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.

花纹刃(剑):冷兵器之极品

花纹刃(剑)是采用中国两千多年前之传统铸刃(剑)工艺,即用多层钢铁和备用钢料,经反复折叠、锻打、烧炼,才具备刀刃(剑)的硬度和韧度,这就是俗话说的“百炼成钢”。而经过百炼和特殊铸造工艺处理以后的青铜或钢铁,会形成千奇百怪的花纹,如高山,如流水,如龟裂,如鱼肠,由于每一把刀剑的锻造过程都不一样,形成的花纹也形态各异,绝不重复。《吴越春秋》及《越绝书》记载的龟文、缦理、流水、芙蓉、深渊、高山、大川、流波、冰释等纹样,汉代人叫它松纹剑及蟠钢剑。