度和强度都很高，但青铜机械性能的两大要素明明是硬度和韧性！２０％的铸造锡青铜会有什么韧性，我已经说过了。这些作者要么是搞不清强度和韧性的区别，要么就是有意在混淆。前者说明其学识不足，后者说明其道德有缺。
