大都|为什么古代的刀匠大都在夜里给刀剑淬火?

_原题是:为什么古代的刀匠大都在夜里给刀剑淬火?
说起古代中国的制刀工艺 , 十分值得推崇 , 制刀的故事更是流传至今 , 而且对于制刀细节描述得也是生动形象 , 尤其是讲到刀剑最后的热处理 , 更是神秘万分 , 必定有个感人的故事 , 不过多有雷同:
无非是有个天下无双的刀匠 , 选了个伸手不见五指的月黑风高夜 , 干柴烈火 , 前推后鼓 , 噼噼啪啪 , 激战大半夜 , 兴致正酣……
大都|为什么古代的刀匠大都在夜里给刀剑淬火?
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没错 , 这个古代刀匠只在月黑风高夜里干的“勾当”就是淬火 。
但古代刀匠干这事为什么只选在黑夜里进行呢?难道 , 有什么东西是我们在白天不能看到的?
事实确实是这样 。
今夜 , 我就在这里试着作个解释 , 难免多有错漏 , 请各位多加指正 。
1、下面是一把完成的刀胚 , 在炉子里烧得通红 , 一段时间后会略带橙色 , 拿出 , 在黑暗中静置;
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2、由于刀尖较薄 , 从图 1开始 , 就已经开始冷却 , 颜色渐渐变暗 。 刀茎位置也是同理 。 不过比刀尖冷却得慢点 。 刀背因为是最厚的 , 所以还是颜色光亮;
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3、冷却继续进行 , 按理说 , 再有一点时间 , 全刀应该是冷却成下图的样子 (注意 , 下面是图8);
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可事实却不是这样, 刀尖在冷却过程中 , 忽然出现了颜色略浅的亮斑(图 3);
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4、冷却继续 , 此时 , 刀茎和刀尾同样也出现了亮斑 , 且刀两头异常的光斑不断扩大 , 形成了一个大圈圈;
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5、接着观察 , 亮斑形成的圈开始变小 , 刀的外围也变得更亮;
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6、然后 , 圈圈越来越小 , 刀尖开始再次变暗 , 表明刀尖的冷却过程重新继续;
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7、圈圈合拢 , 刀背形成一个暗黑的半圆 , 它的温度低于周围;
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8、忽然 , 刀背上那个半圆暗黑区消失了 , 整个刀背变得光亮 , 同时 , 刀尖 , 刀茎和刀尾部分因为冷却的关系 , 变成暗黑了;
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冷却依然延续 , 此时 , 已经再没有新的亮斑生成了 , 刀胚慢慢变暗 , 逐渐消失在黑暗中;
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上面这10张照片 , 每帧的间隔是5秒……在这短短不到一分钟的时间里 , 我们见证了钢材极其特殊的“再辉现象” 。
图 1 , 为刚出炉的碳钢刀胚 , 其仍处于高温 , 即纯奥氏体状态 。
图 2 , 由于刀尖、刀茎、刀尾较薄 , 所以其温度下降得快 , 颜色迅速变暗 。
图 3 , 当温度进一步下降时 , 刀尖、刀茎、刀尾位置首先达到了临界温度的上限 , 里面的奥氏体开始转变成珠光体 。 这个过程会导致相变潜热的释放 , 从而导致这些部位回温 , 出现亮斑 。
图 4 - 7 , 由于刀背比较厚 , 降温较慢 (尚未达到临界温度) , 所以刀尖、刀尾部分的回温亮斑对其产生了围攻之势 , 形成了半圈状 。
图 8 , 当刀背也降到临界温度上限时 , 相变潜热的释放令整个刀背变得光亮 。
图 9 - 10 , 当刀背里余下的奥氏体的相变完成后 , 临界温度下限已经达到 , 刀胚以恒定幅度继续冷却 , 逐渐变暗 , 消失在黑夜中 。
这种现象速度之快 , 加上白天可见光的干扰 , 导致钢材表面颜色变化不明显 , 所以 , 我们才不得不在黑暗中进行观察 。 然后 , 通过其暗影的变化 , 由此来掌握淬火过程 。
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但是 , 经验告诉我们 , 如果钢材以很高的温度来淬火 , 很容易产生淬裂;另一方面 , 淬火温度如果太低 , 则不能达到机械性能的要求 。 所以 , 最佳的淬火温度应该是略高于临界温度就可以了 。
那我们如何才能获得略高于钢材临界温度的淬火温度呢?
细心的刀友在看完10幅插图的解释之后 , 大概已经猜到方法 。
其实钢材的慢速加热和慢速冷却 , 其微观结构的变化、热量的吸收释放、外表的颜色变化是一致的 , 只不过 , 加热的过程是冷却的反过程 。
插图中 , 慢速冷却的刀胚经历了钢材临界温度的上限和下限 , 其变化在黑暗中清晰可见 。 换言之 , 只凭看刀胚表面的亮斑及暗影的变化和移动 , 我们可以迅速地知道钢体是处在临界温度之上(图 1 , 2) , 之中(图 3 - 8) , 还是之下(图 9 - 10) 。
回到主题 , 古代的刀匠在白天锻打好刀胚之后 , 会把刀胚先在空气中慢慢冷却(正火)或者塞进草木灰中退火 , 这其实是为了晚上的淬火作准备 。
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夜幕降临之后 , 刀匠升炉 , 把炉火调整到不快不慢 , 然后把刀胚塞进燃烧的木碳中 , 缓缓加热 , 然后细心观察露出的刀尾、刀茎部分的颜色变化 , 这些部分随着温度的升高 , 颜色逐渐由暗红色转至红色 , 钢的亮度同时也逐渐增加……
忽然 , 当钢体被加热到了临界温度的下限 , 这时 , 一部分珠光体开始向奥氏体转换 , 需要更多热能 , 导致钢体表面出现温度的不均匀 。 所以 , 刀茎、刀尾部分就出现了一道不容易察觉的暗影 。
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【大都|为什么古代的刀匠大都在夜里给刀剑淬火?】由于刀体有厚薄长短 , 加热时 , 暗影不断移动着 , 然后 , 刀体达到了临界温度的上限 , 暗影就会消失 , 此时的钢体已经带着亮红色 , 刀匠稍稍等了一下 , 将刀胚取出 , 然后放入冷水中淬火……大功告成!(后面当然还要回一下火 。 )


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