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現代刀劍真的比不上古代嗎？

2021/12/25

網上一直反覆流傳這樣一個說法：「清理一號坑的第一過洞時，考古工作者發現一把青銅劍被一尊重達150千克的陶俑壓彎了,其彎曲的程度超過45度，當人們移開陶俑之後，令人驚詫的奇迹出現了：那又窄又薄的青銅劍，竟在一瞬間反彈平直，自然恢復。當代冶金學家夢想的「形態記憶合金」，竟然出現在2000多年前的古代墓葬里。」

后這件事後被闢謠：

▲劉占成發表於秦俑坑銅劍考論

那麼兵馬俑秦劍很完美么？

1974年，在兵馬俑坑的黃土中，考古人員發現了一把完全不同的青銅劍。令專家吃驚的是，這把劍的長度竟然超過了91厘米，秦人能夠製造如此之長的青銅劍！可見，秦劍是青銅劍鑄造工藝的頂峰，它的長度、硬度和韌性達到了幾乎完美的結合，攻擊性能也因此大大增加。然而事實真是如此嗎？

▲銅扁莖劍陝西臨潼秦始皇兵馬俑坑出土

根據秦始皇陵兵馬俑坑一號坑發掘報告中對秦劍的檢測，其表面（邊部）含錫量為31%，內部（中心）含錫量為21.4%。

純鑄造青銅劍含錫量在10-15%左右，冷鍛造青銅劍含錫量在5-10%是一個比較好的平衡區域。錫低了，劍的硬度和強度不夠；錫高了，塑性不足，強度也會迅速下降。

▲青銅性能與含錫量的關係

秦劍含錫最高處硬度近370HB，抗拉強度則降為120mpa 塑性（伸長率）0%。其他區域平均硬度為200HB左右，抗拉強度為300mpa以下，塑性（伸長率）低於1%。從整體來看，秦劍的硬度不錯，但是強度較低，甚至還不如低碳鋼，只和10%含錫量的鑄造青銅持平；至於塑性（伸長率），更是慘不忍睹的可以忽略，要知道，一般的鋼材，其塑性（伸長率）均為20%以上，即便是10%含錫量的青銅，塑性（伸長率）也有10%。

秦劍相比於青銅劍鑄造上有很大的進步，製造工藝上也達到了爐火純青、登峰造極的地步。但是從本質上無法擺脫青銅劍性能上的缺點——硬度大，易脆。

▲現代刀劍-龍虎漢劍韌性測試

西漢前期，青銅兵器逐漸被鋼鐵兵器所取代，至漢武帝時期車騎換裝為騎兵、步兵。鋼鐵劍長度、重量適宜，韌性優越成為首選。東漢末年，青銅劍正式推出實戰兵器舞台，最後在唐代消失。

那現代刀劍的製作是否就比不過冷兵器巔峰的漢唐？

漢朝青銅與鋼鐵刀劍並用，百鍊鋼、鋼鐵複合技術即是此時開始應用。及至中晚期反覆鍛打鋼鐵技術成熟，成為三十，五十和百鍊鋼技術。品質越來越好。及至隋唐，在百鍊鋼基礎上，又發明了用燒土來淬刃，造刃文的技術（覆土燒刃的目的是，在刀身硬度不變的同時，增強刀刃硬度。而當時用燒土來淬刃並不普遍）。

▲大英博物館藏·櫑具漢劍（百鍊鋼）

北宋著名科學家沈括在《夢溪筆談》里敘述磁州百鍊鋼的過程，就是連續燒鍛百餘次，至斤兩不減為止。曹操曾命有司造「百辟刀」五把，在《內誡令》中稱它們為「百鍊利器」。孫權有三口寶刀，其中一口名「百鍊」。蒲元為劉備造的寶刀，上刻「七十二煉」。

▲何為百湅（煉）？

簡而言之：通過摺疊鍛打這一工藝鍛造的刀劍，均可稱為「百鍊鋼」工藝。從東漢開始一些寶刀、寶劍上就標有「煉」數，這是刀劍反覆加熱摺疊緞打的的記錄，是用來表明加工質量的標準。

由上可知，「湅」（煉）與層數其實是同一概念。

出土的卅湅（三十煉）、五十湅（煉）以及蒲元造的七十二湅寶刀，實際指的是三十層、五十層和七十二層。而通過摺疊鍛打這一工藝鍛造的刀劍，可稱為「百鍊鋼」工藝。蒲元寶刀七十二湅（72層），實際摺疊鍛打不超過7次。（以兩種不同類型的鋼材放在一起摺疊鍛打為例，摺疊一次是４層，２次是８層以此類推，摺疊6次64層，摺疊7次128層。）。

▲摺疊鍛打模擬圖

蒲元所鑄之刀何以能削鐵如泥，稱之為神刀，從現有文獻資料看，其原因有兩點：

一是他在打造過程中熟練運用了」百鍊鋼「工藝。

二是他掌握了用優良水質對刀件進行了恰到好處的「淬火"。

▲手工摺疊鍛打

從目前的文獻上看，古代蒲元「七十二煉」是記載鍛打層數最高的，而現代工藝已經做到真正的百鍊了。

▲百鍊花紋鋼羽毛紋燒刃唐（橫）刀

▲鍍銀羽毛紋

現代冶金技術、加工技術、熱處理技術相對於古代有質的飛躍。

古代寶刀寶劍的「淬火」工藝無法從現存古刀劍上一探究竟，但是追根結底無論是摺疊鍛打、淬火還是燒刃一系列工藝的目的就是為了提高刀劍的性能。鋼鐵刀劍的主要成分是鐵和碳，含碳量越高相應的鋼鐵硬度越高，但含碳量過高刀劍則硬而脆易折斷。

▲刀劍成分：鐵-生鐵-鋼鐵含碳量示意圖

與青銅劍類似，材料都有一個極限範圍。基於刀劍的物理特性，在使用中如果超出刀劍本身的受力極限，任何一把刀劍都會變彎曲或者折斷，韌性好的會彎曲，硬度高的會斷掉，兩項權衡，韌性為上。現在一般實用的刀劍，硬度都在HRC 50-60之間（HRC是衡量材料硬度的單位），超過HRC60的刀具雖然硬，但是太脆，很容易在砍到硬物時崩斷。所以刀劍的硬度極限範圍在60RHC左右，長刀劍不超過60HRC,鋼鐵短刀劍最多也不超過62HRC。而現代刀劍已然能夠達到長刀劍的極限硬度。

▲龍虎漢劍砍草席

▲現代刀劍砍小米手機

▲劈子彈

現代刀劍是否比不上古代？

綜上來看，答案是否定的。再則，古代刀具的製作無法控制材料的冶金缺陷，無法控制材料的微觀組織，難以規模化生產。例如很多碳鋼的過熱敏感性很大，淬火前加熱溫度稍高，就會導致微觀組織粗大，降低韌性。古人只能憑顏色分辨鋼材溫度，依靠控制鼓風控制爐溫，一把名刀的出現不但需要富有經驗的工匠，也有很大的運氣成分。今人能達到的力學性能上限也高於古人，例如離子氮化處理可以將 1Cr18Ni9Ti（奧氏體不鏽鋼，塑韌性比用做菜刀的馬氏體不鏽鋼好，但硬度低）表層的硬度提高到 1220HV，做表面納米化處理后還可以進一步提升。

更值得一提的是，現代金屬材料可以用於比古代名刀惡劣得多的使用條件中。如果用最先進的技術，由最優秀的人才，不惜成本，設計製造一把用來砍人的刀，古代名刀是無法與之比肩的。

▲現代短刀（仿古唐刀）斷銅錢

為什麼應用現代科技製造的刀劍，性能上並沒有很明顯得超越古代名刀？

因為古今刀的定位不同。每個時代的戰爭形勢不同，需求不同，刀劍等冷兵器的形制也有所不同。宋朝火器開始用於軍事目的，刀劍等冷兵器在軍事上的作用越來越小，刀劍也逐漸像輕便靈巧、華美裝飾發展。除了近身肉搏，冷兵器總歸不如槍炮好使。刀劍在古代刀是武器，現代工具和工藝品。越來越少的人接觸、了解、喜歡刀劍等冷兵器（刀劍不如日本刀聞名與此不無關係，缺少了受眾，任何一種文化都會慢慢遺失）。