刀劍的維度（一）

嚴正聲明：本文中存在大量作者不負責任的個人臆測，但由於作者寫得很辛苦捨不得刪故在此保留。希望讀者能在批判的過程中了解到歷史的真相。另外，因不保證觀點的正確性，為不誤導他人本文謝絕轉載。特此聲明。刀劍的維度前言在電影《2001太空漫遊》中一個黑猩猩拿起了一根死去野獸的腿骨，無意間他發現握著這根骨頭能有如此大的威力以至於能砸碎頭蓋骨，此時黑石碑出現了，雄壯的音樂響起。導演庫布里克也許採納了恩格斯的觀點——人與動物的區別在於人會使用工具，在猩猩砸碎頭蓋骨標誌著他成為了人。而人使用的第一個工具就用來對外的戰爭，會揮擊骨頭的黑猩猩族群打跑了另一個族群，取得了繁衍的優勢。刀劍就是那根骨頭的進化，為使用它們的人增大了繁衍的優勢，人似乎從基因里都有一種對武器的原始渴望，這種渴望讓我們得以在嚴酷的競爭中存活下來，我想這也是我們著迷與冷兵器的一個原因。

武器意味著生存，一直是人類最重視的領域，歷史上曾出現過千千萬萬種形狀各異的兵器，只要是用於實戰的兵器都有其各異的用途，絕少有華而不實者。受材料的進步，戰術的變化和盔甲的發展等因素的影響，兵器也會發生變化。從一件兵器也能看出很多那個時代的故事。一件兵器擺在面前，人們往往會從幾個維度去描述它，是青銅的還是鐵的、長的還是短的，直的還是彎的，我準備以這樣幾個維度為線索來為您介紹一下刀劍。冷兵器是個很大的門類，鑒於本人有限的了解只能就刀劍簡單說兩句。本文的定位是入門級的知識匯總，沒了解的人可以看看，高手可以無視掉。難免會有些疏漏或有證據不足的觀點，歡迎大家批評指正。一、材質材質一直是影響刀劍的第一要素，材質的進步往往帶來了巨大的軍事變革，也伴隨著古老帝國的興衰。對於古代刀劍而言，我認為材質的屬性大約可以從硬度、韌性、製造成本三個方面去考量。硬度高了刃可以做得鋒利，能破重甲，但易於折斷崩口。韌性高了刀劍可以做得更長，能獲得攻擊範圍的優勢，且不易折斷崩口，持久耐用，但刀刃容易卷口，鋒利不持久，無法破重甲。成本昂貴的複合結構刀劍剛柔並濟，但費工費料，廢品率高，不能大規模生產，成本低廉的單一結構刀劍性能要差一些但數量充足經得起大規模戰爭的消耗。材質的三個要素從古至今都處於這樣深刻的矛盾之中，世代的工匠一直在這種向左看同時向右看的矛盾中絞盡腦汁，致力尋找一種完美的武器。青銅有一說青銅是起源於西亞，後傳入中國，另一說青銅起源於中國。不管起源如何，中國是將青銅發揮到極致的文明。純銅質軟，加入錫以後硬度逐漸變高，韌性逐漸下降。《周禮·考工記》說：金有六齊：六分其金，而錫居其一，謂之鐘、鼎之齊；五分其金，而錫居一，謂斧斤之齊；四分其金，而錫居一，謂之戈戟之齊；三分其金，而錫居一，謂之大刃之齊；五分其金，而居二，謂之削殺矢之齊；金錫半，謂之鑒燧之齊。大致的意思就是，斧頭銅錫比三比一，戈戟二比一，劍刃三比二，箭頭一半一半。青銅的強度不高，在保證硬度能殺人的前提下韌性較差，所以中國的青銅兵器一般都很短，出土的文物來看，一般長度都在60cm一下，為了不折斷普遍做的較寬。青銅劍因為短所以幾乎沒有劈砍的用途，鑒於那個時代的護甲很少，用劍者往往以刺和切割的攻擊為主。短小，鋒利的尖頭、較寬的劍身和略帶弧線的刃是青銅兵器的普遍特徵。

大名鼎鼎的越王勾踐劍，通高55.7cm。寬4.6cm，看著大，其實是一把比較小巧的劍。青銅以鑄造的工藝生產，這讓標準化的生產成為可能。創造青銅時代最後輝煌的秦國用的就是標準化生產，工匠們在戰爭中不斷改進兵器的形制，在經過戰爭的殘酷檢驗後，國家確定一種最優秀的武器形制，做出一個范後分發下去，秦帝國的所有兵工廠全部以這個模具按照標準的銅錫配合比生產，從西北的草原到嶺南的叢林，秦軍士兵使用的武器是一摸一樣的。青銅讓秦帝國統一了六國，建立了第一個大一統的國家。但青銅已經到了它的極限，隨著冶金技術的發展，廉價的鐵器越來越多的被使用，在硬度韌性和成本三個方面全面超過青銅的鐵器即將迎來它的稱霸時代。鐵公元前十四世紀赫梯帝國就開始使用鐵器，憑藉鐵器的優勢他們征服了安納托利亞地區，並對青銅時代的埃及保持著軍事優勢。中國大約從公元前6世紀進入鐵器時代。更早的時期也有出土的鐵器，比如一把刃口鑲嵌鐵的青銅鉞，根據成分的鑒定，那是隕鐵鍛造而成的。隕鐵又被稱為玄鐵，西門吹雪和楊過都有一把玄鐵劍。實際上隕鐵因為進入大氣層經過了高溫燒蝕，一般熔點都很高，含鎳比例很高，不太適用於鍛造，純隕鐵打的劍實際是很容易折斷的，絕世好劍只是武俠世界的誇張。百鍊鋼最早煉鐵煉出的產品叫塊煉鐵。「純鐵的熔點為1540℃，這個溫度在公元十九世紀以前是不可能達到的。因此，早期生產的鍛鐵都是固態鐵，用木炭火在越1200℃的溫度下，把鐵礦石還原成基本上是純的固態鐵，還原出來的鐵呈團塊狀，稱為"bloom』（坯鐵）。它是一種固態鐵、渣和未燒完木炭屑的混合物。有時要把這種坯鐵破碎，靠敲擊使小鐵塊相互分開。這種小鐵塊可以與其他部分區別開來，因為它們是可鍛的，在敲擊下變平。然後把它們放在鍛爐加熱，經過熱鍛，小鐵塊就能被鍛接成大塊。有時這種坯鐵由粘性鐵組成，因而能鍛打成一整塊。但有時坯鐵又太大，必經切成小塊，然後再分別鍛打」——華覺明譯的《世界冶金髮展史》。因為傳統日本刀至今仍用塊煉鐵和百鍊鋼的工藝製作，所以我們今日有機會一睹這種工藝的全貌，下面我以圖的形式來簡要說明

《武士刀傳奇》視頻的截圖。以前煉塊煉鐵的爐子跟這種差不多，用河床的鐵英沙和木炭一層一層的從上投入爐中，下面鼓風，要煉三天三夜才能煉一爐，而且煉完就要把爐子敲掉，生產效率是很低的。

國內著名刀匠竹本老師自己煉的塊煉鐵（以下使用的是竹本老師的制刀圖片）

將鐵塊打碎，然後鍛成薄片後淬火，再將薄片錘成小片，因為含雜質的地方更脆弱，所以裂片的邊緣往往是雜質含量高的區域，通過這種方式可以有效將鐵與雜質分離。

這種就是日本刀匠所稱的「玉鋼」了，刀匠通過鐵的顏色和亮度來判斷碳含量，含碳越多的顏色越暗，一切全憑肉眼和經驗。刀匠會將高碳鋼和低碳鋼分別篩選出來。

將含碳、高低的鐵片分層錯落排列後堆疊起來，不同的制刀流派會有不同的排列方法，以此獲得各流派不同的鍛造紋理。

將堆疊的鐵加熱後用大鎚鍛成一整塊鐵

用切刀從中間把鐵塊切成兩半

然後將兩塊鐵對摺起來

對摺完成後再次加熱，再鍛平，再對摺。對摺一次稱為一煉，百鍊鋼由此得名。日本刀一般要做8煉左右，內部會有數千層的片層結構。除了摺疊鍛打的方法外，還有一種扭絞的方式，即將鐵條燒紅後固定一端，另一端朝一個方向擰鋼條，把鋼鐵擰得像麻花一樣，也可以獲得這種片層結構。鐵中含有的雜質就在對摺——鍛平的過程中在空氣中的氧化掉了，對摺7到8次以後高碳和低碳的部分相互滲透，使碳含量基本均與並達到合適的比例，刃部用鋼大約碳含量0.7%左右較為理想。在微觀上仍呈現出碳含量不均勻的結構，Yesir兄曾告訴我，這種碳含量在微觀的差異在淬火後會產生馬氏體分布的不均勻，進而產生微觀鋸齒結構，這種鋸齒結構增加了刀刃的切割力。百鍊鋼的缺點是，費工費料，每次對摺都會有一部分鐵氧化掉，且會失去大約0.07%的碳，一大塊坯鐵折打幾次以後就只剩下一小塊鐵了，而且以前靠人力用大鎚打鐵是個非常費工的事情。古時候以煉的次數多少來評定一把刀的品質，現藏於國家博物館的一把漢環首刀就號稱三十煉，即摺疊鍛打三十次。

我自己拍的，三十煉漢環首刀，這在當時都是價值不菲的寶刀。炒鋼炒鋼技術大約出現在西漢中後期，炒鋼是個很形象的詞，所用的原料是生鐵，炒過了就是熟鐵。過程大概是將生鐵加熱到1200℃，生鐵就呈液態或半液態，通過向生鐵水裡添加礦粉並鼓風，將雜質氧化去除，通過氧化脫碳的左右將碳含量降低到合適的範圍內以獲得低碳鋼，控制得好的話可以得到高碳鋼和中碳鋼。炒鋼得到的鐵更加均勻純凈，將這種鐵摺疊鍛打可以獲得品質更好的百鍊鋼。為弘揚我大中華文化，必須指出的是，炒鋼工藝歐洲十八世紀中葉才開始使用。灌鋼生鐵的碳太多，熟鐵的碳太少，如果能把它們混合起來就能得到含碳適中的優秀鋼材，灌鋼就是用這個原理。南北朝時期的著名冶金專家綦毋懷文就將灌鋼法推廣改進，百度百科的說法是：「選用品位比較高的鐵礦石，冶煉出優質生鐵，然後，把液態生鐵澆注在熟鐵上，經過幾度熔煉，使鐵滲碳成為鋼。」其優點是：（1)生鐵作為1種滲碳劑，因熔化後溫度高，加速向熟鐵中滲碳的速度，縮短冶煉時間，提高生產率。(2)熟鐵因為碳的滲入而成為鋼，生鐵由於脫碳也可以變成鋼，增加了鋼的產量。(3)在高溫下，液態生鐵中的碳、硅、錳等與熟鐵中的氧化物夾雜發生反應，去除雜質，純化金屬組織，提高金屬品質。(4)灌鋼法操作簡便，容易掌握。要想得到不同含碳量的鋼，只要把生鐵和熟鐵按一定比例配合好，加以熔煉，就可獲得。——百度百科。用灌鋼法製成的宿鐵刀極為鋒利，據說能一刀斬斷鐵甲三十紮。灌鋼的發明讓高品質的鋼產量大增，讓龐大的中國軍隊都能用上品質非常不錯的好刀。大馬士革鋼大馬士革鋼現在有兩重意思，一種是已經失傳的烏茲鋼，一種是通過片層堆疊鍛造的現代大馬士革鋼，在此稱其為花紋鋼以示區別。大馬士革鋼的產地不是大馬士革，而是印度。中國稱為「鑌鐵」。大馬士革鋼鑄造成刀劍後會有一種特殊的紋理，被成為穆罕穆德紋。古阿拉伯長詩形容其像「滿天的繁星」。

烏茲鋼的紋理在公元前6至5世紀時，烏茲鋼由位於印度西北角的Hyderabad（翻譯作：海得拉巴，現在屬於巴基斯坦）的冶煉工人製成的，後來被售到「安息」（波斯）、條支甚或是埃及等，它們的冶煉方法是：將黑錳礦、竹炭及某些植物葉子密封在一個陶爐里燃燒加熱，當這些東西熔化後，其渣滓形成一團金屬，然後將此金屬反覆熔化、冷卻四五次，最後煉成直徑為5英寸，厚度為0.5英寸，重約2英鎊的金屬塊。（William.Reid的《西洋兵器大觀》）「古代烏茲鋼兵器絕大多數的整體硬度都在50hrc以下（並非大多數傳聞的60hrc以上），但是局部顯微硬度可以到65，而且抗斷裂能力非常之好。柔軟基體的烏茲鋼，在使用過程中往往體現出更好的鋒利度。尤其是在切割肌肉、筋腱、衣服等柔軟堅韌的纖維組織時更加明顯。這種能力可能由於硬質項的微鋸齒和柔軟基體的自剝落共同作用造成的。」——百度百科。根據國內對大馬士革鋼研究的鑌鐵兄弟會的描述，「大馬士革鋼就像黃土中包含著金剛石」。通過特殊的工藝讓高碳鋼共析出滲碳體顆粒，形成納米級的帶狀高硬度組織，這種微觀的鋸齒結構非常利於切割。同時珠光體基體又能讓刀體彎而不斷。關於大馬士革鋼的傳奇故事有很多，也有很多關於其製作方式的研究，有興趣的朋友可以自行百度查閱，這裡就不贅述了。花紋鋼將低碳鋼和高碳鋼片分層錯落堆疊起來，然後鍛成一整塊鋼，然後在這塊鋼上鑽幾個洞或刻槽再鍛平就可以獲得這樣的花紋

這裡說的花紋鋼僅指現代制刀的工藝，雖然百鍊鋼也會產生類似的花紋，但製作的目的和手段並不相同，現代花紋鋼紋理更加整齊規律，或者說呆板。這種片層結構對刀體的強度是有意義的，但比較最先進的粉末鋼刀，花紋鋼是觀賞性大於實用性的工藝。挖眼再鍛平可以獲得同心圓的團，刻槽鍛平可以獲得同心橢圓的圖案，那麼出題考考大家，下面這種羽毛紋的刀是如何製造出來的？

美國鍛造刀匠協會（ABS）大師級刀匠秦祥麟老師的作品，羽毛紋大馬士革獵刀。

工藝工藝和材質、形制是有機的一體，三者相互影響。對工藝的要求依然是刃部要硬，主體強度要大，要能經受住較大的形變而不斷裂，還要易於生產成本低廉。在古代冶金工業還很原始的情況下，這對工匠們的要求相當於是用一筐爛菜葉子燒出一桌好菜。熱處理 古人發現將燒得紅熱的劍放入水中冷卻時劍刃會變得堅硬，這是工匠們的magic。簡單描述淬火就是當鋼在高溫時，碳溶進了鐵里，當急速冷卻時，碳快速結晶成樹枝狀的堅硬滲碳體，這被成為馬氏體，一種堅硬但沒有彈性的組織。如果緩慢降溫，則碳會結晶成片層狀的滲碳體，這被成為珠光體，一種柔軟但富有彈性的組織。如果說將一塊鋼敲打成刀劍的形狀是賦予其肉身，那麼淬火的那一刻就是賦予了刀劍靈魂。淬火往往是產生廢品最多的一個步驟，體積膨脹的馬氏體會導致刀體內部的結構應力，工匠手藝不到位很容易聽見一清脆的崩裂聲。文獻說北齊時期的宿鐵刀是「浴以五牲之溺，淬以五牲之脂」，意思是用牲口的尿和牲口的油脂來淬刀，尿液中含有鹽分，在淬火時鹽分突然在刀體表面析出隨後炸裂開，避免在刀體表層形成氣泡降低了冷卻速度，古時候有取特定地區的水或井水淬火的講究，大都是這個原因。油脂的冷卻速度慢，能減小淬火時產生的劇烈形變，所以宿鐵刀是用的雙液淬火，在尿中淬一下馬上提出來浸入油脂里緩冷，即能淬硬又能減少開裂。最早的刀劍都是整體淬火，這種刀劍很容易斷裂，後來工匠們掌握了局部淬火的工藝，讓刀刃形成馬氏體的同時刀背形成珠光體，刀就剛柔並濟了。這種被成為覆土燒刃的工藝從唐朝傳到日本以後就一直被延續下來。覆土燒刃 在刀坯鍛打粗磨完成後，用黏土、鍛打產生的氧化鐵皮、木炭粉、石灰按1:1:1:1的比例調製成泥（關於這個比例配方有很多，各制刀流派都有其秘方），然後用泥包住刀背留出刀刃，入炭火中加熱，以前沒有測溫儀，判斷溫度只有通過刀體的顏色，淬火時要在晚上或關上窗戶，以免日光影響工匠對顏色的判斷，在刀體如初升的太陽時入水。淬火時刃部急速冷卻了，背部有泥的隔熱層緩慢冷卻。由於刀刃的馬氏體體積較之前大，所以背部冷卻收縮時會將刃部拉彎，這也就是武士刀弧度的來源。由於刀從水中取出時刀背依然有不低的溫度，這種餘熱會將刀刃加熱，這也是一個自我回火的過程。燒刃泥中的木炭粉有一定的滲碳作用，石灰遇水放熱可減緩冷卻。背部承受應力的部分賦予刀體在劈砍的衝擊中更大的強度。在精細研磨以後馬氏體的反射率不如珠光體，所以會產生一種叫燒刃紋的紋理。

摘自《話說日本刀》中的圖片，這是一把幕府末期的日本古刀，刀刃的淺色部分即是淬火產生的馬氏體，可見從刀劍到刀刃中部那一段覆土少一些，馬氏體更厚實，這是因為這一段是刀用來劈砍的一段，需要堅硬鋒利。中段以後覆土增多，硬質刀刃變少，這是考慮到刀體的吸震需要，以及刀需要更多的珠光體來應對應力導致的形變。刃的中後段又有一個刀刃的波峰，增大這一段硬度的目的是，武士需要用這一段去格擋對方的攻擊。看似不經意的刃紋其實是有其實際的考慮的。現在的很多日刀已經不再重視實戰的需要，刃紋的美觀成了更重要的考量。結構工藝另一方面，含碳量高的鋼材更堅硬彈性差，含碳量低的鋼材柔軟有彈性。用低碳鋼為體，高碳鋼為刃也可以達到剛柔相濟的目的，通過調整結構達到工藝標準的方式不下三十種，為了追求極限性能各種複雜奇葩的方法都有。結構越複雜，則製作的難度越高，鍛造焊接會產生焊接瑕疵，需要工匠有很高的手藝，成本當然是非常昂貴的了。下面是幾種最常見的結構：嵌鋼

嵌鋼就是「好鋼用在刀刃上」的最好體現。將一塊熟鐵切一個口，嵌一塊高碳鋼進去，然後鍛打成形。斧頭基本都是這種結構，劍也大量採用這種結構，比如維京劍，中間用熟鐵外圍是一圈鋼。在以前鋼的產量很少價格昂貴，這種結構的最大優勢是可以最大化的利用鋼，而且工藝也不複雜，故易於大量生產。缺點是主體材料強度不夠，劈砍突刺經常會導致主體彎曲。刃部磨損嚴重以後就要報廢。夾鋼

用兩塊低碳鋼夾住一塊高碳鋼，兩邊的低碳鋼能提供足夠的彈性，中間的高碳鋼比較薄即使彎折也不會斷裂。這種結構最耐磨損，工藝也不複雜，只是花費的高碳鋼材比較多。主體的結構強度比嵌鋼高。包鋼

夾鋼是軟夾硬，包鋼就是硬包軟。以上都是用日刀的截面圖為示例的，劍當然也有包鋼結構，。包鋼結構用的高碳鋼是最多的，成本也最昂貴。由於採用了高碳鋼做主體，主體的強度是這三種類型中最大的，主體的高強度可以讓劍刺不彎，突刺的力量更大，刀劈不顫，消耗在震動上的能量少了，劈砍的能量也就高了。這些優勢都是包鋼價格昂貴還有人用的原因（武士刀主要採用這種結構），一分錢一分貨。另一個缺點是，刀刃容易崩口，而且崩了幾乎以後就要報廢，一旦磨出了芯材以後刀就沒有斬切力了。
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