我国古代的武器制作工艺一直处于世界领先地位，在铁器出现之前，青铜器的制作已经达到了技艺的巅峰，吴王剑和勾践剑就是最好的证明。
在吴越青铜剑中，最为人们瞩目的，便是吴王剑和越王剑。吴王夫差剑，通长58公分，前锋内敛，两丛有血槽，剑身中脊和刀缘明显，近格处有铸铭:“攻玫王夫差，自乍其元用”。剑格装饰有兽面纹，绿松石镶嵌，微有脱落。茎有双箍。出上于湖北江陵的越土勾践剑，通长56公分，前锋内敛，成两度弧曲姿态，两丛有血槽，剑身布满菱形暗花纹，近格处有鸟篆铸铭文:“越土坞浅(勾践)自作用(剑)”，剑格两面用蓝色玻璃、绿松石镶嵌，茎有双箍，剑首端部装饰以极窄的同心圆圈。此剑保存完好，光亮如新，锋刀依然锐利，可以轻易剁切铜铅、纸张。这两柄青铜剑形制相似，代表了吴越地区青铜剑制作的最高水平，堪称国宝。
那么，如此精美锋利的剑是如何铸造的呢？
古代有6种冶铜工匠,分别是筑、冶、凫、栗、段、桃。筑,制削刀;冶,制箭镞、戈、戟;凫,铸钟;栗,制量器;段,制器(泛指农具);桃,铸剑。将铸剑专列为一门工种,可见其重要性,这是与当时中原铜剑的兴盛密切相关的。那么,铸剑术的基本情况如何,有哪些主要的程序和工艺?在战国时期,中原铸剑术取得了什么突出成就?
大冶铸金、巧夺神工制作铜剑的基本方法是铸造,铸造一件铜剑大体上有5道工序。
(1)制范。即制作供浇铸用的型范。剑范多用泥塑造,然后放入窑中经火烘干,再加修正,质地似陶,故称泥范或陶范。制范以铜剑的器形设计为依据,而铜剑器形是否能够达到设计要求,是否规整而谐调、匀称而美观,则决定于制范是否精细。制范还要为以后的装饰打下基础,如剑体上铸出的花纹和铭文,都必须预先在剑范的内壁上刻镂出阴阳相反的纹路,实际上,铜剑装饰的第一步即是范型。
(2)调剂。铸剑的材料是青铜,青铜是铜和锡或铜和锡、铅的合金。剂即剂量,指青铜合金中各成分的比例,古时写作"齐"。
成书于春秋战国之交的《考工记》，出现了世界上最早关于青铜合，金配比的记载:“金有六齐，六分其金而锡居一，谓之钟鼎之齐;五分其金而锡居一，谓之斧斤之齐;四分其金而锡居一，谓之戈戟之齐;三分其金而锡居一，谓之大刀之齐;五分其金而锡居二，谓之消杀矢之齐;金锡半，谓之鉴隧之齐。”此处的“金”即为青铜或纯铜。表明占人经过铸造实践，最迟在春秋时期，工匠己能根据青铜器不同的使用性能，选用不同的铜、锡配比，使青铜器物的性能达到相应的使用要求。但古人铸剑既无先进的熔炼设备、纯净的原材料,又无精确的测试手段,因而不同匠师铸出的铜剑的合金比会不尽相同,所以有配比常数上下浮动的现象。
所有的铸剑大师都知道，10%的含锡量是一个分界线，超过与否，难度是天壤之别。经测算，出土越王剑的含锡量高达17%～19%，这是青铜剑制作工艺上的“哥德巴赫猜想”，古人是怎么做到的，至今无人能破解。
(3)熔炼。原料调配停当后,将之装入坩埚熔炼。熔炼的目的是将铜、锡、铅等原料熔为一体,同时也进一步去除原料中含有的杂质,如去除附着于原料上的木炭,以及原料中含有的氧化物、硫化物和铁等其他金属元素,使合金精纯。
熔炼的关键是观察火候,判断是否熔炼成熟。《考工记》对此有较详记述:"凡铸金之状,金与锡,黑浊之气竭,黄白次之。"黑浊气是原料上附着的木炭、树枝等碳氢化合物燃烧产生的。黄白气主要是熔点低的锡先熔化而产生的,同时,原料中含有的氧化物、硫化物和其他元素挥发出来也形成不同颜色的烟气。
"黄白之气竭,青白次之。"温度升高,铜熔化的青焰色有几分混入,故现青白气。
"青白之气竭,青气次之。"温度再升高,铜全部熔化,铜量大于锡量,因此只有青气了。而且,焰色纯净,表明原料中的杂质大多汽化蒸发,剩下残渣可予以去除。然后"可铸也"。
上述次序,也是古代匠师长期实践的经验总结,后来人们用"炉火纯青"喻功夫纯熟,就源于此。
为了提高青铜合金的质量,工匠们还对铜锡进行多次熔炼,以进一步去除杂质。《考工记?栗氏》所记"改煎金锡",就是指重复煎炼。
(4)浇铸。将熔炼成熟的青铜液体浇灌入剑范,待其冷却、凝固,铜剑就成型了。
(5)铸后加工。范铸出来的铜剑仅是一个坯件,表面粗糙,故卸去铸范后,还须进行如下的修治加工:
刮削琢磨,使其表面平整光滑;
装饰,如在铸成的花纹沟槽中镶嵌琉璃、绿松石,或嵌错红铜丝、金丝、银丝,甚至进一步在器表刻镂花纹。嵌错是当时很常见的装饰工艺,它是在铜器表面铸出或刻镂出花纹,再嵌以金、银、铜丝(或片),用错石将表面磨光,即显出色彩鲜明、线条清晰的生动形象;
装置附件,配齐剑具;
砥砺开刃。
战国相剑术士曾说:白所以为坚也,黄所以为(韧)也,黄白杂则坚且,良剑也。这种精良之剑也就是我们今天所说的复合剑。战国时期,铜剑应用臻于极盛。在此背景下,铸剑术不断发展进步,出现了一些科学先进的工艺,取得了杰出的成就,其中尤以铸造复合剑的技术最为突出。
所谓复合剑,是指剑脊和剑刃用不同成分配比的青铜合金分别浇铸的青铜剑。其剑脊采用含锡量较低的青铜合金,韧性强,不易断折;剑刃采用含锡量较高的青铜合金,硬度高,特别锋利。因而这种剑刚柔相济,是古代铜剑的精品。其铸造方法也与普通铜剑有别。普通剑之剑身系一次浇铸完毕,复合剑则是二次浇铸:先以专门的剑脊范浇铸剑脊,在剑脊两侧预留出嵌合的沟槽;再把铸成的剑脊置于另一范中浇铸剑刃,剑刃和剑脊相嵌合构成整剑。
从冶金史研究者检测的一些复合剑实物得知,其剑脊的含铜量要高于一般铜剑。含锡量则低于一般铜剑;刃部的情况相反,含铜量低于一般铜剑,含锡量高于一般铜剑。如果单以脊部或刃部的材料制作整剑,势必过于柔软或过于刚脆,但以之分别制作剑脊和剑刃,就获得了超过一般铜剑的更为优秀的性能。这是创造性地运用青铜合金成分配比规律的高超工艺,体现了古代匠师对铜剑合金成分比例的控制达到了极高水平。
复合剑的脊部含铜多,故呈黄色;刃部含锡多,故泛白色。剑脊和剑刃判然异色,故有人称之为"两色剑"。由于这种剑表面看起来,剑脊像是镶嵌上去的,故也有人称之为"铜镶剑"或"插心剑"。