熔点#为何人类要先用青铜器，而不是直接使用铁？其中奥秘令人意外( 二 )

除此以外，用含铜矿石砌成的陶窑或炉灶，在一定条件下，也可能使铜矿石中的氧化部分还原成铜，这是铜的冶炼术产生的另一途径。
在自然界的铜矿石中，一种名叫孔雀石的矿物是最常见的，一般早翠绿色，色彩鲜艳夺目，极易被发现。
孔雀石常与自然铜一起出现，并与铜有类似的颜色，故而亦容易使人想到其中有铜。硝酸盐受热分解，即变成氧化物。
氧化铜矿同木炭一起加热即能还原出铜来。中国古代最初使用的孔雀石多是含铜很富(10~20%)的氧化铜，可以直接入炉冶炼，铜的熔点是1083℃，所以熔炼的温度在约1100℃(或稍高)即可以。
有的学者推测：
孔雀石因色彩艳丽，很早就引起人们的注意，被采集来作为装饰品。
当“孔雀石偶然投入炉火之中，温度达到1083℃以及存在着木炭等还原剂的情况下，孔雀石即可以在简易的炉中还原出铜来，故而孔雀石被熔化还原成红铜。当这种情况重复出现多次后，人们终于学会了用孔雀石和木炭来冶炼红铜”。

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从人类利用金属的历史来看，砷铜虽然在很长时间内、相当大的地域范围内取代了红铜，但其铸件的机械性能(强度、硬度等)仍与纯铜铸件较为接近。
所以无论是纯铜(即红铜)还是砷铜等铜的合金，皆由于机械性能不够优良而导致最终被锡铜合金的青铜取代。只有在锡青铜被发明与应用后，金属器物才能在较广泛的范围内取代石器(及陶器)。
三、青铜为何取代红铜？
所以如此，是因为青铜比红铜与砷铜有较多的优越性。与红铜相比，锡青铜有如下优点：
(一)熔点较低。
在物理学和化学性质上，一般合金熔点比原来的金属熔点低；硬度比原来的金属硬度高；体积比原来的金属略涨大。铜锡合金的青铜也是如此。红铜熔点为1083℃，若加锡15%，熔点即降低到960℃；若加锡25%，熔点就会降到800℃。
因此，这种温度条件显然要比冶炼红铜更容易得到。
(二)硬度较高。
红铜硬度是35度(布林尼尔硬度计)，如果加锡5~7%、就增高到50~60度；若加锡7~9%，即增高到65~70度；若加锡9~11%，就会增高到70~80度，比红铜硬度提高一倍以上。
这样就可以克服上述红铜那种质地较软的缺点。同时由于青铜硬度随着加锡量成正比地提高，人们可以按照不同器类的需要而予以增减，选择各种不同的比例，铸造出合金硬度不同的器物。

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(三)适宜于铸造。
红铜的铸造性能不良，易吸收空气，在合范翻铸时所成的制品往往带有气眼，表面粗糙。
青铜在熔化时成为液态，流动性很强，无孔不人，冷凝时体积略有涨大，则可以填满器范，填充性好，且很少有气孔。
由于具有上述三个优点，即具有较好的铸造性能，使青铜在应用上具有广泛的适应性。在人们逐渐对青铜性能有所认识后，便开始利用铜锡共生矿提炼青铜，或有意识地从锡矿中提炼出来锡与纯铜混合，后来发展到掺以不同比量的锡来铸造不同用途的青铜器具。
锡青铜不仅在性能上明显优于红铜，而且比砷铜有更多的优点：
锡含量10%以上的锡青铜强度增加明显，而砷铜的固熔强化相对要较缓慢；两者加工硬化速度相当，而相同含量的锡青铜硬度要高于砷铜；相同合金含量的锡青铜抗拉强度也要比砷铜大。虽然砷铜相对锡青铜有更好的热锻性能，但这种优点，在采用铸造而不是锻造方法制造铜器时自然会被忽略。除以上原因使锡青铜最终淘汰了砷铜外，砷铜在冶炼过程中会产生有剧毒的气体，危害人的身体健康也是一个重要的因素。所以，人类肯定是有意识地用锡取代砷制造铜合金的。