“横看成岭侧成峰”这句诗告诉了我们一个哲学道理：每件事情从不同的角度看，就会有不同的结果。就人类历史而言，从科学的角度看，就是一部材料进步发展史。材料是指人类用以制造各种有用器件的物质，它是人类生产和生活所必需的物质基础，而材料发展史更是成为了人类进化史上的里程碑。由于材料的重要性，材料的发展水平和利用程度已成为人类文明进步的标志，如我们所熟知的历史时代就是根据人类在某个时期所使用的材料的特征来划分的，如图1-1所示。20世纪70年代，人们把材料、能源和信息技术并称为现代文明的三大支柱，由此可见，材料在人类文明发展史上占有极其重要的地位。

图1-1 材料发展与人类社会的关系

从人类历史的开端——石器时代进入到金属材料时代，是人类历史上一次伟大的进步。据说人类从石器时代到开始利用金属（最先使用的金属是青铜）经历了5000年的历史。

在现代的国民经济建设和人们日常生活中，金属材料无所不在，如空中的飞机、水中的轮船、地面的火车、钢架结构的建筑、工程机械和很多生活用品几乎都是用金属制造的，如图1-2所示。人类的进步和金属材料息息相关，从5000年前的青铜器、3000年前的铁器，到现代的铝及当代的钛，金属材料在人类的文明进程中都扮演着重要的角色。

图1-2 金属材料制品

a）飞机 b）轮船 c）火车 d）鸟巢 e）工程机械 f）生活用品

青铜时代是人类利用金属的第一个时代，是以使用青铜器为标志的人类文明发展的一个阶段。从此，虽然石器没有完全被淘汰，但石器时代已经被青铜时代所代替。我们俗话说的青铜是纯铜（见图1-3）与锡或铅等形成的合金，熔点在700～900℃之间，比纯铜的熔点（1083℃）低。含锡质量分数为10%的青铜，硬度是纯铜的5倍左右，性能优良。青铜出现后，对提高社会生产力起到了划时代的作用。

图1-3 纯铜

（1）早期青铜时代 年代为公元前2100至公元前1500。当时人类已经会使用火，在偶然的情况下，他们将色彩斑斓的铜矿石扔进火堆里，由于矿石的多样性，这样就无意识地熔炼出了纯铜、青铜等金属。

（2）中期青铜时代 年代为公元前15世纪至公元前11世纪间。这个时期奴隶制进一步发展繁荣，青铜铸造工艺相当成熟，青铜器数量大增，此时我国青铜时代达到鼎盛时期，同时也是奴隶制发展的典型时期。这时的青铜文化以安阳殷墟为代表，这里是商王朝的政治统治中心，也是青铜铸造业的中心。俗话说“民以食为天”，当有了合适的材料后，人们最先想到的还是提高自己的生活水平，于是各种青铜质的饮食用具纷纷出现，但是体积大而制作精美的餐具那时候还是王侯之家的专属。“钟鸣鼎食之家”指的就是王侯之家，可见那时候鼎在人们心目中的地位。那个时期的青铜器风格凝重，纹饰以奇异的动物为主，形成狞厉之美，如著名的司母戊大方鼎（见图1-4）和四羊方尊（见图1-5）。据考古学者分析，四羊方尊是用两次分铸技术铸造的，即先将羊角与羊头单个铸好，然后将其分别配置在外范内，再进行整体浇注。整个器物用块范法浇铸，一气呵成，鬼斧神工，显示了高超的铸造水平。很难想象，当年工匠们是怎样夜以继日地工作，凭借高超的铸造工艺，才将器物与动物形状结合起来，使之千年不朽的。

图1-4 司母戊大方鼎

图1-5 四羊方尊

（3）晚期青铜时代 年代为公元前10世纪至公元前8世纪间，正是我国奴隶制社会逐渐走向衰落的阶段。当时，青铜铸造工艺取得了突破性进展，出现了分铸法、失蜡法等先进工艺技术。此时期的青铜器造型精巧生动，纹样精密，形成了装饰与观赏结合之美，如青铜神树（见图1-6）。在青铜神树的枝干上可以清晰地看到用来垂挂器物的穿孔，因此青铜制作的发声器可以悬挂在铜树上。不难想象，3000多年前，当风吹过的时候，人们便可以聆听到由青铜件的摇曳和碰撞奏出的音响。而那一阵阵清脆的声响足以证明了一个伟大的青铜时代在中国达到了顶峰。

当人们在冶炼青铜的基础上逐渐掌握了冶炼铁的技术之后，人类社会便步入了铁器时代。铁器时代是人类发展史中一个极为重要的时代。铁器坚硬、韧性高、锋利，其性能胜过了石器和青铜器。铁器的广泛使用，使人类的工具制造技术进入了一个全新的领域，而生产力也得到了极大的提高。春秋战国时期，旧制度、旧统治秩序被破坏，新制度、新统治秩序在确立，新的阶级力量在壮大，而隐藏在这一过程中并构成这一社会变革的根源则是以铁器为特征的生产力的革命。生产力的发展最终导致了各国的变革运动和封建制度的确立，也导致了思想文化的繁荣。图1-7所示是春秋时期的铁箭头，图1-8所示是战国时期的凹形铁锄。铁器的使用促进了农耕时代的出现和发展，拥有大量土地成为了一个人财富的标志，而我国历史上一个特定的名词“地主”也因此诞生了。图1-9～图1-14所示分别是汉代铁器、三国时期的铁器、唐朝铁牛、宋代铁狮、明代铁钟、清代铁炮。图1-15所示是《天工开物》上记载的著名的“风箱制铁法”。1978年，在北京平谷县刘河村发掘的一座商代墓葬中出土了许多青铜器，其中最引人注目的是一件古代铁刃铜钺（见图1-16），经鉴定铁刃就是由陨铁锻制的。

图1-6 青铜神树

图1-7 春秋时期的铁箭头

图1-8 战国时期的凹形铁锄

图1-9 汉代铁器

(www.daowen.com)

图1-10 三国时期的铁器

图1-11 唐朝铁牛

图1-12 宋代铁狮

图1-13 明代铁钟

图1-14 清代铁炮

铁器的使用，导致了世界上一些民族从原始社会发展到奴隶社会，也推动了一些民族脱离了奴隶制的枷锁而进入了封建社会。

图1-15 风箱制铁法

图1-16 铁刃铜钺

在自然界中，单质状态的铁（见图1-17）只能从陨石中找到（见图1-18），人类最早发现的铁就是从天空落下来的陨石。陨石中的含铁量很高，它是铁和镍、钴等金属的混合物。埃及人干脆把铁叫做“天石”。陨铁可用于打造兵器，图1-19所示就是采用纯陨铁材质、由祖传十六代铸剑师郑国荣主持铸造的“中华神剑”。如今，它已被赠予了北京奥组委永久收藏。

图1-17 金属铁

图1-18 陨铁

图1-19 中华神剑

有趣的是，铁虽然不是硬度最高的金属，但是人们总是喜欢用铁来形容各种人和事物的坚硬，如“铁肩担道义”“铁人”“钢铁战士”“雄关漫道真如铁”等。

19世纪中期，更高效的炼钢方法——转炉炼钢法的诞生，标志着早期工业革命的“铁时代”开始向“钢时代”的演变。转炉的出现使炼钢生产由手工业规模进入了机器大工业规模，在冶金发展史上具有划时代的意义。从那时起，钢铁成为了最重要的结构材料，在国民经济中占有极其重要的地位，也是现代化工业中最重要和应用最多的金属材料。因此，人们常把钢的产量、品种和质量作为衡量一个国家工业、国防和科学技术发展水平的重要标志。

我国古代将金属分为五类，即金（俗称黄金）、银（俗称白金）、铜（俗称赤金）、铁（俗称黑金）和锡（俗称青金）五类金属，俗称五金。现在，人们已将五金引申为常见的金属制品，所以五金商店里销售的已不仅仅是这五种金属的产品了。

金属的应用，对人类社会的发展起到了重要的作用，金属制品出现在经济生活、政治生活以及军事活动的各个角落。在浩大的物质世界中，金属材料是一个光彩夺目、五彩斑斓的王国。在目前已发现的109种元素中，有93种元素被称为金属（包括半金属），其余16种为非金属。金属是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础，是构成现代文明社会的支撑材料。

人类文明的发展和社会的进步与金属材料关系十分密切，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。目前，我国已是“有色金属材料大国”“钢铁大国”等金属材料大国。

现代社会，金属无处不在。从人类的生活与工作来看，由钢筋水泥构建的现代化建筑为人类提供了庇护和生存的空间，功能齐全的家用电器、交通工具提高了人类生存的质量，信息网络更是为人类提供了沟通、交流和资源共享的平台，可以说，人类的衣、食、住、行都离不开金属材料。