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史上最坚硬耐磨的刀剑是什么材料?用什么方法锻造的?

时间:2024-05-01 20:41:46

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史上最坚硬耐磨的刀剑是什么材料?用什么方法锻造的?

不论是小说还是电影,我们市场可以见到这样的场景:高手过招,无论是持的什么兵器,劈、砍、削、刺兵器碰撞之声不绝于耳,然而事实呢?

两辆车高速相撞,不会因为哪个车更好一点就完好无伤,兵器亦是如此。棍、棒、鞭、锏这样的兵器尚可,刀剑一类细长且刃口较薄的冰刃则更易损伤。古代一场仗下来,兵器的损耗是相当可观的。不注重使用技巧,更是损的连边都没有。

人类最早的武器是从石器进化到青铜器,起初青铜器都是以铸造方式制造,因此中国人都把造剑称为"铸剑",可是进入铁器时代以后,由于大多数钢的铸造组织脆性都很大,不适合承受冲击力,必须经过随后的锻造及热处理来改善其组织性能,而锻造不但可以使组织细致化,还可除去组织中的杂质,并使材料内部组织沿着拉伸方向呈纤维状分布,所以人类开始了锻冶钢铁的技术研究,金属铸造因为容易掺杂气泡与矿渣而影响强度,所以人类又发明了冶锻钢铁的技术,所有的钢铁兵器都是以锻造的方式为之,因此若以铸剑来称呼钢铁刀剑的制造方法,已经是错误的了.

图:铸造青铜剑·越王剑

什么样的刀剑可称为宝剑?

刀剑的好坏由刀剑的设计、材料硬度和热处理三个因素共同决定。而不是仅仅由材料一个因素决定的。跟纸一样薄的刃,一碰就缺。太坚硬的材料太脆,韧性不足。则搞不好刀身被横向一击就折断。而热处理类似玻璃的钢化,可以收缩外皮将整体“绷紧”,但是却导致好刀都不能用来搞烧烤——一烧就会因为应力不匀而变形,更别提刀的强度下降了。

以钢来说,大马士革花纹钢硬度并不高,只是因为它多种组分结构以夹层方式间杂,所以一旦磨出刃部,刃部必定有天然的存在微小的锯齿。

这大大的有利于切割力。

但是这不利于突刺,因为刀尖会很自然的容易崩裂。

所以大马士革钢多做切割用的大弧度弯刀,很少用来做直刃或者实用的矛尖。

陨铁只是原料。

在需要用陨铁做原料的时代(青铜时代),用陨铁锻造出来的刀剑的确是“当代最坚固”。

但是那些作品拿到现代,菜刀都砍不过。

如果是用陨铁为原料用现代工艺锻造,那么这个没有意义。

图:大马士革刀

图:折叠锻打花纹钢

刀的好坏不能只用硬度来衡量,不同用途的刀衡量方法是不同的。比如手术刀的刀片都是用高碳钢,可以做到锋利无比,但是不好保养,很容易生锈,只不过那个刀片是一次性的,用完就扔,所以这个问题就不是问题。砍刀,开山刀的好坏要看长短,重心。锋利度,硬度就不那么重要了,因为锋利代表着脆弱,太锋利的砍刀很容易出豁口,太硬又变得太脆,反而容易砍断。

图:淬火工艺

回到硬度的问题,一般刀具喜欢用洛氏硬度来衡量,洛氏硬度是用一定大小的金刚石压金属表面,根据形成的坑的大小衡量硬度。

绝大多数的刀具硬度都是在50-60HRC之间,超过这个硬度刀具很容易太脆,比如陶瓷刀的硬度可以超过80,可以做到永不磨损,可是切肉的时候碰到骨头就豁口;

低于这个硬度太不耐磨,可能需要经常保养。

因为硬度和韧性是矛盾体,而硬度,韧性不止是使用什么原材料,还有淬火工艺,所以不同的厂商都有自己擅长的钢材和淬火工艺,很多着名厂商可以把刀淬到58,甚至60,这和他们独特的淬火有关。

图:韧性测试

中国人很早就发现了韧性和硬度之间的矛盾,为了解决这个问题,使用了夹钢工艺,就是一把刀的不同位置分别淬火,可以做到刀身比较有韧性,刀刃比较坚硬耐磨,就是俗话说的“好钢使在刀刃上”。

现在冷钢公司的旗舰产品三美钢系列其实和中国古代的夹刚技术差不多。

很多人印象中两把刀的好坏都是互砍看谁硬,这是十分不科学的,互砍的刀一般来说是谁锋利谁吃亏,而且不同的开刃方式也有所不同,蛤式开刃可以秒杀凿式,凹式,大平磨的开刃方式,那些哑巴卖刀的用刀砍钢管来证明刀好一般都是哈式开刃,可是这种刀的缺点也很明显:

你几乎没办法磨。

也就是说这刀是一次性的,你觉得这是一把好刀吗?

总之,一把刀的好坏标准有很多参数,硬度,韧性,锋利保持,开刃方式,防锈,重心,用途。

单纯用硬度来衡量一把刀是很片面的。

图:钢材锻造结构

图:1234为4把刀,其中1和3刃角相同,2和4刃角相同。1、2全开锋,3、4刀锋钝化。

锋利度:1>2>3>4

抗崩角强度:4>2>3>1

即使时至今日,钢铁材质的刀剑仍然有一个先天上互为矛盾的问题难以克服,那就是硬度与韧性的两难,钢铁中所含的碳素,经过淬火(急冷)后,来不及扩散迁移,被强制地限制在铁原子的品格之间,造成了原子品格的畸变,破坏了平衡状态下碳的分布,当碳含量达到一定程度时,就产生了一种硬而脆的组织,材料学中称之为马氏体组织,随着碳量的增多,脆性增大,刀剑挥砍时的耐冲击度;若要保持钢材的韧性,却得牺牲它的硬度,如此一来,刀口将不够锋利,甚至会在劈到硬物后翻卷。

这种硬度与韧性的两难,是古今中外所有刀匠一致而对的最大课题。武士刀断面结构,行话叫地肌包钢,就是把硬度高的钢把硬度低的铁包裹起来,取得硬度和韧性的最佳平衡。基于刀剑的物理特性,在使用中如果超出刀剑本身的受力极限,任何一把刀剑都会变弯曲或者折断,韧性好的会弯曲,硬度高的会断掉,两项权衡,韧性为上,也就是说,好刀要宁弯勿折,一把略弯的刀怎么也比一个刀把子强,而且就算在日本所谓的顶级珍品中,也根本没有一把“不弯“的刀。

十八般兵器根据形制不同各有用途。刀剑根据设计(长短、重量、重心、开刃方式)、材料硬度、工艺处理的不同,其用法和性能也是千差万别的。再符合一定性能要求的前提下做到最好,就是一把当之无愧的宝剑了~

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