在遠古時代，第一塊落到人類手中的鐵可能不是來自於地球，而是來自宇宙空間。埃及人把鐵叫做“天石”。
中國的冶鐵技術，是循着與西方截然不同的道路發展的。如果說西方早期的鐵器文化是一種以鍛鐵為主的文化，那麼中國早期的鐵器文化是一種以鑄鐵為主的文化，後來才在鍛鐵工藝上有了一定的發展。
公元前６世紀前後，中國就發明了生鐵冶煉技術。尤其是在春秋戰國時期，塊煉鐵和生鐵冶煉兩種工藝，幾乎是同時產生，這兩種方法在我國歷史上曾長期平行發展，在不同情況下發揮各自的作用。生鐵的早期發明，是中國對世界冶金技術的傑出貢獻。歐洲一些國家雖很早出現塊煉鐵但出現生鐵則是公元十三世紀末到十四世紀初。
在戰國早期，我國就創造了白口鐵柔化術。即通過長時間加熱，將白口鐵中的碳化鐵分解為鐵和石墨，消除大塊的滲碳體，這對提高鐵的柔性起了良好作用，而歐洲的鑄鐵柔化術是在１７世紀下期才出現的。戰國中期以後，鐵器已取代銅器成為主要的生產工具。《管子•海王篇》說：“一女必有一針、一刀……耕者必有一耒、一耜、一銚”。這正是鐵器的普遍應用。西漢,在塊煉滲碳的基礎上興起了“百鍊鋼”技術。它的特點是增加了反覆加熱鍛打的次數,這樣既可加工成型，又使夾雜物減少、細化和均勻化，大大提高了鋼的質量。“百鍊成鋼……千錘百鍊”等成語由此而來。西漢中期，又出現了炒鋼，即將生鐵炒到成為半液體半固體狀態，並進行攪拌，利用鐵礦物或空氣中的氧進行脫碳，藉以達到需要的含碳量，再反覆熱鍛，打成鋼製品。炒鋼的發明，也打破了先前生鐵不能轉為熟鐵的界限，使原先各行其是的兩個工藝系統得以溝通，成為統一的鋼鐵冶煉技術體系。這是繼生鐵冶鑄之後，中國古代鋼鐵技術史上又一重大事件。
從古鐵器分析中，中國科學工作者，陸續發現了漢魏時期的球狀石墨的鑄鐵工具多件，引起了國內外學術界的重視。球墨鑄鐵是現代科技的產物，是1949年由英美學者發明的。經測定，西漢時期的石墨性狀鑄鐵不遜於現代球墨鑄鐵的同類材料，這是冶鑄史上一件很有意義的事。
在漢代，鋼鐵業的發展通過多方面展現。如爐型有了擴大，用石灰石作熔劑，風口也從一個發展到了多個，鼓風設備從以前的人力鼓風，畜力鼓風到創造了水力鼓風的“水排”。這項發明比歐洲早一千二百多年。從唐代到明代，是古代鋼鐵技術全面發展和定型的時期。唐宋時期實現了農具從鑄制改為鍛制這一具有重大意義的歷史性轉變。明代中葉到清末，生鐵年產量達數十萬噸。
三國時期蜀漢著名的兵器製造家蒲元在斜谷口（今陝西周至縣西南），“鎔金造器，特異常法”，為諸葛亮鑄刀三千口。刀鑄成以後，為了檢驗質量，蒲元讓士兵用竹筒灌滿鐵珠，舉刀猛砍，如截芻草，竹筒斷而鐵珠裂，人們交口稱讚蒲元鑄造的鋼刀是能夠“斬金斷玉，削鐵如泥”的“神刀”。
“神刀”是怎樣煉成的呢？這要從中國古代先進的煉鋼工藝談起。
中國是世界上最早生產鋼的國家之一。考古工作者曾經在湖南長沙楊家山春秋晚期的墓葬中發掘出一把銅格“鐵劍”，通過金相檢驗，結果證明是鋼製的。這是迄今為止我們見到的中國最早的鋼製實物。它說明從春秋晚期起中國就有煉鋼生產了，煉鋼生產在中國已有2500多年的歷史。
春秋戰國時期，楚國製造的兵器聞名天下。《史記•禮書》和《苟子•議兵篇》中都談到楚國的宛（今河南省南陽）出產的兵器刃鋒象蜂刺三樣厲害，這肯定是鋼製的。因為鐵製的刀劍過於柔軟，不可能達到象蜂刺一樣的銳利程度。當時西方古羅馬士兵使用的刀劍是熟鐵的，在戰場上交鋒時一刺便彎，再刺之前非要放在地上用腳踩直不可 (在discovery的節目中有介紹)。公元1世紀時歐洲人普利尼曾經說過：“雖然鐵的種類多而又多，但是沒有一種能和中國的鋼比美。”當時，鐵器唯一比青銅好的地方是便宜。可是春秋戰國時期，中國人究竟是採取什麼方法進行煉鋼生產的呢？人們在文獻資料中還沒有找到記載，而考古工作者在對河北易縣燕下都出土的部分鋼兵器進行科學檢驗的時候卻揭示出中國最古老的煉鋼法。
我們知道，生鐵、熟鐵和鋼的主要區別在於含碳量上，含碳量超過2％的鐵，叫生鐵；含碳量低於0.05％的鐵，叫熟鐵；含碳量在0．05％－2％當中的鐵，稱為鋼。中國古代最早的煉鋼工藝流程是：先採用木炭作燃料，在爐中將鐵礦石冶煉成呈海綿狀的固體塊，待爐子冷後取出，叫塊煉鐵。塊煉鐵含碳量低，質地軟，雜質多，是人類早期煉得的熟鐵。再用塊煉鐵作原料，在碳火中加熱吸碳，提高含碳量，然後經過鍛打，除掉雜質又滲進碳，從而得到鋼。這種鋼，叫塊煉鐵滲碳鋼。河北易縣燕下都出土的鋼兵器，都是用塊煉鐵滲碳鋼製造的。
用塊煉鐵透碳鋼製造的刀，雖然比較鋒利，但仍然達不到能夠“斬金斷玉，削鐵如泥”的程度。因為這種鋼的質量還不夠好，煉這種鋼碳滲進的多少，分布的是否均勻，雜質除掉的程度，都非常難掌握，而且生產效率極低。為了提高鋼的質量，中國古代工匠從西漢中期起發明了“百鍊鋼”的新工藝。
所謂“百鍊鋼”，就是將塊煉鐵反覆加熱摺疊鍛打，使鋼的組織緻密、成份均勻，雜質減少，從而提高鋼的質量。用百鍊鋼製成的刀劍質量很高。1974年，山東省臨沂地區蒼山漢墓中，出土了一把東漢永初六年（公元112年）製造的鋼刀，全長111．5厘米，刀背有錯金銘文：“永初六年五月丙午造卅湅大刀吉羊宜子孫”。“湅”，即是煉的意思。這是迄今為止發掘出的最早的百鍊鋼類型的產品。科學檢驗表明，這把鋼刀含碳量比較均勻，刃部經過淬水，所含雜質與現代熟鐵相似。百鍊鋼的品種繁多，見於記載的有：“五煉”、“九煉”、“卅煉”、“五十煉”、“七十二煉”及“百鍊”。鍊字前面這些具體數字的特定含義，研究者一般認為是指加熱的次數，即煉了多少火。北宋著名科學家沈括在《夢溪筆談》裡敘述磁州百鍊鋼的過程，就是連續燒鍛百餘次，至斤兩不減為止。曹操曾命有司造“百辟刀”五把，在《內誡令》中稱它們為“百鍊利器”。孫權有三口寶刀，其中一口名“百鍊”。蒲元為劉備造的寶刀，上刻“七十二煉”。由此可見，在三國時期，百鍊鋼已經相當普遍了。 百鍊鋼的需要越來越大，由於它的原料塊煉鐵的生產效率很低，冶煉出來以後必須經過“冷化”，才能得到，所以，百鍊鋼的發展受到限制。為了突破這種限制，中國古代工匠又發明了一種新的生鐵煉鋼技術——炒鋼。
炒鋼，就是把生鐵加熱到熔化或基本熔化之後，在熔爐中加以攪拌，借空氣中的氧把生鐵中所含的碳化掉，從而得到鋼。這種煉鋼新工藝，可以在東漢末年的史籍中找到間接的描述。《太平經》卷七十二中記載：“使工師擊冶石，求其鐵燒冶之，使成水，乃後使良工萬鍛之，乃成莫邪（古代的利劍）耶。”這段話雖然沒有明確提出炒鋼二字，卻把炒鋼工藝包含進去了。因為把鐵礦煉成液體，當然只能是生鐵水，而在“乃後萬鍛”之前一定要炒成鋼或熟鐵才行（實際上熟鐵就是含碳極低的炒鋼），否則生鐵是不能鍛的，更甭說“萬鍛”了。這是一個從鐵礦石煉成生鐵水，再炒出鋼，最後鍛造成優質兵器的全過程。炒鋼的發明，是煉鋼史上的一次技術革命。在歐洲，炒鋼始於18世紀的英國，比中國要晚1600多年。
在三國時期，炒鋼還是一種新技術，大多數的冶鐵匠還沒有掌握它。從《諸葛亮別傳》關於蒲元在斜谷口為諸葛亮鑄刀，“鎔金造器，特異常法”的記載中，我們可以判斷：蒲元這次鑄刀使用的一定是炒鋼技術。另外，要想鍛制出能夠“斬金斷玉，削鐵如泥”的“神刀”，最後一道工序淬火也至關重要。所謂“淬火”’，就是先把打好的鋼刀放在爐火上燒紅，然後立刻放入冷水中適當蘸浸，讓它驟然冷卻。這樣反覆幾次，鋼刀就會變得堅韌而富有彈性了。淬火工序看起來容易，但操作起來極難掌握得恰到好處，燒熱的火候、冷卻的程度、水質的優劣，都有很大關係。淬火淬得不夠，則刀鋒不硬，容易卷刃；淬火淬過頭，刀鋒會變脆，容易折斷；淬火淬得合適，非有極其豐富的經驗不可。據《諸葛亮別傳》上講，蒲元對淬火用的水質很有研究。他認為“蜀江爽烈”，適宜於淬刀，而“漢水鈍弱”，不能用來淬力，涪水也不可用。他在斜谷口為諸葛亮造刀，專門派士兵到成都去取江水。由於山路崎嶇，坎坷難行，所取的江水打翻了一大半，士兵們就摻入了一些活水。水運到以後，當即就被蒲元識破了，“於是咸其驚服，稱為神妙。”在1700年前，蒲元就發現了水質的優劣會影響淬火的效果，這實在是了不起的成就。而在歐洲，到近代才開始研究這個問題。
綜上所述，蒲元的“神刀”是運用當時先進的炒鋼冶煉技術，綜合豐富的淬火經驗煉成的
1972年，在河北藁城縣出土了一件商代的鐵刃銅鋮。鐵刃以隕鐵為原料，刃部經科學鑑定，證明為經過鍛打的鐵。這說明中國古代用鐵的歷史始於商代。中國人工煉鐵技術可能發明於春秋之前。
近年考古發現在三門峽虢國墓地出土一銅柄鐵劍，學者們認為這是西周晚期我國發現最早的鐵器真品。西周末春秋初，秦襄公(前777年—前766年在位)時代的詩《詩•秦風•駟》有“駟孔阜”之句，說駕車的四馬，色黑如鐵，特別肥碩。以鐵形容馬的顏色，說明鐵已經使用並為人們所熟悉。那時候的鐵是熟鐵，通常叫“塊煉鐵”，是礦石在800～1 000 °C的條件下，由木炭還原得到的，出爐時是含有大量雜質的固體塊。這種鐵有幾個缺點：一是煉完一爐後，不能從爐里流出，取出鐵塊時，爐膛要受到破壞，不能連續生產，生產率低，產量小。二是需要反覆鍛打，才能製造一些形狀簡單的器物。三是含碳量很低，質地很軟。由於上述缺點，這種鐵不可能普遍應用。從目前出土的鐵器看，至遲在春秋後期，我國已發明了生鐵冶煉技術。生鐵是在1 150～1 300 °C的條件下冶煉出來的，出爐時呈液態，可以連續生產，可以澆鑄成型，含碳量高，質地比較硬。這就使冶煉和成型效率以及產品的產量和質量都大為提高。所以由塊煉鐵到生鐵，是煉鐵技術史上一次飛躍。歐洲直到公元14世紀才煉出了生鐵，比我國晚了1 900年。
吳墓出土的鐵丸和鐵條（前者是白中鐵鑄件，後者是用塊煉鐵鍛成的）。經科學分析，鐵丸是白口生鐵。這是到目前為止我國考古工作者發掘的關於生鐵冶鑄器物的最早的生鐵實物見證，也是世界上最早的生鐵實物。在冶金史上是一個劃時代的進步。
鐵製工具的推廣，從文字記載看，《國語•齊語》有這樣的內容：“美金以鑄劍戟，試諸狗馬；惡金以鑄(ｃｈú，鋤)。”“美金”指青銅，“惡金”指鐵，是用來鑄造生產工具的。可見，春秋中期齊國已使用了鐵製農具。《左傳》昭公二十九年(前513年) 記載：晉國用鐵鑄刑鼎，鼎上鑄有范宣子所作的刑書。鑄鼎的鐵是作為軍賦向民間徵收的。可見當時晉國民間鐵已不少。要把刑書鑄在鐵鼎上，不是件簡單的事，即使這部刑書文字不多，總該有一些條文，這個鼎不會太小，所需流動狀態的鑄鐵也不會太少，否則，就不可能鑄成功。可見至少到春秋晚期，中原地區鑄鐵冶煉技術已經比較成熟。
1976年在湖南長沙出土了一口春秋末期的鋼劍。煉鋼新技術給人們提供了比鐵更銳利、堅韌的材料。鋼對於農具、手工工具和兵器質量的提高有深遠意義。對洛陽水泥廠戰國早期灰坑出土的鐵錛等的考察表明，它們都是生鑄鐵件經柔化處理後的產物。鑄鐵柔化術（即熱處理脫碳技術）改善了白口鐵性脆、易斷裂等弱點，增強了強度和韌性。這在冶金史上又是一個劃時代的事件。它加快了鐵器代替銅器為生產工具的歷史過程。中國在戰國時期已能生產高強度鑄鐵，比歐美早了2000多年。河北易縣燕下都出土的戰國晚期兵器，有一些經鑑定是塊煉滲碳鋼件，其中多數經過淬火處理。這證明淬火技術已廣泛應用。河北省興隆燕國遺址發現了一批戰國時期的鐵范，其中有複合范和雙型腔，這些鐵范都是精美的白口鑄鐵件。用鐵范甚至可以鑄出壁厚僅三毫米不到的薄壁鑄鐵件。
從出土文物看，江蘇六合程橋春秋晚期吳國墓、湖南常德德山楚國墓、長沙楚墓，還有山西侯馬北西莊遺址等出土的鐵器，都是春秋晚期的遺物。計有鐵塊、鐵條、鐵削、鐵( ｑｉāｎｇ，古代的一種斧子)、鐵(ｂó，鋤田去草的農具) 、鐵、鐵鏵、鋼劍等。這些鐵器，有的是用塊煉法煉出的熟鐵鍛造的，有的是用生鐵鑄造的。根據地下發掘，結合文獻記載，春秋時期鐵農具已在相當範圍內得到使用。當時一些銅製工具(如銅鋤、銅鏟等)和大量用木石骨蚌等原料所制農具都還在生產領域中起着一定的作用。雖然鐵器的使用在春秋時期還處於初期階段，但它卻標誌着農業生產力的發展水平已進入一個新的階段。鐵器作為一種新的生產力因素，為開發山林，擴大耕地，發展水利交通，促進社會生產創造了條件。解放以來，北起遼寧，南至廣東，東至山東半島，西到陝西四川，包括齊、楚、燕、韓、趙、魏、秦七國的廣大地區的戰國中期遺址，都有鐵器出土，而且種類多，數量大。在河南輝縣戰國魏墓中，出土58件鐵農具，有犁鏵、、鋤、鍤、鐮、斧等，其中兩個“∨”形的犁鏵，雖還沒有翻土鏡面的裝置，但已能起破土劃溝的作用。課本上的《戰國時代的鐵製農具》即為輝縣出土的鐵器。鐵農具的廣泛使用，排斥木、石農具而取得主導地位。這就便利了砍伐樹林、興修水利、開墾荒地和深耕細作，促進了農業生產的發展。
春秋戰國時期的一系列考古發現，是中國歷史上這個社會經濟大變革時期的實證材料，現已從考古學上明確，中國至遲在春秋晚期已掌握了冶鐵技術，並且是生鐵鑄件和塊煉鐵鍛件同時出現。戰國時期鋼鐵生產達到相當高的水平，出現以塊煉鐵為原料的滲碳鋼製品。冶煉業已普遍推廣，其生產規模也大為擴大。如山東臨淄齊國故都冶鐵遺址表明當時的冶鐵業占地面積達40餘萬平方米。河北易縣燕下都城址內有冶鐵遺址三處，總占地面積也達30萬平方米。這時期還出現了許多著名的冶鐵手工業中心，如宛（今河南南陽）、鄧（今河南孟縣東南）和河北的邯鄲等。還出現了一大批靠冶鐵致富的大鐵商。如魏國的孔氏，趙國的單氏，齊國的程鄭等。鐵器已推廣到社會的各個方面。河北省石家莊市趙國遺址出土的鐵農具已占全部農具的65%；遼寧撫順蓮花堡的燕國遺址出土的鐵農具，在全部農具中已占85%以上。鐵農具在農業生產中已中主導地位。鐵製的兵器、工具和生活用具種類繁多，數量大增，質量良好。鐵器已成為戰國時期各行各業的主要工具。在社會生產和社會生活中發揮着重要作用。
由於西方錫比較缺乏，要從非洲腹地運來，因此他們比較早就使用鐵器了，儘管這時的鐵性能並不比青銅有優勢。兵馬俑中出土的秦劍檢測數據是106HRB，約296HV。（《秦俑坑出土的兵器》《絲綢之路》 1999年01期）。 鄂州博物館的董亞巍研究員複製的戰國青銅劍，用18％錫含量，5％鉛含量（這個鉛含量用高了，秦劍含鉛量平均在1%以下，因此硬度和韌性更高一些） 實驗結果證實，這種青銅劍內韌外堅，外部硬度約290HV，可以印證兵馬俑秦劍的檢測結果
古代西方一直沒有開發出鑄鐵柔化技術和炒鋼技術，兵器一直使用塊煉鐵，塊煉鐵是鐵礦石在較低溫度下還原而成，形成比較純的鐵顆粒和礦渣，呈海綿狀，雖然鐵顆粒的純度比較高，但雜質聚合成大量的礦渣分布期間，需要大量鍛打將礦渣排出，但鍛打也有極限，不能超過二三十次，這裡還有金屬疲勞問題，所以塊煉鐵製品整體來說還是含有比較多的雜質，如古希臘塊煉鐵製作的鋼裡面的礦渣比較多，有的礦渣達上百微米。礦渣的存在嚴重影響了鐵器性能，對韌性和強度都大大不利。
著名的羅馬短劍Gladius和公元2世紀後出現的長劍Spatha都是沒有經過熱處理的， 德國地區出土的Gladius雖然內外含碳量不同，但硬度都沒有超過200HV的。居然還沒有到秦劍的水平。 羅馬的金屬熱處理技術其實很差。居然鐵劍都不經過淬火， 戰國時期燕下都出土的普通士兵用的鐵劍都經過淬火，注意到了公元4世紀，羅馬的大多數鐵刃硬度還是沒有達到秦劍的水平公元前4世紀戰國燕下都遺址的普通士兵用的鋼劍，由含碳量0.5～0.6％的高碳層和0.15～0.2％的低碳層多層相間組成，其製作方法是不同含碳量的塊煉鐵薄片對摺疊合在一起鍛打成型，經900度淬火，得到剛柔相濟的效果。劍芯部索氏體較多，刃部馬氏體較多，內韌外堅。 刃部硬度達到530HV，遠比六百年後的羅馬劍高的多。
公元前2世紀西漢劉勝墓的錯金書刀，也是低碳鋼滲碳疊打而成，經過表面滲碳，最後局部淬火，刃部硬度570HV，刀背表面硬度260HV,芯部硬度HV140。也是內韌外堅。
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劉勝的佩劍刃長達86.5厘米，寬3.4厘米，也是疊合鍛打滲碳和局部淬火，每層鋼層厚度僅為0.05～0.1CM,已經是花紋鋼了，刃部硬度達900～1170HV，比日本刀還硬，芯部硬度220～300HV，韌性是相當好的。
（《中國古代塊煉鐵技術》《粉末冶金材料科學與工程》 1999年01期）
那麼公元4世紀後是什麼情況呢？這以後歐洲已經進入了中世紀，它的兵器性能如何呢？現在我來回答這個問題：
羅馬帝國滅亡後，梅羅文加王朝是歐洲中世紀統治最長的朝代，從公元4世紀中葉到8世紀中葉，占據了歐洲中世紀的一半時間，其最大版圖包括今天的法國、比利時、德國Rhineland地區以及瑞士的大部分。
在2005年SCI收錄的美國學術期刊JOM雜誌（礦物、金屬與材料學會會刊）上有一篇文章，Far from Barbaric: Re-assessing the Sophistication of Merovingian Metalworking，JOM，2005，Vol. 57, No.8, pp. 51-55。
幾名研究者對數十件梅羅文加王朝的鐵兵器進行了分析。結果如下：
一， 10件矛頭，其中七件長13~28厘米，三件長38~51厘米，含碳量都在0.3%以下，其中7件矛的含碳量幾乎為0，是標準的熟鐵。只有一件矛的測量表明刃部比芯部含碳量高，刃部高達0.7%，有內韌外堅的效果。
金相研究表明，這些矛經過熱鍛，但全都沒有經過淬火處理硬度在93.5~248HV之間，最高的當然是那個0.7%含碳量的刃，比其他矛高得多。
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而對比同時分析的一個羅馬鐵矛，硬度為120.8 Hv，這個時期的矛頭質量並沒有太大改善。
"The carbon content of the spearheads ranged from none to 0.3%, with only one of the large spearheads revealing patches of up to 0.7% carbon.Seven spearheads were almost pure ferrite "
"The hardnesses for the Merovingian artifacts ranged from 93.5 Hv to 248 Hv. "
二， 兩把鐵劍含碳量0~0.3%，也是熟鐵劍，也沒有經過淬火。
一把匕首含碳量高達0.7%，是經過淬火的，但技術很失敗，硬度僅能達到288.9HV。
"Unfortunately, it had been subjected to such severe tempering that the martensite had broken down and the hardness reduced to 288.9 Hv."
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另外還分析了三把中世紀但非梅羅文加王朝統治地區的匕首:
其中兩把，還是熟鐵，硬度在100~200HV之間。還有一把，含碳量0.7%，並不是用夾鋼或包鋼法製作，內外含碳量一致，沒有內韌外堅的效果，但它經過淬火，硬度達到597.5HV。
“Two were almost pure ferrite—one of which revealed considerable cold-working— and both had hardnesses in the 100–200 Hv range. The remaining blade possessed a carbon concentration of 0.7%; a martensitic grain structure, again indicative of quenching; and a hardness of 597.5 Hv.No evidence of piling was visible in any of the artifacts.”
匕首很短，受力力矩小，所以脆的問題不是很明顯，所以並沒有內韌外堅的效果也能用用。
三、七把工具斧頭，雖然並非兵器，但也可以說一說。這些斧頭含碳量在0.7%以下。
兩把硬度在300~400HV之間，一把在200~300HV，四把在100~200HV之間。
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"two of the woodworking axes in the 300-400 Hv range ,one belt axe in the 200–300 Hv range, and four (i.e., two belt axes and two woodworking types) in the 100–200 Hv range"
四，中世紀的鎖子甲是鏈環結構，分析的一件鎖子甲的鏈環含碳量硬度196HV。但它的磷含量高達0.13％，所以這件甲衣必定比較脆。
“Its hardness measured 196 Hv, and it could have been made from drawn iron wire. Its phosphorus concentration was 0.130%”
還有一個現象是所有的這些兵器的磷含量都超標，磷含量達到0.071%~0.186%，有的鐵箭頭甚至高達0.555％，這樣的箭頭應該是比較脆的。
“The average phosphorus contents were 0.071% for the more intricate artifacts and 0.186% for the less complex artifacts. ”
磷含量的超標，造成鋼鐵脆性大韌性差，影響碳含量分布，嚴重影響了鐵器性能。
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但磷也並不是一無是處，磷含量的增高確實能一定程度地提高鐵的硬度，這對韌性要求不高的工具用鐵來說，反倒非常受益，如農具類，鐵犁鐵鋤，硬度的提高增加了耐磨性。
而中國公元前的鐵兵器都能做到把雜質降到最低，如扶風出土的西漢鋼劍，其芯部硫磷等有害物質的含量低到檢測不出，
西漢鐵生溝遺址出土的炒鋼料含碳1.288%、硅0.231%、錳0.017%、磷0.024%、硫0.022%，硫磷的含量降低到現代高級優質鋼的標準（含磷量≤0.035%、含硫量≤0.030%）。
這是因為雖然中國的鐵礦石質量遠差於歐洲，但戰國時期國人就已經知道在冶煉過程中添加石灰等鹼性溶劑，可以去除硫磷等雜質。
因此，從以上分析結果來看，公元4世紀到8世紀中葉，西歐的鐵兵器技術與羅馬時代相比基本上沒有什麼提高，大部分鐵兵器還是熟鐵做的，多數都沒有使用過Piling技術（就是用不同含碳量的鐵疊合到一起鍛打的技術，可以達到鋼柔相濟、內韌外堅的效果）。
這些兵器還是普遍沒有經過熱處理，偶爾一兩件熱處理的兵器只是短匕首，有一把還淬火很失敗，馬氏體崩解而硬度低，而且沒有內韌外堅的性能，估計是因為匕首很短，脆性大的問題並不嚴重。
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這個時期，中國已經到了隋唐，我大唐的兵器之利，我想我不必多說了，比較也沒有意義。
還是拿整整一千年前的戰國鐵兵器比比吧，
燕下都遺址的44號叢葬墓，有二十二個戰死的士卒屍體和許多兵器。有劍十五件、矛十九件、戟十二件，小刀一件和匕首四件，只有戈、劍、弩機各一件是青銅製作的，其餘全是鋼鐵製品。
普通士兵的墓不同於貴族，後者的陪葬品以顯示身份為住，不一定能代表實戰。而燕國普通士兵的陪葬品就是其生前的用品，最能體現戰爭原貌。
“戰國燕下都遺址的普通士兵用的鋼劍，由含碳量0.5～0.6％的高碳層和0.15～0.2％的低碳層多層相間組成，其製作方法是不同含碳量的塊煉鐵薄片對摺疊合在一起鍛打成型，經900度淬火，得到剛柔相濟的效果。劍芯部索氏體較多，刃部馬氏體較多，內韌外堅。刃部硬度達到530HV”
（《中國古代塊煉鐵技術》《粉末冶金材料科學與工程》 1999年01期）
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所以，燕國普通士兵用的鐵劍都已經是使用piling技術的，而且還經過局部淬火，內韌外堅，相比千年後的西歐只能對短匕首進行淬火處理，顯然是要高超太多了。
而西漢的鐵兵器就更不用說了，還是在上面這個論文裡提到，顯微硬度的測量結果：公元前2世紀西漢劉勝墓的錯金書刀，也是低碳鋼滲碳疊打而成，經過表面滲碳，最後局部淬火，刃部硬度570HV，刀背表面硬度260HV,芯部硬度HV140。也是內韌外堅。 劉勝的佩劍刃長達86.5厘米，寬3.4厘米，也是疊合鍛打滲碳和局部淬火，刃部硬度達900～1170HV，芯部硬度220～300HV，韌性是非常好的。 再提一下春秋戰國時期的青銅：
兵馬俑秦劍的296HV檢測結果，被鄂州博物館的董亞巍研究員複製的戰國青銅劍所印證，他用18％錫含量，5％鉛含量（這個鉛含量用高了，秦劍含鉛量平均在1%以下，因此硬度和韌性更高一些）實驗結果證實，這種青銅劍內韌外堅，外部硬度約290HV。（《戰國青銅劍的鑄制技術及“削殺矢之齊”研究 》《全國第六屆科技考古論文集》2003年8月） 青銅劍的硬度與其鑄造技術直接有關：雲南師大的論文證實（ 《雲南楚雄出土春秋時期青銅戈的理化分析》《雲南師範大學學報(自然科學版)》 2003年03期）：鑄造時因凝固速度不同錫含量重新分配，18%錫含量的戈，內部錫含量低到8%，使內部擁有33%的高塑性，而表面凝固速度快，錫含量高而賦予外部最佳的強度和很高的硬度。 田長滸先生在《中國古代典型青銅鑄件的分析》（《特種鑄造及有色合金》 1985年 01期）中分析過一把戰國青銅劍，錫含量18%，鉛含量3.15%（也高了），外部硬度201HV，過渡層硬度186HV，芯部硬度145HV，可見確實是內韌外堅固。這個外部硬度是脊部的測量結果，如果是刃部，因為薄而冷卻更快，硬度還要高一些。 看來秦劍的鑄造技術是比前代有大幅度提高，平均鉛含量減低到1%以下，硬度和韌性都會提高不少。 根據秦劍296HV的硬度，比較上面梅羅文加王朝的各種鐵兵器，我們可以發現，只有那把短匕首可以超過它的硬度，但對付這種匕首，根本不可能發生碰撞，就象秦王手持三尺長劍對付拿短匕首的荊柯一樣，而且這把西方匕首本身也不象秦劍一樣內韌外堅。
而其他的矛、劍，硬度比秦劍差不少，根本不在話下。 而且秦劍是對付拿530HV鐵劍的燕國士兵的，而且在燕下都的大型冶鐵遺址出土了大量的鐵甲片還有完整的鐵兜鍪，說明當時的燕軍已經裝備鐵甲了，而對付硬度只有196HV的中世紀鎖子甲，估計也不在話下。
世界已知最早的弩機出土於公元前6世紀的山東曲阜魯國故城遺址，證明最早的弩確實在中國。
