追溯打造中国传统刀剑原料的发展历史可分以下过程:①块炼铁,据考证中国春秋和战国早期就已出现此种炼钢技术.
块炼铁是在低于矿石熔化的温度下,固体状态铁矿石经过很长时间的还原反应而得到的铁块,这是世界上不同的民族都最早的冶铁方法,其杂质含量较高硬度低,包括后出现的块炼铁渗碳钢、熔化炼铁技术,均不能胜任制作优良刀剑的要求;②铸铁脱碳钢,是古代中国在战国时代的又一种炼钢技术。就是通过熔炼得到铸铁之后,把铸铁长时间高温退火,得到铸铁脱碳钢,但这种钢的使用性能不好;③炒钢,是西汉时代新出现的一种炼钢技术,它把生铁加热到半熔融状态,大力搅动(所谓的“炒”),让粥状生铁脱碳,最后得到比上述钢类性能要优秀得多的钢材。 炒钢技术,是一种先进的用生铁炼钢的两步炼钢法,两步炼钢法直到现代的炼钢技术,都是先从铁矿石里冶炼出生铁,再把生铁炼成钢。有了炒钢这种先进的工艺技术,在东汉时期才进一步普遍有了“百炼成钢”的精炼、锻造工艺技术,才出现了汉刀这种能团队性使用的强力兵器,甚至出现了八面汉剑这样能够代表中国民族气节的神兵。 百炼钢:中国古代将炒钢经反复折叠锻打变形而制成的钢及其工艺。其特点是反复加热锻打。多次反复锻打可排除钢中夹杂物,减少残留夹杂物的尺寸 ,从而使其成分趋于均匀,组织趋于致密,细化晶粒,改善钢的性能。古代工匠把“精铁”加热锻打一百多次,一锻一称一轻,直到斤两不减,即成百炼钢。百炼钢因制作艰难,金属收得率低,所以主要用作宝刀宝剑一类名贵器物,普通刃器和生产工具应用甚少。除“百炼”外,古代还有“五十炼”、“三十炼”、“七十二炼”、“九炼”之说。 百炼钢的工艺操作:沈括《梦溪笔谈》卷三云:“予出使至磁州,锻坊观炼铁,方识真钢。凡铁之有钢者,如面中有筋,濯尽柔面,则面筋乃见,炼钢亦然。但取精铁锻之百余火,每锻称之,一锻一轻,至累锻而斤两不减,则纯钢也,虽百炼,不耗矣。此乃铁之精纯者,其色清明,磨莹之,则黯然青且黑,与常铁迥异。亦有炼之至尽而全无钢者,皆系地之所产。”此“精铁”指百炼钢原料,应是含碳量稍高,所含夹杂不十分多的铁碳合金。“一锻一轻”,应是不断去除夹杂,氧化铁皮不断产生并脱落之故。“累锻而斤两不减”应是相对而言的。“炼之至尽而全无钢”可能是含硫较多、产生热脆的缘故。这是我国古代文献中对百炼钢工艺和原理记述得最为详细的一段文字。可见“百炼”即是百锻,其中心环节是反复锻打,“百炼钢”就是去除夹杂后的一种“纯钢”。从现代技术原理看,反复锻打除了排除夹杂外,还可均匀成分、致密组织,有时亦可细化晶粒,从而极大地提高材料质量。许慎《说文解字》云:“锻,小冶也。”这是很有道理的。有学者认为“百炼”的中心环节是渗碳,百炼钢是一种渗碳钢;又有学者认为“百炼”的中心环节是脱碳,百炼钢是一种生铁脱碳炼钢,这都是一种误解。我们以为百炼过程中,金属含碳量虽可能有些变化,但此非百炼的目的。 关于“百炼”的具体操作,从多方面的资料来看,至少应包括三种类型: (1)多层积叠锻合法,即把许多块料积叠并锻合在一起。这些原料的成分可以相同,也可以不同;积叠锻合后也可再次折叠。 (2)单料反复折叠锻合。未折叠前若材料为一层时,经`次折叠后,便会出现2n层。现代龙泉宝剑曾有“九炼”之说,“九”亦含“久”意,但实际锻打次数取决于原料质量和对产品性能的要求,通常要锻打数月。 (3)旋绕锻合法(镟焊百炼钢)。魏源《海国图志》引黄冕《飞ZD炮说》云:“用铁条烧熔百炼,逐渐旋绕成团,每五斤方能炼成一斤。”据调查,二十世纪三十年代以前,龙泉宝剑工艺中也有一种类似的操作,但其旋绕锻合的次数视情况而定,但是成品很低,存世作品极少。此种锻打工艺即传说中的镟焊百炼钢. 镟焊百炼钢是在百炼钢的基础上又增加了旋绕成团等特别锻打手法使刀剑的花纹更加细密,花纹更加绚丽。折叠锻打同时不断渗碳,使得刀剑的弹性硬度发挥到极致 。缺点是其工艺非常复杂,废品率相当高,其制作成本之高,一般刀剑中很少会用到,古时都是在皇家贵族的刀剑中方能见到镟焊百炼钢的踪迹。 |