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每日兵器:史上最堅(jiān)硬耐磨的刀劍是什么材料?用什么方法鍛造的?

 天空勇者 2016-07-12

不論是小說還是電影,我們市場(chǎng)可以見到這樣的場(chǎng)景:高手過招,無論是持的什么兵器,劈、砍、削、刺兵器碰撞之聲不絕于耳,然而事實(shí)呢?


兩輛車高速相撞,不會(huì)因?yàn)槟膫€(gè)車更好一點(diǎn)就完好無傷,兵器亦是如此。棍、棒、鞭、锏這樣的兵器尚可,刀劍一類細(xì)長且刃口較薄的冰刃則更易損傷。古代一場(chǎng)仗下來,兵器的損耗是相當(dāng)可觀的。不注重使用技巧,更是損的連邊都沒有。

人類最早的武器是從石器進(jìn)化到青銅器,起初青銅器都是以鑄造方式制造,因此中國人都把造劍稱為'鑄劍',可是進(jìn)入鐵器時(shí)代以后,由于大多數(shù)鋼的鑄造組織脆性都很大,不適合承受沖擊力,必須經(jīng)過隨后的鍛造及熱處理來改善其組織性能,而鍛造不但可以使組織細(xì)致化,還可除去組織中的雜質(zhì),并使材料內(nèi)部組織沿著拉伸方向呈纖維狀分布,所以人類開始了鍛冶鋼鐵的技術(shù)研究,金屬鑄造因?yàn)槿菀讚诫s氣泡與礦渣而影響強(qiáng)度,所以人類又發(fā)明了冶鍛鋼鐵的技術(shù),所有的鋼鐵兵器都是以鍛造的方式為之,因此若以鑄劍來稱呼鋼鐵刀劍的制造方法,已經(jīng)是錯(cuò)誤的了.

圖:鑄造青銅劍·越王劍

什么樣的刀劍可稱為寶劍?

刀劍的好壞由刀劍的設(shè)計(jì)、材料硬度和熱處理三個(gè)因素共同決定。而不是僅僅由材料一個(gè)因素決定的。跟紙一樣薄的刃,一碰就缺。太堅(jiān)硬的材料太脆,韌性不足。則搞不好刀身被橫向一擊就折斷。而熱處理類似玻璃的鋼化,可以收縮外皮將整體“繃緊”,但是卻導(dǎo)致好刀都不能用來搞燒烤—— 一燒就會(huì)因?yàn)閼?yīng)力不勻而變形,更別提刀的強(qiáng)度下降了。

以鋼來說,大馬士革花紋鋼硬度并不高,只是因?yàn)樗喾N組分結(jié)構(gòu)以夾層方式間雜,所以一旦磨出刃部,刃部必定有天然的存在微小的鋸齒。這大大的有利于切割力。但是這不利于突刺,因?yàn)榈都鈺?huì)很自然的容易崩裂。所以大馬士革鋼多做切割用的大弧度彎刀,很少用來做直刃或者實(shí)用的矛尖。隕鐵只是原料。在需要用隕鐵做原料的時(shí)代(青銅時(shí)代),用隕鐵鍛造出來的刀劍的確是“當(dāng)代最堅(jiān)固”。但是那些作品拿到現(xiàn)代,菜刀都砍不過。如果是用隕鐵為原料用現(xiàn)代工藝鍛造,那么這個(gè)沒有意義。


圖:大馬士革刀


圖:折疊鍛打花紋鋼

刀的好壞不能只用硬度來衡量,不同用途的刀衡量方法是不同的。比如手術(shù)刀的刀片都是用高碳鋼,可以做到鋒利無比,但是不好保養(yǎng),很容易生銹,只不過那個(gè)刀片是一次性的,用完就扔,所以這個(gè)問題就不是問題??车?,開山刀的好壞要看長短,重心。鋒利度,硬度就不那么重要了,因?yàn)殇h利代表著脆弱,太鋒利的砍刀很容易出豁口,太硬又變得太脆,反而容易砍斷。

圖:淬火工藝

回到硬度的問題,一般刀具喜歡用洛氏硬度來衡量,洛氏硬度是用一定大小的金剛石壓金屬表面,根據(jù)形成的坑的大小衡量硬度。絕大多數(shù)的刀具硬度都是在50-60HRC之間,超過這個(gè)硬度刀具很容易太脆,比如陶瓷刀的硬度可以超過80,可以做到永不磨損,可是切肉的時(shí)候碰到骨頭就豁口;低于這個(gè)硬度太不耐磨,可能需要經(jīng)常保養(yǎng)。因?yàn)橛捕群晚g性是矛盾體,而硬度,韌性不止是使用什么原材料,還有淬火工藝,所以不同的廠商都有自己擅長的鋼材和淬火工藝,很多著名廠商可以把刀淬到58,甚至60,這和他們獨(dú)特的淬火有關(guān)。

圖:韌性測(cè)試

中國人很早就發(fā)現(xiàn)了韌性和硬度之間的矛盾,為了解決這個(gè)問題,使用了夾鋼工藝,就是一把刀的不同位置分別淬火,可以做到刀身比較有韌性,刀刃比較堅(jiān)硬耐磨,就是俗話說的“好鋼使在刀刃上”。

現(xiàn)在冷鋼公司的旗艦產(chǎn)品三美鋼系列其實(shí)和中國古代的夾剛技術(shù)差不多。很多人印象中兩把刀的好壞都是互砍看誰硬,這是十分不科學(xué)的,互砍的刀一般來說是誰鋒利誰吃虧,而且不同的開刃方式也有所不同,蛤式開刃可以秒殺鑿式,凹式,大平磨的開刃方式,那些啞巴賣刀的用刀砍鋼管來證明刀好一般都是哈式開刃,可是這種刀的缺點(diǎn)也很明顯:你幾乎沒辦法磨。也就是說這刀是一次性的,你覺得這是一把好刀嗎? 總之,一把刀的好壞標(biāo)準(zhǔn)有很多參數(shù),硬度,韌性,鋒利保持,開刃方式,防銹,重心,用途。單純用硬度來衡量一把刀是很片面的。

圖:鋼材鍛造結(jié)構(gòu)

圖:1234為4把刀,其中1和3刃角相同,2和4刃角相同。1、2全開鋒,3、4刀鋒鈍化。

鋒利度:1>2>3>4

抗崩角強(qiáng)度:4>2>3>1

即使時(shí)至今日,鋼鐵材質(zhì)的刀劍仍然有一個(gè)先天上互為矛盾的問題難以克服,那就是硬度與韌性的兩難,鋼鐵中所含的碳素,經(jīng)過淬火(急冷)后,來不及擴(kuò)散遷移,被強(qiáng)制地限制在鐵原子的品格之間,造成了原子品格的畸變,破壞了平衡狀態(tài)下碳的分布,當(dāng)碳含量達(dá)到一定程度時(shí),就產(chǎn)生了一種硬而脆的組織,材料學(xué)中稱之為馬氏體組織,隨著碳量的增多,脆性增大,刀劍揮砍時(shí)的耐沖擊度;若要保持鋼材的韌性,卻得犧牲它的硬度,如此一來,刀口將不夠鋒利,甚至?xí)谂接参锖蠓怼?nbsp;

這種硬度與韌性的兩難,是古今中外所有刀匠一致而對(duì)的最大課題。武士刀斷面結(jié)構(gòu),行話叫地肌包鋼,就是把硬度高的鋼把硬度低的鐵包裹起來,取得硬度和韌性的最佳平衡?;诘秳Φ奈锢硖匦裕谑褂弥腥绻龅秳Ρ旧淼氖芰O限,任何一把刀劍都會(huì)變彎曲或者折斷,韌性好的會(huì)彎曲,硬度高的會(huì)斷掉,兩項(xiàng)權(quán)衡,韌性為上,也就是說,好刀要寧彎勿折,一把略彎的刀怎么也比一個(gè)刀把子強(qiáng),而且就算在日本所謂的頂級(jí)珍品中,也根本沒有一把“不彎“的刀。

十八般兵器根據(jù)形制不同各有用途。刀劍根據(jù)設(shè)計(jì)(長短、重量、重心、開刃方式)、材料硬度、工藝處理的不同,其用法和性能也是千差萬別的。再符合一定性能要求的前提下做到最好,就是一把當(dāng)之無愧的寶劍了~?

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