从十五月高铸就"宝刀"说古人今人智慧

——金属成形科普与教学法

喻海良，2012-05-11

        看武侠小说多了，就经常见到这样的情节：十五夜，月圆高，名师轮锥把铁敲；钢正红，火星绕，嗜血铸就宝剑成。很多人看到这样的情景，认为这可能是小说家为了营造气氛而写。其实不然，这样打造宝剑是有科学依据的。试问，为什么一定要选择在十五月圆时打刀呢？为什么要铁正红时打刀？为什么刀打成后还要“嗜血”呢？估计很多人都回答不出来。因为只有学了材料加工及热处理的课程才可能知道原因。

         这是大学期间听过最精彩的一门课的主讲老师在第一堂课时讲的一个故事和问的问题，老师说好好听完他的课就会有答案。对于当时同学们看武侠电影正火的时候，比较关心这样的问题，因而，立马对这门没有意思的专业课增加了兴趣。不知道大家有没有兴趣想知道答案。如果有兴趣就继续看完接着的，就当我做一个科普介绍，关于金属材料成型。

（1）为什么十五月圆时打刀？

          金属成型过程中，最重要的一点就是温度控制。不同的温度有完全不同的变形能力。温度高了，出现高温脆性；温度低了，出现低温脆性。在那两种情况下打刀，可能都会断裂。另外，材料的加工温度还决定材料的组织情况，好的组织决定钢好的性能。为了很好地控制温度，古代人选择在月圆时打刀。此时，光线的对比度非常好，方便有经验的铸打师根据钢的亮度准确判断出钢的温度。对于钢材，一般选择1000℃左右加工比较好。

（2）为什么要钢正红时打刀？

         金属的变形抗力与温度成反比。温度越高，越容易变形。当然也不能太高，就变成钢水了。为了按照用户要求获得好的宝刀形貌，在钢正红的时候变形，比较节省大家体力。另外，为什么要打钢？这个主要和材料内部的缺陷和晶粒尺寸有很大关系。直接铸造的材料，内部可能存在缩孔、偏析等缺陷，同时，晶粒比较大。金属在打造变形过程中，会产生大量的位错运动，使大晶粒变形小晶粒。由晶粒大小与材料强度成反比的规律可以知道，打的越多，晶粒越小，强度越高。所以，形容好刀得时候，都说经过“千锤百炼”。

（3）刀打成后为什么要嗜血？

         金属材料使用过程中的性能与其最终的化学成分有很大关系，其中碳含量对其强度的影响最大。一般情况下，钢材强度随着碳含量增加而增加。古代，人们没有很好的渗碳技术，没有很好的方法提高材料的表面性能。因此，在宝刀打造结束后，高温情况下让其“嗜血”，以完成表面渗碳作用。当然，高温嗜血过程，还是一个很好的淬火热处理过程，对材料的性能也有很好的调节作用。

         教师讲课和电影播放其实差不多，如果最开始的时候，大家觉得有意思，接下来看的人就很多，如果一开始觉得枯燥无味，以后离席者越来越多。怎样让一门课最开始就吸引学生的兴趣，这里面有很多学问，至少我觉得当时老师开课时讲的这个故事和提出的问题，就吸引了我，十年过去了，似乎还栩栩如生。

            最后，必须补充，我们的祖先们真的拥有无穷的智慧。

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