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01 艰难的冶炼 学过初中化学的朋友都知道，自然界中存在的金属单质，只有金、银、铜、铂等寥寥几种，本性比较活泼的铁单质在自然界中几乎不存在——当然，陨铁是个例外。 古人也发现这黑不溜秋的陨铁制作出来的武器，比青铜更锋利、更有韧性。 比如1977年出土的“商铁戊铜钺”，其刃部就是由陨铁打造的。 当然大部分陨铁都是硬度极高的铁镍合金，比纯铁的硬度、耐腐蚀性更高。 可是，在冶炼技术落后的年代，炼化陨铁绝对是个难题，因为铁的熔点高达1535℃，而古代冶炼炉的温度基本只能达到1200℃，别看这区区335度，即便加上风箱增氧技术，也提不上去。
当年这个问题可难坏了欧冶子、干将、莫邪等冷兵器老艺术家们？他们想破脑袋也不明白，这好好的材质，怎么就是化不了呢？面对世纪难题，有人想出了“人殉”的方法。 古人认为剑是杀器，乃不祥之物，所以要先饱饮人血，名剑才肯出世。 在《吴越春秋》和《东周列国志》中，为了练就雌雄剑，都有活人祭炉的说法。 甚至现在很多影视剧也是这么拍的。 比如《天之痕》里的轩辕剑； 《仙剑奇侠传》里的魔剑； 《倩女幽魂》（聂远版）里的干将、莫邪、一夕剑…… 小时候每当读到或看到活人祭炉、生死离别的桥段，都忍不住热泪盈眶、啜泣不已。 如果从冶炼工艺角度来看，活人祭炉，确实有那么一些可行性： 一方面，人体中的油脂、磷等可物质确实可以提高一定的火炉温度； 另一方面，人体中的钙、硫等元素的渗入也可以进一步降低铁的熔点。 在这一增一减之下，陨铁化水确实存在可能性。 多说一句，既然铁器如此难以炼化，那比欧冶子更早的商朝人又是如何制作“商铁戊铜钺”的呢？ 答案是锻打。 据专家考证，“商铁戊铜钺”很可能是找了一块大小合适的陨铁，在高温软化之后锻打而成。 只不过，如此辛辛苦苦炼出来的铁疙瘩，在初现之时，却是妥妥的战五渣！ 02 曾经的战五渣 别不信，它真的是战五渣，郭沫若同志曾认为古人所说的“恶金”就是指当时条件下冶炼出来的的铁块。 因为工艺所限，我们最初炼出来的都是——生铁，也就是含碳量高于2%的铁碳合金。
有文章称古人一开始练出来的熟铁，这显然不对，因为当时的冶炼环境根本就炼不出熟铁来。 不说熔点难题，从生铁到熟铁过程中多余的杂质怎么除？ 生铁这玩意儿有啥特色呢？不硬还脆！ 先说不硬，生铁的莫氏硬度大概4.5左右，这个硬度比纯银和纯铜高不少，可是跟青铜的莫氏硬度6相比，那就逊色不少了。 再来说脆，生铁之中因为含有大量的碳，这就导致它天生“嘎嘣脆”，虽然拿牙是咬不动，但如果一旦碰到较大的冲击力，生铁就会折断或者碎裂。
就这么个现实条件，你说生铁这东西能干啥？做成刀剑吧，不但不好开刃，而且稍一使劲就断了；做成铠甲吧，遇到较大冲击就裂了。 截至目前，生铁这破玩意不仅熔炼难，而且没啥大用处，妥妥的就是个战五渣。 所以，我们中国人尽管在春秋时期就已经可以熔炼铁器，可它天生的玻璃属性——你那它有个锤子用？ 对，它一开始就是当个锤子！ 最早在战场上使用铁器的，可能是中山国。 据《吕氏春秋》记载： “赵氏攻中山。中山之人多力者曰吾丘鴪，衣铁甲操铁杖以战，而所击无不碎，所冲无不陷……”赵武灵王时攻中山国，中山国战士装备的就是铁甲和铁杖。至于为啥不是铁制刀剑——你懂的！彼时的铁器也就是个“铁憨憨”。 对战国七雄来说，熔点低、硬度大的铜器在当时还是战场主力。 至于费力不讨好的生铁嘛，做个锤子，做个模具那还是可以的。 03 炒出来的钢蛋 时间来到西汉时期，聪明的匠人发现了“炒钢”技术。 所谓炒钢，具体工艺和炒菜还真有相似之处：就是在“主菜”生铁中加入一些特殊的精矿粉作为“佐料”，然后上大火猛炒，在此过程中，还要不断搅拌“翻炒”，使得生铁中的杂质得以去除。 经这么一炒，手法熟练的老师傅通过控制火候，就能得到低碳钢、中碳钢、高碳钢，甚至熟铁。
先说炒出来的小钢蛋，它的硬度比生铁要稍弱一些，可韧性却足足强了好几个档次。 而且此时的铁器来源，已经不再局限于陨铁。 别不信，东汉《太平经》就这么记载的： “使工师击冶石，求其铁，烧冶之，使成水，乃后使良工万锻之，乃成莫邪耶。” 这工艺，和现代炼钢已经差不多了。 有必要说说韧性这个概念，所谓韧性就是遭遇大力冲击时，器件弯曲后恢复原状的能力。 一般来讲，韧性越大的材料，抗冲击性就越好。 而铁制武器最终淘汰青铜武器，也正是因为韧性优势！ 咱都知道，青铜武器一般只能做到60cm上下，如果做得再长，就很容易拦腰断。 当然有些特殊处理的青铜宝剑也能够做到90cm左右，比如秦始皇陵发现的一把青铜剑就长达91cm。 但是这个长度，对于碳钢来说，那是轻轻松松就能达到。 在战场上，刺的杀伤力远大于砍削，那是绝对的一寸长一寸强，试想“我的铁剑已经到了你的咽喉，而你的铜剑距我还有一尺”，傻子也知道怎么选。 青铜武器，从此逐步退出历史舞台。
除了炒钢法，中国古人还开发出了“百炼钢”技术，说起这个技术其实有点无奈，因为当时冶炼技术所限，同一批次的钢铁，也往往因为质地不均而差异较大，那怎么办呢？反复锻打、千锤百炼。 古人有意识地将碳钢加热、折叠、锻打，一方面可以敲出杂质，另一方面可以使得钢材中的碳分均匀、组织紧密，这就更适合制作兵器了。 这种折叠锻打次数有时甚至多达百次，所以也叫百炼钢。 在锻打的过程中，在钢的表面有时还会形成一些漂亮的花纹，这其实就是材质融合的痕迹。
这种百炼钢制成的刀剑非常锋锐也非常难得，据说曹操的随身宝剑，就是百炼钢炼制而成，有人推测，《三国演义》中的“倚天剑”和“青釭剑”可能就是百炼钢材质。 这炒钢和百炼钢技术，可是当时妥妥的世界级黑科技，要知道，欧洲直到17世纪才发现炒钢技术。 04 灌钢、夹钢、包钢和嵌钢技术 百炼钢确实是个好东西，可它的问题也显而易见：太费劲了！ 打造一把百炼宝刀，往往经年累月。 那么怎么提高效率呢？ 有聪明人就想出了灌钢、夹钢、包钢和嵌钢技术。 说到这些技术，就得说说熟铁了，因为含碳量非常低，所以质地非常软，韧性比碳钢更好，但是屈服强度却比碳钢差了几条街。 不过，别急，这也正是它的大用处。 先说灌钢法，这技术诞生时间很早，但真正将其发扬光大的是南北朝时期的炼金家綦毋怀文，他的做法是： “烧生铁精，以重柔铤，数宿则成钢……以柔铁为刀脊，浴以五牲之溺，淬以五牲之脂”。 简言之，这种灌钢法就是在熟铁的外围“套娃”一层生铁。 这么干的好处显而易见：生铁刚猛有余，熟铁韧性十足，两相结合就会形成刚柔相济的“宿铁”，其打造出来的“宿铁刀”，极其锋利，能够一下子斩断铁甲30札。 从这个层面来看，这灌钢法打造的“宿铁刀”，可不就是削铁如泥吗？ 再来说说夹钢和包钢技术，这是工艺正好相反的两种技术。 所谓夹钢，就是以熟铁或者低碳钢为皮，生铁或者中高碳钢为骨，从而制作出外柔内刚的复合材料。
而包钢，则是以相对软的钢材，比如低碳钢或者熟铁为骨架，锻造出刀的基本形状，再用一片高碳钢的薄片包裹住刀的一侧，锻打成刃。
夹钢和包钢技术，著名的唐刀就广泛采用了这两种技术，著名的陌刀，破甲能力就极其恐怖，甚至能达到“人马俱碎”的效果。 也正是在唐代，夹钢技术和包钢技术越过重洋、东渡日本，产生了日本武士刀。
包钢的截面 最后来说说最有中国特色的嵌钢技术。 那么怎么区分采用的具体技术呢？ 看刀刃。 一般情况下，双刃剑多是夹钢技术，单刃的则多是包钢技术。 这是因为包钢技术外覆的是不易锻造的高强度钢，所以很难打造出双刃。 唐横刀、日本的武士刀，基本都是采用了包钢技术。 此外，夹钢技术所需的优质高碳钢比包钢技术要多，成本自然也相对较高，为此，夹钢在日本用的不多，但是在中国更为流行。 嵌钢是以软钢为主体，硬钢为锋刃的一种嵌合技术。 具体工艺是：在软钢上开槽，形成嵌合面，再将优质高碳钢嵌入其中，形成锋刃。
相比夹钢和包钢，嵌钢工艺更省材料，过程更加简单，也更适合批量生产，堪称性价比最高的金属复合工艺， 明朝军队大批量装备的就是嵌钢刀剑，此外起源于明末的张小泉剪刀，使用的就是嵌钢工艺。即便到了今天，我们日用的很多厨具、刀具，用的也是嵌钢技术。 但是嵌钢工艺有个致命的缺点，那就是主体材料强度不够，整体性能比夹钢、包钢武器要差很多。 尤其在对砍的时候，嵌钢工艺的刀剑根本不是对手。 这一点在元明的抗倭过程中表现明显，面对人数明显劣势的日本倭寇，中国军队却屡次铩羽而归。 有幸存的中国士兵表示：倭寇的武士刀锋锐异常，己方的刀剑很容易就被对方砍断，甚至对方的刀锋余劲还能顺势把己方士兵的身体也斩为两段。 这场面，光想想都令人毛骨悚然。 对于当时的明军来说，日本刀绝对是削铁如泥的代名词。 而为了对付日本刀，戚继光等人想尽了办法，除了著名的鸳鸯阵、狼铣，戚继光还特意从日本定制了同样采用包钢工艺的戚家刀。没办法， 对付包钢技术出品的宝刀，也只能采用同样的技术。 05 大马士革钢 如果把夹钢、包钢进一步折叠锻打会得到什么呢？ 答案是大马士革钢！ 把软硬不同的钢材叠合在一起，然后反复折叠锻打，这样形成复合材料的内部就会形成一种软硬互为支撑、兼具刚度和韧性的模式。 当较硬的钢材发生崩裂时，较软的钢材可以阻止继续崩裂，而较硬的钢材则可以继续支撑整体结构。 以这种材料制成的刀剑，比夹钢、包钢做出的刀剑，性能更加优越。
而且不同材质的光泽不同，在复合锻造时，钢材的表面会形成非常漂亮的花纹，这些漂亮的花纹在显微观测下则是一个个细微的锯齿，它们漂亮而致命！ 大马士革匕首就是以这种材料制造出来的，有人曾经测试，这种匕首在被弯折90度回弹后仍然完好无损。 必须说明的是，大马士革钢原产地并非大马士革，最早的起源地应该是中国，后来经印度传入大马士革，并在此大放异彩。 06 现代刀剑 古人制作的刀剑已经如此锋锐，现代工艺的刀剑自然更加出彩。 由于冶炼技术的发展和合金材料的进步，除了传统的锻造、铸造工艺之外，今天的刀剑在材料方面也早已今非昔比，现代工艺通常会加入锰、铬、钛、镍、铜、钒、钼等元素，从而大幅提高钢材的刚度、韧性和抗腐蚀性。 比如608花纹钢，就加入了铬、镍、锰、铜四种元素，刚度、韧性都比普通钢提升了不少。 此外还有三铬钢、四铬钢、七铬钢等优质材料，它们打造出的刀剑更锋利、更有韧性、更不易断脆、更抗腐蚀。 我们今天在某宝、某多上就经常可以看到一些特种钢材打造的刀剑、甩棍，不但刚度可以达到惊人的3000大气压，韧度也十分惊人——弯折90度毫发无损，这些并不是什么广告效果，因为现代钢铁工艺就是这么牛！ 如果拿着这些现代钢铁工艺打造的刀剑回到明清时代，削铁如泥根本不是梦。 顺便说一句：如果你买了一把硬度很高，但是一碰即断的“宝刀”，恭喜你，那大概率是“九块九包邮”品质。 参考文献：大马士革刀使用的乌兹钢（马未都）抗倭名将戚继光谈日本刀（网易号）削铁如泥的日本武士刀——既具有杀伤力，又深植于东方美学（腾讯新闻）古代的宝剑真的能做到“削铁如泥”吗？（百家号）完胜日本武士刀，明朝的戚家刀真的有这么牛？（网易号）古代铸剑为什么要用活人殉剑？
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