趙盛淼 龍泉市盛淼刀劍加工廠
1976 年在長沙楊家山 65 號春秋晚期(約公元前6、7世紀)墓葬中出土了一把鋼劍,一般認為塊煉摻碳鋼最初出現在戰國中期,而這把鋼劍的出土,把碳鋼出現的時間上推到了春秋晚期。經金相檢驗,這把劍含0.5%的中碳鋼,中部由 7-9 層反復鍛打而成,可能還經過了高溫退水處理。說明人們對鐵器的鍛打技術已經相當成熟。
古人一般選用天然的鐵石英將其搗碎后,用水沖洗雜質得到純凈的鐵砂,將其放入鑄劍窯爐或坩堝熔煉,高溫將鐵英石溶化成鐵水,再將鐵水注入生鐵合置爐內冷卻。將鐵礦石固態還原獲得海綿鐵,再經鍛打成的鐵塊。冶煉塊煉鐵,一般采用 地爐、平地筑爐和豎爐3種。我國塊煉鐵始于春秋時代,在掌握塊煉鐵技術的不久,就煉出了含碳2%以上的液態生鐵,并用以鑄成工具。戰國初期,我國已掌握了脫碳、熱處理技術方法,發明了韌性鑄鐵。戰國后期,又發明了可重復使用的“ 鐵范 ”。西漢時期,出現坩堝煉鐵法。1973年洛陽吉利區發掘了一批漢墓,其中出土了十一口坩堝,這一批坩堝中有一塊“鑄態過共析鋼”(含碳量超過0.77%)。坩堝鋼就是把生鐵熟鐵配好一坩堝之后,在一千四百度到一千五百度下燒成鋼水,然后在爐內緩慢冷卻,得到的沒有鐵渣和非金屬夾雜物的高碳鋼。現代人說的“烏茲鋼”“大馬士革鋼”“布拉特鋼”,就是鐵料配方和鑄造過程不同的坩堝鋼。這種煉爐煉出的鐵還不能直接使用,必須進行鍛打進行相應的脫碳或滲碳后才會有良好的使用效果。
中國大約在公元前6世紀左右的歐冶子時代,掌握塊煉鐵法的同時或稍后,中國發明了生鐵冶煉技術。生鐵一般在 1150℃-1300℃的高溫下冶煉為液態,可澆鑄成型,可于出爐后鍛打后使用。因生鐵含碳量高(2%-5%C),熔點低,質地硬,故在鍛打中進行脫碳效果更好。所謂灌鋼就是將生鐵和熟鐵配合一起加熱,生鐵先熔化,灌入熟鐵之中,使得熟鐵滲碳,再經反復鍛打,擠出雜質,并使其組織均勻,才煉成質量較好的鋼鐵。故灌鋼之法,以炒鋼為基礎,但質量高于炒鋼。若要獲取精鋼,就必須實施反復加熱反復鍛打。宋應星在《天工開物》中說“再煉再錘,不一而足”指得是須經千錘百煉,鍛打的時間和功夫如若不到,質量就不過關。這說明了鍛打的重要性。北宋沈括將灌鋼視為“偽鋼”,就是因為世間制灌鋼,往往僅“二三煉”(即熱鍛二三火),其質量遠遜于“鍛之百余火”的傳統百煉鋼。百煉鋼技術就是一種以炒鋼法反復加熱疊打鍛變的過程。因此,百煉鋼技術是炒鋼技術的發展,是鍛打技術改變了鋼鐵的質量。
以上鍛打技術的演變發展可以看出,刀劍鍛制過程中的反復鍛打,在歷史上就受到人們的高度重視,也是當今龍泉刀劍取勝的根本法寶之一。
當代人常將45號中碳圓鋼和30號低碳鋼鍛成片狀料,再將 75 號高碳鋼鍛成片狀料,以三種不同的鋼按照40:30:30或50:25:25等化例。再分層疊加一起,放入劍爐中高溫加熱,經數千次的鍛打融合。將多層鋼完全融合一塊,木炭和爐火的溫度要有很高的要求。
1.木炭要求。木炭必須用檀木、巖柏、老松等硬木燒成,旺火中通過缺氧熄滅使其變成硬炭,放入特制的紅泥漿水浸泡,使木炭表面完全沾上泥漿水,再將木炭拿出置在蘿框里把水濾干。在使用時要將硬木碳倒入劍爐中用鼓風機鼓風加溫,把疊在一起的鋼片放在炭中燃燒木炭將鋼片加溫至1300 度左右,然后取出,進行快速捶打。
2.爐溫控制。爐溫及加熱鋼塊的溫度高低控制,主要取決于鑄劍師的經驗和技術。若溫度稍高,超出1350 度,鋼塊會開始溶化;若溫度不夠,則因多層鋼塊疊加,不能完全融合,會出現裂紋和黑斑點。
3.錘打技術。錘技術也非常講究的,一層一層的折疊一起加溫鍛打時,旁人看來似乎很簡單,這其中的折疊鍛打奧秘也只有鑄劍師自己才能明白。因為折疊的層次,鍛打的次數,都直接涉及到成品的品質和花紋的觀賞效果。將鋼片折疊9次,則可達512層。這時用高倍望遠鏡能分辨出鋼塊的層次,10次1024 層就很難分辨。折疊層次越多,晶粒細化越好,夾雜物鐵衣去除越干凈。但劍的成晶合格率風險越大。把握的恰當與否,體現著鑄劍師技藝的老練與否。老練的鍛劍師能折疊 15 次,達32768 層,甚至更多。
始見于東漢末年“百煉”技術,是古代輝煌和燦爛的鑄劍技術。現代劍師們通過反復加熱折疊鍛打,恢復和弘揚著傳統的鍛劍技藝。通過折疊鍛打不同碳元素的鋼,讓鋼在多層折疊鍛打中融合,增加了鋼的強度和韌性,可以鍛制質量上乘的兵器,韌度、硬度、強度、鋒利度都極為理想。