大马士革钢的发展历史与技术工艺

大马士革钢的发展历史与技术工艺基本介绍本文来源：主题名品网。大马士革钢，是个广义上的名字，从某种程度上就是表面花纹钢的代名词。原产地是印度。在中世纪，印度出产的一种“乌兹钢锭”，是制作刀剑的顶级用钢，每年阿拉伯商人都要向印度进口大量的钢锭用于武器制造。这种钢在铸造成刀剑时表面会有一种特殊的花纹－－－穆罕默德纹，所以它是属于花纹钢中的铸造型花纹钢，区别于折叠锻打形成的焊接型花纹钢。因为花纹能够使刀刃在微观上形成锯齿，使得刀剑更加锋利。大马士革钢刀上的魔性的花纹简直是人工雕琢的自然之美。因动人的传说和自身的优异性能，大马士革钢制成的刀具，成为刀具收藏界的极品。真正的大马士革钢又称为结晶花纹钢，是一种古代粉末冶金和锻造技术完美的结合。其花纹基本上是两种性质不同的材料。亮的地方是纯的雪明炭铁，其硬度比玻璃还大；暗的地方的结构是属于沃斯田铁和波来铁。整体含炭量大约是在1.5~2.0%之间。在韧性高的波来铁里均匀散布着比玻璃还硬的雪明炭铁。使得大马士革钢刀上可以具有非常锋利的刀锋，以及非常坚韧而不会折断的刀身。大马士革钢的花纹和摺叠钢有明显的差别。大马士革钢花纹比较细致，看起来比较自然，黑白的对比也比较大。在古代由于有在刃上喂毒的情形，造成很多大马士革钢的刀刃呈现黑色的情况。在黑色的刀刃上分布着亮晶晶的雪明炭铁。古代波斯人把它形容成像夜空中的繁星一样漂亮的花纹。经常有人将“大马士革钢”“乌兹钢”“镔铁”三者的概念混淆不清，其实三者不能混为一谈。制造工艺伊斯兰世界的科学家仔细研究和记录了大马士革钢的制造方法。在整个伊斯兰世界，刀剑制造师们都可以查阅这些记录文献，但他们绝对忠诚地保守着秘密，因为在那个战争胜负完全取决于冷兵器的时代，大马士革钢具有非同寻常的价值，因为它在那个古老的时代就把硬度与韧性两个相互矛盾的属性完美地结合在一起，而且能够使刀锋长期保持锋利无比。大马士革钢的失传过程一直是一个谜团。大家知道，高碳含量是炼钢过程的关键，但控制不好的话，就会成为钢材的软肋。高碳含量能产生锋利的刃口和良好的保持性，但是碳在整个混合物中的数量几乎是不可控的。含碳量太低的产物就是熟铁，熟铁太软了无法用于兵器制造；含碳量太高的产物就是铸铁，铸铁又太脆了。如果加工过程有误，钢就变成碳化铁的大铁饼，这是一种脆得令人忍无可忍的铁。在1095-1270年十字军时代，为了战争的需要，欧洲刀剑工匠曾全力与阿拉伯同行相拼，他们尝试了不同的加工工艺，他们将钢与铁用折叠工艺打造，或者用银和酸对钢材进行处理，模仿大马士革钢所独具的波纹结构，但都没有成功。全世界各国的刀剑工匠也曾采用这种折叠打造工艺，比如公元前6世纪的凯尔特人（苏格兰高地），公元后11世纪的维京人（北欧海盗）和11世纪的日本人，但都无法达到大马士革钢刚柔兼备、外观华丽的至高境界。但奇怪的是：伊斯兰的冶金高手却可以控制高碳原料与生俱来的脆性，并将原料锻造成战斗中使用的武器。然而，即便对它的发明者－－伊斯兰刀匠来说，这种技能也在18世纪中叶莫名其妙地失传了。大家不难发现，这段历史的一个疑点是：那时的阿拉伯世界拥有当时最先进的科研、教育和档案体系，而且在那个冷兵器时代，铁匠人数众多，而他们都把这项有用的技术搞失传了，这个说法总显得过于牵强。最近，据《自然》杂志报道，一支由德国德累斯顿大学教授带领的研究小组，声称他们可能对大马士革钢这一特殊高碳钢的生成机制及其消失原因有了新的观点。而提出这个新观点的基础，则是最先进的材料科学：纳米技术。制造大马士革钢的秘诀于18世纪中叶在原产地神秘失传，欧洲和世界各地的的冶金专家所做的克服高碳钢先天缺点的尝试也都以失败告终，那为什么古代的叙利亚铁匠就能够成功地制出外观华丽、内质坚韧的最终成品呢？根据纳米技术的原理，掺杂在精炼铁制品中的微量杂质，对形成大马士革钢是至关重要的。但是，这些掺入的元素是什么，它们是如何进入钢材的呢？这个研究小组依靠最新的纳米技术检测了大马士革钢刀剑的微观结构，他们决定从两个方面入手来研究大马士革钢失传之谜：一个是大马士革钢的原料本身，另一个是大马士革钢最终在中东进行锻制的具体方法。已知的乌兹钢锻制添加物有肉桂树皮和乳香叶，电子扫描显微镜还检测出微量的钒、铬、锰、钴和镍，以及其它一些稀有元素，这些元素显示大马士革钢的原料来自印度的矿脉。上述这些微量物质是原先就存在于原料钢材中的，而这个研究小组还要做的是：在钢材内部鉴别加工过程中所发生的量子水平上的变化（晶体的晶格结构、分子键的空间取向等），这些变化将决定钢材最终的物理特性。他们假设在反复加热和锻造的加工过程中，这种金属中演化出一种叫做“碳化微米管”的微观结构，这种极硬的微米管浮出金属表面并决定了刀剑的硬度。因此，通过将乌兹钢的特性与添加特定微量物质的锻制方法相结合，伊斯兰世界的铁匠就能够制造出大马士革钢。18世纪中叶所发生的变故就是原材料的化学成份发生了变化，矿石中一种或数种微量成份消失了，原因可能是特定的矿脉被采尽了。铁匠们仅凭眼睛是无法察觉这样的变化的，但是有趣的是，铁匠们可能会通过将少量早期购入的原料掺入到后购入的原料中，以此来延续这种制造工艺的寿命。但是，当这些仅存的原料用尽了，大马士革钢的故事也就结束了。研制原理由于印度的乌兹铁矿在17世纪末被开采殆尽，所以铸造型花纹钢也消失了，大马士革钢刀的制作就此失传。20世纪，不断有人想利用现代的科学来分析和复制大马士革钢刀，但是都失败了，而今大马士革已经成为花纹钢的代名词了，现代的大马士革钢只是焊接型的花纹钢了，而且这种花纹是为了美观而制作的没有实际的意义。在现代制造工艺的冲击下，乌兹钢锭的制作工艺已经失传，现在的大马士革花纹钢是现代工艺的产物，应该说，真正的大马士革刀已经失传了乌兹钢从冶炼到锻造对温度的要求都很苛刻，冶炼时温度不得高于一千度，锻造时必须低温（即中国的所谓“冷锻”）。钢铁在高温下可塑性较好，一般制作刀剑都在高温下将刀剑敲打成型。但乌兹钢如果高温锻造，碳会大量流失，碳结晶也会被破坏，因此锻打时温度不能太高（自然也不能太低），很难掌握，所需的技术，经验，劳力能比其他钢铁要多，成品率却低得多。乌兹钢刀的制作技术只流转于印度，波斯和阿拉伯。欧洲人早在维京时代就通过“瓦兰吉亚到希腊之路”进口乌兹钢，但都是大体成型的钢条，对于钢锭如何加工成刀条欧洲人并不了解。十六世纪葡萄牙人曾劫掠过一艘满载乌兹钢锭的印度商船，运回欧洲出售，大多卖给了里斯本和马德里的高级刀工。这些刀工用这些钢锭制造精致的匕首等物，发现成品没有花纹（说明碳晶体已完全破坏），性能也平平，显然欧洲人用的是自己的传统锻造工艺。纹理精细大马士革钢以纹理图案的精致及复杂程度，而定出质量的高低。因为能有精细天然纹理的，必是用最优质的钢制造所得。钢中的晶体图案有宽纹、窄纹、波状纹、树状纹、球状纹、晶体或晶粒纹，有的纹理扭转卷曲像“蚂蚁的足迹”。图案称为柯克纳杜班（KirkNarduban）的，其意为“40阶梯级”，又称“神梯”或“雅各布梯”，被认为是最精致的大马士革钢图案。这种图案还可再细分为双神梯（DoubleKirkNarduban）图案、玫瑰和螺旋（TheRoseorCircle）图案、神梯和玫瑰（KirkNardubanandRose）图案、双神梯和玫瑰（DoubleKirkNardubanandRose）图案。另有被称为“QaraKhorasan”的大马士革钢，其刃体带有极细的黑色水纹、“QaraTapan”的刃体有发黑色亮光的花纹、“Akparee”的刃体有如卷线或丝体花纹图案、“Begumee”的刃体有如在水中流转荡漾的长丝花纹、“Zanjir”的刃体有如链索形的光亮花纹。而一般图案的剑刃，被称为沙姆（Sham）或叙利亚大马士革钢。保养方法不要长期的将大马士革钢刀具放在皮鞘中存储，因为皮鞘很容易吸收空气中的水分。也不要使用其它刀鞘存储刀具，每把大马士革钢刀都拥有特别定制的刀鞘，这种极具柔韧性的皮革组件经过特殊处理，具有一定的防潮性，也能保障刀具不会在抽拔的过程中出现磨损。另外，大马士革钢刀具也需要采取一定的护理，最好的方法是定期对刀具进行温柔的研磨抛光并使用RenaissanceWax涂层，然后用柔软的棉布磨光。另一种方法就是使用BoiledLinseedOil(煮熟的亚麻籽油)，约10分钟后将刀身涂抹一遍然后用干净的无绒棉布将多余的油擦掉，然后晾干至少48小时，就能在刀身上形成一层保护膜。技术优势现代大马士革钢采用的是锻造工艺制成，一般采用的是互补的钢材在一起锻造而成的。这样软硬材料层叠在一起锻造出的钢材既具有韧性也拥有极强的硬度。而一般钢材的单一大马士革钢刀。性则会造成韧性和硬度不能同时兼顾的局面。并且大马士革钢是多层锻打而成的，其密度较一般钢材更大，锻造而成的刀具极具分量。大马士革钢锻造的刀具更具抗锈性能。