古人是如何把青铜制成锋利刀剑的？

古人是如何打造一把天下第一剑的？~

古装电视剧大家都看过不少，旺旺里面都会有一把上号的宝剑作为线索贯穿整个电视剧，例如屠龙刀、倚天剑等等，在古代解决争端的方式无非就是战争，所以一言不合就动手也很常见，要想打赢，拥有一把厉害的宝剑很有必要的。
虽然到了现代文明，以前打打杀杀的情况已经不复存在，但是随着科技的发展，战斗武器却越来越先进，洲际导弹成为了战斗的主角，杀人于千里之外，破坏范围大，杀伤力强。然而在古代，这些东西听都没听过，更别提应用了，他们拥有的只能是那种近身武器，因此也有了十八般武器之说。
在武汉博物馆的越王勾践剑就是比较厉害比较有名的一把剑了，全长有56厘米，剑面布满花纹，篆刻有勾践的名字，剑格两面更是用宝石装饰，它保存的相当完整，锋利无比，可以轻易切割铜铅。这是春秋战国时期青铜剑的代表作，被相关人士称作国宝。
这么精美的国宝级别的宝剑在当时那么落后的时代是如何铸造的呢？
1、制范。用现代的话说就是制作模板，就是先用你把铸造出剑的模型，并且在内部雕刻出花纹，这个是基础，剑能否匀称达到需求者的要求都主要决定在这一步。
2、调料。青铜其实是一种合金，必须通过特定的金属熔炼合成，而这其中各种金属的比例自然成为最重要最困难的部分，这也为当时铸剑增添了不少的难度，当时普遍的铸剑师认为锡的含量能达到百分之十已经实属不易，而越王勾践剑却高达百分之二十，可见它的铸造难度。
3、冶炼。所有材料准备好之后就是冶炼，将原料放入坩埚淬炼，主要目的是除去杂质，这一步根据有经验的铸师介绍又可以分为三步：首先会是木炭燃烧产生的黑气，紧接着因为铜的熔化，但又夹杂杂质而产生的青色和白色的混合，再最后会因为铜的完全熔化而产生青色。这也是炉火纯青这个词的由来。
4、浇铸。这步是最为简单的一步，只需要将上述的青铜液体倾倒入最开始制作的模板中，等慢慢冷却就可以了。
5、加工。这是最后一步，也是最为繁琐的一步。上面成型的是一把半成品，还需要一系列的加工。首先将表面磨平，使之光滑，并用工具雕刻上各种式样的花纹，再加以名贵的宝石玉石修饰，当然好马配好鞍，还得配一个号的剑鞘。最后就是开刃了，不开刃的基本就是废铁，即使前面做得再好也无用。
上等的好剑一般都是复合剑，含锡量高，剑刃硬度强，特别锋利，而剑脊韧性比较好，值有分开两次浇铸才能获取一把上等好剑，这种剑不会过于坚硬，也不会太过柔软，无不体现了古代铸剑师的高超技艺。所以能成为天下第一剑，一定是浇铸了铸剑师不少的心血。

渗碳就是增加钢铁制品的碳含量，我们现在通常把含碳量0.3—0.6%左右的叫中碳钢，之上到2%左右都是高碳钢，再高就是生铁，之下到0.1%是低碳钢，再下去就熟铁了。钢的含碳量越高就越硬。古代通常都采取表面渗碳，以提高钢铁制品的坚硬度。
除渗碳外，淬火也是提高硬度的重要技术，一般在渗碳之后进行。

一、渗碳
我们从古代传承下来以及从日本等地传承的古法冶炼和锻造的操作中，可以知道至少分两大类。
1、在冶炼时渗碳。如日本刀匠一直使用至今的古法冶炼，其实就是较原始的使用木炭燃料进行闷烧获得海绵铁的技术。由于木炭温度最多只能达到1200度左右，因此这种冶炼通常要把木炭覆盖在矿石上连续烧好几天。而燃烧是会让钢铁失碳的，但覆盖木炭进行闷烧这种手段，使得一些未燃烧的一氧化碳经过反应，最终成了渗碳过程，部分地局部地补充了含碳量。但也由于这种冶炼方式的原因，得到的海绵铁成品成分非常复杂，还有不少有害杂质，各部位含碳量当然更不一样。所以铁匠们会把成品海绵铁砸开，然后凭经验挑出含碳量接近的部分归类，在分别用于不同的用途。这是最原始也最常见的冶炼渗碳技术之一。

2、冶炼得到成品钢铁后，在锻造过程中进行渗碳。
1）对制品进行固体渗碳。如日本刀制造时，在折叠锻打钢铁时，会在工件外包裹纸张和草木灰及泥浆等进行锻打，这是一种渗碳手法。纸张草木灰都是渗入剂，泥浆则是分散剂，可防止碳渗入物黏结不匀、以及帮助析出炭黑。

我国明代《天工开物》里记载的制针方法，也是固体渗碳，但和日本刀制造过程中的渗碳技术比，这是属于非常（gao）高（da）端（shang）的外热式箱体渗碳技术，科技树的高度不可同日而语。

图为《天工开物》中的抽线琢针
这种技术，是把工件整好形，放入坩埚等容器中，然后盖上木炭、豆豉、土末，在容器外加热。木炭、豆豉自然都是渗碳用，土末依然是分散剂。这种渗碳技术的好处，是工件得到的渗碳非常均匀且稳定，且碳势很高，效率和效果都相当好。其实这种技术到现代也还在用的，就是所谓的“焖钢法”。
另外还有些和日本刀锻造过程中的渗碳技术一样的做法，但用的材料不一样。如明代的《物理小识》里说，要用大酱和硝涂抹工件，然后进行热处理——不要小看这点不同，就这一点点不一样，事情的性质就变了。

大酱和豆豉的材料是一样的，但硝是含氮的，所以这种渗碳技术就是碳氮共渗技术，大酱和硝是共渗介质——神（hu）奇（you）吧，用木炭豆豉泥浆是一种技术，一换成大酱和硝就成另外一种原理都不同的技术了。

另外还有用油脂、动物角和毛发指甲，以及自然灰也就是碳酸钠（这是很好的是催渗剂）等等一起进行渗碳的。实际上这种技术到现在也还在大量应用，一般用机油和碳黑等材料制成的膏剂对工件进行涂抹，然后进行渗碳处理，叫膏体渗碳。
2）液体渗碳
《吴越春秋》里有记载制造我国古代著名宝剑“干将”的过程。从这个记载里，可以知道干将因为“金铁之精”不能“销”，于是投入毛发和指甲，然后再让人投入大量木炭，最终“金铁之精”溶化而成剑。这其实是一种比较原始的液体渗碳技术。

在青铜器盛行的年代，出现了一把钢铁剑，当然是毫无疑问的宝剑了，削那个青铜如泥这绝不是传说。但问题在于钢铁器太容易腐蚀了，一不小心就烂成渣。从干将的记载看，我认为中国古代，尤其是春秋战国到西汉的绝大多数名剑，都因为是钢铁器所以才称雄一时，但也恰恰因为它们是钢铁器，又很快地被时间之河侵蚀因而彻底消亡——这就是为什么干将莫邪纯钧湛卢等等绝代名剑都不见后世的根本原因。

图为越王勾践剑
3、灌钢法
这种技术是把生铁当渗碳剂使用，对熟铁进行渗碳，得到合适含碳量的钢。所以这种技术都是先制备好熟铁，然后将生铁溶化淋到熟铁工件上进行渗碳。这种技术在我国文献里记载相当详细，如《天工开物》。

图为《天工开物》中的灌钢法
南北朝时期的著名刀匠綦毋怀文造宿铁刀的技术也是一种渗碳技术。《北史》的记载是这样的：“又造宿铁刀，其法烧生铁精以重柔铤，数宿则成刚。以柔铁为刀脊，浴以五牲之溺，淬以五牲之脂，斩甲过三十札。”从“烧生铁精以重柔铤，数宿则成刚”一句看，这依然是把生铁当渗碳剂用，且很可能他最终造出来的是某种花纹钢产品。
在渗碳技术之余，是古人对催化介质的不断认识和创新。譬如干将用毛发指甲，以及明代文献记载中大量使用牛羊角及其灰烬、油脂、自然灰，还有箬皮灰、青盐、砂等等，都是这类。这些东西，动物毛发之类都是含氮的，氮能降低钢铁的临界温度，加大淬透性，并提高渗碳速度和工件表面硬度，是非常重要的渗碳介质。这些演变，都是渗碳技术里的一个分支发展，就是碳氮共渗技术。

二、淬火
第一就是单一介质淬火。这不用多说了吧，把烧到温度的工件往水或油里一滋就可以了。
第二是双液淬火。也就是用不同的液体淬火。前面说的綦毋怀文在造宿铁刀时，“浴以五牲之溺，淬以五牲之脂”，就是盐淬、油淬的双液淬火。这种淬火产品，硬度当然合格就不说了，关键是其耐磨和弹性也很好。
第三就是敷土烧刃了。这种技术本质上还是单一介质淬火，但问题在于它在工件外不需要淬火的部位加了含碳泥土进行包裹，需要淬火的部位一般有一层非常薄的膏剂，通常含有大量的碳氮成分，等膏剂干后，进行淬火。这种做法在唐时还有，之后失传。日本则一直保持了下来，日本刀就是这么淬火得到刃文的。

我们知道，在制作刀剑的金属材料中，青铜算是低档的兵器材料了，可是在古代铁器出现之前，青铜剑已经凭借其锋利、坚韧的特性驰骋战场了，提起流传至今的越王勾践剑、吴王夫差剑、鱼肠剑，我们更是佩服古人的智慧与手艺。

那么，古人是如何在技术及青铜材质性能局限的条件下，去改善青铜刀剑的作战效能的？

答案就是古人发明的青铜复合制作技术了。它通过调整制作工艺大大提高了青铜刀剑的性能，并且沿用至今，甚至被传播到了海外，名扬天下！

那复合工艺又是什么？与普通的铜剑铸造方法有什么不一样呢？

复合剑的铸造方法与普通铜剑是有很大不同的：普通的剑，剑身是一次浇铸就完成的；而复合剑，则是两次浇铸。

下面看看青铜复合刀剑的具体铸造过程：

①先拿一个专门的剑脊模具用来浇铸剑脊，并且，在剑脊的两侧预留出嵌合的沟槽；

②把铸成的剑脊放在另外一个模具，这时浇铸剑刃；

③最后采用榫卯嵌铸法，使剑脊和剑刃铸合得更加精密。

说的更直白一点，青铜复合剑的技术原理就是，用不同成分的青铜，嵌铸成里面的剑脊和外面的剑身。

剑刃和剑脊嵌合严密，表面光亮，犀利非常。

由于剑脊和剑刃采用了不同配比的青铜，所以，细观剑的表面，能看到因材质差异而呈明显不同的颜色，所以有人把青铜复合剑叫做“双色剑”或“铜镶剑”。

剑的中脊含锡量较低，大大提高了剑的韧性，使剑不易折断；而剑身的含锡量就比较高了，所以，又大大提高了剑的硬度，使剑刃异常锋利，极大地提高了青铜剑在作战时的杀伤力。

青铜复合剑内柔外钢，刚柔相济，比普通的铜剑更加锋利、坚韧。这也就是为什么越王勾践剑在几千年后仍锋利无比，轻松划破二十张纸的原因。

▲青铜剑（现代铸造）

这项复合剑技术最早出现在战国早期，古人创造性地运用了青铜合金成分配比规律，体现了古代匠师极高的工艺水平，也是中国古代青铜剑从刺割为主转向劈砍的技术性变革。

但是，在迄今为止出土的铜剑中，复合剑还是比较少的，或许跟它的制作工艺复杂有关，像藏于故宫博物院的少虞剑、越王州句剑，海南省博物馆的越王亓北古剑，都是复合剑。

青铜剑的复合技术，在汉代还被应用到了铁质刀剑的制作，后来，还形成了包钢和嵌钢的技术，并传到了日本，复合结构至今已经成为了武士刀傲然世界的法宝。

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