深冷處理-古人做寶劍時是怎么滲碳和淬火的?
深冷處理-古人做寶劍時是怎么滲碳和淬火的?
滲碳就是增加鋼鐵制品的碳含量,我們現在通常把含碳量0.3—0.6%左右的叫中碳鋼,之上到2%左右都是高碳鋼,再高就是生鐵,之下到0.1%是低碳鋼,再下去就熟鐵了。鋼的含碳量越高就越硬。古代通常都采取表面滲碳,以提高鋼鐵制品的堅硬度。
除滲碳外,淬火也是提高硬度的重要技術,一般在滲碳之后進行。
那么,我國古代怎么滲碳呢?
我們從古代傳承下來以及從日本等地傳承的古法冶煉和鍛造的操作中,可以知道至少分兩大類。
一類是在冶煉時滲碳。如日本刀匠一直使用至今的古法冶煉,其實就是較原始的使用木炭燃料進行悶燒獲得海綿鐵的技術。由于木炭溫度最多只能達到1200度左右,因此這種冶煉通常要把木炭覆蓋在礦石上連續燒好幾天。而燃燒是會讓鋼鐵失碳的,但覆蓋木炭進行悶燒這種手段,使得一些未燃燒的一氧化碳經過反應,最終成了滲碳過程,部分地局部地補充了含碳量。但也由于這種冶煉方式的原因,得到的海綿鐵成品成分非常復雜,還有不少有害雜質,各部位含碳量當然更不一樣。所以鐵匠們會把成品海綿鐵砸開,然后憑經驗挑出含碳量接近的部分歸類,在分別用于不同的用途。這是最原始也最常見的冶煉滲碳技術之一。
還有一類是在冶煉得到成品鋼鐵后,在鍛造過程中進行滲碳。這個過程中的手段就多了,我說的非常有意思的事情也出現在這個階段。
手段之一,是對制品進行固體滲碳。如日本刀制造時,在折疊鍛打鋼鐵時,會在工件外包裹紙張和草木灰及泥漿等進行鍛打,這是一種滲碳手法。紙張草木灰都是滲入劑,泥漿則是分散劑,可防止碳滲入物黏結不勻、以及幫助析出炭黑。
說完滲碳說淬火。這個就比較簡單了,古代一般就三種。
第一就是單一介質淬火。這不用多說了吧,把燒到溫度的工件往水或油里一滋,完事。
第二是雙液淬火。也就是用不同的液體淬火。前面說的綦毋懷文在造宿鐵刀時,“浴以五牲之溺,淬以五牲之脂”,就是鹽淬、油淬的雙液淬火。這種淬火產品,硬度當然合格就不說了,關鍵是其耐磨和彈性也很好。
第三就是敷土燒刃了。這種技術本質上還是單一介質淬火,但問題在于它在工件外不需要淬火的部位加了含碳泥土進行包裹,需要淬火的部位一般有一層非常薄的膏劑,通常含有大量的碳氮成分,等膏劑干后,進行淬火。這種做法在唐時還有,之后失傳。日本則一直保持了下來,日本刀就是這么淬火得到刃文的。