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現代刀劍真的比不上古代嗎?

網上一直反復流傳這樣一個說法:“清理一號坑的第一過洞時, 考古工作者發現一把青銅劍被一尊重達150千克的陶俑壓彎了,其彎曲的程度超過45度,

當人們移開陶俑之後, 令人驚詫的奇跡出現了:那又窄又薄的青銅劍, 竟在一瞬間反彈平直, 自然恢復。 當代冶金學家夢想的“形態記憶合金”, 竟然出現在2000多年前的古代墓葬裡。 ”

後這件事後被闢謠:

▲劉占成發表于秦俑坑銅劍考論

那麼兵馬俑秦劍很完美麼?

1974年, 在兵馬俑坑的黃土中, 考古人員發現了一把完全不同的青銅劍。 令專家吃驚的是, 這把劍的長度竟然超過了91釐米, 秦人能夠製造如此之長的青銅劍!可見, 秦劍是青銅劍鑄造工藝的頂峰, 它的長度、硬度和韌性達到了幾乎完美的結合, 攻擊性能也因此大大增加。 然而事實真是如此嗎?

▲銅扁莖劍 陝西臨潼秦始皇兵馬俑坑出土

根據秦始皇陵兵馬俑坑一號坑發掘報告中對秦劍的檢測, 其表面(邊部)含錫量為31%, 內部(中心)含錫量為21.4%。

純鑄造青銅劍含錫量在10-15%左右, 冷鍛造青銅劍含錫量在5-10%是一個比較好的平衡區域。 錫低了, 劍的硬度和強度不夠;錫高了, 塑性不足, 強度也會迅速下降。

▲青銅性能與含錫量的關係

秦劍含錫最高處硬度近370HB, 抗拉強度則降為120mpa 塑性(伸長率)0%。 其他區域平均硬度為200HB左右, 抗拉強度為300mpa以下, 塑性(伸長率)低於1%。 從整體來看, 秦劍的硬度不錯, 但是強度較低, 甚至還不如低碳鋼, 只和10%含錫量的鑄造青銅持平;至於塑性(伸長率), 更是慘不忍睹的可以忽略,

要知道, 一般的鋼材, 其塑性(伸長率)均為20%以上, 即便是10%含錫量的青銅, 塑性(伸長率)也有10%。

秦劍相比於青銅劍鑄造上有很大的進步, 製造工藝上也達到了爐火純青、登峰造極的地步。 但是從本質上無法擺脫青銅劍性能上的缺點——硬度大,

易脆。

▲現代刀劍韌性測試

西漢前期, 青銅兵器逐漸被鋼鐵兵器所取代, 至漢武帝時期車騎換裝為騎兵、步兵。 鋼鐵劍長度、重量適宜, 韌性優越成為首選。 東漢末年, 青銅劍正式推出實戰兵器舞臺, 最後在唐代消失。

那現代刀劍的製作是否就比不過中國冷兵器巔峰的漢唐?

漢朝青銅與鋼鐵刀劍並用,百煉鋼、鋼鐵複合技術即是此時開始應用。及至中晚期反復鍛打鋼鐵技術成熟,成為三十,五十和百煉鋼技術。品質越來越好。及至隋唐,在百煉鋼基礎上,又發明了用燒土來淬刃,造刃文的技術(覆土燒刃的目的是,在刀身硬度不變的同時,增強刀刃硬度。而當時用燒土來淬刃並不普遍)。

▲大英博物館藏·櫑具漢劍(百煉鋼)

北宋著名科學家沈括在《夢溪筆談》裡敘述磁州百煉鋼的過程,就是連續燒鍛百餘次,至斤兩不減為止。曹操曾命有司造“百辟刀”五把,在《內誡令》中稱它們為“百煉利器”。孫權有三口寶刀,其中一口名“百煉”。蒲元為劉備造的寶刀,上刻“七十二煉”。

▲何為百湅(煉)?

簡而言之:通過折疊鍛打這一工藝鍛造的刀劍,均可稱為“百煉鋼”工藝。從東漢開始我國一些寶刀、寶劍上就標有“煉”數,這是刀劍反復加熱折疊緞打的的記錄,是用來表明加工品質的標準。

由上可知,“湅”(煉)與層數其實是同一概念。

出土的卅湅(三十煉)、五十湅(煉)以及蒲元造的七十二湅寶刀,實際指的是三十層、五十層和七十二層。而通過折疊鍛打這一工藝鍛造的刀劍,可稱為“百煉鋼”工藝。蒲元寶刀七十二湅(72層),實際折疊鍛打不超過7次。(以兩種不同類型的鋼材放在一起折疊鍛打為例,折疊一次是4層,2次是8層以此類推,折疊6次64層,折疊7次128層。)。

▲折疊鍛打模擬圖

蒲元所鑄之刀何以能削鐵如泥,稱之為神刀,從現有文獻資料看,其原因有兩點:

一是他在打造過程中熟練運用了”百煉鋼“工藝。

二是他掌握了用優良水質對刀件進行了恰到好處的“淬火"。

▲手工折疊鍛打

從目前的文獻上看,古代蒲元“七十二煉”是記載鍛打層數最高的,而現代工藝已經做到真正的百煉了。

百煉花紋鋼羽毛紋燒刃唐(橫)刀

現代冶金技術、加工技術、熱處理技術相對於古代有質的飛躍。

古代寶刀寶劍的“淬火”工藝無法從現存古刀劍上一探究竟,但是追根結底無論是折疊鍛打、淬火還是燒刃一系列工藝的目的就是為了提高刀劍的性能。鋼鐵刀劍的主要成分是鐵和碳,含碳量越高相應的鋼鐵硬度越高,但含碳量過高刀劍則硬而脆易折斷。

▲刀劍成分:鐵-生鐵-鋼鐵含碳量示意圖

與青銅劍類似,材料都有一個極限範圍。基於刀劍的物理特性,在使用中如果超出刀劍本身的受力極限,任何一把刀劍都會變彎曲或者折斷,韌性好的會彎曲,硬度高的會斷掉,兩項權衡,韌性為上。現在一般實用的刀劍,硬度都在HRC 50-60之間(HRC是衡量材料硬度的單位),超過HRC60的刀具雖然硬,但是太脆,很容易在砍到硬物時崩斷。所以刀劍的硬度極限範圍在60RHC左右,長刀劍不超過60HRC,鋼鐵短刀劍最多也不超過62HRC。而現代刀劍已然能夠達到長刀劍的極限硬度。

▲現代刀劍砍小米手機

▲劈子彈

現代刀劍是否比不上古代?

綜上來看,答案是否定的。再則,古代刀具的製作無法控制材料的冶金缺陷,無法控制材料的微觀組織,難以規模化生產。例如很多碳鋼的過熱敏感性很大,淬火前加熱溫度稍高,就會導致微觀組織粗大,降低韌性。古人只能憑顏色分辨鋼材溫度,依靠控制鼓風控制爐溫,一把名刀的出現不但需要富有經驗的工匠,也有很大的運氣成分。今人能達到的力學性能上限也高於古人,例如離子氮化處理可以將 1Cr18Ni9Ti(奧氏體不銹鋼,塑韌性比用做菜刀的馬氏體不銹鋼好,但硬度低)表層的硬度提高到 1220HV,做表面納米化處理後還可以進一步提升。

更值得一提的是,現代金屬材料可以用於比古代名刀惡劣得多的使用條件中。如果用最先進的技術,由最優秀的人才,不惜成本,設計製造一把用來砍人的刀,古代名刀是無法與之比肩的。

▲現代短刀(仿古唐刀)斷銅錢

為什麼應用現代科技製造的刀劍,性能上並沒有很明顯得超越古代名刀?

因為古今刀的定位不同。每個時代的戰爭形勢不同,需求不同,刀劍等冷兵器的形制也有所不同。宋朝火器開始用於軍事目的,刀劍等冷兵器在軍事上的作用越來越小,刀劍也逐漸像輕便靈巧、華美裝飾發展。除了近身肉搏,冷兵器總歸不如槍炮好使。刀劍在古代刀是武器,現代工具和工藝品。越來越少的人接觸、瞭解、喜歡刀劍等冷兵器(中國刀劍不如日本刀聞名與此不無關係,缺少了受眾,任何一種文化都會慢慢遺失)。

漢朝青銅與鋼鐵刀劍並用,百煉鋼、鋼鐵複合技術即是此時開始應用。及至中晚期反復鍛打鋼鐵技術成熟,成為三十,五十和百煉鋼技術。品質越來越好。及至隋唐,在百煉鋼基礎上,又發明了用燒土來淬刃,造刃文的技術(覆土燒刃的目的是,在刀身硬度不變的同時,增強刀刃硬度。而當時用燒土來淬刃並不普遍)。

▲大英博物館藏·櫑具漢劍(百煉鋼)

北宋著名科學家沈括在《夢溪筆談》裡敘述磁州百煉鋼的過程,就是連續燒鍛百餘次,至斤兩不減為止。曹操曾命有司造“百辟刀”五把,在《內誡令》中稱它們為“百煉利器”。孫權有三口寶刀,其中一口名“百煉”。蒲元為劉備造的寶刀,上刻“七十二煉”。

▲何為百湅(煉)?

簡而言之:通過折疊鍛打這一工藝鍛造的刀劍,均可稱為“百煉鋼”工藝。從東漢開始我國一些寶刀、寶劍上就標有“煉”數,這是刀劍反復加熱折疊緞打的的記錄,是用來表明加工品質的標準。

由上可知,“湅”(煉)與層數其實是同一概念。

出土的卅湅(三十煉)、五十湅(煉)以及蒲元造的七十二湅寶刀,實際指的是三十層、五十層和七十二層。而通過折疊鍛打這一工藝鍛造的刀劍,可稱為“百煉鋼”工藝。蒲元寶刀七十二湅(72層),實際折疊鍛打不超過7次。(以兩種不同類型的鋼材放在一起折疊鍛打為例,折疊一次是4層,2次是8層以此類推,折疊6次64層,折疊7次128層。)。

▲折疊鍛打模擬圖

蒲元所鑄之刀何以能削鐵如泥,稱之為神刀,從現有文獻資料看,其原因有兩點:

一是他在打造過程中熟練運用了”百煉鋼“工藝。

二是他掌握了用優良水質對刀件進行了恰到好處的“淬火"。

▲手工折疊鍛打

從目前的文獻上看,古代蒲元“七十二煉”是記載鍛打層數最高的,而現代工藝已經做到真正的百煉了。

百煉花紋鋼羽毛紋燒刃唐(橫)刀

現代冶金技術、加工技術、熱處理技術相對於古代有質的飛躍。

古代寶刀寶劍的“淬火”工藝無法從現存古刀劍上一探究竟,但是追根結底無論是折疊鍛打、淬火還是燒刃一系列工藝的目的就是為了提高刀劍的性能。鋼鐵刀劍的主要成分是鐵和碳,含碳量越高相應的鋼鐵硬度越高,但含碳量過高刀劍則硬而脆易折斷。

▲刀劍成分:鐵-生鐵-鋼鐵含碳量示意圖

與青銅劍類似,材料都有一個極限範圍。基於刀劍的物理特性,在使用中如果超出刀劍本身的受力極限,任何一把刀劍都會變彎曲或者折斷,韌性好的會彎曲,硬度高的會斷掉,兩項權衡,韌性為上。現在一般實用的刀劍,硬度都在HRC 50-60之間(HRC是衡量材料硬度的單位),超過HRC60的刀具雖然硬,但是太脆,很容易在砍到硬物時崩斷。所以刀劍的硬度極限範圍在60RHC左右,長刀劍不超過60HRC,鋼鐵短刀劍最多也不超過62HRC。而現代刀劍已然能夠達到長刀劍的極限硬度。

▲現代刀劍砍小米手機

▲劈子彈

現代刀劍是否比不上古代?

綜上來看,答案是否定的。再則,古代刀具的製作無法控制材料的冶金缺陷,無法控制材料的微觀組織,難以規模化生產。例如很多碳鋼的過熱敏感性很大,淬火前加熱溫度稍高,就會導致微觀組織粗大,降低韌性。古人只能憑顏色分辨鋼材溫度,依靠控制鼓風控制爐溫,一把名刀的出現不但需要富有經驗的工匠,也有很大的運氣成分。今人能達到的力學性能上限也高於古人,例如離子氮化處理可以將 1Cr18Ni9Ti(奧氏體不銹鋼,塑韌性比用做菜刀的馬氏體不銹鋼好,但硬度低)表層的硬度提高到 1220HV,做表面納米化處理後還可以進一步提升。

更值得一提的是,現代金屬材料可以用於比古代名刀惡劣得多的使用條件中。如果用最先進的技術,由最優秀的人才,不惜成本,設計製造一把用來砍人的刀,古代名刀是無法與之比肩的。

▲現代短刀(仿古唐刀)斷銅錢

為什麼應用現代科技製造的刀劍,性能上並沒有很明顯得超越古代名刀?

因為古今刀的定位不同。每個時代的戰爭形勢不同,需求不同,刀劍等冷兵器的形制也有所不同。宋朝火器開始用於軍事目的,刀劍等冷兵器在軍事上的作用越來越小,刀劍也逐漸像輕便靈巧、華美裝飾發展。除了近身肉搏,冷兵器總歸不如槍炮好使。刀劍在古代刀是武器,現代工具和工藝品。越來越少的人接觸、瞭解、喜歡刀劍等冷兵器(中國刀劍不如日本刀聞名與此不無關係,缺少了受眾,任何一種文化都會慢慢遺失)。

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