日本刀与唐刀锻造工艺

日本刀与唐刀锻造工艺
炼钢
自公元六年開始，日本人自中國江南和朝鮮半島傳入了鍊鋼的技術，經歷了千年以上的發展，成為日本獨有的「T atara」鍊鋼法。

「T atara」又分為「Kura」和「Zuku」兩種鍊鋼法。

「Kura」鍊鋼法以「真砂」砂鐵為材，"砂鐵" 比西方鍊鋼法所用的"鐵礦石" 含較少的磷、錳等雜質，所以製成的鋼材純度較高。

冶金師先將砂鐵加到鍊爐中，再添加特定的木炭炒鍊。

有別於西方鍊鋼法所用的"焦炭"，"木炭" 中的含硫量較少，所以對鋼材純度的影響也較低。

由於日本古時一直未有機會發展高溫鍊爐技術，爐火溫度不會超過攝氏1000度，砂鐵不會完全熔解，所以製鍊所需的時間甚長(需要三日三夜的連續作業時間) (註：這亦是日本鍊鋼法必需使用總表面積遠高於"鐵礦石" 的"砂鐵" 的原因)。

一般而言，每13 噸砂鐵加上13 噸木炭，最多只能鍊出2.8 噸有用的鋼鐵，其中只有少於1噸的優質品能夠被選定為「玉鋼」，作為日本刀「皮鐵」的材料。

「Zuku」鍊鋼法常見於古時大規模的冶鍊場，以「赤目」砂鐵為材，需要四日四夜的連續作業時間。

有別於「Kura」炒鋼法，木炭先被加到鍊爐中，然後再添加砂鐵炒鍊。

「赤目」砂鐵的雜質較多，每13 噸砂鐵和13 噸木炭只能鍊出0.8 噸有用的鋼鐵，例如「左下鐵」、「庖丁鐵」等，作為日本刀「芯鐵」的材料。

「T atara」的鍊爐經過特別的設計，具有恆溫與防濕的功效。

炒鍊以後，得到一整塊素質不均的鐵塊。

冶金師會用大鎚將鐵塊打碎，再將碎鐵分門別類。

「Kura」的完成品有「玉鋼」、「破面」、「鐵滓」等；「Zuku」的完成品有「左下鐵」、「庖丁鐵」等。

「玉鋼」的碳含量約為1.0 到1.5%，「左下鐵」約為0.7%，「庖丁鐵」約為0.1 到0.3%。

「T atara」鍊製的鋼鐵含極少雜質，材料容易焊合，最適用於鍛製刀劍，更是製作日本刀「折返鍛鍊」工序中的必要條件。

反觀現代的鋼材，當中多含有大量鐵質以外的添加物，令鋼材難以焊合，根本不適用於日本刀的「折返鍛鍊」。

而且，現代鋼材以高溫爐火熔解鍊製(經過攝氏1500 度以上的高溫)，會有鐵晶體肥大的問題，沒有經過適當的回火工序的話，就不能令粗大的晶體重組成細晶體，製成品的強度和韌性就會受到影響。

不過，回火工序本身又會消耗鋼材中的碳份，令完成品的表面硬度(和鋒利程度) 大受影響。

19 世紀西方鍊鋼術的傳入，令「T atara」鍊鋼法日漸式微。

二次大戰的影響，更令「T atara」技術一度失傳。

經過由盛轉衰的歷史，到1977 年，「日本文化廳」與「日本美術刀劍保存協會」攜手合作，在「靖國T atara」冶鍊場的遺址重建「日刀保T atara」冶鍊場，為日本刀匠提供優質的「玉鋼」，令製鍊日本刀的藝術得以留存。

水减
即淬火工艺，淬火即所谓的热处理，日本称为水减。

从现代材质学的角度来看，这个步骤算是刀匠控制钢材含碳量的手法。

刀工将加热后的和钢锤打成扁平的厚度为约5mm的薄片。

看似简单的工序，其实不然，为了控制钢材的含碳量，加热次数有严格限制；而且和钢的硬度在其续渐冷却时会有所改变。

只有有经验的刀工才能准确把握施锤力度的变化，在限定的加热次数下将玉钢打炼成厚薄均一的薄片。

钢片成形后，刀工会用水将其急速冷却。

可使钢多余的含碳部分剥离。

使刀身具有良好弹性，刀口坚硬不易缺口。

刀匠要对钢片的温度和用水的份量有极准确的把握，才能够得到含碳量合适的材料。

小割
將鋼料打碎成2到3cm長短的細塊。

不碎的部份就是含碳量過低，有些刀匠會用這個來製作刀劍的「芯鐵」。

製作燒台
燒台將會成為刀身的一部份，所以必需以優質的「玉鋼」製造。

(燒棒不是刀身部份，可以用任何鋼料製作。

)
積重
將「小割」工序所得的碎鋼塊一層一層的焊接在燒台之上，如此熱力就可以均勻傳遞。

鋼塊的熱黏性對焊接的效果有決定性的影響，而熱黏性則取決於鋼材的純度和含碳量，所以選用「玉鋼」和進行第一步的「水挫」工序是必要的。

不同的刀工流派有不同的焊接方式... 平行排列的焊接稱為「短冊鍛」，交差排列的稱為「拍木鍛」，十字形排列的稱為「木葉鍛」或「十文字鍛」。

以鍛造一支「刀」(「打刀」) 為例，就需要積聚約2到3kg的鋼材。

積沸
將「積重」工序辦好的物料放回爐火，以確保鋼料能夠完全焊合。

為確保鋼
料與空氣完全隔絕(以免爐火消耗鋼材中的含碳量) 和容許細慢而均勻的熱力處理，置入爐火前刀匠會將鋼料用沾滿泥汁和稻草灰燼的和紙將鋼料緊緊包好。

刀匠必需小心掌握爐火的溫度和加熱的時間。

折返鍛鍊
刀工将烧红的钢块捶打锻造，钢块捶打开后再折叠起来捶打，如此反复，追打到第10次，就会有1024层的钢材，通过这一步骤，可将钢中硫等杂质和多余的碳素等清除，以增钢材弹性与韧性。

这就好比揉面一般，捶打的层数越多，钢材中的碳和各种成份就会更加均一，铁晶体也会更细致，最终锻造出来的钢材品质均一、达数千层，十分强韧。

(註：不過層次太多的話，即代表鋼材在鍊爐中的時間太長，鋼材中的碳含量亦會流失太多，製成品的硬度就會受到影響，鋒利程度亦會有所限制。

一般來說，日本的刀劍通常不會經過15 次以上的折返鍛鍊。

)
在「折返鍛鍊」期間，不斷的錘打會令鋼材中一大部份的雜質化為火花飛走。

雜質是鋼材的「強度弱點」，損害往往由「強度弱點」開始，慢廷至材質的整體，成為全面的損壞。

「強度弱點」的數目愈少，慢廷破壞的機會也隨之減少。

所以，鋼材愈純淨，其強度和韌性就會愈高。

世界各地以高溫鍊爐製成的刀劍，成形後都會有鐵晶體肥大的問題。

根據熱力學的解譯，在高溫鍊製過程中，細少的鐵晶體為減少其數目(減低總表面積)，會自行互相結合，重組成數目較少，體積較大的鐵晶體。

如此一來，鋼材的強度就會受到影響。

所以，以高溫鍊爐製成的刀劍在焠火之後(即是將白熱的鋼鐵投到水/ 油中冷卻)，必須重新置回低溫爐火數小時，令細少的鐵晶體在原有的晶體之間重新結晶，回復強度和韌性。

不過，長時間的爐火鍛鍊又會令碳含量過份
流失，影響製成品的表面硬度和鋒利程度。

相對於西方的刀劍，以低溫鍊爐(低於攝氏1000 度) 鍊製的日本刀，鐵晶體一直能夠保持在細密的狀態，所以焠火之後根本就不用回火，進一步減少碳份的流失，而硬度、強度和韌性都能夠保持。

此外，經過「折返鍛鍊」的刀劍會出現有如松木紋一般的表面紋理(「地肌」)，美觀之極。

(註：有利必有弊。

高溫鍊爐中的鋼材較軟，較易打造成形；低溫鍊爐中的鋼材較硬，較難打造，甚至不是個人的體力所能應付。

如果折返層不能完全焊合，就會成為潛在的裂口，變成完成品的瑕疪。

所以，一般打造過程中，刀匠會緊持鋼材，並發號司令，由兩三名體壯力健的弟子從旁以長柄大錘敲打。

換句話說，製作日本刀是人力集約的工事，以血汗換取質素的偉大藝術。

)
折叠锻打示意图
造邊
日本刀的造形不论刀尖或整个刀身是以圆为基础造型，刀身之所以为弧形主要是钢材的搭配以及淬火所造成的。

首先，刀工以碳素含量多而硬的刃金、皮鉄，将碳素含量少而质软的心鉄，包裹起来日语称做造込这样的双重构造是日本刀的一大特点。

「皮鐵」由含碳量較高的「玉鋼」經10 到15 次的「折返鍛鍊」製
成，而「芯鐵」則以由含碳量較低的「庖丁鐵」(或用低碳生鐵，或用含碳量低的「玉鋼」) 經5 到6 次的「折返鍛鍊」製成。

外侧的刃金和皮鉄使得刀锋利而且有适当的硬度不至于弯折。

此后的烧入阶段以碳素量和焼入的冷却速度控制刀尖和其他的部分的体积膨胀量的差。

从而使刀尖产生强烈的压缩应力使得刀更不易破损，并且形成弯刀的弧度。

不同的刀工流派採用不同的鋼料分佈方式，有的更會加上硬度更高的「刃鐵」，硬度更低的「棟鐵」，或採用經折疊卻沒有焊合的雙層「芯鐵」。

本三枚结构示意图
甲伏锻断面
素延
将刀的形状捶打延长成长条形，叫做素延，在这个阶段基本出现刀的雏形。

这一步完成后，刀工会将最前端部分切掉，来制作刀尖。

打造切先
為確保「切先」與刀身有同樣的混合鋼材分佈，也為了得到通順的表面紋理，刀匠會將刀尖斜斜切去一段(尖角在邊鋒的位置)，再以小錘將尖角打造成向後的彎弧，成為「切先」。

刀匠鍛造「切先」的時候，鋼材處於高溫狀態。

焠火過後(即是將刀身放到水中冷卻)，「鎬」的部份遇冷收縮，「刃」的晶體卻會彭脹，所以「鋩子」會向「棟」的方向返縮。

製作「切先」是最考究手工的步騾，所以由製成品的「切先」可以看出刀匠本身的功力。

镐与栋
切先的制作
火造
以小錘將刀身各部份打造成形和修正。

烧入
最后一道火锻工序。

刀工先用粘土、木炭粉和磨刀石的粉末调制出烧刃土，再将成形的刀身用烧刃土包封。

刃的用土较薄，镐地和栋的用土较厚。

基本上，烧刃土的分布可以由完成品的刃文看出一些头绪。

不同的流派烧刃土的成份和调制方法亦有不同。

封好的刀身会被放到750℃-760℃的炉火之中。

刀工凭经验由火炎的颜色判断炉内温度，若温度超过800℃以上，就会影响刀的强度。

经过
特定的加热时间，刀匠就会刀再放到水中急速冷却，进行另一道淬火工序。

通过此步骤刀变得更硬更锋利，刀身产生弧度，刀的表面生成一层非常坚固的“马登斯晶体”，所谓马登斯晶体简而言，即是高温晶体结构因为急冷的缘故被锁紧在“亚稳”的状态，所以晶体之间存在很大的内在张力，造成"坚硬" 的效果。

而经过此步骤在刀刃与刀面的边界处产生出如同洒上银沙班的颗粒状纹样日语称做沸，整体上看，这些细小的白点形成白雾一般的线条，被称作匂，这是鉴赏一把日本刀品质的重要依据。

由于这一步骤，技术要求非常高，稍有闪失，可能造成刀身崩裂，将对整把刀构成致命的损伤。

另外即使勉强成形，也可能无法产生美丽的纹样。

为了减少失误，现在刀工多用油来进行烧入的步骤。

沸与匂
收尾
此时刀已基本成型，需要开始转入更细致的深加工。

锻冶押
调整完成焼入的刀的弯曲度、刀工进行粗略的削制。

此时检查修整细小的瑕
疵、刀体形状等进入最终调整阶段。

茎
为安装刀把而留出的部分，日语称为茎，也可以写成中心，中子。

刀工调整茎的形状、开一个镶嵌刀柄时使用的目钉穴。

并且刻上鑢目。

这个部分容易生锈，根据锈迹可大致判定刀的年代。

鑢目种类
铭切
一般刀工在最后将自己的名字、住所、制作年月铭刻在茎上。

严格讲，铭是被利器"切" 在或"錾" 在茎上的。

一般的，在表面铭刀工名和住所(佩刀时向外一侧为表)、内侧铭制作年月和持刀者名，但是例外也很多见。

以上步骤完成后，刀工的工作到一段落，研磨、造鞘、装饰、卷柄等工序另有专人负责，不属于刀工的工作范围。

各部位名称-结构示意图
唐刀的锻造方法
在前朝各代的深厚基础之上，唐刀终于横空出世，它继承了中国刀的优良传统，在吸取了百炼钢和局部淬火的技术之后，再加覆土烧刃和包钢夹钢的技术，形成了新式的中国战刀。

首先还是需要介绍一下覆土烧刃与包钢这两种当时先进的制刀技术。

覆土烧刃
一种局部淬火的技术。

基本方法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，而有泥土覆盖部位的温度变化不会非常明显，导致硬度与赤裸部位不同。

这样可以精确控制刀条不同部位淬火时的不同冷却速度，冷却速度与硬度成正比，与韧度成反比。

百炼钢
打制兵器时折叠锻打的一种传统制法，钢块需要打打烧烧、烧烧打打多至上百次。

由于百炼钢碳分比较多，组织更加细密、成份更加均匀，所以钢的质量有很大提高。

包钢
是在对于钢材有深刻研究与认识之后所发明出来的制刀技术，主要方法是在V字形坚硬的高碳钢中夹入较软的低碳钢。

夹钢
在两层低碳钢中间夹上一块高碳钢。

这两种技术都体现了“好钢用在刀刃上”这一制作上等刀剑的基本思想，亦使得钢刀拥有了极佳的韧性。

当然，在材料方面，唐代人依然下了很大的心思。

当时世界上最好的钢材——印度乌兹钢，即我们所熟知的大马士革钢（当时被称之为镔铁），被中国刀匠所青睐，成为高级钢刀的必备原料，平均价格超过普通上等钢刀的三倍。

在上述技术下制造出来的横刀在唐代战争中发挥了极大的作用，可以步骑两用，在造型上分为双手握柄以及单手握柄，造型依然继承了汉代环首刀的直刃，但去掉了汉代的环首造型。

在实战当中基本都是单手横刀，双手刀一般都是用于
仪仗。

高级的横刀柄部以木夹裹铁茎，外缠丝绳，刀首包裹金属饰件，刀柄与鞘均镶金刊嵌玉，裹以鲛革，装饰华丽非常，反映出了唐代的大国风范。

唐刀锻造用什么材料最好
这个需要仔细说明一下，钢铁的含碳量不是那么简单的越高越好的。

用作刀剑的钢铁，有两个基本属性，一是硬度，一是韧度，硬度就是这把刀能够切割多硬的东西，韧度则是这把刀有多好的弹性，能弯到什么程度不会崩坏。

很可惜，这两种属性在一定程度上是互斥的，钢铁里面含碳量越高，硬度就越高，打造出来的刀越锐利，但是也越脆，很可能一碰到硬的东西就崩口了；而含碳量低的熟铁，韧度很高，打造出来的刀不容易崩坏，甚至可以弯曲到一个程度也不会折断，但是没什么硬度，切割不了比较硬的东西
所以，真正的好刀是必须设法融合高碳钢和熟铁的优点的。

在古代，最好的办法就是用折叠锻打，把高碳钢和熟铁一层一层细密地打在一起，这样打出来的刀就兼有高碳钢的锋利，和熟铁的韧度。

这种工艺打出来的刀剑在古代都是精品中的精品了，虽然这种工艺是中国发明的，但后来是伊朗（古代波斯）那边的锻造工艺最好，因此又被称为大马士革钢；又因为折叠锻打出来的钢，表面会有一层一层的纹路，很美观，因此又成为花纹钢。

唐刀和日本刀的铸造方法不同之处
唐刀首先打造两块硬钢，采用折叠方法打造，打造时温度控制在750-800度之间，折叠次数15次左右，有32768层，然后把两块有32768层的硬钢，和一块软钢夹在一起，加热到1300度左右，锻打，使三块钢变成一块钢，然后延长到刀的基本形状，这时因为钢刀曾经加热到过1300度，表面已经脱炭，硬度变小，因此还要经过渗炭处理，使表面硬度加强，这道工艺现在好像已经失传
了，（但近些年龙泉剑千字号传人周正武自称复辟了此技术）之后就是前面说的淬火再后就是整形，打磨，抛光，这就是传统的有名的三枚合。

日本刀是用一块玉钢打造，和唐刀打硬钢的方法一样，打好以后，打成20CM 度左右的钢块，在准备做刀背的那面开一个V字的槽，深度是整块钢的三分之一，然后放入一条软钢，这时把钢加热到750-800度之间，和折叠锻打的温度一样，打成刀的形状，之后就是覆土烧刃，他的覆土方法和中国不一样，中国唐刀是一次性覆土，日本是多次覆土，每一次非常薄，还有层次的，所以日本刀烧出来就有一道非常明显的海纹，刀纹，这不是折叠花纹钢的花纹，真正的折叠花纹钢，由于层次比较多，是很不明显的，肉眼要很仔细才能看得到，唐刀是内软外硬中间韧，日本刀是刀锋锋利硬度高刀背韧，如果唐刀和日本刀刀锋对碰，日本刀一把变两把，唐刀是砍硬物的，日本刀是切肉的，本来刃口的夹角就不同，唐刀比较大，日本刀比较小、薄。

唐刀与日本刀的区别
一般而言，日本武士刀的刀身都有一定弧度，唐刀则多采取直身造型。

但是，事实上也有些忍者刀采取直刃造型，唐刀之中也有弯曲者存在。

依据刀身弯曲与否区分武士刀与唐刀有时并不可靠。

下面介绍一个简单的方法判断区分日本刀与唐刀。

日本刀的刃区面积一般都占刀身面积的二分之一以上，而唐刀的刃区面积一般为四分之一左右，采取斧刃造型。

这一点是由战场环境所决定的。

在日本战场上，金属铠甲绝对是稀罕物，在这种环境下，刀的工作主要是“切肉”，自然是越锋利越好；为了满足这样的要求，刃区扩张到刀身面积的一半，理所当然。

而中国的古代战场上，刀刃碰上个护心镜、铜盔之类的东西，则更加的稀松平常；面对这种情况，刀锋就不能简单地只追求锋利，还要兼顾破甲能力；而斧刃，就是这一要求的体现了。