何堂坤先生的一篇铸造花纹钢的文章.doc
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1、花纹钢是我国古代工匠用特殊工艺锻造出来能显示花纹的一种铁碳合金。但在国内已经失传。本文在文献研究、民间调查的基础上对花纹钢的生产进行了模拟试验,并复制出花纹钢剑。文中还介绍了花纹钢。花纹钢原是我国古代工匠用特殊方法生产出来、自身能显示花纹的一种铁碳合金,主要用来制作宝刀宝剑一类名贵器物,今在我国已经失传。但由于它在文化史、技术史上的重要地位以及待开发的经济价值,又越来越多地引起了有关人士的注意。为此,我们在文献研究、民间调查的基础上进行了模拟试验,并复制出了几把带花纹的钢剑,今将有关情况介绍如后。一、我国古代花纹钢的简单历史和当前的一些情况我国古代关于花纹钢的记载约始见于东汉时期,*据曹植“宝
2、刀赋”云,建安中,曹操命有司作宝刀五枚,分别以龙、虎、熊、马、雀为识;据曹丕典论载,丕为太子时,曾命国工精炼宝剑三枚,宝刀三枚、匕首两枚、露陌刀一枚;皆因姿订名:宝剑“色似彩虹”的便叫“流采”,宝刀“文似灵龟”的便叫“灵宝”,“采似丹露”的便叫“含章”,露陌刀花纹“状如龙纹”便叫“龙鳞”。稍后,西晋傅玄“正都赋”也说到了带花纹的钢剑,云“苗山之铤,铸以为剑;百劈文身,质美铭鉴”。晋代大约也制作过这类文身刀剑的。张协“文身刀铭”说;“宝刀既成,穷理尽妙;繁文波回,流光电照”。张协“七命”说:“神器化成,阳文阴缦;流绮星连,浮采泛发”。此外,曹毗“魏都赋”、“治城赋”、裴景声“文身刀铭”等都有过类
3、似的记载。这样一些带有特殊花纹和光彩的刀剑,一般来说都应当是用花纹钢制作成的。在我国古代关于花纹钢的各种记载中,大约以沈括梦溪笔谈卷十九所述最为形象和具体,说“古剑有湛卢、鱼肠之名;湛卢,谓其色湛湛然黑色也。.鱼肠即今幡钢剑页,又谓之松文;取诸鱼熟,视见其肠,正如今之蟠钢剑文也”。依沈括之说,宋代蟠钢剑的花纹便象盘伏屈曲的鱼肠,又象刨光后的松木文理。有关花纹钢的记载直到清代仍可看到,乾隆五十一年成书的海宁陈克恕篆刻缄度,和之后的仁和叶尔宽摹印传灯都说需用菊花钢再炼为刀,此菊花钢应是花纹象菊花一样的铁碳合金。据调查,近代浙江还有一种云花钢,其花纹正象蓝天上的云彩;本世纪三十年代时,北平还有一种折
4、花钢,其花纹或象云彩,象木纹,又象流水之波。但自日寇铁蹄进入了北平后,因有关工匠被迫改锻了日本式钢刀,现代唯一存留着的北平折花钢便从此调令,之后就一直未曾恢复过生产。近年来我们在北京、浙江等地进行过许多调查,当年凡参加过或者亲眼看到过花纹钢烘炉锻制的工匠今已很难找到;民间虽有少量花纹钢刀剑收藏者,但由于各种原因而不肯轻易示人。学术界对花纹钢工艺虽比较重视,周纬中国兵器史稿、杨宽中国土法冶铁炼钢技术发展简史及再版的中国古代冶铁技术发展史等都曾提及;不过总的来看,学术界对其工艺原理和操作还是不太了解或说了解不多的。国外也有一些与我国花纹钢相类的工艺,其中最负盛名的是锻焊大马士革钢和日本刀“地肌”。
5、大马士革钢包括“铸造型”和“焊接型”两种,入我国的大凡都称为镔铁,它们在罗马帝国时代便已相当发展,主要流行于南亚、中近东和欧洲等地。其中的铸造型原产于印度,英国殖民主义者侵入后便逐渐衰落;焊接型又可分为锻焊式和接焊式两种,其分布地域较广,中近东和欧洲等地都能制造,二十世纪初,人们还用它制作过热兵器的管筒。日本刀兴起于平安朝时期(公元7941192),其花纹有地肌文、刃文、人工文三种,今人常说的日本刀花纹指的是刃文。日本技术界、学术界对日本刀工艺都比较重视,新近在东京博物馆每年举行一次全国百余人的产品评比会,这是对其民族文化的继承和发扬自然是起了促进作用的。二、花纹钢剑模拟试验2.实验方法和步骤
6、(1)选料:选择一种钢,一种“铁”作为原料,并分别把它们加工成条状和块状。(2)锻打:把上述两种材料一层钢一层铁多层积叠起来,并通过多次折叠,反复旋拧等方式锻合成一个料坯。(按:这便是花纹钢坯件,可用来加工成宝刀宝剑一类器物。)(3)夹钢:即把另外一块含碳量较高的非花纹钢从侧面嵌入到花纹钢料坯中,以作钢剑的刃部。这是钢铁锋刃器的一项复合材料技术。夹钢后便可锻打成器。(按:三十年代的北平折花剑也曾夹钢。日本刀锋利是众所周知的,其中一个十分重要的工艺因素便是复合材料技术掌握较好。除去了夹钢外,我国古代钢铁锋刃器使用过的这类操作还有贴钢、包钢等。沈括梦溪笔谈卷十九说,“刀剑绝美者以百炼钢包裹其外”。
7、此“百炼钢”指经过了反复锻打、含碳量高、夹杂较少、性能较好的钢。这两段文献说都是复合材料技术。)(4)淬火和回火。这操作再钢剑成形后进行,其目的有二:a.提高钢剑刃部的硬度和强度,且使之具有一定韧性。b.使花纹更为清晰。我们使用的冷却剂是自来水。(按:曹丕典论说其百辟刀剑锻成后要“淬以清漳”,可见古代花纹钢也要淬火的。)(5)研磨和抛光。这是花纹钢剑工艺的最后工序。目的是提高表面光洁度,以显示花纹。我们是用机械方式抛光的,由粗到细,分级进行:抛光一定程度后,花纹即现。试验用过的腐蚀剂有硝酸酒精溶液和稀硫酸。因具体操作不同,模拟出来的花纹有竹叶纹、流线纹、人字纹、彩云纹等,后者最为绚丽。(按:北
8、平折花剑是用砥石研磨,以布抛光的;腐蚀剂是明矾酒精溶液。镔铁的腐蚀剂有金丝矾等。)以上是模拟试验的几项主要操作,前二项主要对花纹钢料坯言,后三项主要是对花纹钢刀剑器来说的。从试验情况看,选择好原料应是制作花纹钢的先决条件;原料选择不当时,定然作不出花纹钢来。在相同的原料条件下,锻合方式对花纹形态和清晰度影响最为明显;但掌握好火候则是花纹钢成败与否的一个关键。三、关于复制花纹剑的性能由文献记载和民间调查可知,我国古代花纹钢刀剑主要有两个优点:一是花纹细腻、华茂、清新;二是有的刀剑比较锋利,如曹植说其父之宝刀能“陆断犀革,水断龙角;轻击浮截,刃不纤削”。其中最重要的自然是第一点,这也正是花纹钢区别
9、于一般铁碳合金处。从试验情况看,我们复制的花纹钢剑大体上也是具备了这两大优点的,尤其是花纹,可与世界上一些著名的花纹钢相媲美。花纹的特点是:(1)它是钢铁材料本身所具有的平面花纹、自然花纹;它发于内露于外,看得见,难触摸;纵经千万次砥磨,只要刀剑并未磨光锈尽,其组织和成分的不均匀性、不连续性还存在,花纹就存在;这与北平折花钢,与铸造大马士革钢、锻焊大马士革钢、日本刀地肌都是一致的,图1是我们复制的花纹钢,图2、3、4分别是铸造形、锻焊形、接焊形大马士革钢,图5是日本刀地肌纹、刃纹。将他们一一的细加比较后便可知悉,我们复制的花纹是比较细腻、华茂、清新、活泼的。古籍和民间所说的许多剑纹形态,都可在
10、此找到它的行迹。一些老艺人认为,这花纹形态已恢复到了三十年代的水平。从工艺上看,我们复制的花纹钢,与锻焊大马士革钢、日本刀地肌也是一致的;唯铸造大马士革钢、接焊大马士革钢各有特殊,前者不是用含碳量不同的铁碳合金锻合而成,而是用熟铁渗碳法,或者直接冶炼法在坩埚中冶炼得到的。这坩埚钢俗称乌兹钢,它在冶炼过程中并未完全达到液态,而是一种胶融态,冶炼产品本身就是一种组织和成分即不均匀的钢铁*体,就具有了花纹。后者则完全是用接焊方式,把不同含碳量的铁碳合金一块一块地焊接成的。(2) 对花纹钢的基本形态,人们可通过改变钢料、“铁料”的积叠、折叠方式和锻打次数来适应控制,但其具体形态却又难以预测,难以控制;
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