刀剑制造揭秘
仅仅提及“剑”这个字就会让我们想起某些传奇人物：英国骑士、罗马角斗士、日本忍者或维京武士。在我们的想象中，他们的形象高大魁伟，长剑发出耀眼的光芒，在空中滑过眩目的弧线劈刺下来。事实上，只有剑才让我们如此痴迷，它常常被视为一种美丽的艺术品。然而，很多剑都是由技术精炼的工匠经过辛苦的劳动而打造的。
唐·福格刀具供图
日本武士刀
价格范围反映出刀剑的品质不同。例如，在美国，您可以找到各种类型的刀剑，从区区50美元的廉价机加工仿制品，到价值高达35000美元的手工打造艺术品！
基本来说，剑就是一端带柄（剑柄）的开刃的片状金属，长度通常在61厘米至122厘米之间。另一端通常由锥形收缩为一个点。通过阅读本版文章，您可以了解关于剑的知识，以及如何使用现代制造法造剑，步骤如下：
选择设计方案
选择坯料
剑身的铸造和成形
钢材的正火和退火
剑刃加工
钢材回火
安装护手、剑柄和柄头
本文包括现代造剑术的基本内容。此外，历史上还有很多其他的造剑术，不同时代、不同地区刀匠的作品差别也很大。例如，日本刀的制作工艺和欧洲剑的制造差别就很大。接下来，本文将带您一探刀剑制造行业的迷人世界。
首先，我们来了解一下剑的组成部分。
一把剑的主要组成部分包括：
主要有四个基本部分：
剑身——形成剑的长度。剑身一般包括六个区域：
剑刃——剑身的开刃部分。剑可以是单刃也可以是双刃。比如，日本武士刀就
是单刃，而苏格兰双刃大剑则是剑身两侧开刃。
剑尖——剑身距离剑柄最远的末端。大部分剑的前部都是向剑尖锥形收缩为一
个点，但是有些剑则从剑身直线延伸到剑的顶部。有些剑，比如美国内战时期
的刺刀，则沿刀身打制成曲线。
剑背——剑身上剑刃对面的部分。当然，双刃剑没有剑背。
剑面——剑身的两侧。
凹槽——通常称作血槽或边槽，凹槽是一条贯穿差不多整个剑身的窄槽。很多
人相信，血液可以通过血槽流出，减少了收缩作用，这样可以轻易拔出剑。与
通俗的说法相反，实际上，凹槽并不是供血液流过的通道。凹槽的作用是减轻
剑的重量，同时还不会降低剑的强度。刀匠在剑身上设置凹槽，可以减少材料
使用。剑轻，且对剑的结构完整性没有太大的损害。这与建造摩天大厦时使用
I型梁的道理类似。
卡榫——在一些刀剑的基部，卡榫是护手前部未开刃的剑身部分。卡榫一般用
在重剑上，必要时，另一只手可以握住这个部分。
剑舌——被剑柄包覆的剑身部分。全剑舌的宽度和剑身的剩余部分相同，并向
下延伸通过剑柄和柄头。部分剑舌不会全部贯穿剑柄，宽度通常不会超过剑身
的一半。各种剑的剑舌长度和宽度，特别是在其收缩进入柄头的地方区别很大。
剑柄里面的剑舌的厚度和宽度决定了剑的握持情况。
护手——防止对手的剑沿着您的剑身滑下砍伤您的手的金属部件。日本刀的护手也可以防止手滑到刀身，很多欧洲剑的护手在进行近距离格斗时，还可以对抗盾牌。
同样，欧洲剑上的十字护手还可以帮助控制剑尖和剑身。护手的形式可以采用十字型，也可以做成全包覆的篮型，将整个手封闭起来。
剑柄——剑的把手，剑柄通常使用皮革、线绳或木材制作。剑柄固定在剑舌上，这样可以舒适地持剑。
柄头——剑的末端，剑柄就扣合在柄头上。通常，柄头比剑柄大一些，防止剑从手中滑出，还可以为剑身提供一定的配重。柄头可以牢牢地将剑柄固定在剑舌上，有时候柄头也可以从同样长度的钢铸造出来，作为剑身的一部分。
剑的用途很广泛，既有只作为工具的，也有只作为仪式用途的。很多剑的护手、剑柄和柄头装饰豪华，是剑独一无二的精华之处。
开刃武器的使用可以追溯到有历史记录的年代。实际上，最早由原始人使用的工具就是开刃的石片。
唐·福格刀具供图
制刀大师唐·福格亲手打造的美轮
刀剑在每个重要的文明中都发挥了关键作用。甚至在当今
美奂的剑
的现代社会中，在大部分重要的国家仪式和军队仪式中依
然可以看到剑的身影，剑的实用性也不可小觑。想想美国海军陆战队举行的仪式以及他们如何将目光集中在陆战队刺刀上。在英格兰女王举行的授衔仪式上，她要用一把剑接触被授衔人的肩膀。
人们所知最早的剑的材料是铜，这是最常见的金属之一。铜剑非常软，而且容易变钝。后来，剑采用青铜制造。青铜是由铜和锡组成的合金。合金是由两种或多种基础金属或元素构成的混合物，可以形成另一种带有某种特性的金属。如果是青铜，铜和锡组合在一起后产生的新金属，特点如下：
比铜更结实
柔韧性比铜更好
剑刃保持锋利更久
随着铁的出现，一种更好的剑横空出世。在古代，铁矿石遍及世界各地。铁矿石含有氧化铁。为了从铁矿石中获取铁，需要去除氧，从而得到纯铁。最原始的炼铁装置叫熟铁精炼炉。
熟铁精炼炉使用木炭做燃料冶炼铁矿石，风箱或吹风装置向炉内吹入大量氧气。木炭从本质上讲就是纯炭。炭和氧结合在一起，形成二氧化碳和一氧化碳（在此过程中，释放出大量热）。炭和一氧化碳与铁矿石内的氧结合在一起后将其带走，炉内留下被称为坯料的多孔海绵块状物。然后，坯料再经过锻打，除去大部分杂质。锻打后的铁加工方便，但是铁剑很软，剑刃不能持久地保持锋利。
铁成为铸造剑和其他武器的金属材料，为各大帝国的建立立下了汗马功劳。铁制、铜制武器和工具对维持各个政权的稳定发挥了难以置信的作用。实际上，这个历史时期就称作铁器时代和青铜时代。
后来，人们发现了钢。钢是一种铁合金（铁素体），并含有微量炭（碳化铁），通常炭含量0.2至1.5%。钢最初采用烧结表面硬化工艺炼制，将铁坯放入由高炭材料制成的容器内。再将容器放入炉内，长时间保持高温，时间从数小时到若干天不等。在此期间内，将发生炭转移，即铁将从容器中吸收一定量的炭。最后得到的铁和炭的混合物就是钢。
唐·福格刀具供图
唐·福格在他的煅炉旁工作钢比铁和青铜有如下几个优点：
硬度高。
经过合适的热处理后柔韧性好。
剑刃锋利保持长久。
可进行加工成形处理。
比铁更耐腐蚀和锈蚀。
唐·福格刀具供图
一把灵感源自历史的凯尔特剑
今天制造的几乎所有的剑都采用某种钢合金材料。现在的大部分钢材中，同样含有一定量的其他元素。您将在后面了解更多种类的钢合金，但是，我们首先要谈一下造剑要使用的工具。 在刀匠（制作刀剑和其他开刃工具的人）开始造剑之前，他必须有一个合适的环境和工具。刀匠的工作间称作锻冶场，和传统的铁匠铺很像。由于锻打过程中会产生烟尘，所以锻冶场通风必须良好。应特别注意煅炉、铁砧和其他设备的位置，确保刀匠转移加热钢材的距离最小。
最近的几个世纪，刀匠使用的基本设备变化不大。对于大部分铁匠来说，最大的变化发生在锻造结束后的处理，现在人们都使用电动工具打磨并抛光钢材。行业工具包括：
铁砧——这是铁匠的象征，铁砧是最著名、最容易被发现的铁匠设备。标准的铁砧包括如下部分：
砧座——铁砧块、砧座的底部通常钻有安装孔，确保铁砧安装牢固。
砧面——对钢材进行整形加工的平面。铁砧的顶部经过回火处理，坚硬无比，
而且十分平整。铁砧的边缘
稍圆滑，以确保不会切削或
损坏钢材。 砧垫——砧面和砧角间的小平面，砧垫用于打凿工作，
这样不会损伤铁砧的表面。
砧角——铁砧的前端，是从
砧垫的下方开始由锥形收缩
为圆形的尖角。还称作尖嘴
砧，砧角用于弯曲钢材。
方凿孔和圆凿孔——方凿孔
是砧面上的方形槽，内置了
一些下面要讲到的成形工具。圆凿孔是砧面上的圆形孔，向下通入铁砧，可以
进行冲压、钻孔或扩孔。主要用于钢材冲孔和整形。
铁锤——铁锤是刀匠的左膀右臂。依靠铁锤，刀匠可以打造出剑的基本形状。刀匠和铁匠使用的铁锤和五金店卖的普通铁锤稍有不同。主要的区别在于铁匠锤是凸面锤，而大部分标准锤不是。凸面是指铁锤的头部有一定弧度，而不是平直的。刀匠用凸面铁锤打击钢材时，才不会在材料上留下锐利的痕迹。
铁锤尺寸变化很大，用途各不相同：
球面、横头和直锤头——铁锤有平头、弧面头，锤的另一边是圆形（球面）或
楔形（横头和直头）。横头锤的侧面为楔形，而直头锤的楔面与铁锤平行。大
部分的成形工作都需要使用尖顶锤。
大锤和单手锤——大锤个头大、重量沉，可高达9公斤。钢材大量整形时需要
使用这两种锤，并且通常需要两个人共同操作。一个人用夹具将钢材放在铁砧
上，另一人则挥动大锤锻打。单手锤比大锤小，可以一个人操作使用。
型锤和平锤——这两种工具都有大的平头。平锤的作用就是平整钢材。型锤用
于捶打直角和平边。
唐·福格刀具供图 注意铁砧上坚硬的方凿孔和圆凿孔。
火钳——火钳是个万能工具，没有它刀匠就无法工作。实际上，一般的锻冶场都有几把火钳。火钳的作用是，对钢材进行成形加工时，将钢材夹持放在铁砧上。将钢材放入煅炉或取出时，也需要使用火钳，以便于对钢材进行淬火。
整形工具——只用一把铁锤，刀匠很难完成钢材的各种加工操作。因此，刀匠会选用一些更专业的工具。
方凿孔（尖嘴、凹槽和铁模）——这些都是放在铁砧方凿孔内的工具。尖嘴是
一种圆形部件，可用于弯曲钢件，像一个小犄角。凹槽则用于加工剑上的槽，
这也是为什么剑的槽通常称作凹槽的原因。使用铁模，可以将钢材压成特定的
形状，比如三角形、四方形或六边形。
凿子——和您想的一样，凿子用于切割或刨除钢材。
冲孔器和扩孔器——冲孔器用于在钢材上穿孔。扩孔器用于扩展现有的孔。铁
砧上的圆凿孔为冲孔器或扩孔器提供穿过钢材的空间。
锻炉——上面提到的这个工具预热后可以对钢材进行整形加工。要加热钢材，就需要锻炉。煅炉的种类包括煤炉、气炉和电炉。大部分刀匠选用这三种炉子作为主煅炉。根据所用钢材的不同，以及刀匠的技术，加热时间和温度变化很大。
淬火槽——装满油的金属容器，钢材结束成形加工后，浸入淬火槽。淬火槽使用的油可以提高钢材的硬度。
冷却池——大水桶或其他盛水容器，用于冷却钢材和工具。
附加工具——大部分刀匠的工作间内都配有这里介绍的全部或部分工具。此外，一些通用工具，比如螺丝刀、锯、钳子和扳手也非常有用。
锉刀——用于除去钢材粗糙的边缘和毛刺。
老虎钳——刀匠工作时，用它可以将工件夹在固定位置。
液压冲床——压平钢材，基本成形。
喷枪——用于切割钢材，基本成形。
砂轮——使用广泛，从基本成形到预抛光都会使用。
抛光轮——用于已完工刀身的抛光。
钻床——用于在钢材上打孔。
唐·福格刀具供图
汤米·麦克纳布使用的液压冲床
工具安装就位后，刀匠需要决定要做什么以及使用哪一种钢材。
刀匠要采用什么钢合金造剑，主要取决于他们的经验以及希望剑获得的特性。所用合金基本上都是某种类型的炭钢，钢材必须含有一定量的炭才能具有足够的硬度，从而长时间地保持剑刃锋利。但是，炭含量如果过高，则会降低剑身的柔韧性，使其变脆，更容易断裂。
《完美刀匠》的作者吉姆·赫瑞索拉斯推荐使用炭含量为60至70个点的钢材。在钢材中，炭含量以点列出，每个点等于全部成分的0.01％。因此，70点等级是指钢材的含炭量为0.7%。唐·福格实际使用1086号钢（炭含量为 0.86%），制造的刀具性能优良。但是，等级越高并不总代表钢材的性能越好。钢材经过精心的热处理后，就可以得到弹性好、强度高的好剑身。
唐·福格刀具供图
造剑用钢材的炭等级为60至70点。
大部分钢合金包括如下一种或多种元素，每一种都会给钢材带来某种优点（同时，也具有一定的缺点）。下列各元素是最常见的，合金里也会有更多其他的元素。
铬——在不锈钢合金中使用，可增加硬度，但在煅造过程中可能会引起钢材的破碎。
钨——有利于保持剑刃长久的锋利，但是很难锻造。
锰——可以增加热处理过程中的强度。
钼——高温时保持钢的强度，但是如果含量过高，便会增加锻造难度。
镍——可以增加强度，但不能增加硬度，在不锈钢中以较高的浓度出现。
硅——提高钢材的灵活性和硬度，增加传导性。
在选择金属材料之前，刀匠应首先设计一个方案，并确定所制造刀剑最重要的特性是什么。比如，西洋剑的薄刃需要非常好的柔韧性，而阔剑则需要较大的硬度和强度。刀匠同样要决定采用什么方法造剑，不同的造剑法决定了使用何种材料，不锈钢合金的使用更是如此。因为不锈钢的正确锻造和回火相当困难，刀匠可以购买不锈钢条，经过打磨处理后，加工成需要的形状。在打磨过程中，通过切削和打磨去掉坯料上的多余部分，直到打磨出了您所希望的形状。制做定制的刀剑时，大部分刀匠都喜欢用锻造法，因为其灵活性较高。锻造刀剑就是将金属材料加热后，将其冲击锻打成相应的形状。
锻造剑可以只含有一种金属，也可以是几种金属的混合物。最简单、最普通的锻造剑只使用一种钢合金来制造剑身。有时候，钢材会雕刻或蚀刻上各种图案，从而产生更复杂花纹的焊接和大马士革剑身。
花纹焊接也可称作层钢，或者花纹焊接大马士革钢（如下图所示），这种钢材在锻造过程中将两种或多种金属结合在一起。一般来说，是多层钢合金与一种较软金属（比如镍）的许多层结合而成的。在各层之间反复折叠锻打无数次，这样可以进一步去除金属中的杂质。反复折叠锻打也会成倍增加层数。如果刀匠开始用三层镍加上四层钢折叠锻打，经过一次折叠锻打后，变成14层，再经过一次折叠锻打，将变成18层，第三次则变成56层！
唐·福格刀具供图
由刀剑大师唐·福格亲手打造的花纹焊接大马士革刀
随着折叠锻打的继续，软金属与多层钢焊接或粘合在一起，最后成为了一个整体。较软的金属层增加了剑的柔韧性，同时又不会降低切削刃需要的钢的硬度。当剑身完成后，需要进行一次酸洗，这样可以显示出不同金属之间的对比效果。不同金属产生的各种花纹，为剑身增加了奇幻无比的美，而且这些花纹非常精细。
下一页，我们将进一步了解锻造工艺。
刀匠的煅炉基本上就是个超级热的大烤炉。传统的刀匠喜欢使用炭煅炉，但是也有很多刀匠喜欢使用气炉或是电炉。无论使用什么类型的煅炉，希望达到的结果都是一样的：将钢材加热到合适的温度，便于锻打出剑的形状。
唐·福格刀具供图
唐·福格在他的煅炉旁工作
在649℃-816℃下，钢材会变得火红，982℃时会变成橘红色。大部分钢合金应在这个温度范围内进行加工。如果钢的温度变冷，则会呈现出蓝色，此时捶击就会被击碎。与此相反，如果合金说明没有特别的规定，则钢材不能加热到982℃以上。
钢材加热后，第一步叫做拉拔。拉拔钢条，可以增加长度，并减少厚度。也就是将钢材打平，加工成基本的剑形。沿一条边捶击钢材，刀匠可以将钢材的长度逐渐弯曲，打造成一把弯剑。
供图唐·福格刀具
唐·福格的一名学徒正在拉拔钢材
下一步，刀匠开始制作剑身的锥度。锥化用于制作出剑身的剑尖和剑舌，以一定的角度捶打钢材就可以完成锥化。首先从开始变细的地方开始连续捶打到剑身的末端。锥化过程中常常引起剑身厚度的增加，此时需要拉拔剑身。剑舌完成后，刀匠一般会使用一个丝锥板牙套件，在剑舌的末端加工出螺纹用于安装柄头。
然后，刀匠会继续加工剑身的某个部分。刀匠将剑身的一部分加热（一般加热刀身的15.24至20.32厘米），直到这部分变红，然后用铁锤和其他工具进行成形加工。在捶打过程中，要反复轻弹剑身，确保剑身的两侧加工均匀。
在锻造过程的某个时刻，刀匠通常会对钢材进行正火。简单的说，就是将钢材放回煅炉中重新加热升温。然后刀匠不做任何处理，任其逐渐冷却。正火的目的是粒化钢材（晶体化结构）。事实上，刀匠每次加热剑身的一部分，锻打后，不仅改变了钢材的形状，还改变了钢材颗粒。钢材加热到一定温度后，会发生奥氏体化（铁原子和炭原子开始混合）。将钢材从煅炉中取出，然后自然冷却。这样可以减少由于剑身成分的不规则而引起的应力，并确保整个剑身颗粒的一致。
最后，在打磨和抛光阶段，刀身还要进行退火处理。退火看上去和正火类似，但是效果却相差万里。钢材加热到合适的温度后，开始奥氏体化。然后，钢材慢慢冷却下来。通常，钢材用绝缘材料包裹，确保钢材不会快速冷却。
退火的过程从几个小时到一天不等。退火的目的是让钢材变软，便于打磨和切削。退火完成后，刀匠开始打磨剑身。
唐·福格刀具供图
刀剑大师唐·福格的一名学徒在锉剑身
剑身退火后，刀匠可以雕刻图案并加工剑刃和剑尖。使用带砂轮是最常用的加工剑刃的方法，但某些刀匠喜欢使用锉刀。
由于钢材变软，此时要用刀刃切削任何东西，刀刃都会受损。钢材必须加热，进行硬化处理。然后，刀匠将剑身加热到奥氏体化的温度。整个过程，剑身应均匀加热。虽然很多刀匠使用煅炉进行这个过程，但是也有些刀匠使用盐浴法。
这种方法是，将盐加热到合适的温度后，将刀身悬浮在盐浴中，保持一定的时间。盐浴使用熔化温度比钢熔化的温度低的盐，但是超过这个温度后，盐将仍然保持液态，这样就为刀身提供了极佳的“热浴”条件。就像一壶烧开的水，盐均匀彻底地加热钢材。
唐·福格刀具供图
唐·福格使用的盐浴
剑身从煅炉或盐浴中取出后，必须马上放入淬火槽。淬火槽内的油使钢材快速均匀地冷却。如果由于某些原因，钢材不能均匀冷却，剑身会出现弯曲，甚至会碎裂。剑身放在油中的时间不能过长，也不能过短。任何一种错误都会毁掉整个剑身。根据钢材的不同，以及淬火槽内的油或其他硬化媒介以及剑身厚度的不同，剑身淬火的时间有一些通用的原则。大部分刀匠都说，主要是将经验和直觉结合起来，以确定淬火的时间。淬火将渗碳体包围在铁素体内，并制造出一种非常硬的钢，叫做马氏体。
现在，钢材经过硬化处理后，可进行回火处理。回火，或者热处理是将剑身再一次加热，这次热处理不用将剑身加热到奥氏体化的温度。根据钢材的不同，回火温度很低。剑身保持此温度一定时间，然后再次淬火。大部分的刀匠都会将剑身退火几次，以得到精确的硬度等级。
理想的状态是，钢材的硬度足够保持锋利的剑刃，但又不能硬得变脆，因为这样可能引起崩刃或碎裂。 有一种很常用的热处理方法，特别受到日本造剑师傅的
偏爱，就是用湿粘土混合物将除了剑刃以外的剑身部分包裹起来，随着剑身的加热，粘土干燥并硬化。粘土可
以保持热量并延缓冷却过程。一些刀匠喜欢在整个剑身
上覆盖更厚的粘土筋条，这样可以进一步减缓这些部分的冷却速度。理想的状态是，这些部分应该比剑身的其
他部分稍软，可以增加柔韧性，而剑刃则应保持坚硬。 剑身回火完成后，刀匠接下来需要增加剑的其他部分。
刀匠通常在加工剑身的同时，就开始锻打护手和柄头。护手焊接到剑身上，或者就是贴靠在剑肩上，并通过剑柄固定。
唐·福格刀具供图
用于制作剑柄的木块
唐·福格刀具供图
日本武士刀
剑柄可以采用如下几种材料：
唐·福格刀具供图 用粘土包裹的剑
木材
金属
线绳
骨材
皮革
塑料
剑柄一般滑过剑舌顶在剑肩上，（刀柄一般采用铆接或是粘合。）并在末端由柄头固定。柄头或者用剑舌末端的螺纹固定，或是滑过剑舌。剑舌的末端被锻打平整，扣住柄端。有些剑的柄头，甚至将护手都与剑身锻打为一体。
唐·福格刀具供图
本页中的剑身护手细节
护手、剑柄和柄头制造完毕后，开始对剑进行打磨和抛光处理。最后用油石打磨剑刃，完成品就是刀匠辛苦工作的见证。
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