一把“宝刀”“宝剑”不可或缺的元素是什么?

　　冷兵器时代，刀剑钢材的好坏直接影响刀的品质与性能。也就直接决定了“它”有没有作为一把“宝刀”/“宝剑”的潜质。冷兵器发展至今，聪明的祖先们总是在寻求更好的材料，更完美的工艺以提高它的性能。这一切都取决于对钢铁的深刻认识。那么你知道生铁、熟铁、钢有什么区别吗？

　　纯铁（熟铁）是很软的金属，有银白色金属光泽，既不能制刀枪，也不能铸铁锅、犁锄。但当纯铁中含有一定量的碳后，就变成我们在各方面使用的钢铁了。

　　钢铁中的碳含量决定它的硬度、性能及用途。铁中含碳在0.02%以上就变成硬度较低的能拔铁丝、轧制薄白铁板等用的低碳钢。含碳量0.25%-0.6%的范围内的钢叫中碳钢，硬度中等，可轧成建筑钢材，钢板、铁钉等制品。含碳量0.6%-2.0%时就成为硬度很高的、可制刀枪、模具等的高碳钢了。低、中、高碳钢统称“碳素钢”。如果铁中碳含量超过2.0%就变成又硬又脆的可铸铁锅、暖气片、犁等的生铁了。一般生铁含碳量为3.5%—5.5%。所以纯铁、钢和生铁的区别主要就在于铁中的含碳量的不同。

　　在青铜器盛行的年代，出现了一把钢铁剑，当然是毫无疑问的宝剑了，削那个青铜如泥这绝不是传说。但问题在于钢铁器太容易腐蚀了，一不小心就烂成渣。从干将的记载看，私以为中国古代，尤其是春秋战国到西汉的绝大多数名剑，都因为是钢铁器所以才称雄一时，但也恰恰因为它们是钢铁器，又很快地被时间之河侵蚀因而彻底消亡——这就是为什么干将莫邪纯钧湛卢等等绝代名剑都不见后世的根本原因。

出土的汉代铁剑

　　我国古代兵器锻造时为提高钢铁刀剑硬度发明了固体渗碳工艺。用品位比较高的铁矿石，冶炼出优质生铁，然后，把液态生铁浇注在熟铁上，经过几度熔炼，使铁渗碳成为钢（灌钢法：南北朝时期著名冶金家綦毋怀文推广改进，这种技术是把生铁当渗碳剂使用，对熟铁进行渗碳，得到合适含碳量的钢。所以这种技术都是先制备好熟铁，然后将生铁溶化淋到熟铁工件上进行渗碳。这种技术在我国文献里记载相当详细，如《天工开物》）

　　炒钢发展于大概西汉中后期，的原料亦是生铁，操作要点是把生铁加热到液态或半液态，利用鼓风或撒入精矿粉等方法，令硅、锰、碳氧化，把含碳量降低到钢和熟铁的成分范围。

　　这种就是日本刀匠所称的“玉钢”了，刀匠通过铁的颜色和亮度来判断碳含量，含碳越多的颜色越暗，一切全凭肉眼和经验。刀匠会将高碳钢和低碳钢分别筛选出来。

　　熟铁由铁矿石用碳直接还原，或由生铁经过熔化并将杂质氧化而得到的产物；前者冶炼温度较低，采用比较早，后者温度虽然较高，但生铁去碳后由于熔点增高而变稠；两者都不易使渣和铁完全分离，所以熟铁中常含有少量的渣，在加工后显示纤维组织。

　　古代兵器 刀剑的锻造多采用折叠锻打技术，铁中含有的杂质就在对折——锻平的过程中在空气中的氧化掉了，对折7到8次以后高碳和低碳的部分相互渗透，使碳含量基本均与并达到合适的比例，刃部用钢大约碳含量0.7%左右较为理想。在微观上仍呈现出碳含量不均匀的结构，这种碳含量在微观的差异在淬火后会产生马氏体分布的不均匀，进而产生微观锯齿结构，这种锯齿结构增加了刀刃的切割力。

　　百炼钢的缺点是，费工、费料、费时，每次对折都会有一部分铁氧化掉，且会失去大约0.07%的碳，一大块坯铁折打几次以后就只剩下一小块铁了，而且以前靠人力用大锤打铁是个非常费工的事情。古时候以炼的次数多少来评定一把刀的品质，现藏于国家博物馆的一把汉环首刀就号称三十炼，即折叠锻打三十次（2的30次方层）可想而知其需要折叠锻打的次数了，足以见其难得与珍贵。

精锻百炼花纹钢·羽毛纹

折叠锻打花纹钢·树心纹

折叠锻打花纹钢·流水纹

　　不管是渗碳、灌钢、折叠锻打、淬火等等一切的工艺几乎都围绕钢材的韧性和硬度。其中钢材的碳（含量），可谓是至关重要，不可或缺的元素了。

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