古代大马士革钢刀锻打花纹形成机制的理论分析

古代大马士革刀锻打花纹的形成机制是历史上持续数个世纪的热门研究课题.本文简要回顾了乌兹钢、大马士革刀和大马士革花纹的历史背景,着重介绍并分析了当代冶金研究者关于大马士革花纹形成机制的主要观点和争论,并通过现代冶金学热力学和动力学理论模型分析了这些主要观点,包括定量计算钢中S,P,V等元素对Fe-C平衡相图的影响、慢速凝固时S,P等元素的偏析程度、以及V(CN)粒子在奥氏体相区的析出温度以及V在高温退火时扩散动力学等.据此,作者提出了关于古代大马士革刀中花纹形成的新机制,即由于乌兹钢锭中凝固时S,P的枝晶偏析,导致凝固后偏析区形成硫化物或磷化物,尤其是磷的枝晶偏析导致冷却时形成磷化物与渗碳体的共晶体,在后续的加热过程中不能完全固溶,并作为热锻时析出的渗碳体析出核心,从而决定了渗碳体在大马士革刀中的空间分布和最终的大马士革花纹的形成.