【涤心斋-古董兵器研究修复论坛】

标题: 汉代环首刀的国内首次研磨研究报告 [打印本页]

作者: 刀匠 时间: 2009-4-19 22:42
标题: 汉代环首刀的国内首次研磨研究报告

作者: 客人 时间: 2009-4-19 22:44
此环首刀，为广西省水坑器物。由山西省古代刀剑文化艺术保护协会理事冯葵收藏。初看锈蚀不深，除刀身表面有锈蚀砂土外，器型状态基本完好无损。环首刀全长1210毫米；刃长1010毫米；茎长：200毫米；上部厚6毫米；下部厚9毫米；上部宽20.2毫米；下部宽28毫米；内弧弯度4毫米；重1000克。此刀重心位于环首向前530毫米处，单手持握有前倾的感觉，使用起来并不是想象的那么自如，此刀的持有者应是一位身强体壮的武士。
此环首刀经山西省古代刀剑文化艺术保护协会专家理事们的多方考证、查阅资料、对比相关器型，初步判定此器物为东汉中期环首刀。经过商讨，此刀可做技术性研磨处理，通过研磨来探究其当年的锻造工艺，恢复她初始的钢铁容貌，向世人展示她的千年风采，并在此过程中留取研磨资料，弥补国内古刀剑研究空白。为此冯葵先生于20007年9月无偿提供此物，供协会做学术研究。

一、环首刀的研磨保护处理

（一）环首刀修复保护方案的制定
经过长时间的揣摩和研究，为了能让这把环首刀通过研磨技艺恢复初始的钢铁容貌，又能保存下来她历经千年沧桑的外表，也有利于后人的继续研究和考证。为此，我们采取对环首刀单面研磨的保护方案。即对刀的一面进行研磨修复，而对未经研磨的另一面则采用去除砂土锈蚀、消除腐蚀因素、锈蚀表面缓蚀处理等方法加以保护。因环首刀的表面被一些锈蚀和砂土覆盖，给型制的确定带来一定的难度，目前也只能从外观确定此刀的型制是个通体平身、带有切刃角度、弧度略向内收且刀柄与刀身无明显分界。更多型制信息有待对环首刀的锈蚀清除后进一步获得。
（二）环首刀修复保护前的留档与检测分析
为了能更好的保留原始信息，此环首刀在进行研磨保护工作以前做了大量的资料留档。精确测量器物尺寸，专业图片摄影以及动态视频资料留档。
器物在修复保护处理前，必须要知道器物外表与器物本身的科技信息，这就要求我们对保护修复的器物进行检测分析。我们为环首刀做的前期检测有：X光透视检测与超声波透视检测，主要是检测器物锈蚀下层是否掩盖着镶嵌、错金银以及其他不可见的特殊结构。经两项透视检测，均未发现此环首刀的刀身，柄环部位有铭文、错金银等特殊结构，这也就为我们后续的单面研磨保护工作提供了可行的科学依据。
（三）环首刀表面的锈蚀清除
此环首刀虽通体锈蚀，但只有刀尖，刀柄处有大量泥土、沙石与锈蚀的混合物。通过显微镜观察，刀体表层锈蚀孔隙多且比较疏松，机械强度低，但表层深处的锈蚀物却比较紧密、坚硬，这有可能是在埋藏环境中遇到了一些特殊的条件，或者在完全密闭的地下环境中隔绝了与外界物质的交换所形成的。这层紧密、坚硬的物质为环首刀能在地下埋藏千年，且没有锈蚀殆尽起着不可忽视的保护作用，但这层物质在离开它的特殊环境后，反而会对器物造成更深层的锈蚀损伤，所以器物在离开埋藏环境后应尽快做必要的保护性处理。
因为这把环首刀的整体强度非常好，所以我们采用了手工除锈的方法。经多道工序，利用刀、钻、凿子、锤子、剔针、钢刷等各种金属工具对环首刀的表面锈层、锈块进行清理。清理完毕后的刀背有很明显的锻造层，肉眼分辨大约有20几层，环首位置也可清晰的看到锻造层，这充分证明此刀为折叠锻造而成。

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作者: 刀匠 时间: 2009-4-19 22:44
此环首刀，为广西省水坑器物。由山西省古代刀剑文化艺术保护协会理事冯葵收藏。初看锈蚀不深，除刀身表面有锈蚀砂土外，器型状态基本完好无损。环首刀全长1210毫米；刃长1010毫米；茎长：200毫米；上部厚6毫米；下部厚9毫米；上部宽20.2毫米；下部宽28毫米；内弧弯度4毫米；重1000克。此刀重心位于环首向前530毫米处，单手持握有前倾的感觉，使用起来并不是想象的那么自如，此刀的持有者应是一位身强体壮的武士。
此环首刀经山西省古代刀剑文化艺术保护协会专家理事们的多方考证、查阅资料、对比相关器型，初步判定此器物为东汉中期环首刀。经过商讨，此刀可做技术性研磨处理，通过研磨来探究其当年的锻造工艺，恢复她初始的钢铁容貌，向世人展示她的千年风采，并在此过程中留取研磨资料，弥补国内古刀剑研究空白。为此冯葵先生于20007年9月无偿提供此物，供协会做学术研究。
一、环首刀的研磨保护处理
（一）环首刀修复保护方案的制定
经过长时间的揣摩和研究，为了能让这把环首刀通过研磨技艺恢复初始的钢铁容貌，又能保存下来她历经千年沧桑的外表，也有利于后人的继续研究和考证。为此，我们采取对环首刀单面研磨的保护方案。即对刀的一面进行研磨修复，而对未经研磨的另一面则采用去除砂土锈蚀、消除腐蚀因素、锈蚀表面缓蚀处理等方法加以保护。因环首刀的表面被一些锈蚀和砂土覆盖，给型制的确定带来一定的难度，目前也只能从外观确定此刀的型制是个通体平身、带有切刃角度、弧度略向内收且刀柄与刀身无明显分界。更多型制信息有待对环首刀的锈蚀清除后进一步获得。
（二）环首刀修复保护前的留档与检测分析
为了能更好的保留原始信息，此环首刀在进行研磨保护工作以前做了大量的资料留档。精确测量器物尺寸，专业图片摄影以及动态视频资料留档。
器物在修复保护处理前，必须要知道器物外表与器物本身的科技信息，这就要求我们对保护修复的器物进行检测分析。我们为环首刀做的前期检测有：X光透视检测与超声波透视检测，主要是检测器物锈蚀下层是否掩盖着镶嵌、错金银以及其他不可见的特殊结构。经两项透视检测，均未发现此环首刀的刀身，柄环部位有铭文、错金银等特殊结构，这也就为我们后续的单面研磨保护工作提供了可行的科学依据。
（三）环首刀表面的锈蚀清除
此环首刀虽通体锈蚀，但只有刀尖，刀柄处有大量泥土、沙石与锈蚀的混合物。通过显微镜观察，刀体表层锈蚀孔隙多且比较疏松，机械强度低，但表层深处的锈蚀物却比较紧密、坚硬，这有可能是在埋藏环境中遇到了一些特殊的条件，或者在完全密闭的地下环境中隔绝了与外界物质的交换所形成的。这层紧密、坚硬的物质为环首刀能在地下埋藏千年，且没有锈蚀殆尽起着不可忽视的保护作用，但这层物质在离开它的特殊环境后，反而会对器物造成更深层的锈蚀损伤，所以器物在离开埋藏环境后应尽快做必要的保护性处理。
因为这把环首刀的整体强度非常好，所以我们采用了手工除锈的方法。经多道工序，利用刀、钻、凿子、锤子、剔针、钢刷等各种金属工具对环首刀的表面锈层、锈块进行清理。清理完毕后的刀背有很明显的锻造层，肉眼分辨大约有20几层，环首位置也可清晰的看到锻造层，这充分证明此刀为折叠锻造而成。

作者: 刀匠 时间: 2009-4-19 22:47
在对环首刀锈蚀清理后我们发现，刀刃边缘与刀尖边缘形成一个大约135度的钝角，且顶点尖锐，已不是原锈蚀状态下的“圆角”。根据研磨师多年的工作经验，推测这把刀的“圆角”应是在锈蚀过程中所造成的，而不是真正的初始形制，其原始刀尖应为“直边斜直状态”，而且我们在后面的整形研磨中也得到了进一步的证实。

作者: 刀匠 时间: 2009-4-19 22:48
（四）环首刀腐蚀因素的消除处理
对于大多数出土铁器来说，认为不加何处理而能长期保存下来的侥幸想法是危险的。对环首刀表面进行去锈处理，不能从根本上抑制锈蚀的继续。所以要对环首刀的腐蚀因素进行消除处理。
首先是消除器物从地下带来的各种腐蚀活跃因素，而后再进行切实有效的防腐蚀保护处理。在彻底清除器物的腐蚀因素之前，必须分析清楚导致器物腐蚀的原因。环首刀的表面孔隙和锈层里都包含着从地下带来的可溶性、吸湿性盐类，这些是铁器锈蚀的重要因素，必须加以清除。
方法是将器物在弱碱性缓冲溶液中进行提取和置换，这样可以将器物上可溶性、吸湿性盐类从残余锈层中提取出来。因环首刀长度较大，没有合适的容器，我们则采用溶液刷淋的办法，每次刷淋后的提取液都用硝酸银检测方法进行检测，直至提取液中检测不出有可溶性、吸湿性盐类为止。这样器物上的腐蚀活泼性因素就基本上消除了，最后用蒸馏水洗去残留在器物上的提取液。
（五）选择环首刀单面，进行研磨
1、调直整形：
器物在地下埋藏时，可能会因为墓穴塌陷、地层变化或运输辗转等因素造成器物变形，因此就需要对环首刀进行调直整形。此环首刀从侧面观看刃体不在一条直线上呈现弯曲状态，说明刀体已变形，这对研磨来说是比较严重的问题。因此我们需要用木榔头或专用调直工具把刀体调直、整平。此项工作需要丰富的经验，一不小心就有可能导致刀体断裂，造成无法挽回的损坏。
因为不知道环首刀现今弹性状态如何，而专用工具施力又较重，易对器物造成损伤，因此我们在初始调直时先用手按压刀体轻微用力调整。经过数日多次的手工调整后发现此刀弹性非常好，甚至优于明清刀剑的弹性，最后选择使用专用工具调直。
2、整形研磨：
经过多方面分析商讨，研磨面选择为：以刀尖向上，刃部向前持握的左侧为研磨面，另一侧为原始面。
第一步是将环首刀的研磨面在细度120至700目的四块砥石上进行去锈粗磨整形。目的是去除研磨面表层的锈蚀并且对环首刀研磨面各个位置的定形。在去锈整形过程中我们依照环首刀的原始状态，确定刀体的切刃面宽度为7毫米，切刃角度为23度。
环首刀经过去锈粗磨，发现锈蚀层分为三层：
第一层，红色锈蚀。石子与沙土混合物，质地较松散。
第二层，黑色锈蚀（俗称的“黑色皮壳”）。非常坚硬，密度较大，耗费砥石。
第三层，红色锈蚀。顺着锻造纹理向下腐蚀，而且腐蚀程度很深。此红色锈蚀层的出现也证实了，表面上被 “黑色皮壳”包裹的器物，其下层仍存有锈蚀因素，它并不代表器物就处于稳定状态，只是这些锈蚀因素暂时没有显现在器物表面而已，如不进行科学的防腐处理，更深层的锈蚀还会在进行。
在刀身粗磨后我们发现，刃的切刃面与刀尖的切刃面交会处有一条凸起的筋线，且与两条切刃筋线形成的夹角汇聚在一点上，切刃筋线形成的夹角也为135度，这也充分证明了我们前期判断的正确性。

作者: 刀匠 时间: 2009-4-19 22:49
另据杨泓著《中国古兵器》一书中对环首刀的形容：“形制简约，直身，一侧开锋利刃口，另一侧为厚重的刀背，刀尖斜直，刀身与刀柄无明显界限，柄端连铸一铁环，固有环首刀之称。”此书中并插有“东汉持环首刀武士画像石”图，图中可清晰看到环首刀刀尖为135度斜直状态。

作者: 刀匠 时间: 2009-4-19 22:51
3、精细研磨：
精细研磨分为800—6000目五块研磨石，其主要工作是在保持姿形不变的前提下，消除整形和粗磨时残留在刀体表面的研磨痕迹。
4、擦拭研磨：
明代曹昭在《格古要论》中说“凡刀剑打磨光净，用金丝矾矾之，其花则见。”明代唐顺之《武编》和茅元仪《武备志》所载：“刀花，羊角煅灰，粉心水提过酸，酸草烧灰，硝酱”。可见，研磨刀剑首先是把刀剑的表面研磨平整光亮，最后用金丝矾、羊角灰、草木灰等天然物质对刀剑表面进行擦拭，擦拭过后的刀剑表面可显现出细腻的锻打花纹。此环首刀经过擦拭后，刀身泛着湛青的光泽，锻造纹理为流水纹且中间夹有椭圆状团打纹，细腻非常，可以想象此刀初始状态时是多么的完美漂亮。
（六）环首刀的缓蚀、封护处理
刀体单面研磨结束后，就应该对未做研磨的表面做缓蚀和封护处理了。缓蚀和封护处理可以使刀体不再被外界环境因素所腐蚀。
在进行缓蚀和封护前，应对环首刀进行一次强制干燥处理。理论上应采取恒温干燥箱在105℃条件下干燥2小时或用紫外灯控温在105℃干燥，但在实际工作中一般无法如此操作，应根据实际情况选择合适的干燥方法。由于我们无法找到一个与这把环首刀相匹配的恒温干燥箱，故我们用电热吹风代替，对环首刀实行热微风干燥。
干燥完毕后，我们选择使用了金属缓蚀剂，对未做研磨的刀体表面进行缓蚀处理。BTA是在我国文物界常用的金属缓蚀剂。因此，我们使用BTA溶液刷淋、涂抹在未做研磨的刀体表面上进行缓蚀处理。由于BTA易挥发，所起作用难以持久，所以需要进行阻止刀体与大气介质的直接接触的钝化封闭处理，经过钝化封闭处理后可以更有效地抑制腐蚀。研磨面则可采取每月打油保养来防止其锈蚀。
至此，环首刀的研磨保护工作完毕。
注：铁器的保存环境应在温度：14—20℃，相对湿度＜50%，最好在20%—30%之间。若条件允许，最好在铁器陈列时采取密封充N2等技术。

作者: 刀匠 时间: 2009-4-19 22:53
（七）研磨小结
环首刀研磨后的尺寸
全长：1207mm
刃长：1007mm<
茎长：200m
上部幅厚：5mm
上部幅宽：19.2mm<
下部幅厚：8.8mm
下部幅宽：27.5mm
内弧弯度：4mm<
重：925克

在研磨过程中最值得提出的是此环首刀从未出现锻打瑕疵（加灰）现象，可见当时锻造工艺是如何的高超与精湛，这充分显示了千年前我国劳动人民在冶炼、锻造技术上的卓越成就。
另外，我们在研磨过程中发现了几个很有意思的现象：
A、在研磨了几道砥石后，我们发现环首刀的弹性有所下降，这种现象的出现是否表明着此环首刀是包钢复合工艺，也就是钢在外铁在内，表面钢铁削减所造成的呢？
B、平时在研磨过程中刀剑要与水接触自然会产生一些铁器锈渍，为了防止产生锈渍，在研磨刀剑使用的水中都会加入适量的防锈剂。而我们在研磨这把环首刀的时候出现一个奇怪的现象，在研磨用水未加任何防锈剂的情况下，整个研磨过程中未产生任何肉眼可见的氧化现象，钢铁青黑，没有锈渍，遇到这种现象还实属首例。
C、此刀有三段不同的硬度，刀尖向环手位置480毫米处为前段，480至600毫米处为中段，600至1000毫米处为后段。环首刀中段硬度最高—HRC58；前段的硬度次之—HRC55，后段部位的硬度最小—HRC50。这些是自然形成还是工艺所至呢？如果是特殊工艺，那又出于什么原因呢？
D、这把环首刀始终没有出现烧刃，是因为技术？还是因为战火（火烧造成退火现象导致刃部淬火纹路消失）？还是因为本身烧刃幅度较窄，加上年代久远腐蚀严重，导致刃部残缺，烧刃尽失呢？
E、此环首刀刀尖锻打纹理不同于后期的明清刀剑，此刀刀尖前段纹理没有折回，成为切断式纹理，是否当时还没有产生折回的锻造技术？这与研磨师在2005年研磨的一把宋代削刀有所类似。

作者: 刀匠 时间: 2009-4-19 22:53
以上五种现象还有待进一步研究证实。
二、环首钢铁刀单面修复后的科学检测分析
在环首刀做完研磨保护工作后，我们于2007年年底首先委托钢厂钢铁化验室、河北省师范大学物理实验室进行金相显微镜、光谱分析仪、XRD(X射线衍射)分析仪和红外光谱分析仪四项设备的无损检测，综合检测结果如下：
刀体材质比较纯净，未发现有盐类与硫化物的存在，XRD设备自动检测该器物材质为“不锈钢”。器物含有：Fe(铁)、Cr(铬)、V(钒)、Ru(钌)、Pt(铂)、Pd(钯)、Ti(钛)，以上元素均以合金形式存在，其中Cr(铬)的含有量较大。器物中不含有Al(铝)、Au(金)、Co(钴)、Ge(锗)、Ni(镍)的成分。
此次检测也让我们解开了上面所说“在研磨过程中不产生氧化”现象的原因，Cr(铬)的大量加入使钢铁产生了抗氧化能力。但关于环首刀的其他现象还有待我们研究。下一步我们要把此环首刀送交到北京科技大学冶金与材料史研究所进行全方面的检测和鉴定，根据检测和鉴定的结果进行研讨和研究，最后解开这把环首刀之谜。

作者: 刀匠 时间: 2009-4-19 23:00

作者: 刀匠 时间: 2009-4-19 23:01
有关汉代环首刀研究的相关资料和文献附属

“百炼钢”——以炒铁为原料，以反复叠打和控制碳分为其工艺特征。它在东汉已广泛使用，到三国时期高度成熟，从此为历代所沿用，成为人们所推崇的制钢技术和优良钢种。（出自《中国古代金属技术——铜和铁造就的文明》）
1、1968年河北满城汉墓出土中山靖王刘胜佩剑和错金书刀，其制作工艺是经反复折叠锻打并施以淬火工艺，其刘胜佩剑的低碳层厚仅0.05—0.1毫米，维式硬度900公斤/平方毫米，经鉴定为块炼渗碳钢（百炼钢雏形）。
2、1974年山东苍山出土一把东汉环首钢刀，通长112厘米，刀身宽3厘米，刀背厚1厘米，环首呈椭圆形，环内径2—3.5厘米，刀身有“永初六年五月丙午造卅湅大刀吉羊（祥）宜子孙”铭文。经鉴定含碳量在0.6%－0.7%，炒钢锻制（百炼钢）。
3、1978年徐州铜驼山东汉墓出土一柄钢剑，通长109厘米，身长88.5厘米，宽1.1—3.1厘米，脊厚0.3—0.8厘米，剑把正面有错金铭文：“建初二年（公元77年）蜀郡西工官王愔造五十湅□□□孙剑□”，内侧上阴刻铭文“直千五百”四字。“西工官”是蜀郡的工官，王愔是工官姓名。铭文说明这把钢剑是蜀郡工官用“五十湅”工艺制成的。经鉴定含碳量最高0.7%，最低0.4%，炒钢锻制（百炼钢）。
4、日本熊本县玉名郡江田村船山古坟出土错银铭文钢刀，铭文有“八十湅”字样，并记有书者张安之名，此刀制作于公元5世纪前期。
5、1961年日本奈良县古墓出土一把钢刀，上有错金铭文：“中平□（年）五月丙午，制作（支刀），百湅清（钢），上应星宿，（下）辟（不祥）”。中平是公元184—189年东汉灵帝年号。铭文说明这把钢刀用“百炼”工艺制成的。
日本石上神宫藏有来自百济的钢刀，铭文为“泰□四年六月十一日丙午正阳，造百湅七支刀”，此刀制作于

作者: 刀匠 时间: 2009-4-19 23:04
两汉刀剑科学分析鉴定参考资料

<table>
<tr>
<td>出土地点</td>
<td>鉴定样本</td>
<td>鉴定结果</td>
<td>年代</td>
</tr>
<tr>
<td>河北易县燕下都东沈村</td>
<td>削刀1件</td>
<td>中碳钢</td>
<td>汉代</td>
</tr>
<tr>
<td>河南陕县汉墓</td>
<td>剑3件</td>
<td>炒钢</td>
<td>西汉</td>
</tr>
<tr>
<td>河南永城西汉梁国王陵</td>
<td>刀2件</td>
<td>块炼铁热锻件和冷锻件、脱碳钢锻打件</td>
<td>西汉</td>
</tr>
<tr>
<td>湖南长沙汉墓</td>
<td>剑1件</td>
<td>铸铁脱碳钢锻铁件</td>
<td>西汉</td>
</tr>
<tr>
<td>云南晋宁石寨山古墓</td>
<td>剑1件</td>
<td>高碳钢</td>
<td>西汉</td>
</tr>
<tr>
<td>广东广州西汉南越王墓</td>
<td>剑1件、削刀1件</td>
<td>亚共晶白口铁铸铁件、锻铁件</td>
<td>西汉前期</td>
</tr>
<tr>
<td>广东广州汉墓</td>
<td>削刀1件</td>
<td>金相组织为马氏体＋奥氏体</td>
<td>西汉前期</td>
</tr>
<tr>
<td>江苏徐州狮子山西汉楚王陵</td>
<td>刀1件</td>
<td>块炼渗碳钢</td>
<td>西汉早期</td>
</tr>
<tr>
<td>河北满城汉墓</td>
<td>剑2件</td>
<td>块炼渗碳钢（百炼钢雏形）</td>
<td>西汉中期</td>
</tr>
<tr>
<td>河北满城汉墓</td>
<td>刀1件</td>
<td>中碳钢</td>
<td>西汉中期</td>
</tr>
<tr>
<td>北京大葆台汉墓</td>
<td>削刀一件</td>
<td>块炼铁</td>
<td>西汉晚期</td>
</tr>
<tr>
<td>辽宁辽阳三道壕遗址</td>
<td>1剑1刀</td>
<td>铸铁脱碳钢锻铁件</td>
<td>西汉晚期</td>
</tr>
</table>

作者: 刀匠 时间: 2009-4-19 23:05
<table>
<tr>
<td>吉林榆树老河深鲜卑墓地</td>
<td>剑2件，刀4件</td>
<td>炒钢</td>
<td>西汉末东汉初</td>
</tr>
<tr>
<td>陕西扶风官务村汉墓</td>
<td>剑1件</td>
<td>炒钢锻制（百炼钢）</td>
<td>新莽时期</td>
</tr>
<tr>
<td>江苏徐州段山汉墓</td>
<td>长剑1件</td>
<td>炒钢锻制（百炼钢）</td>
<td>东汉早期</td>
</tr>
<tr>
<td>云南晋宁寨山古墓</td>
<td>剑1件</td>
<td>铸铁脱碳钢锻铁件</td>
<td>东汉</td>
</tr>
<tr>
<td>北京清河镇冶铁遗址</td>
<td>1刀1剑</td>
<td>铸铁脱碳钢锻铁件</td>
<td>东汉</td>
</tr>
<tr>
<td>广东广州龙生岗汉墓</td>
<td>刀1件</td>
<td>铸铁脱碳钢</td>
<td>东汉</td>
</tr>
<tr>
<td>广东广州汉墓</td>
<td>剑1件</td>
<td>马氏体＋残余奥氏体，锻铁件</td>
<td>东汉后期</td>
</tr>
<tr>
<td>山东苍山东汉墓</td>
<td>长刀1件</td>
<td>炒钢锻制（百炼钢）</td>
<td>东汉后期</td>
</tr>
<tr>
<td>内蒙古商都县东大井墓地</td>
<td>刀1件</td>
<td>低碳钢锻制品</td>
<td>东汉晚期</td>
</tr>
<tr>
<td>湖南资兴汉墓</td>
<td>削刀1件</td>
<td>低碳钢</td>
<td>东汉晚期</td>
</tr>
</table>

作者: 坠入秦网 时间: 2009-4-19 23:24
前面学习过了，顶贴拿分。[em74]

作者: 玉兔 时间: 2009-4-23 16:34
好好学习.慢慢弄懂

作者: 剑易生 时间: 2009-4-27 07:14
标题: 回复：（刀匠）有关汉代环首刀研究的相关资料和文献...
几个很有意思的现象的浅见：
》》在研磨了几道砥石后，我们发现环首刀的弹性有所下降，这种现象的出现是否表明着此环首刀是包钢复合工艺，也就是钢在外铁在内，表面钢铁削减所造成的呢？
———弹性下降的原因可可能是铁元素化学反应后流失，使材料分子结构产生缺陷，外加交互性运动施力的校正，破坏了原金属相对稳定的结构而产生。而对于包钢猜想个人投发对票，包钢所包的钢通常为质软的精铁，而汉精鐡的来源，一为自然获得如殒铁和含碳量小于0.03%的鐡矿原石，二为锻打后脱杂脱碳的加工品。这两种都为难得稀贵材料，环首刀做为当时量产的兵器多不可能采用这样费力稀缺的材料；二环刀结构讲当时还是以刺击功能为主，韧性要求相对不是很高，如果锻打最后阶段采用横向包折方式，其形成的栋以足够满足当时韧性需要，没有必要采用包钢形式。同时从在其它一些资料研究的汉剑来看，中心断面碳化较表层严重的现象来看，其内部材质含碳应大于皮层材质，此现象与包钢目地方法明显有出入，以此类推本人认为此剑包钢观点可能不成立。
》》此刀有三段不同的硬度，刀尖向环手位置480毫米处为前段，480至600毫米处为中段，600至1000毫米处为后段。环首刀中段硬度最高—HRC58；前段的硬度次之—HRC55，后段部位的硬度最小—HRC50。这些是自然形成还是工艺所至呢？如果是特殊工艺，那又出于什么原因呢？
———这种现象与今天大多刀剑作坊出的现象相近，主要出在加温炉和加热方式上，当火量面积小于刀剑长度，抽拉加温时总是会出现温度差问题，温度高的淬火成马氏体，温度低点的成索氏体、托氏体之类硬度相差不等。
———这把环首刀始终没有出现烧刃，是因为技术？还是因为战火（火烧造成退火现象导致刃部淬火纹路消失）？还是因为本身烧刃幅度较窄，加上年代久远腐蚀严重，导致刃部残缺，烧刃尽失呢？
———烧刃技术从相关文献来看在汉时大概还没有出现,三国时的刀匠在淬方面才开始意识到介质对硬度的影响,到南北朝才有了双液淬火技术,在汉恐怕还没有发明烧刃技术才对!
———此环首刀刀尖锻打纹理不同于后期的明清刀剑，此刀刀尖前段纹理没有折回，成为切断式纹理，是否当时还没有产生折回的锻造技术？这与研磨师在2005年研磨的一把宋代削刀有所类似。
———个人看法,汉时钢铁冶炼还处在炒钢阶段,无法于后的宿钢法比.因炒钢的含碳和杂质较多在折打焊合中融合能力不足,如用折回方式可能会产生内折挤压层开现象,影响刀品质而没有采用此法做刀.另真正严谨的刀匠在折回方式上会采用热錾后反面折回方式煅打,这样刀纹顺畅品质好而不产生折回纹.

(以上均为个人看法,望版主指正)

作者: 刀匠 时间: 2009-4-27 18:13
感谢剑易生兄弟的分析!
诸多问题还需要咱们大家不断分析，不断研究。不过就就我们研磨的一些实物来看，汉代已经有烧刃技术了，而且成熟。

作者: 剑易生 时间: 2009-4-27 21:20
闫兄说的是！我可能是过于强调字眼了，汉代工匠从泥范到陶范在到铁件的铸锻不可能不会意识到水分对材料的影响，但就烧刃而言有无此概念可能需要商确！

作者: 坠入秦网 时间: 2009-4-27 21:23
QUOTE:以下是引用玉兔在2009-4-23 16:34:37的发言：
好好学习.慢慢弄懂<img src="http://www.dixinzhai.com/bbs/Skins/default/topicface/face5.gif"/>
兄所言极是！

作者: fallingstarc 时间: 2009-4-29 21:57
好长的刀啊

作者: fallingstarc 时间: 2009-4-29 21:58
很详细的资料谢谢老师

作者: lqyungang 时间: 2009-5-27 19:48
精彩,学习..

作者: pp1030 时间: 2009-6-15 12:30
精彩，学习，向刀匠先生致敬，敬佩先生科学详实严谨的态度。

另致剑易生兄：
您所谓的烧刃实际是指覆土烧刃这样的局部热处理技术吧，淬火前不都是要是将金属均匀地加热至适当温度吗，这个就是烧刃了，覆土烧刃实际是为了保持刃体背脊部的韧度与弹性，使刃体达到刃硬身软，刚柔相济的效果，而使用的局部烧刃局部淬火的技术。
我国在1974年山东苍山东汉墓葬所出土的一批环首刀中曾经做过取样检测。样刀通长115厘米，系以炒钢为原料反复折叠锻打而成。刀背有错金铭文“永初六年五月丙午造卅（三十）炼大刀吉祥宜子孙”永初为东汉安帝年号，说明此刀系作于公元112年。检验表明：此刀通体含碳量均匀，约为0.7%，刀身由均匀细致的珠光体钢与微量铁素体组成，刀刃为马氏体钢，说明曾经过局部淬火处理，技术成熟。并且经过了回火处理。
紧接着4年后1978年江苏徐州铜山县驼龙山汉墓所出一把钢剑，通长109厘米，剑茎上有错金铭文“建初二年蜀郡西工官王愔造五十炼□□□钢剑□”字样。建初为东汉章帝年号，说明此剑系作于公元77年。检验表明也是以炒钢为原料反复折叠锻打所造，中间刃钢部位含碳量较高约为0.7%-0.8%两边剑身部位含碳量较低约0.4%-0.5%这种中间高碳钢被两边中碳钢所夹的组合方式疑为夹钢锻造技术的雏形。剑身部位依然是均匀细致的珠光体钢和少量铁素体，而剑刃部位则是马氏体钢。说明此剑也经过了类似覆土烧刃的局部淬火处理技术，而且非常成熟。并且同样经过了回火处理。
这两样刀剑的检测结果说明了我国至迟在东汉初期就已经掌握了技术高度成熟的局部烧刃局部淬火的热处理技术。

其实这两个例子在前面刀匠先生列的资料文献里也有，只是截取的比较简略罢了。剑易生兄如果想了解的更多更详细，可以找一些关于我国古代金属冶炼技术炼钢技术和兵器发展史的书来看。由于出土较早（70年代）的缘故，这两样刀剑的资料一般都会被各书的作者引用，此外还有很多其它的资料，都说明我们今天所用的传统火工锻打技术和传统热处理手段基本上在汉代就已经完全成型了。

作者: 小刀匠 时间: 2009-6-15 14:53
是的，日刀剑锻造技术是基于我们汉唐刀剑的技法研究发展而来的。
想到这点我就很心痛，我们祖宗的好东西却让他人给“继承”了，难受。

作者: 剑易生 时间: 2009-6-15 20:11
谢谢PP1030兄资料：
不过对覆土烧的历史起源问题至今没有考据（些许是我见识不足的原因），对次我一直很是怀疑，就汉浦元西汉中晚期炒钢的冶炼技术应用而言，材料采用如铁料参合法和锻折延展技术而言，解决均化问题应该说远远不够，即使近代工业采用沸态和静态双结合的方式解决这一问题也很难，这就面临测试时硬度不同问题，同时加热匀化问题也是导致硬度不同的主要原因，所以不能单拿硬度来推测热处理问题。第二，就东汉浦元双液淬火或和綦毋怀文所记述的资料来看，当时双液淬火以是刀剑最先进的热出工艺法了，覆土烧技术在工艺本身而言其合理性要大于双液法，所以如果汉出现覆土工艺而没得到推广我是不太认同的。另淬火还有淬透层问题，而淬透层的厚薄软因有和研磨力度有关，我们很难说表面硬度不会因研磨度的大小而改变，所以不要太相信硬度和材料现象对工艺的引导性认识！工艺就是工艺，即便是相同材料淬火时入水出水速度不同产生的硬度和微化表象也是不同，只在基本工艺和材料的双重认识及历史合理性发展下我们的推测才可能接近原本真实！

作者: 剑易生 时间: 2009-6-16 02:16
对刀匠兄关于汉剑研磨中出现的几个问题的补充：

——环首刀始终没有出现烧刃：汉造刀剑多不采用（工艺问题和资源问题，采矿冶炼多为一处所至)多材料合锻的可能性不大,也就是说夹钢和多元素材料复合折煅条件不太具备.相同材料金属表面淬火应激条件相同,收缩性也大致相同，所以淬火线就很难看的出来，所以不能说没有烧刃或采用淬火技术。

——关于研磨不易锈问题：在这里个人看法一下，原因从金属老化角度看可能是因为刀剑表面铁元素流失化后富碳层的产生。在钢铁中碳或石墨元素是稳态元素流失困难，而铁元素为亚稳状态，所以这种事应该可能存在。钢铁碳元素提高，质地表面碳密度加大抗锈能力就会大大加强。在古法刀剑铸造中有蘸寒水之说，指的不是我们现在说的淬火，而是深井饮直的做法，寒水多类似盐水和矿物质水，目地在很大程度上多有加速材料表面脱鐡富碳化的功效，这样做防锈能力会大大增强了！从对古刀的剑感受中，锈腐后的刀剑经研磨后多好像比新宝剑锋利，其原因也许可能就存在于这种富碳层的产生。也不知我的认识是否有道理，希望刀匠兄能一起交流一下！

作者: 观察哨 时间: 2009-6-27 01:23
漫漫看，慢慢端详

作者: 刀匠 时间: 2009-6-27 16:47
QUOTE:
以下是引用剑易生在2009-6-16 2:16:48的发言：
对刀匠兄关于汉剑研磨中出现的几个问题的补充：

——环首刀始终没有出现烧刃：汉造刀剑多不采用（工艺问题和资源问题，采矿冶炼多为一处所至)多材料合锻的可能性不大,也就是说夹钢和多元素材料复合折煅条件不太具备.相同材料金属表面淬火应激条件相同,收缩性也大致相同，所以淬火线就很难看的出来，所以不能说没有烧刃或采用淬火技术。

——关于研磨不易锈问题：在这里个人看法一下，原因从金属老化角度看可能是因为刀剑表面铁元素流失化后富碳层的产生。在钢铁中碳或石墨元素是稳态元素流失困难，而铁元素为亚稳状态，所以这种事应该可能存在。钢铁碳元素提高，质地表面碳密度加大抗锈能力就会大大加强。在古法刀剑铸造中有蘸寒水之说，指的不是我们现在说的淬火，而是深井饮直的做法，寒水多类似盐水和矿物质水，目地在很大程度上多有加速材料表面脱鐡富碳化的功效，这样做防锈能力会大大增强了！从对古刀的剑感受中，锈腐后的刀剑经研磨后多好像比新宝剑锋利，其原因也许可能就存在于这种富碳层的产生。也不知我的认识是否有道理，希望刀匠兄能一起交流一下！
这把刀没有做更多的科学分析不敢妄断。
至于锈蚀的刀剑研磨出来要比新作刀剑研磨出来更加锋利一说，就个人经验来说并没有体现出来。

作者: 半江湖人 时间: 2009-7-3 21:35
牛贴，好好学习

作者: 凤翼天翔 时间: 2009-7-20 17:22
拜读了.又显我天国神威.

作者: pp1030 时间: 2009-7-23 06:58
回剑易生兄：
我没有拿硬度推测热处理啊？？？
1 您可能没注意看这段“刀身由均匀细致的珠光体钢与微量铁素体组成，刀刃为马氏体钢，说明曾经过局部淬火处理，技术成熟。并且经过了回火处理。”马氏体是必须经过淬火才能得到的使钢变硬、增强的组织。如果是全淬的话，刀身就不会是“珠光体与微量铁素体”，而是与刃部相同的马氏体才是。正是因为刀身与刀刃的内部组织不同才说明其一定是采用了局部淬火技术。以当时的生产条件，如果不是“覆土烧刃”这种比较原始的办法，还能用什么方法呢？
下面这段驼龙山汉墓的“剑身部位依然是均匀细致的珠光体钢和少量铁素体，而剑刃部位则是马氏体钢。”也是一个道理。只有采用局部淬火技术，才会产生这样的金相组织。
2引用您的话“当时双液淬火以是刀剑最先进的热出工艺法了，覆土烧技术在工艺本身而言其合理性要大于双液法，所以如果汉出现覆土工艺而没得到推广我是不太认同的。”
首先，您混淆了一个概念，覆土烧刃本身只是使工件局部加热的技术，目的是为了下一步只用工件局部（刃部）淬火。双液淬火是指用两种冷却速度不同的介质淬火。这是完全不同的两道工序。先覆土烧刃再淬火（可以是单液，也可以是双液）两个工序步骤相合才是一次完整的局部热处理过程。覆土烧刃只是热处理工艺法的一个步骤，双液淬火是热处理工艺法的另一个步骤。两者不但不互相抵触，而且应该是在工序上互相承接的两个步骤。何来“覆土烧技术在工艺本身而言其合理性要大于双液法”的说法？
其次，我们先不提双液淬火本身是应用到“宿铁法”兵器也就是"夹钢"锻造法所造的兵器上的，而这种两边软铁中间加硬钢的复合方法本身由于熟铁在淬火时基本不产生硬度变化所以无需覆土烧刃这一步骤。即使是需要覆土烧刃（比如两边所用的不是软铁而是花纹钢或低碳钢）其本身与用双液淬火也不发生任何冲突.双液淬火是利用不同介质淬火时不同的冷却速度和效果来达到所需的目的，也即是刃硬身软，刚柔合一。覆土烧刃的目的也是如此。两者都是为了达到同一目标而产生的技巧，并不存在谁妨碍谁的问题，又怎能得出“如果汉出现覆土工艺而没得到推广”这样的结论呢？

作者: lqctt 时间: 2009-8-15 09:20
好文章，顶

作者: 天王 时间: 2009-8-22 21:58
令人佩服的认真与执着...

作者: zjbpiao 时间: 2009-9-1 21:51
如剑兄所言的话，锻打刀条时经常做化学渗碳处理，也会产生研磨时不锈的效果吗

作者: 小仨 时间: 2009-9-11 16:25
看了闫老师的研磨报告，似乎只是前段、中段、后段的硬度不同，但每一段的刃区与栋区的硬度并无分别，请问是这样吗？

作者: 刀匠 时间: 2009-9-11 20:10
因当时各项条件有限，栋区比刃区部较软。以后有机会在做进一步更科学的检测。谢谢大家关注！

作者: 小仨 时间: 2009-9-11 21:06
谢谢回复，呵呵。

作者: 流水 时间: 2009-9-17 10:42
学习再学习

作者: 天蜀桐 时间: 2009-10-7 21:05
多多学习才行啊

作者: 紫竹山人 时间: 2009-10-25 07:59
这一课幸亏我看到了，要不然不知道我会损失多少学识啊~~~~~~~

作者: 刀匠 时间: 2009-11-9 20:03
感谢各位朋友们对本站的关怀和支持！也同时希望朋友们多发一些有关帖子供大家欣赏和学习！谢！

作者: 惊雁斋 时间: 2009-11-15 10:01
整理出这样精彩的课程想必阎老师真是用心良苦啊！真是可敬可佩啊！！

作者: 刀匠 时间: 2009-11-15 19:04
感谢支持！

作者: 刀影里的烟火 时间: 2010-5-4 23:14
严重的长了见识，顶一个

作者: 刀匠 时间: 2010-5-5 22:12
感谢支持！

作者: 刀影里的烟火 时间: 2010-5-5 22:16
回复 45# 刀匠

闫老师请问一下，我上次问你的那个明长刀加柄之后的长度数据是多少呢？

作者: 秋分 时间: 2011-4-9 20:55
老师我想追随你-v-

作者: 刀匠 时间: 2011-4-9 21:04

回复刀匠

闫老师请问一下，我上次问你的那个明长刀加柄之后的长度数据是多少呢？
刀影里的烟火发表于 2010-5-5 22:16

现在没在我这。

作者: 刀匠 时间: 2011-4-9 21:05

老师我想追随你-v-
秋分发表于 2011-4-9 20:55

谢谢！我又多了一个粉丝。欢迎来石家庄做客！

作者: 刀匠 时间: 2011-4-9 21:06
感谢各位朋友们对本站的关怀和支持！

作者: 颖川世族 时间: 2011-7-23 10:30
闫老师，这把环首刀这么长，会是双手长刀吗？

作者: 刀匠 时间: 2011-7-24 18:55
据手柄尺寸来看，应是单手持握。谢谢！

作者: 宝鱼 时间: 2011-7-25 10:54
发扬国粹锤炼精华

作者: llh0668 时间: 2011-8-11 10:57
本帖最后由 llh0668 于 2011-8-11 17:29 编辑

科学严谨的态度，顶

作者: llh0668 时间: 2011-8-11 10:57
标题: ，
本帖最后由 llh0668 于 2011-8-11 17:29 编辑

科学严谨的态度,顶，重复了

作者: 刀匠 时间: 2011-10-21 23:01
谢谢！

作者: 保护伞 时间: 2011-11-3 11:06
很专业的帖子，要认真学习！！！！！！

作者: 刀匠 时间: 2011-12-9 20:56
谢谢！

作者: 秋分 时间: 2011-12-23 22:28
老师求后续啊

作者: 刀匠 时间: 2011-12-26 20:27
到目前为止国内，要想更深刻的检测就得破损文物取样了。在过时间吧。

作者: 岩礁 时间: 2012-1-18 02:43
好帖，继续关注

作者: 刀匠 时间: 2012-1-18 20:20
谢谢！

作者: 五帝煅刀 时间: 2013-3-13 00:19
刀匠老师好，刚才和朋友聊天，讲到了汉刀剑，让我又想起这个帖子，不才想从锻造的角度思考您那几个有趣的问题，---E、此环首刀刀尖锻打纹理不同于后期的明清刀剑，此刀刀尖前段纹理没有折回，成为切断式纹理，是否当时还没有产生折回的锻造技术？这与研磨师在2005年研磨的一把宋代削刀有所类似。---此刀刀尖前段纹理没有折回，说明不是包钢结构【甲附锻】，假如是的话，必然为折回的纹理。---包钢结构+覆土烧刃=天作之合，我可以大胆的做一个猜想，包钢结构就是为覆土烧刃量身打造的。为什么要覆土烧刃？应该是它能够解决其他淬火方式不能解决的问题。一把普通折叠锻造的条子，不至于把古人逼得走向覆土烧刃之路，其他淬火方式能更简单的解决这个问题。您很明确的说汉刀剑有成熟的覆土烧刃技术，舞天先生也有此说，然而，我对此说法一直怀疑。窃以为中国不具备覆土烧刃的条件，退一万步来讲，即便是有也如流星一闪而过，绝对不是成熟的覆土烧刃。

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