古代的大馬士革刀是如何進行淬火和研磨的?

匠人工坊大馬士革鋼


古代大馬士革刀鍛打花紋的形成機制一直都是謎一般的存在,是歷史上持續數個世紀的熱門研究課題。

關於大馬士革刀的可靠記述最早可追溯到公元540年左右,但它的使用據信在公元前323年亞歷山大大帝時期就開始,歐洲人在大馬士革第一次遇見阿拉伯人所使用的彎刀,該刀是由古印度地區通過坩堝熔鍊所得到的超高碳鋼鍛打而成,這一地區超高碳鋼鑄錠在歷史上被稱為“烏茲鋼”。它通過貿易形式流通到中東地區,普遍認為大馬士革刀鍛打技術最好的鐵匠在波斯。這種獨特的刀類隨著伊斯蘭民族的遷徙在其居住地均有發現。

大馬士革刀的顯著特徵是刀的表面有著紛繁的水紋狀團,早刀面處水紋狀圖案有時呈玫瑰狀,期間貫穿表面的條紋,稱為穆罕穆德梯,這些圖案通常被稱之為大馬士革花紋,該刀具有出色的強韌性,在戰鬥中幾乎從不斷裂;刀鋒銳利無比,可在空中將絲綢一分為二毫不費力,長久以來被認為是冷兵器時代的兵器之王。

很長時間以來,中亞、歐洲的人們普遍相信該刀的出色性能與其表面的大馬士革花紋相關,因此歐洲鐵匠門曾努力地嘗試打造出具有大馬士革花紋的刀,但都沒有獲得成功。這激勵著許多歐洲人研究這一神秘領域,其中最出名的就是電磁學之父法拉第,他在1819年詳細研究了大馬士革刀,並將其出色性能歸因於該鋼含有少量硅和鋁,儘管這位著名的科學家這一結論是錯誤地,但鼓舞了更多的科學家對大馬士革刀進行研究。


烏茲鋼的冶煉工藝分析

歷史上比較出名的刀具並不僅有大馬士革刀,如日本的倭刀和東南亞Kris刀,其表面也具有精美的圖案,然而它們與大馬士革刀相比,最大的區別是它們的製造工藝,這些都是用熟鐵帶加熱後摺疊鍛打至焊合的方法制造,因此被考古學家稱之為焊接大馬士革刀;而波斯鍛打的大馬士革刀是由幹過熔鍊的超高碳鋼凝固形成的鋼錠上鍛打而來。

古代文獻描述這種鋼錠為蛋糕狀,直徑3-4英寸(76-102mm),高約四分之三英寸(19mm),波斯鐵匠在此鋼錠上直接鍛打成型,只有這種經熔化、凝固形成的高碳坩堝鋼錠上鍛打出來的、具有水紋狀圖案的刀具,才能稱之為真正的大馬士革刀。

烏茲鋼通常是在一個小的黏土坩堝中熔鍊的,其熔化得到的鑄錠在450g左右,坩堝在直徑大概50mm,高200mm,壁厚6mm。在坩堝中放入塊鐵、木片和新鮮輸液並用黏土封緊,這些封土一些中間有孔,一些中間沒孔,然後將坩堝按一定方式放入鼓風爐中,上面覆蓋木炭,通過2個或4個鼓風扣鼓入空氣助燃,記載的鼓風助燃時間差別較大,短至2.5個小時,長至24小時都有,在大多數情況下,需要先確定坩堝中已經完全融化為液體鐵後,然後再坩堝中緩慢冷卻。

烏茲鋼冶煉的一個關鍵就是坩堝必須密封,此時坩堝內氣體成分獨立於大氣,才能保證在更高熔鍊溫度下爐氣氣氛有足夠的co分壓。

查了烏茲鋼冶煉所用的坩堝,聲稱在其中發現了方石英,而這需要將坩堝加熱到1470攝氏度以上才能出現這一相。而同時期的中國古代冶鐵技術大概可以生產出液態生鐵,如據檢測遼代冶鐵遺址出土的耐火材料的軟化溫度可達1350攝氏度以上,但幾乎沒有考古出土過坩堝鋼。因此,這似乎說明在當時古印度人所掌握的熱工技術居於世界領先水平。

而至於大馬士革花紋的形成,至今還是個謎。

大馬士革表面的花紋圖案,是由鑄錠形成的滲碳體顆粒在熱鍛打時破碎、固溶、再析出並與鍛打時材料流變相結合導致的。如果不能將一定體積的1.6%C的鋼熔化,就不會重複出大馬士革花紋。


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青年折緣


用烏茲鋼產地鑄造工藝,反覆摺疊鍛鍊打造


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