上海光学一厂-金相分析鉴定青铜文物

      青铜器是我国商周时期留存下来的典型文物，有着*的观赏、收藏和学术研究价值。近年来，随着文物收藏热的悄然兴起，各种文物赝品、伪品和仿冒品不断出现，由于复制技术的日益，使文物真伪的鉴定，仅凭经验和眼观手摸更显得非常困难了。

      那么，判断文物真伪，有没有科学的鉴定手段呢？答案当然是肯定的。通常，对于那些经考古发掘出土的青铜器，考古学家们自有一套断代的方法。对于传世品及征集的青铜文物，热释光断代是一种较为有效的方法。但是此法亦有其局限性。该法鉴定的主要对象为烧制过的陶瓷器等，当然，许多金属器保存下来的范土，也可用于鉴定。但器物上有残留范土的青铜器原本就不多，更何况样品需要量相对也较大，某些造假高手也会采用射线辐照法干扰热释光分析的准确性。

      另外热释光仪价格高昂，鉴定周期长，也给鉴定工作的普及带来一些麻烦。其实在这一领域里，金相分析金相分析鉴定方法是大有可为的。金相学金相学是一门研究金属内部组织结构及其在不同的铸造、加工和热处理热处理条件下金属组织的形成和转变规律的学科。作为主要研究手段的金相显微镜是观察金属内部组织的专门仪器，借助于它的帮助，可以观察到金属内部的各种组织形态。

      大家知道，用来制作青铜器的材料是铜与锡、铅等几种金属的合金。在铸造不同的器物时，合金的铜、锡、铅比例也不尽相同，其锡、铅含量大都在30%以下。从铜--锡合金相图上可以看到，处于此一成分范围内的合金，其室温下的平衡相组织应是（α+ε）的共析组织，但是实际生产中的铸造青铜组织与平衡相图有很大的不同。这是因为在此成分范围内铜--锡二元合金的结晶间隔很大，加上锡在铜中的扩散速度极慢，青铜的铸造过程也是在较大过冷条件下完成的，这将导致δ-相区显著向铜侧偏移，以致含锡量在α单相区内的锡青铜也会出现δ-相，于是我们在金相显微镜下观查到的锡青铜铸造组织便都是铸造树枝晶组织。由α固溶体和（α+δ）共析体构成，其中α固溶体为先共析相，是为锡青铜的基体组织，（α+δ）共析体是由α-相分解得到，形状不规则，内有斑纹。未经浸蚀的δ-相在明视场下观察时呈浅蓝色。

      从理论上讲，如果遵循平衡相图，δ-相在350℃以下将要发生δ→（α+ε）的共析反应过程，生成（α+ε）相，但是由于锡原子在铜中的扩散极为困难，室温下δ-相的共析转变几乎不可能进行。

      尽管如此，但也不能否认此时合金相的组成是处于一种不平衡状态，它具有向平衡状态转变的内在潜力。而能促成这一相变过程的因素是温度和时间。古代青铜器大都是铸造成型后稍加修饰即投入使用，很少进行其他热处理加工工艺。

      所以，可促成相变过程的因素只有时间了，如果有足够的时效过程，这种转变应该能逐渐实现，那就可能给我们提供一个鉴定古代青铜器的依据。

      毋庸置疑，商周时期的青铜文物保存到今天，都经过了几千年之久的时效过程，这漫长的岁月给锡原子在合金中进行扩散提供了充足的时间条件。

      笔者通过十几年来对大量青铜器的金相观察后，发现确实有许多青铜器的显微组织不同于通常的铸造青铜组织。在这些观察中，可发现有许多的样品都存在着数量不同的“纯铜晶粒”。说它是纯铜，因为在电镜下对其做的微区成分分析表明，其铜含量几近100%。

      当然，需要强调的是此一反应所需的时间是非常漫长的（被发现有纯铜晶粒存在的青铜器均是唐代以前文物），而伪造仿冒品则不可能有如此长的时效过程来完成这种反应。于是，能否观察到“纯铜晶粒”也便成了我们区别青铜文物是真品还是伪品的有力的科学手段。据笔者粗略的统计表明，凡是能观察到“纯铜晶粒”存在的，那么此青铜器必是唐代以前铸造的。

      这里尚需说明一点，即：是不是凡真品必都可以观察到“纯铜晶粒”，目前还不能擅下结论，进一步的研究工作仍在进行之中。不过有一点是可以肯定的，就是伪品还没有发现过有“纯铜晶粒”的存在。

      利用对金相组织的观察，还可分析青铜器的制作工艺。我们知道，许多古青铜器都不是一次铸成，而是通过合铸、补铸等工艺完成。那么，在合铸或补铸时，势必将先铸部分的接口处预热，这样才能使铸合处紧密结合。

      正因为如此，通过对两部分金相组织的观察，简单区分铸造树枝晶和退火等轴晶，就很容易判定哪部分是先铸部分，哪部分是后铸部分。这对研究该器物的铸造工艺显然是极有帮助的。例如在对司母戊大鼎进行铸造工艺的研究工作时，利用此法很方便地界定出多处补铸和接铸区域，揭开了其铸造工艺上的许多秘密。

      另外，通过定量金相法还可较为准确地判断样品成分。近年来彩色金相方法的研究使对组织的区分变得更为。金相技术的不断发展，对古代金属文物研究工作上的作用将会得到更充分的发挥。