知识点滴 - 折叠锻打和大马士革钢

折叠锻打技术在古代流传很广。很多的兵器在制作工艺上都饱含了折叠锻打的环节。可以说，折叠锻打工艺是古代最顶级的纯手工制刀工艺之一。

折叠锻打是先把两种或两种以上不同化学成分(硬度等特性不同)的钢材分别锻成条状，再叠在一起加热熔锻，然后折叠或拧成麻花，再锻成刀状。可以打破单一钢材“越硬就越脆”的物理特性，从而得到高硬度、低脆性的绝世宝刀。两种不同化学成分的材料合在一起可形成可见的刀纹，加之两种材料硬度不同而在刀刃部形成微观锯刃，使用起来不仅感觉锋利，刀身韧性也比较好。 

而锻打的目的是成形和改性，包括机械性能和内部组织的改善。古代工匠从最初通过锻造给刀剑塑形，发展到通过反复锻打来去除钢铁中多余的杂质。古代冶金工艺不过关，金属内杂质气泡分布不均匀，通过折叠锻打的方式去除部分杂质和气泡，令刀坯内部更加致密和均衡，最终发展成通过折叠锻打技术锻造出刚柔并济的复合型合金钢，提升钢铁性能。在折叠锻打过程中，同一块铁，也会因反复折叠形成花纹。所以后来有人用不同含碳量的铁折叠反复锻打，形成更复杂的花纹。这种花纹是焊接型花纹。通过折叠锻打获取花纹，也就是我们说的花纹钢。

同时，用这种技术制作的刀剑价值也相当不菲，史书上有记载说，折叠锻打的一把宝刀值四个人一年的口粮，一般人是用不起的。

  

根据锻造温度可以分为可以分为热锻、温锻和冷锻。一般采用800度为分界线，高于800度叫热锻；在300～800度间称为温锻或半热锻，在室温下进行锻造的称为冷锻。打铁的就是最常见的热锻或者温锻。

举例来说，师傅先将含碳量高低不同的钢块错落排列后分层堆叠起来，不同的制刀流派会有不同的排列方法，以此获得各流派不同的锻造纹理。

然后将堆叠的钢块加热。

再用大锤锻打成一整个钢块。

 然后将钢块折叠。

除了折叠的方法外，还有一种扭绞的方式，即将铁条烧红后固定一端，另一端朝一个方向拧钢条，把钢铁拧得像麻花一样，也可以获得片层结构。

然后继续加热，再锻打。

就这样不断的对折、加热、锻打，再对折，再锻打。就像古人说的，对折一次称为一炼，百炼钢就是因折叠锻打而得名。

同时，钢材中含有的杂质也在反复的折叠—锻打过程中，在空气中氧化掉，大大减少和排除了钢中的夹杂物，从而使其成分更加均匀，组织趋于致密，细化晶粒，改善钢的性能。

当钢材对折7到8次以后，高碳和低碳的部分相互渗透，使碳含量基本均匀与并达到合适的比例，锻件硬度和韧性俱佳，同时，也因反复折打而呈现出了不规则的花纹。

花纹是析出的带状铁碳体或碳化物。

但是在经过淬火以后，在微观上，仍有碳含量不均匀的结构，所以就产生了微观的锯齿，而也正是这种锯齿结构，又大大增加了切割力，使得更加的锋利。

当然，折叠锻打也有缺点，那就是费工费料。因为每次的对折都会有一部分铁氧化掉，且会失去大约0.07%的碳，一大块坯铁折打几次以后就只剩下一小块铁了，而且靠人力用大锤打铁是个相当费工的事情。

得到一把折叠锻打的宝刀确实并非易事，耗工耗力之外，在制作中还要注意很多其他的因素：

 首先，因为不同的温度对钢材有完全不同的变形能力，在温度太高或太低的情况下，都有可能出现断裂，所以温度控制是金属成型过程中非常重要的一环。另外，材料的加工温度还要取决于材料的组织情况，因为多种不同的钢材含碳量不同，熔点也是不同的，稍有疏忽，都会成为废铁。匠人工坊的师傅不仅要凭专业知识掌握大马士革钢的材料结构，还要凭经验熟练掌握炉膛的温度和烧结的时长。

其次，钢材的内部结构与宝刀质量也密切相关。因为金属在锻打变形过程中，会产生大量的位错运动，使大晶粒变形小晶粒，会导致金属内部出现缩孔、偏析等缺陷，这每一个细微的动作都对成功起着至关重要的作用，所以，匠人工坊师傅在钢材对折—锻打过程中，除了足够的专业精神外，还要有极大的耐心与认真的态度。

偏析：合金的不同部分在凝固结晶过程中形成化学成分不均匀的现象。

缩孔：合金在冷凝结晶时形成的宏观孔洞性缺陷组织。

大马士革钢

使用大马士革钢进行折叠锻打，就是大名顶顶的大马士革刀。

大马士革钢实际上是19世纪初在英国文献中被称为的wootz钢，它是在印度乌兹地区生产的。

Wootz钢被生产成大约2.3公斤的钢锭，通常被称为饼，在一个封闭的坩埚中凝固。这是一种相对高纯度的铁钢，含碳1.5%。这些饼被运到叙利亚的大马士革，在那里，刀匠们学会了将它们锻造成显示出美丽表面图案的剑。这些钢的超共晶(hypereutectoid)碳含量在产生特征性的表面花纹方面起着关键作用，因为花纹是由冷却时在这类钢中形成的Fe3C颗粒排列而成的。当西欧人第一次遇到这些图案的武器时，他们采用了大马士革钢的名称。拥有最高质量大马士革图案的Wootz打造的是在16-17世纪生产的。

大马士革锻造艺术为何失传？

伍兹大马士革钢的一个大谜团是为什么制造这些技术会丢失。钒的含量为一个理论提供了基础。根据我们的研究，很明显，要制作博物馆级别的伍兹大马士革的大马士革图案，铁匠至少要满足三个要求。

首先，伍兹锭必须来自于能提供大量微量元素的矿床，特别是铬、钼、铌、锰或钒。这个想法与一些作者的理论一致，他们认为具有良好图案的刀片只由印度南部的伍兹锭生产，显然是在海德拉巴附近。

第二，实验数据证实了以前的知识，即具有良好图案的伍兹大马士革的特点是高磷含量。这意味着这些刀片的钢锭会有严重的热短(hot short)，这就解释了为什么在巴黎的19世纪的铁匠无法锻造wootz钢锭。因此成功的锻造需要发展热处理技术，对表面进行脱碳处理，以产生足以容纳内部热短区域的延展性表面边缘。

第三，如果铁匠开发了一种热处理技术，使热短型钢锭能够被锻造，那么他可能仍然没有学会如何生产表面图案，因为只有在表面脱碳区被磨掉后才会出现；这个研磨过程不是一个简单的事情。

可以高质量打造的铁匠很可能将制造这些作品的过程作为严密的秘密，只传给他们的学徒。铁匠可以教给学徒第二和第三点，但第一点他们是不知道的。有适当次要元素存在的钢锭和没有次要元素的钢锭在物理外观上没有区别。假设在几代人的时间里，所有来自印度的钢锭都来自含有适当数量的次要元素的矿体，并且生产出具有良好图案的作品。然后，在几个世纪之后，矿石来源可能已经耗尽，或者对铁匠群体来说已经无法触及；因此，这种技术不再有效。随着时间的推移，了解这种技术的铁匠们没有把它传给他们的学徒就死了（因为它不再起作用），所以即使后来发现了类似的矿源，也不再有知识可以利用它。如果有关于印度用于生产伍兹钢的各种矿藏中碳化物形成元素含量的数据，就可以研究这一理论的可能有效性。

参考：

折叠锻造_百度百科

古代铸剑大师制造绝世宝刀的终极法门,今人一看就明白! - 百度文库

The Key Role of Impurities in Ancient Damascus Steel Blades

百度安全验证

谈一下你的刀有没有必要用折叠锻打工艺 - 哔哩哔哩

武士刀的夹钢工艺与大马士革刀的折叠锻打工艺，究竟孰优孰劣？ - 知乎