世界三大名刃及關於世界三大名刃鋼材的區分

要了解這三種鋼材的特性和區別首先要了解其的構成和生產方法,同時還要了解反映到刀劍上的特徵,下面就分別對每種鋼材的生產和特性分析一下.『 一 』大馬士革鋼(烏茲鋼):這類鋼材最早出現於兩河流域及恆河平原北部,其中可考最早始於印度北部. 印度坩堝加工方法:精鍊後之鐵礦石弄乾燥後,放入經火硬化的小型粘土坩堝內. 以炭火之熱量而定出坩堝之尺寸,一般生產出來之鐵錠重約一公斤. 把含炭之材料如:麻栗樹(teak)、木炭、毛竹及某些特選而他們認為是神聖之植物的葉,例如名(Huginay)及(Tangada)樹之果實加入坩堝中. 坩堝是密封的再用炭火燃燒. 印度有最優良之鐵礦:在印度坩堝系統用的是最好的鐵礦石,印度亦由此而聞名於世. 經人工選用搗碎到粉末狀礦石,用淘洗法反覆清洗,這樣礦石從雜質中分離出來,就像淘金人從其他雜質中分離出黃金的顆粒一樣. 雖然波斯人及其他人已經觀察了印度鐵匠,並對熔化過程亦非常熟識,但因為沒有這種凈化及含量豐富的鐵礦所以始終不能夠用這種方法重新生產這種高質鋼. 鐵礦在坩堝內燃燒之變化:持續加熱時間從24到48小時不等,當溫度從10000C升到12000C礦石會轉變成多孔的鐵質,並留在坩堝之底部. 坩堝在封閉狀態下,碳(carbon)來自燃燒的炭(charcoal)和葉並熔化在鐵質內. 毛竹含氧化矽(Silica)甚多可助溶化. 在此過程中鐵不會達到其熔點,通過固體之擴散過程(solid diffusion process),碳被吸收. 持續長時間的鑄造(casting)緊接著慢慢冷卻到8000C-約12至24個小時. 這樣的設計是為了大的樹狀碳化鐵晶體(large dendritic ironcarbide crystals) (該晶體也稱為滲碳體(cementite)-Fe3C即碳化三鐵)的優化形成和均勻分布於在滿布小孔的海綿體鐵體內. 這些大的晶體事實上是大馬士革鋼花紋或水紋的主要成份. 滲碳體(cementite)或碳化晶體(carbide crystals)非常堅硬,抗酸性強,當鋼被拋光後會呈現出帶白色或銀色. 與此形成對比珠光體(pearlite)由粘結金屬組成,經腐蝕成黑色,這說明為什麽會產不同之顏色.鋼錠冷卻後之脫碳熱處理:冷卻後把坩堝從火中移開,並將其打破,取出半球形的鋼錠(ingot). 波斯人稱為蛋(egg or baida). 將它放在鐵砧上進行錘打,作硬度試驗. 經正常鑄造的鋼錠很硬,經錘打後也不會有凹痕. 故需用特別含有鐵銼屑或粉末狀鐵礦石之粘土混合物覆蓋,從而強化鋼錠的脫碳. 把鋼錠重新加熱到火紅色約7000C至9000C後,再通過錘打作硬度試驗. 重複此熱處理過程,直到金屬過到足夠的軟度以便鍛造.鋼錠之鍛煉:將鋼錠之溫度慢慢降低,並控制在7000C至9000C之間. 這溫度是一個非常重要的關鍵. 鐵匠只能*經驗,用眼看火之顏色,到達暗紅時進行鍛造. 因為若溫度升高到9000C以上將會把過程倒過來,而令滲碳體和奧氏體的晶體(crystalsof cementite and austentite)形成. 溫度越高,碳熔解,造成晶體及波形花紋圖案之損失. 若溫度低於7000C,鋼即不能得到充份之鍛煉. 因為歐洲之鐵匠一般在13000C的高溫下來鍛煉金屬,因此他們永遠不能掌握到鍛煉大馬士革鋼的技術.由於對鋼錠的有控制式熱處理和輕度的鍛煉,覆蓋的粘土,包括含有鐵銼屑或粉末狀鐵礦石,使鋼錠表面脫碳. 另外氧化作用亦產生同樣的作用. 鋼錠的碳分逐漸減少,從原來的2.2%或更高降低至1.8%,即從白鑄鐵狀態到UH碳鋼. 此過程亦可稱為退火和球狀處理(an annealing and spheroidizing treatment). 令碳成份減少及大的碳化晶體分裂或粉碎或球型化成較少之體積. 結果鋼條變得有可展性和有軔性.真正的大馬士革鋼又稱為結晶花紋鋼.是一種古代粉末冶金和鍛造技術完美的結合.在英美和歐洲大多數的地方被稱為WOOTZ而在其原產地印度巴基斯坦一直到波斯則成為FULAT在俄羅斯的高加索地區被成為BULAT. WOOTZ的花紋是天然形成的不像摺疊鋼一樣是用人工硬將性質不同的材料焊接起來再摺疊鍛打. 以下是WOOTZ形成的原理.和性質. 1. WOOTZ 的花紋基本上是兩種性質不同的材料.亮的地方是純的雪明炭鐵硬度比玻璃還大.暗的地方的結構是屬於奧氏體和波氏體.整體含炭量大約是在1.5~2.0 ％ 之間.在韌性高的波來鐵里均勻散布著比玻璃還硬的雪明炭鐵.使得WOOTZ可以具有非常鋒利的刀鋒.而且也非常堅韌而不會折斷的刀身. 2. WOOTZ的製造的費時費力.是超乎各位的想像.通常要花上兩三個月的時間.而燒結的鐵餅成功率又很低.當初會失傳有兩個原因.其一當時英國統治者為了保護當地僅剩的森林不使其沙漠化而禁止.其二是近代工業制鋼的引進使WOOTZ在價格上無法競爭. WOOTZ鋼的製造方法分兩種一種是脫炭法.另一種是加炭法.不過最重點在於燒結鐵餅時的溫度控制和將鐵餅鍛造拉長時的最高溫度.還有成品的厚度和原來鐵餅的厚度比例也會決定將來的花紋明不明顯. 3. WOOTZ鋼的花紋和摺疊鋼有明顯的差別.WOOTZ花紋比較細緻看起來比較自然黑白的對比也比較大.在黑色的刀刃上分布著亮晶晶的雪明炭鐵.古代波斯人把它形容成像夜空中的繁星一樣漂亮的花紋.此外WOOTZ比起摺疊鋼來是很不容易生鏽. 4. 至於WOOTZ性能到底好在哪裡.大約十年前BLADE雜誌有一篇關於WOOTZ鋼的測試. 其一是鋒利度的測試:在仔細研磨後的WOOTZ結晶花紋鋼能一刀切斷巨大打結的麻繩. 其二是刀身的韌性測試: 把刃用夾具夾緊然後拿大鐵鎚來敲.結果費了很大的力氣.WOOTZ刀刃被敲成U字型但是卻沒有折斷. 測試的結果證明了WOOTZ結晶花紋鋼具有鋒利和強韌兩種特性於一身.現代的人們曾經希望複製大馬士革鋼.坩鍋公司曾經運用現代科技,用電子顯微鏡分析了大馬士革鋼的分子結構,並成功的複製出了大馬士革鋼,鋼錠有和古鋼材類似的花紋,但測試時發現並不能與古鋼材的性能比擬.那麼古人是怎樣將鋼坯打製成刀劍的呢?據現存文獻與專家的分析,是先在鋼坯上鑽孔(上文已提到鋼坯為圓餅狀),再斬斷一邊,將環狀的的鋼坯成條再打製成刀形.在所有的大馬士革刀劍中最為貴重的為」默罕默德的天梯」-----也就是」梯子紋」.由於大馬士革鋼的失傳,這類刀劍成為各國刀劍愛好者的夢想中的藏品了.『 二 』花紋鋼(摺疊花紋鋼和焊接花紋鋼): 摺疊花紋鋼是我國古代工匠用特殊工藝鍛造出來能顯示花紋的一種鐵碳合金。但在國內已經失傳。我國古代關於花紋鋼的記載約始見於東漢時期，*據曹植「寶刀賦」雲，建安中，曹操命有司作寶刀五枚，分別以龍、虎、熊、馬、雀為識；據曹丕《典論》載，丕為太子時，曾命國工精鍊寶劍三枚，寶刀三枚、匕首兩枚、露陌刀一枚；皆因姿訂名：寶劍「色似彩虹」的便叫「流采」，寶刀「文似靈龜」的便叫「靈寶」，「采似丹露」的便叫「含章」，露陌刀花紋「狀如龍紋」便叫「龍鱗」。稍後，西晉傅玄「正都賦」也說到了帶花紋的鋼劍，雲「苗山之鋌，鑄以為劍；百劈文身，質美銘鑒」。晉代大約也製作過這類文身刀劍的。張協「文身刀銘」說；「寶刀既成，窮理盡妙；繁文波回，流光電照」。張協「七命」說：「神器化成，陽文陰縵；流綺星連，浮采泛發」。此外，曹毗「魏都賦」、「治城賦」、裴景聲「文身刀銘」等都有過類似的記載。這樣一些帶有特殊花紋和光彩的刀劍，一般來說都應當是用花紋鋼製作成的.在我國古代關於花紋鋼的各種記載中，大約以沈括《夢溪筆談》卷十九所述最為形象和具體，說「古劍有湛盧、魚腸之名；湛盧，謂其色湛湛然黑色也。......魚腸即今幡鋼劍頁，又謂之松文；取諸魚熟，視見其腸，正如今之蟠鋼劍文也」。依沈括之說，宋代蟠鋼劍的花紋便象盤伏屈曲的魚腸，又象刨光後的松木文理。有關花紋鋼的記載直到清代仍可看到，乾隆五十一年成書的海寧陳克恕《篆刻緘度》，和之後的仁和葉爾寬《摹印傳燈》都說需用菊花鋼再煉為刀，此菊花鋼應是花紋象菊花一樣的鐵碳合金。據調查,近代浙江還有一種雲花鋼，其花紋正象藍天上的雲彩；本世紀三十年代時，北平還有一種折花鋼，其花紋或象雲彩，象木紋，又象流水之波。工藝環節是兩個a.選料，鋼料和「鐵料」含碳量的差距必須較大，但又不宜過大，否則鋼「鐵」料不易焊合得好。b.鍛打。鍛打的目的有二：一是鍛合，以構成花紋。二是「鍛煉」。從現代技術觀點上看，反覆鍛打可以去除夾雜、均勻成分、緻密組織，從而改善材料機械性能。打時一定要掌握好火候以及摺疊鍛打的方法和辭書。加熱溫度過高，輕則會影響到花紋清晰度，重則會晶界過燒：溫度過低又不易焊合得好。鍛打次數過多則會導致花紋過細而不夠清晰，過少則花紋過於簡慢粗大。據說北平折花綱要反覆摺疊十餘次，若摺疊前為兩層（一層鋼料，一層「鐵料」）的話，摺疊十次後便是2048層了。折花鋼不但操作艱難，勞動強度大，而且廢品率較高。哪怕是最為超群拔萃的工匠。經過千錘百鍊後，也難得保證不出一點焊疵，焊合得完美無瑕的；一旦出現焊疵，便是前功盡棄。那些合格了的產品，往往也是十斤原料方能做出一斤刀劍來，金屬收得率很低。另外國外主要是西北歐也出現過花紋鋼(也稱謂:旋接花紋鋼):根據A.K.安捷仁所著《波羅的海沿岸的大馬士革鋼》一書載： 1859~1863年，丹麥的尼達沼澤發掘出了106枚公元三世紀的寶劍，其中至少有90枚是焊接大馬士革鋼的。有關研究認為，它約有三種不同的操作工藝：一是一層鋼料一層「鐵料」地積疊鍛合，可得到流線形花紋。二是把具有流線形花紋的材料擰成鐵麻花，一股向左擰，一股向右擰，再把兩股方向相反的鐵麻花焊合在一起，可得到尖角狀花紋。三是把兩股具有尖角狀花紋的材料焊合在一起，可得到雙角狀或花瓣狀花紋。外國花紋鋼與我國古代的，以及流傳下來的北平折花鋼工藝原理是一致的。所謂花紋鋼，實際上是組織和成分極不均勻，並且變化陡峭的鋼鐵集合體；這不同的組織和成分具有不同的光學性能。在自然光作用下，鐵素體部分，或說低碳部分顏色往往較淡；珠光體、馬氏體部分，或說高碳部分顏色往往較深. 若在同一器物中造成了一薄層含碳較高，一薄層含碳較低時，相應地就會出現一層顏色較深，一層顏色較淡的現象；它們黑白相間，明暗相映，便構成了所謂的花紋。在這裡要提到的是源於此法,一直流傳下來的刀劍,最具明顯特徵的是---馬來西亞的」克力士劍」.由於花紋鋼存世較少,現代的一些奸商便用鐵加鎳或其他明顯與鋼有色差的金屬焊接,這在真正的意義上不屬於花紋鋼,只是一種作假的手法.在以花紋鋼製成的刀劍中除去歐洲的旋接花紋鋼外,以捲雲紋最為珍貴.這類刀劍在中國明間亦有收藏.『 三 』日本刀劍的地肌紋: 冶鐵: 製造日本刀劍之原料，主要來自日人自煉之鋼鐵。晚近亦有摻用舶來之「南蠻鐵」（なんぼんてつ）制刀者，所謂南蠻，乃日人對於16世紀中期來島之葡萄牙、西班牙人之稱呼，因其自南海而來，遂沿用吾國對蠻夷之習慣稱謂而呼之。或謂南蠻鐵可能即印度之烏茲鋼或馬來鐵，但16世紀以前之日本刀製造決非依賴南蠻鐵而形成，當可斷言。日本傳統之煉鐵方法，稱為「蹈鞴吹」（たたらき, 鞴，ふいご送風裝置）。系其中國（在日本本州島之西隅，非謂吾國）地方以當地所產之純凈磁鐵礦為原料，籍蹈鞴爐所進行之煉鐵方法。在昔日本全國所需之鐵幾乎皆以此種方法生產，迨至熔鐵爐煉鐵產生後方被取代，最終至大正（1912～1925）末年方全部絕跡。最古之蹈鞴法較為簡單，原始爐灶僅為單體，煉製一爐鋼鐵須經7日7夜之久。蹈鞴煉鐵之最大特點，在於同一爐中可一次同時煉出鋼、生鐵、熟鐵等不同品種。蹈鞴煉鐵之方法為：先築一小屋，內挖一深1丈、長1丈2尺、寬5尺之穴。先以木炭與薪柴在其中烘烤若干日，裨使內壁乾燥，乃在穴中填充木炭。然後在其上以粘土製造一高4～7尺、長10尺、寬3尺之長方形爐灶，兩側壁上各開18～20個通風口，插入竹管與鼓風器相接。爐之兩側各設一台名為「天秤鞴」之活頁式鼓風器，冶煉時，每台由工人交互用足踏之向爐中送風，「蹈鞴」之名即由此而得。爐灶造畢後，復在爐內焚薪烘乾爐膛。然後在爐灶內充入300～400貫木炭（1貫=3.75公斤），點火鼓風。當炭火燃熾時，交互投入鐵砂與木炭。鐵砂在氧化作用下還原為鐵，此種鐵日人稱為[金母]（けら），系生鐵、熟鐵與鋼之混合物。嗣後，在高溫下吸收大量碳素而呈熔化狀態之白口鐵沉降至爐底，持續作業3晝夜後，[金母]充滿爐中，原料亦消耗殆盡，無法繼續操作，遂停火將爐拆毀，取出[金母]，將已成之生鐵、熟鐵、鋼分別揀選出來，其無法揀選之[金母]則作為熟鐵使用。如此一次冶煉，可以3400貫鐵礦砂、3600貫木炭煉製出鋼300貫、生鐵400貫及熟鐵（包括無法揀選之[金母]）250貫，即總量近4噸之鋼鐵。其生鐵與鋼佔總產量多少，可通過爐之構造調節之，以產鋼為主之爐灶，須將通風口加大數分、數量亦加多，並使之向內傾斜。其所產之鋼，依其軟硬、大小而分為頃鋼、玉鋼、造り子鋼等名目；而因[金母]之冷卻方式不同（自然冷卻或水冷）則產生火鋼、千草鋼、出羽鋼、水鋼等品種。此類鋼料送至刀工手中，尚不能直接制刃，還須入爐進行脫碳或滲碳處理，並熔鑄為條形。(Amenhotp小言：今天日本只有一個地方——島根縣境內的日本美術刀劍保存協會還繼續著這種古老的制鐵方法「蹈鞴吹」，給現在的制刀者提供製刀的原料。）鐵的冶煉實質上就是將氧化鐵中的氧元素還原出來。這種還原反應需要極高的溫度才可進行。還原劑主要使用一氧化碳，在古代的日本，自然是通過燒木炭來得到一氧化碳。化學方程式如下：300℃～800℃ Fe3O4＋CO→3FeO＋CO2,400℃～1000℃ FeO＋CO→Fe＋CO2.銑押たたら——就算將爐中的氧化鐵製成了鐵，而這種鐵是不能夠作為金屬一以上的鐵來用的。在爐中除了鐵以外還有其他的雜質。這種雜質稱為「のろ」。要得到真正意義上的鐵，就必須將「のろ」分離出來。在分離的時候，將兩者都加溫到熔解狀態。「のろ」的熔點比較低，雖說比較容易熔解，但其中純度高的鐵在1500℃的高溫下也不過只是變軟而已。然而鐵有個很有趣的特性，在高溫下，反而會與還原劑中的碳原子結合。化學方程式如下：900℃以上，3Fe＋C→3FeC,這樣和碳原子反應以後，其物理性質又發生了改變，熔點變低了。由於比重的不同，FeC沉到了底部，「のろ」漂到了上面。只要讓「のろ」象水一樣流出爐子，就可以將其分離出去。這樣留在爐子底部的鐵是含碳量較高的銑。這樣冶煉鐵的「たたら」爐就稱為「銑押たたら」。ケラ押たたら——這是另外的一種煉鐵的方法，要冶煉比銑含碳量低的優質鐵，就用不著讓它們完全熔解，由於「のろ」的熔點比較低，它就會包在鐵塊的外面。一部分「のろ」讓它流走，另一部分包在鐵塊外面的也是可以分離。這樣冶煉出來的原始狀態的塊狀物就叫做「ケラ」，而進行這種冶煉方式的「たたら」爐就稱為「ケラ押たたら」。把煉出來的"ケラ"進行破碎和分撿的工作稱為「鐵作（かねつくり）」，將其中的精華部分進一步進行精練，加工成包丁鐵的工作稱為「大鍛治」。鋼鐵製造業就這樣的進行了進一步的分工，逐漸具備了一個產業的形態。就社會性而言，業主逐漸脫離了領主的支配，所生產的鐵在商品經濟的市場中成為一種商品而進行著買賣。這個時代也是歷史發生重大變化的時代。刀的領域也迎來了非常巨大的變化。慶長年代（17世紀初）以前的作品被稱為古刀，其後的作品都被稱為新刀。在此時，刀劍的製作材料逐漸地以市面上出現的玉鋼為主。江戶時代的玉鋼擁有著哪怕在現今也足以令人目瞪口呆的優良品質，這是一種純度相當高的鋼。對於制刀來說原料鐵的品質好了，就容易表現出光亮華麗的刃文。但反過來，與前時代的原料相比，原料鐵的純度高了，但同時可變化的部分也就少了（譯者註：鐵的含炭量高、質地就比較硬，反之則軟。同一把刀中各部分的鐵的含炭量是不一樣的，也因此日本刀有很好的品質。詳情可見《刀與鐵》）。還有，只要保持原有含炭量，在一定程度的煅燒以後，就變得非常堅硬，刀鋒可以非常鋒利。但同時刀刃相對比較脆，刃就很容易損壞，甚至整把刀都很容易折斷。江戶時代的刀匠對這種特性非常了解，為了防止這種情況的出現，在製作工藝上下了很大的功夫，從而刀的製作方法得到了極大的豐富。系將此類條形鋼料加熱至赤灼而進行錘鍛，並通過加熱反覆折迭打延，少則七、八次，多則二、三十次，每一次均要錘打數十百錘。鍛煉之目的，在於析出原料中之夾雜物，並藉此使之成為質地勻稱之鋼，日本刀上之花紋亦由此鍛煉而造成。折迭打延之方法有多種，較為普通者有[木正]目鍛、十字鍛，此外尚有短冊鍛、摺子木鍛、木葉鍛等法。刀冶工之經心之處，在於折迭打延時不使鐵鏽、粉塵及空氣等雜入折迭層中，否則，折迭層之間將無法融合。鍛冶之主要出力者為冶工之徒弟，冶工本人觀察火候並親自執鉗，另一手以小錘指點應錘打之處；徒弟（或1人或多人）以大鎚隨師傅小錘之指點奮力錘打，多者乃有一日而揮錘2000次。然並非錘鍛次數越多越佳，因鋼之含碳量在生熟鐵之間，錘鍛過頭則反成熟鐵也。古時無現代之測試設備，故是否成鋼全憑經驗與感覺。此乃有經驗刀冶工之直感，無法以文字簡單說明，在昔均通過實際操作以口頭傳授輔導，行外之人無法窺其堂奧。刃料經此鍛煉後，重量致少減輕三分之一，除氧化、雜料析出等因素外，質地因鍛煉而緻密亦為原因之一矣（吾國宋代有冷鍛制甲法，在不經加熱條件下，純憑錘打，乃可將鐵料鍛薄至原厚度之三分之一。見沈括《夢溪筆談》，卷十九「器用」）。日本的刀匠以此法制刀加上其獨特的覆土燒刃法(局部淬火)終製成了有別於其他花紋的----刀劍地肌紋,且流傳至今.因而在現在的日本刀劍愛好者中,想得到的莫過於—摺疊地肌燒刃的古法制的刀劍了
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