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关于刀剑的硬度和韧性阐释

yong / 2011-07-06

 

  人类最早的武器是从石器进化到青铜器时代,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。 


  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晶格之间, 造成了原子晶格的畸变,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,影响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面对的最大课题。 


  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。

 

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