戰國以後，由於冶鐵技術的進步，社會經濟制度的變革，社會上對於鐵器需要量的增加，鐵礦的開采，鐵的冶煉和鑄造成為關系國計民生的重要手工業，因此，冶鐵業開始發展起來。在戰國時代開發的鐵礦已經不少，戰國時代的著作《山海經·五藏山經》所載產鐵之山就有37處，記錄屬南陽的就有“帝?NF9A5?之山 ‘其陰多鐵’”，約在今河南省泌陽縣和南陽縣之間；另壹處即“兔床之山，‘其陽多鐵’”，約在今嵩縣和南陽縣之間。戰國時代各國都有冶鐵手工業，其中韓、楚兩國的冶鐵手工業最為發達，著名的冶鐵手工業地點也最多，當時的南陽已經成為戰國時代聞名的冶鐵中心。《荀子·議兵篇》記載：“宛鉅鐵（钅也），慘如蜂蠆。”至秦漢時期，鐵器和冶鐵技術在廣大地區已經得到了廣泛的傳播和使用。從考古中發現，西漢初年鐵制農具和工具已取代了銅、骨、石、木器，到西漢中期，隨著冶鐵技術的發展，鍛鐵工具增多，鐵兵器也逐步占據了主要地位，直至東漢，主要的兵器全部為鋼鐵所制，從而完成了兵器和生產工具的鐵器化進程。?西漢初年，冶鐵業可聽任商人經營。魏國的孔氏原經營冶鐵業，秦滅魏後，被強行遷到南陽，靠冶鐵成為巨富。西漢武帝時，武帝任用南陽的大冶鐵商孔僅為“大農丞，領鹽、鐵事”，管理全國的鹽鐵業，南陽成為全國設立鐵官的手工業基地之壹。在南陽瓦房莊發掘的漢代冶鐵遺址中，就曾發現西漢時期的冶鐵遺物(熔爐基、耐火磚、鼓風管、鑄造用的模具及鐵器，包括鐵犁鏵、鐵耬鏵、鐵鍤、錛、斧等)。至東漢，南陽的冶鐵業在西漢基礎上，冶鐵作坊數量增多，規模空前擴大，技術顯著提高。建國後在南陽附近發現的冶鐵遺址就有：南陽市北關瓦房莊鑄鐵作坊遺址，桐柏張陂村的大張陂冶鐵遺址，桐柏縣鐵爐村遺址，南召縣太山廟、草店冶鐵遺址，方城縣趙河村冶鐵遺址，鎮平縣安國城鐵範、鐵鑄件遺址，西峽縣白石尖冶鐵石等。1959～1960年南陽市北關瓦房莊發掘的漢代冶鐵遺址，主要遺址面積達2800m?2，發現了大量的冶鐵遺跡和遺物，其中熔爐9座，炒鋼爐8座，鍛爐1座。發現在當時的生產條件下冶鐵過程中使用了熱鼓風爐，這是我國早期使用的節約熱能的熔爐。鑄造使用的模和範近40種。由文物考古發掘的遺物可見，在當時南陽已經成為全國的冶鑄中心。
二、 冶鐵技術、工藝的發展
冶鐵技術在秦漢時期得到進壹步的發展。高爐煉鐵已成為壹種經濟而有效的煉鐵方法。高爐煉鐵從上邊裝料，下部鼓風，形成爐料下降和煤氣上升的相對運動。燃料產生的高溫煤氣穿過料層上升，把熱量傳給爐料，其中所含壹氧化碳同時對氧化鐵起還原作用。這樣燃料的熱能和化學能同時得到比較充分的利用，下層的爐料被逐漸還原以至熔化，上層的爐料便從爐頂徐徐下降，燃料被預熱而能達到更高的燃燒溫度。這確是壹種比較合理的冶煉方法，因而具有強大的生命力而長期流傳。其冶煉水平的發展表現在以下幾個方面：
第壹，高爐煉鐵中的築爐技術達到了較高的水平。有的用含三氧化矽較高的黃色或紅色耐火粘土燒成的長方形或弧形的耐火磚砌築。南陽瓦房莊遺址出土的耐火磚，在不同部位耐火磚所用的材料、厚度、形狀均不相同。有的用直徑0.3～0.5cm的白色石英砂粒並摻有少量的細砂。有的用草拌泥、黃粘土及大量的石英砂混合而成，所用石英砂不僅有天然的，而且還有經過加工破碎的。這些耐火磚耐火強度達到1463℃～1469℃之間，這顯然是耐火土中摻入了含有二氧化矽相當高的砂石的結果。這種含二氧化矽相當高的酸性耐火材料，從我國古代高爐所出大都是酸性爐渣來看，是合適的。 第二，高爐煉鐵所用原料大部分已進行了加工。冶煉工人從長期的實踐經驗中發現，爐料的粒度整齊可以減少對煤氣的阻力。因此，在冶煉之前，就要對原料進行加工，在桐柏縣張畈村遺址中，曾挖出數以千噸計的礦石粉末，說明當時已十分註意對礦石的加工。 除了高爐煉鐵外，在西漢時期還發現有坩堝煉鐵技術。南陽市北關瓦房莊遺址中，就發現坩堝煉爐17座，其中3座較完整，都近似長方形。其中壹座長3.6米，寬1.82米，深度殘存0.82米。爐的建築方法是，就地面挖出長方坑，留下爐門，周壁經過夯打後再塗薄泥壹層。爐頂用弧形的耐火磚砌成，磚的大小不同，磚的內面敷有壹層厚約1厘米的耐火泥，泥的表面還留有很薄的灰白色巖漿，磚的背面塗有較厚(約5厘米)的草拌泥。有壹部分是用土坯和草拌泥券成。爐由門、池、窯膛、煙囪四部分組成。門在爐的最前端，當是用來裝爐和通風的，左右兩壁都經火燒，已成磚灰色。池在門內，周壁也燒成磚灰色，池底留有厚約1厘米的細砂，當是用作燃燒時的“風窩”的。爐膛為長方形，周壁糊有草拌泥，火燒較輕，當是盛放成行排列的坩堝和木柴、木炭等燃料的，爐的後部設有3個煙囪，當是排出爐煙用的。有的爐內填滿木柴灰，有的爐底堆有很多燒土塊和磚瓦碎片。發現坩堝3件，都是橢圓形的圜底陶罐，罐外敷有草拌泥厚約3～4厘米，泥的內部燒成紅磚色，表面則成光亮的深黑色，並存有壹層灰白色光亮巖漿。另在壹坩堝的內壁還粘有鐵渣的碎塊。從煉爐的結構以及流傳到後世的坩堝煉鐵法，可以推知當時的煉鐵方法是：先用碎塊礦石和木炭以及助溶劑混合配好，裝入坩堝，裝爐前，先在爐底鋪上壹層適當數量的磚瓦碎片，使爐底通風；並留出許多“火口”放進易燃物，以便點火，接著就鋪上壹層木炭，在木炭上安裝成行坩堝；然後在這層坩堝之上再鋪上壹層木炭，在木炭上再安裝成行坩堝，待爐裝滿，便可以從“火口”點火，並加以鼓風，使坩堝中礦石還原溶化成生鐵。?第三，鼓風技術的發展。高爐煉鐵和冶鐵技術的發展，與鼓風技術的改進是分不開的。我國古代煉鐵高爐是用皮制的“橐”作為鼓風器的。隨著時間的推移以及經驗的積累，人們逐步改變了鼓風的方法。在大型的冶煉爐中不止有壹個鼓風器，而是增加鼓風器和鼓風管，使得爐中燃料充分燃燒，提高爐子的溫度，加速冶煉的進程。在瓦房莊的冶鐵遺址中，有大量的鼓風管出土，其中有壹部分帶有彎頭的陶制鼓風管，粗端內徑約 100mm，細端內徑為50mm，長約400mm。由於陶胎鼓風管下測泥層被燒琉，經測定，其燒琉溫度當為1250℃～1280℃之間。從此溫度及挖掘出的實物可判斷，漢代南陽冶鐵爐裝有熱鼓風裝置(《南陽漢代冶鐵》，中州古籍出版社，1995年12月，第23頁。）。這種裝置利用爐口余熱把風管內冷風變成熱風鼓進熔爐，既提高了熔爐溫度，又縮短了冶煉時間，提高了鐵水質量。就鼓風動力而言，出現了“人排”鼓風動力，畜力鼓風，如“馬排”、“牛排”等。東漢建武七年(31)，杜詩任南陽太守，創造了用水力鼓風的“水排”，並進行了推廣。利用水排鼓風，鑄造農具，比用人力鼓風要“用力少，見功多”，並取得良好的效果。現今發掘的桐柏縣張畈村的冶鐵遺址距礦山較遠，而是建在河流旁，很可能就是利用“水排”來鼓風的緣故。水排的發明和應用，不僅提高了鼓風能力，而且大大降低了成本，因而長期被冶鐵工業所沿用。像這樣以水為動力的鼓風機械，歐州在1100多年後才出現。?鼓風技術的改進，促進了冶鐵技術的發展。除了冶鑄生鐵技術的快速發展之外，還創造了鑄鐵柔化工藝，出現了灰口鑄鐵及球墨鑄鐵。在南陽市北關瓦房莊漢代冶鐵遺址出土的鐵器中，經分析檢驗，可以看到漢代的農具主要采用可鍛鑄鐵。在其中檢驗的12件農具中，有9件是可鍛鑄鐵，2件是鑄鐵脫碳鋼，1件是白口鐵。這表明在鑄鐵中已經采用了柔化技術。從質量上看，當時的鑄鐵柔化技術已相當穩定。在瓦房莊冶鐵遺址的東漢地層中出土的135號鐵钁，它的石墨組織雖不是出自鑄態，而是在高溫退火時形成的，但形狀規則接近球狀，邊緣也很光滑，從而提高了工件的機械性能。
三、 炒鋼、鑄鐵脫碳鋼及鑄造技術
為了適應社會對鋼鐵制品的需要，到西漢後期已創造了“炒鋼”技術。這種技術把生鐵加熱到熔化或基本熔化的狀態下加以炒煉，使鐵脫碳成鋼或熟鐵。?
在南陽市方城縣趙河村漢代冶鐵遺址中也曾發現與鞏縣鐵生溝漢代冶鐵遺址中相同的爐型6座。這種炒鐵爐容積小，呈缶形，溫度可以集中；挖入地下成為地爐，散熱少，有利於溫度升高；爐下部作“缶底”狀，是為了便於裝料攪拌。此外，在南陽市北關瓦房莊冶鐵遺址中也發現幾座炒鋼爐，形制和構築方法大同小異，爐底還有鐵塊。從這個遺址發掘內容看，南陽瓦房莊的冶鐵作坊中，不僅鑄造鐵器，而且還用生鐵炒鋼或熟鐵，以此鍛制工具和其他構件。在此遺址中還出土有鑿、钁等，當是該作坊自制的鑿、钁等。通過考古資料證明，到東漢時期，炒鋼技術已很普及。南陽東郊曾出土壹件東漢鐵刀，形制較特殊，類似炊事用刀，刀身有壹道平行於刃部的鍛接痕跡，刀寬11?2厘米，長約17厘米，刀背厚約0?5厘米，保存較完好，是用炒鋼鍛制而成(河南省博物館等：《河南漢代冶鐵技術初探》，《考古學報》1978年第1期。)。?
西漢後期已經創造了簡便的炒鋼爐，將生鐵炒煉成熟鐵或鋼的技術發展，標誌著煉鋼技術
發展到了壹個新的階段，使得鋼材的產量大大提高，這對於當時生產工具的改進，鋼制品的
推廣均具有重要的意義。
古代煉鋼以含碳量低的塊煉鐵或熟鐵為原料，采用滲碳的方法煉制成鋼(現在仍然使用此法)
，壹種即以含碳量高的生鐵為原料，在固體狀態下脫碳制鋼。戰國時代已經采用了柔化處理工藝，將生鐵進行脫碳退火，得到了脫碳不完全的鑄鐵脫碳鋼件(李眾：《中國封建社會前期鋼鐵冶煉技術發展的探討》，《考古學報》，1975年第2期。)，至漢代仍然使用這壹工藝。如，南陽瓦房莊冶鐵遺址所出土的鐵斧，中心是白口組織，表層是鋼的成份。類似這樣的鐵器在其他遺址裏也有發現。它們都是用白口鐵坯件，在氧化氣氛下退火，使外層脫碳，由表及裏依次成為純鐵素體、亞***析、***析組織，由於脫碳不完全，內部仍然是鐵，實際上是壹種由鋼和鐵組成的復合材料。另壹種情況是脫碳比較完全，已全部清除白口組織，但內層析出部分石墨。如南陽瓦房莊出土的壹件鐵鑿，從外形看是鑄件，表面金相分析是鋼的組織，很容易誤認為是鋼鑄件。在漢代當時的技術條件下，沒有高於1500℃的高溫和相應的耐火材料，是不可能出現液態鑄鋼的。南陽瓦房莊出土的另壹件鐵鑿，經檢驗，基體為過***析鋼，內層殘留石墨，證明它是經脫碳而成的鋼質工具。另外，在南陽瓦房莊冶鐵遺址中還有成形的薄鐵板出土，這些鐵板實際是經過脫碳熱處理的已成為含碳較低的鋼板，可以鍛打成器，實際上是創造了壹種新的制鋼工藝。這樣就擴大了生鐵的使用範圍，增加了優質鋼材的來源，對於鋼鐵生產有重大的作用。?
鑄鐵的熱處理技術在漢代有很大的發展，並臻於成熟。在南陽瓦房莊冶鐵遺址中所發掘的9件
農具，經檢驗8件為黑心韌性鑄鐵，質量良好，有壹些與現代黑心韌性鑄鐵已無大的差別。還有壹部分白心韌性鑄鐵，白心韌性鑄鐵可制作耐沖擊、性能良好的手工工具，黑心韌性鑄鐵可制作耐磨的農具。在鑄制的鐵器中有壹部分鐵鍤、鐵耬鏵、鐵钁即為白心韌性鑄鐵。?
從發現的漢代冶鐵遺址來看，當時的作坊有以煉鐵為主而兼鑄鐵器的，也有專門鑄造鐵器的
。而最初的鐵鑄件，是由煉鐵爐的鐵水直接澆鑄。在漢代，出現了專門的化鐵爐，這對於提高熔鐵的質量，獲得優質鑄件，有很大的好處。從南陽瓦房莊遺址看，化鐵爐的結構和築爐材料與煉鐵爐有明顯的區別，說明當時的煉鐵與化鐵的分工已很明確。?
南陽瓦房莊冶鐵遺址出土化鐵爐7座，它的構築方法是：在平整的地面上，鋪築直徑約2.6m、厚50mm的草拌泥，燒成橙黃色，作為爐基。爐底是空心的，由整體基底、束腰式支柱、周壁與
爐缸底部組成。基底約厚45mm，用羼有大量大顆粒砂的耐火粘土鋪成，砂的粒度在10mm左右。周壁和支柱的築爐材料與基底稍有不同。羼有大量小顆粒砂。周壁厚40～50mm，支柱直徑70～120mm，高70cm，根據遺址所出土的長方形耐火磚的尺寸來估算，支柱可能有15個左右，基上砌築爐缸底部。?
爐體全用弧形耐火磚建造，從磚的內表面不同的熔融程度看，爐體可分為3個區域：爐口及其下三、四層磚(磚長36cm，寬17cm，厚6～9cm不等)，爐襯略現熔融，有許多龜裂紋道，溫度最低，為預熱區。爐體中部的三、四層磚，爐襯均有燒琉，說明溫度較高，應是還原區。再往下三、四層磚，爐襯普遍燒琉，甚至全部流下，露出磚體，這裏溫度最高，當是靠近風口的氧化區。依照耐火磚的高度及上述爐壁燒琉情況來推算，化鐵爐的爐體高度約為3～4m。
化鐵爐的爐壁分3層，弧形耐火磚是特制的成形磚塊，外敷草拌泥，厚約15～50mm，內搪爐襯，厚約40mm。根據出土時較完整的14塊耐火磚的弧度來看，化鐵爐最小外徑為1.16m，內徑為0.92m，最大外徑為2.3m，內徑為2.14m，其平均內徑有1.5m左右。經鑒定，耐火磚均有砂粒和粘土配制，從石英砂的顆粒組成看，有渾圓狀的和棱角狀的白石英和少量長石，說明除天然砂外，已使用了人工破碎的砂粒。石英顆粒有裂紋出現，玻璃相中析出針狀莫來石晶體，有流動結構，均說明當時化鐵爐能夠達到相當高的溫度。?從遺址中出土的大量鼓風管的情況推測，化鐵時有可能已試用換熱式熱風裝置，有壹種陶質鼓風管，外敷厚約45mm的草拌泥，下層泥料表層燒熔下滴，靠近拐角處的泥料熔融順角流下，據測定溫度，燒琉溫度當在1250℃～1280℃之間。風管的這種燒琉狀態，有壹種解釋認為，它可能是架設在爐頂上，作為預熱管道使用的。?此外，在出土的大量碎鐵塊和熔渣中，有不少梯形鐵板和鏵、鍤、錛、钁、鋤、斧等鐵器殘片(厚度約40～70mm)。這些遺物可能是化鐵爐所用原料，方形的鐵砧和鐵錘，既是鍛造工具，又是用來破碎原料的工具。大量的木炭渣表明所用燃料為木炭，爐中殘留木炭凝塊，有的與表面微熔的鐵塊凝結在壹起，某些器形尚能辨認。由這種現象推測可能是分層裝料的結果。從出土的爐襯看，斷面明顯分成三層，至少已經過兩次停爐和補爐，補爐的材料與耐火磚所用材料相同。根據出土的遺物推測，對於這樣大的熔爐，當是半連續操作的，每過壹定時間，出壹次鐵水，澆註壹批鑄範。當熔煉過久或鑄範已畢需適時停爐。這說明漢代工匠已很好地掌握了熔爐的操作程序。漢代鑄造技術，在戰國時代鑄造鐵器和銅器的技術上又有所發展。這時鑄造所用的範有泥範、陶範和鐵範，特別是鐵範的使用，使鑄造鐵器的質量及效率均有不同程度的提高。從南陽瓦房莊發掘出的各種模及範來看，其工藝過程大致如下：制模工人就地選取黃粘土，羼入35%左右的細砂，加水調泥，制成模版，然後精工細雕地挖模面，按照嚴格的尺寸要求，塑制不同模面上的各個部位的形體。模面制妥後，塗上塗料涼幹，這是首先的必要的制模工序。在澆鑄之前，先合模，糊加固泥，再將鑄模送入窯中烘烤，到壹定溫度之後停烘出窯，乘熱澆鑄鐵汁，在澆註時將澆口、冒口註滿鐵汁，以適應模腔收縮的需要。待鐵汁在模腔中凝固到壹定程度之後，打開加固泥，脫去泥模，再打掉澆口鐵，即可獲得鐵質的鑄範。然後把鑄出的鐵上範、鐵下範進行合範，再將鐵範芯插入範腔中，並用某種鐵工具將鐵範捆紮夾固，以免澆註時鐵汁的熱漲作用而開裂。合範後，也可能入窯烘烤，乘熱澆註鐵汁，待鐵汁凝固到壹定程度之後，打開鐵範，並打掉澆口、冒口鐵，便獲得產品。?鑄造技術方法的發展還表現在疊鑄技術方面。疊鑄技術就是把許多範片或範塊層層疊合起來，用統壹的直澆道，壹次澆鑄出多個鑄件。這種方法在戰國時已經發明（梓溪：《談幾種古器物的範》，《文物參考資料》1957年8期。)，它主要適用於小型鑄件的大量生產。到漢代疊鑄技術又有了進壹步發展，如河南溫縣發掘的壹處漢代烘範窯，出土有500多套疊鑄範，有16種鑄件，36種規格，壹套範有4～14層不等，每層有1～6個鑄件，最多的壹次可鑄84件，這樣就大大提高了生產效率。南陽瓦房莊冶鐵遺址出土有幾件疊堆微熔遺物和三至五個“V”字形鐵犁鏵套疊遺物等，充分證明南陽是最早采用雙堆疊鑄技術的冶鐵大郡。?鑄範的設計也相當科學，範腔之間的泥層很薄，為使範面緊湊盡可能減少吃泥量，有些範的直澆口制成扁圓形，合範用的榫卯定位結構也按此原則予以布置。範的外形與範腔相吻合，不少鑄範削去角部，使邊厚盡可能壹致，不但可以減少範的體積和用泥量，而且使散熱更加均勻，提高鑄件質量。?範芯的制造，除自帶泥芯外，形狀簡單的用泥條捺入芯座內。復雜的，如車（車口）泥芯，用泥質對開式芯盒制成。南陽瓦房莊發現的東漢時期多堆式疊鑄（車口）範，範塊采用對開式垂直分型面，兩堆鑄範***用壹個直澆道，使金屬實收率更高，澆註時間更少，說明疊鑄技術有了進壹步的發展。