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在《冰与火之歌》中，传说中的材料——瓦雷利亚钢打造的兵器天下无敌，让所有的战士梦寐以求。 据说，瓦雷利亚钢“比任何普通钢材更强韧，更轻巧，更锋利”，它的外表漆黑，同时带有可见的花纹——这表明打造这种兵器需要经过上千次反覆锻造方可成功。 千百次折叠 现代社会里流传着一则浪漫传说——那就是古人使用叠钢法（折叠锻打法）制造的叠钢刀的超凡质量。据说这种刀剑有着卓越的强度和锋利度，仅仅是将剑锋放在河里，就能将顺流而下的荷叶切开，甚至连枪管也能被这些刀剑轻松地劈成两半。 瓦雷利亚钢拥有锻造留下的层层花纹 事实上，将金属折叠锻打对提高兵刃性能并没有什么好处，它带来的结果其实恰恰相反。由于铁匠工作环境的恶劣，锻造过程中每次折叠都会给原材料带来一些杂质：氧化物、煤灰、沙砾等等——这只会让锻件变糟。 熔炼钢铁需要维持1000℃以上的高温，这对于古人来说非常困难。历史上的制造工艺几乎都不能准确控制最终成品钢的材料成分，无论是碳和其他有用的元素，还是无用的杂质，它们的含量比例都没法保证。 在锻造时，每次将钢胚对折，它的层数就会翻倍。仅需对折十次，就可以得到超过一千层。而且，假如真的有这么多层数，每层的厚度最多不会超过6微米，这通过肉眼恐怕已经无法分辨了。 如果真的把铸剑材料对折一千次，那么层数就会达到10301数量级。要知道，整个可观测的宇宙中估计也才只有10的80方个原子而已。 瓦雷利亚钢剑“寒冰” 那为什么维斯特洛大陆上的人们谈到瓦雷利亚钢的时候，总说得它好像就是叠片钢呢？我敢说，那些人恐怕自己也不知道自己在说啥。 重量物体抗拒弯折和扭曲的能力取决于它的“截面惯性矩”，而这一参数一般来说取决于材料的形状，而不是质量。出于这个原因，我们可以做到在移除一大部分材料的同时使抗弯折能力所受影响甚微。这也就是为什么管材和工字钢能以较少的质量获得跟同尺寸实心材料相近的强度。 许多剑的剑身上都有凹槽——我们一般称它们为血槽。但它们其实和放血毫无关系。真正的功能，是在给剑身减少材料的同时又不显著降低剑的强度：这些沟槽大大减轻了重量，对“截面惯性矩”的影响却很小。 有三条血槽的“长爪”剑 强度一般而言，如果某件材料越硬，这也就代表着它越容易碎裂。所以，如果我们只是采用硬度很大的材料的话，那么这把剑跟别的剑交锋时，它就可能会像玻璃一样碎掉。 所以，我们需要在抗拉强度、硬度和韧性中间找一个平衡点。有些弹簧钢——比如9260钢可以实现这个目标。约0.6%的碳加上几个百分点的硅和锰，就可以制造出性能非常平衡的合金。它可以保持刀刃锋利，弯曲时不会折断，而且这种材料很不容易脆断。 耐热性钢铁的热处理是一个复杂的过程。如果要得到拥有弹簧钢性能的晶体结构，我们需要将钢铁加热到一个非常特定的温度，然后以一定的速率冷却或者淬火，然后再次升温到另一个特定温度并保持特定的一段时间。 许多现代工具在日常使用中会反复遇到不同程度的加热或者冷却，如果常规操作遇到的温度变化会改变工具本身性能的话，使用它们就会变得很不方便。这时候，一种钢材——空气硬化钢——就应运而生了。制造这种钢材不需要繁复的热处理过程，它所需要的仅仅是在空气中自然冷却。 来源：机械工程师 |
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