回炉百转,刃如秋霜——浅谈日本刀铸造工艺 其2

文摘   2024-08-26 06:40   北京  

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昆夷道远不复通,世传切玉谁能穷。 

宝刀近出日本国,越贾得之沧海东。 

鱼皮装贴香木鞘,黄白闲杂鍮与铜。 

百金传入好事手,佩服可以禳妖凶。

——欧阳修《日本刀歌》


让我们先来

复习一下

上一期

我们介绍了

日本刀(にほんとう,Nihontou)

它的原材料之一--玉钢

以及所采用的冶炼法
--tarara冶炼法



tarara太落后了

芭啦啦冶炼法了解一下



上回我们说到

中国江南一带先进的炼钢技术

约在公元6年左右开始流入日本


我们流入日本的刀

大概是长这个样子的

唐横刀



等一下

我觉得有些不太对劲



日本刀不是长这样子的吗?

为什么直的

变弯了


别急,其实日本刀的弧度是大有讲究的

待小编为你们解释完

你们就明白

弯有弯的美


今日话题:日本刀

——低温锻造工艺的巅峰(其二)



上次我们说到——

日本学界的主流观点,大多认为中国江南一带先进的炼钢技术,约在公元6年左右开始流入日本。之后经过了一千余年的本土发展,再伴随日本遣隋使、遣唐使等带回的中国大陆隋唐刀热处理法的传来,最终形成了制造日本刀所特有的炼钢法和制刀技艺。


那么好好的“直刀”,为什么会变弯呢

其实“变弯”并不是日本工匠不懂热处理

而是工艺处理的必然结果

——锻造刀时的钢材结构

我们都知道,热处理就是把金属材料加热到一定温度,在此温度保持一定时间,用合适的冷却介质冷却到室温。

金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理、局部热处理和化学热处理等。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同,每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。

同一种金属采用不同的热处理工艺,可获得不同的组织,从而具有不同的性能。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。


在把刀进行淬火的时候,虽然温度整体一样,但由于质量的相对差异,携带的热量也就有差异,刀背部位携带的热量多于刀刃,导致入水后背部的收缩量大,再加上刃部薄收缩力没有刀背大,就造成了弯曲。

这种弯曲还有很大的内应力,需要回火(将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温,再进行冷却,这种工艺称为回火)来消除。



γ(奥氏体)到γ+Fe3C(马氏体)


学过材科基的小伙伴们都知道,钢材会因为温度升高而改变结晶方式,在高温加热时,钢材内部形成奥氏体,此时将火红的钢投入水或油中,瞬间降温得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织——"马氏体",在这个过程中,还伴随着一定的体积增大。

水淬速度最快,得到的硬度较高;

油淬速度相对慢点,得到的硬度相对低些;

风淬速度相对更慢,得到的硬度相对再低些。


刀的弯曲

还不仅仅是普通的淬火而造成的

对刀进行淬火的工艺

还有一个很好听的名字

——“覆土烧刃”


——覆土烧刃



覆土烧刃 是一种局部的热处理,同一块钢材火红时,若未全部投入水中,只有局部泡水,则未入水部份,因缓慢降温而回复原来的结晶状态,导致硬度及体积不变,称之为局部淬火。覆土烧刃即属局部淬火的一种。


所谓“覆土烧刃”,就是以调配的泥土覆盖刀身不需要高硬度的位置,然后将刀剑加热至特定温度,当红热的刀身进入水中后,赤裸的部分迅速冷却,而有泥土覆盖的部位的温度变化不会非常明显,导致硬度与赤裸部位不同,从而达到刚柔并济的效果,在刀刃硬度高的情况下,依旧能保持刀身的良好韧性。







覆土部份的刀身因覆土的隔离

就如同未投入水中一样


一把直的刀身

经过局部淬火后

刃口硬度、体积都增加了

自然就往刀背(栋)的方向弯曲


然而夹钢类的中国剑不用覆土

烧红了整支下水就可以


因而也不会造成太大的弯曲








原来从直变弯

背后竟有这样多的故事

实际上

每一把日本刀的弯曲弧度

都不尽相同

全凭工匠们的眼疾手快,老到经验

可以说,每一柄刀

都是独一无二的

每一柄好刀的诞生

天时,地利,人和

缺一不可


其实一柄好刀

吸引人的不光是那好看的弧度

还有刀身上

充满神秘感的碎纹

这些碎纹又是如何形成的呢?

End

来源:中国机械工程学会热处理分会

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