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主题:【原创】在此剑前我应跪下:两千四百多年前的精湛工艺-青铜复合剑! -- karman

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家园 【原创】在此剑前我应跪下:两千四百多年前的精湛工艺-青铜复合剑!

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(本文中图片由作者摄于上海博物馆。)

中国古人远在商时期, 就掌握了采矿、冶炼、合金、铸造、锻造、热处理、表面处理、和后加工技术。我不是研究古代科技的,也搞不懂当时的人是如何弄出那么精美的青铜器的,但从现代金属科技水平去倒推当时的科学技术水平,我也是佩服不已, 深深为祖先的科技成就而自豪。

首先是识别矿石。 就青铜来讲, 主要是铜、锡和铅。古人已经是熟练掌握了探矿、开采、存精去芜的技术。这一点就了不起! 不服的话在座的谁能拿块石头就能说出这是什么矿石?!

其次是冶炼。 锡和铅的熔点还算是低的, 比较好搞,一般用煤的炉火就能把矿石加热到熔点。而铜就不行,非得采用强大的鼓风炉不可, 否则温度到不了。而且那煤非得是热值高的精煤不可。现在炼钢有电炉、真空炉、粗炼、精炼什么的控制氧化和杂质,古时没有那玩艺儿, 我就搞不懂当时古人是如何提纯铜的。 据资料介绍,古剑的成分相当纯,含有极少的杂质,(否则那剑一碰就断),古人硬是搞出了高纯度的铜, 不服不行。

再次是合金。 古人当时已经掌握了相当的金相知识,可是当时又没有什么金相分析设备。 所以必须是用很纯的铜、锡和铅来进行合金配方配置, 不掌握这个技术就没有复合剑。金属这东西是这样,硬度高的必定脆, 韧性好的必定软。 而剑这东西缺偏偏要求有锋利的刃口,吹毫短发,而又要求有高强度高韧性,劈、砍、刺而不会折断。这两千多年前中国古人已经掌握了金相知识, 通过锡和铅的比率来控制铜的硬度、强度和韧性。 那么, 他们想到了两次铸造, 天才的发明!

他们先是采用韧性好的青铜合金铸造剑骨, 然后在剑骨上浇铸高硬度青铜合金做出刃口。 在进行第二次铸造时剑骨必定是经过预热处理的,不然第二次铸造的金属流动性会很差。

中国古代的师傅采用的是“失蜡铸造法”。 这个方法现在仍然在使用。 就是先做个蜡制的模型, 然后用粘土包裹起来, 然后加热,蜡溶化后从预先留好的口中流出,粘土烧结成个壳子, 再把熔化的铜水注入,冷却凝固后打掉粘土壳子,一件精美的青铜器就诞生了。你在博物馆看见的那些精美钟鼎器皿就是这么做出来的。 又是天才的发明!!

锻打的作用是合金的晶粒细化,进一步提高强度,中国古语千捶百炼。到后来的钢刀这效果就更显著了。

热处理有退火、淬火和回火, 能显著改变合金特性。中国古代师傅对其有深刻认识, 不然三国时就不会有浦元师傅制刀淬火, 他能区分长江水是在上峡取的还是下峡取的。 按现在眼光来看, 他知道淬火介质影响淬火速度(温度变化速度), 从而影响淬火效果。

十年磨一剑, 制成剑后, 古人还进行了表明硫化和氮化处理。 这样外表美观而且不锈, 经历两千多年依然完好, 而且花纹都完好! 真不知道古人是如何做的。 除了表面刻花,而且表面还有腐蚀出的花纹。了不起啊了不起。。。。

最后是这剑的造型, 其造型特点是有梯度变化。剑首有漂亮的弧线形形成剑尖,随后是直线段。 这五、六寸长度是刺杀段, 若刺入敌人的胸口,正好能刺穿心脏。而直线是为了剑能顺利地穿入敌人的身体。随后是渐渐斜开的扩展段, 也逐渐变厚, 这段是砍杀段。需要有一定的强度。最后是剑根部分,线条挺拔笔直, 十分漂亮。 剑柄设计也和剑鞘配合得很好, 又可以安上木柄或包上布或皮革。而剑柄的端部是圆形的, 上有精美的花纹或镂刻。 从横断面来看, 为了防治

刃口崩裂, 采用比较大的刃口角度,随后是小角度,而中心有条剑棱, 一是美观,二是加强强度,再有,据说是剑垂立时可以让血更方便地流到剑尖滴走。总之, 剑的造型设计非常科学, 美观而朴素大方,真是科技和艺术的完美结合! 

据说古时有宝剑能自鸣,告诉剑主有敌人来了。 我猜想是剑的本身能感应一定的振动频率, 比如人耳听不见的低频振动,比如很远处马蹄震撼大地的低频, 小于五十赫兹, 人耳是听不见的, 而这剑的材料、刚性和形状正好使其有这一范围的固有频率, 和这低频发生共振, 因此剑鸣, 我们的将军就能知道匈奴来犯了。。。。

中国的古剑是三天三夜也说不完啊, 几千年来流传着许许多多的传奇和故事,伴随着宝剑,千古风流人物,英雄倜傥。

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