2007年版-日本刀分工与锻造-

红莲

前言

本文为笔者较前期的写作，在此所发出之文章为最新的07年版，文中以更正了02年及04年的版本，还请刀界先进不吝赐教。
日本刀的工法相当的严谨，并不是在仿间某些人以讹传讹的粗制滥造，在日本本土被称作真剑的日本刀，全部都必须要用古法锻造，本文根据研究各派之锻造法，并且撷取共同部分，为日本刀的锻造科学作一个概略的简述，由于日本刀锻炼法种类繁多，在此则以使用最普遍且强度硬度比最明显的甲伏锻来做说明。

日本刀锻造法


日本刀的锻造，现代刀正式刀工必须前往日本各地教育委员会进行制造申请登记，一个日本正式刀工在一个月内只能现代造出三把合法的真剑，且日本真剑都必须要使用传统练造的玉钢来制作，那样的刀才能称做真剑，用玉钢做为真剑锻造出的日本刀，经过研磨后可以产生相当美丽的地肌以及沸出来的刃文，真剑的造法如下：

一.　水挫

即是将“玉钢”加热并锤打成厚度为大约 5mm 的薄片。听起来像是很简单的加工程序，其实不然... 为了控制钢材的含碳量 (含碳量的保留 / 流失)，加热的次数有严格限制；而且“玉钢”的硬度在其续渐冷却时会有所改变。只有经验老到的刀匠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，刀匠会用水将其急速冷却。含碳量足够的部份会自然碎落，作为制刀的材料。刀匠要对钢片的温度和用水的份量有极准确的把握，才能够收集到含碳量合适的材料。余下的部份，刀匠会留待将来再用大多这类的材料会根据刀工流派的不同，以及刀工功力的不同作为日本刀各种结构。以现代材料科学的角度来看，这个步骤算是刀匠控制钢材含碳量的手法。



二.　小割

将钢料打碎成 2 到 3 cm 长短的细块。不碎的部份就是含碳量过低，有些刀匠会用这个来制作刀剑的“芯铁”也称作刨丁铁。



三.　制作烧台

烧台将会成为刀身的一部份，所以必需以优质的“玉钢”制造。(烧棒不是刀身部份，可以用任何钢料制作。)


四.　积重

将小割过程所得的碎钢块一层一层的焊接在烧台之上，如此热力就可以均匀传导。钢块的热黏滞性对镕接的效果有决定性的影响，而热黏性则取决于钢材的纯度和含碳量，所以选用“精选玉钢”和进行第一步的“水挫”工序是必要的。
不同的刀工不同的传法有不同的锻接方式，平行排列的焊接称为“短册锻”，交差排列的称为“拍木锻”，十字形排列的称为“木叶锻”或“十文字锻”。 以锻造一支“刀”以“打刀” 山城传为例，就需要积聚约 2kg左右 的钢材。


五.　积沸

将积重程序办好的物料放回炉火，以确保钢料能够完全锻合。为确保钢料与空气完全隔绝 (以免炉火消耗钢材中的含碳量) 和容许细慢而均匀的热力处理，置入炉火前刀匠会将钢料用沾满泥汁和稻草灰烬的和纸将钢料紧紧包好，刀匠必需小心掌握炉火的温度和加热的时间。


六.　折返锻炼

日本古时一直未有机会获得良好又无杂质的铁矿原料，要锻打出材料晶粒均质分布的刀剑就更困难了，为克服这个问题，唯有应用“折返锻炼”的技术。
本人大胆假设，日本本土属于石灰地形，火山多良质铁矿少，引此也只能采取河床的铁砂精练成玉钢。现今日本现代钢铁原料主要也是仰赖进口，日方只作后续的处理，处理完后价值更胜之前的原料，也因此日本古代就开发出改善材料缺陷的方法，即为"积沸"和折返锻炼。
将积沸过程处理完毕的钢料进行返复折叠，重新反覆锻打接合，只要重复 10 次，就可以造出有 1024 层的钢材 (2 的 10 次方)；层次愈多，钢材中的碳和各种化合物就会更加均一，晶粒也会更细致更均匀，制成品的强度亦会较高。有利必有弊。高温炼炉中的钢材较软，含碳量再高温中逐渐减少流失因此较易打造成形；低温炼炉中的钢材较硬，较难打造，甚至不是个人的体力所能应付。如果折返层不能完全锻合，就会成为潜在的内部裂痕(魔线)或者是内部空孔，变成完成品的瑕疪。所以，一般打造过程中，刀匠会紧持钢材，并根据经验发号司令，由两三名体壮力健的弟子从旁以长柄大锤敲打，弟子则此实在负责锻打玉钢的时候学习观察温度。换句话说，制作日本刀真剑是人力集约的工法，以血汗换取质素的伟大艺术以及科学。
折返锻炼经过不同的摺叠方法，在经过特殊的研磨方法后，刀体上会浮现有如行云流水般或者各式各样的纹路，此为地肌。






(坐着的是刀匠柳田律夫先生老师，再两侧手持大槌的是其门徒两人)

附带一提，一般来说层次太多的话，会造成锻炼过度的现象，材料会产生大量的"魔线"缺陷，因此日本的刀剑通常不会经过 15 次以上的折返锻炼。另外在“折返锻炼”期间，不断的锤打会令钢材中一大部份的杂质化为火花飞走。原因有二
(一)内部空孔(空气残留)
内部空孔是造成刀剑易折断的主要原因之一，材料空孔过大材料密度不足，因此晶粒流线无法妥善结合，反而造成金属"魔线"的产生(即为材料裂痕)
(二)杂质
杂质是钢材的“强度破坏点”，损害往往由“强度破坏点”开始，慢廷至材质的整体，成为全面的损坏。“强度破坏点”的数目愈少，慢廷破坏的机会也随之减少。所以，钢材愈纯净，其强度和韧性就会愈高。



七.　芯铁锻炼

日本刀的折返锻炼比较特别的地方在此，刚才锻炼的为含碳量较高的日本刀的皮铁，淬火过后可以得到更多的麻田散铁系组织，或得较大的硬度和强度，但是由于麻田散铁共析组织具有相当强的脆性，若单一使用该组织制作日本刀会造成日本刀缺乏韧性，降服强度降低，一受冲击立即折断的物理现象，为了改善此缺陷，因此就需要芯铁的制作，由外面的皮铁包住里面的芯铁，这种作法称做甲伏锻，俗称包钢法。
芯铁会使用含碳量比较少的庖丁铁制造（含碳量比较低的玉钢），让钢质柔软具有韧性，接着同皮铁的折返锻炼，但是折返次数不至于过多，大约六次左右(芯铁也有折叠)，过多的折返芯铁也会造成强度增加的情况发生，如此一来便失去了芯铁的意义。

红莲

八.　造边

造出刀身内部的结构，各刀工派系的不同和玉钢练出的纯度，也会决定造边的各种不同的型式，说简单一些就是将锻炼好的皮铁包覆锻炼好的芯铁。各构造和方法如下：
（造边的种类）




以下为甲伏锻的一种实际情况：






九.　素延

将造边确定完成的铁，放回炉中，等到在结晶红热温度，开始经过反覆的锻炼始其延展逐渐行成刀体，素延的过程中，必须谨慎小心以免造成刀体的缺陷。




十.　切先制作

将素延好的刀体，作出适合的刀尖，切先的方向大多会以造边的晶粒流线先截短一段候逐渐锻出，这个加工方法可以确保晶粒流线的完整性，更进一步确保切先的强度。



十一.　火造

刀匠开始继续精锻刀体结构，从切先造好之后开始，会开始确定后逐渐一面加热，加热至特定白热温度后刀匠会使用小槌，锻造出镐和地，刃先的好坏有一部分也看此。




十二.　烧入

一把刀的好坏和成色，最主要就是看这里，通常会把火造完成的刀体先进行大体上的粗研磨，之后就会开始覆上烧刃土，只露出刃或是预先急冷淬火的部位。关于烧刃土的覆盖法，各刀工有各刀工有不同的烧刃法，在覆盖烧刃土的土质上也有不同的出入，以日本作古老的大和传为例子，至少会盖上３种不同的烧刃土，进行烧刃工作，覆盖烧刃土最主要的目的是要使刀体本身在淬火的过程中，缓慢冷却，不同的土就会造成不同的冷却速度，没有覆盖烧刃土的刃部或其他部位就会因急速冷却变成高硬度的麻田散铁系组织，这个步骤可以说是日本刀的灵魂所在，最后可以充分达到刀体强韧刀刃坚硬，此为日本刀的一种最大的特色。
烧刃时，刀匠会把涂好烧刃土的刀进一步的丢回炉火中，等到特定的红热温度（这个都是刀工的实力，各派刀公不喜在使用精密的温度仪器作量测）刀匠就会把刀体从炉火中取出，放进各自流派中所调整好特定温度的水或是油中，进行淬火（烧刃）的工作，此时露出的刃部，会因为急速淬火，而产生高硬度的麻田散铁组织，同时刀体也因为烧刃土的成分和厚度不同，金属晶粒也开始因为冷却速度的不同，和析出结晶的不同，开始收缩翘曲，之后就形成了日本刀特有的弧度（反），若是脆火温度判定错误，就会造成胡乱翘曲，前面辛苦的心血会全部化为泡影，不同的刀工流派也有不同的反法，也因此这样烧刃土才会有不同的涂法和材质，析出的麻田散铁共析钢组织颜色会以白色呈现在刀体上，及为日本刀的刃文，各种不同刀工流派都习惯用不同的刃文，在山城刀和备前刀中有一种在刀体上完全平直的刃纹，称作直刃，其余流派刀工所造出的刃文称为乱刃（乱刃还有细部区分在此无法一一详述），刃纹的成色不但影响刀体本身的强度，同时也是一把日本刀美术价值的最主要关键所在。
附带一提，涂上烧刃土这个步骤也不是随便乱涂一通，刀匠会把火造好又粗磨过的刀体，在一张宣纸上１：１的呈现后，先进行刃文制图，随后再参照图面进行烧刃土涂刀的作业，因此刃文会和工作图上的近似度１００％相同。该刃文图会在刀造好后，缴交当地教育委员会，作正式刀工作品的新刀建档资料工作，古代据说相同，只是建档的单位是幕府，将来更是鉴定真伪或者出版图鉴的依据。

这里的照片为了使各位看全体图因此使用短刀的照片展示。

烧刃土调制和工具

１：１的工程制图




烧入实景



十三.　合取

即为回火，淬火后的刀，由于刀体本身金属晶粒收缩翘曲，因此就会产生金属淬火过后的重大缺陷，称作热应力集中，这个现象是造成日后刀体本身内部构造发称晶界滑移，或是经过撞击后产生魔线，造成日后受到冲击后折断的现象，为了解决这个情形，因此就要实施合取（回火）的动作，将烧刃过后的刀重新置回火床上，经过一短暂的特定时间和温度，立即取出刀体，完成回火之动作，否则过度的回火史晶粒过度粗大化，将会使之前烧刃的步骤前功尽弃。回火之后不但可以消除热应力集中同时可以让刀体某些不完全变态之麻田散铁组织变成沃斯田铁组织，进一步增加刀体的强韧性。


十四.　锻冶研

合取完毕的刀体，其实已经是完工九成的日本刀，接下来刀匠会先作一次粗研磨，这个研磨就称作锻冶研，随后就将刀送交给专门研磨的研磨师，刀匠的任务已经完成，美术价值的研磨工作就交给到研磨师。


十五.确定中心　切铭

研磨完成的刀，随后刀匠会在中心的位置造出滤目，并且切上自己身为正式刀工的铭文，随后将刀子教教育委员会登记，领取登录免许证。


结语

以上就为日本刀的制造法，日本的的锻冶时间不定，要视气候.温度.湿度.刀匠本身身心状况，的因素而定，也因此一把日本刀锻造之时间由1~3个月不等，因各因素而异。此外日本气候受黑潮之影响，也因此湿气的控制和时间巧妙交换的关系也是一位成功刀匠所需要拿捏的功夫，最后发这篇文章不是要说明日本刀有多么的优秀和独一无二，事实上折返锻炼这样的工艺水平，中国有!欧洲有!!中东也有!!!，折返锻炼是古代材料处里的一个里程碑，但不是说有折叠就一定好，笔者文中就谈过许多的热应力问题和材料处理困难的问题，因此也不可说有折叠的兵器物理性能上是差不多的，问题就出在怎么折?如何折?怎么造边?用什么样的材料来造边??这种武器生产的材料处理程序，这样子的问题问题仍是现代的国防工业机密，在拥有精密仪器的现代都已经是这样的难事，更何况是需要凭经验和时间累计的古代，这样的古代国防科技值得我们深思以及研究。


图片来源-

刀工柳田律夫锻刀所

刀工真锅纯平锻炼所

刀工河内国平锻炼所

ps.如果有使用到谁的著作或图片本人以漏掉的麻烦请告知，本人将附上著作者的id。

菩提散人

“切先的方向大多会以造边的晶粒流线先截短一段候逐渐锻出”

这个说法有待商榷

切先是在刀尖的刀背侧切掉一块~然后由刀刃侧向刀背打弯~~拉直刀背到刀尖的直线~~~这样保证了整条刃的连贯完整性~~~~


“本人大胆假设，日本本土属于石灰地形，火山多良质铁矿少，引此也只能采取河床的铁砂精练成玉钢”

事实上日本的铁矿数量虽然少~但是都是富矿~~日本铁矿的杂质量基本上很小很小~~~所以可以直接用塔塔拉练出较为纯净的铁汁~~加之塔塔拉的工艺~~铁汁流过木炭层就形成了含高碳的玉钢块

“只要重复 10 次，就可以造出有 1024 层的钢材 (2 的 10 次方)；”
这个算法是现代材料进行折返的算法~~试想在第一步烧结的时候~~材料就已经是多层不同质结构了~~~如果堆积了六层~~~折一次就可能有12层了~~~
事实上计算层数的意义是不大的，层数不代表任何性能上的意义~~~如果我在烧结时已经堆了8层~~~和堆了5层~~就算折返次数一样~~层数也不可能一样~~会差好多~~如果为了追求层数~~最后到手的可能是失碳严重的熟铁~~~~


“芯铁会使用含碳量比较少的庖丁铁制造（含碳量比较低的玉钢），让钢质柔软具有韧性，接着同皮铁的折返锻炼，但是折返次数不至于过多，大约六次左右(芯铁也有折叠)”
事实上~~~~LZ说反了~
芯铁的折叠次数要比皮铁还高~~~日本的传统锻法~~~越锻打越软~~
玉钢是硬度极高极脆的~~~在不断加热和锻打中会不断失碳~~
所以说折叠了很多次多少万层~~~其实就是熟铁~~
要强调的不应该是多少层~~而是恰到好处的控制性~~~
不要盲目崇拜数字~~~~~~这是愚昧的表现！

其他还有好多~~
希望红莲兄多参考本坛老贴
谢谢

[ 本帖最后由 菩提散人 于 2007-7-22 10:23 编辑 ]

九段刀盲

好贴

天杀破军贪狼

多谢，受教了

小永

是楼主原作?
有些术语比较难懂,晶界滑移,魔线,慢廷破坏

覆土部分的说明再次证实:
烧落烧出由覆土决定,而非在烧入过程中手法决定~

007sunny

死葡萄就你什么都知道!

菩提散人

您老人家今天神仙下凡拉~~~~~

YeSir

这个帖子是好事，都写出来才能发现谬误。

先提一下葡萄的指正，除了第一点的前提为包钢结构时正确的之外，其他都有不妥之处。
比如tatara的原理，可不是熔化的铁水流过木炭层就变成高碳钢了。若是那样跟某人的“渗碳秘法”又有何不同？
另外日本恐怕并不把积沸时的堆叠层数也算进成品的层数。
至于芯铁的做法，LZ大体上没有说错。 折叠了过多的层数会导致失碳严重而丧失性能确实没错，但是，并不等于说，高层数就一定导致过度失碳。葡萄有兴趣的话去找找上个世纪日本俵国一博士的研究资料，有些单独的刃铁能折到3000W层，可不是凭空想象出来的。

菩提散人

嘿嘿
叶兄好久不见~~~
某人号称的渗碳是锻造中加东西~~他的把戏么大家都知道滴~~~
我说的那个么~~是我个人理解~~嘿嘿~~
至于层数么~~无聊得紧无聊得紧~~~~
哈哈哈哈哈哈哈哈

菩提散人

原帖由 YeSir 于 2007-7-25 15:57 发表
这个帖子是好事，都写出来才能发现谬误。

…………至于芯铁的做法，LZ大体上没有说错。 折叠了过多的层数会导致失碳严重而丧失性能确实没错，

這一段想必葉兄沒看清？
他的原文是：

芯铁会使用含碳量比较少的庖丁铁制造（含碳量比较低的玉钢），让钢质柔软具有韧性，接着同皮铁的折返锻炼，但是折返次数不至于过多，大约六次左右(芯铁也有折叠)，过多的折返芯铁也会造成强度增加的情况发生，如此一来便失去了芯铁的意义。

他說的是折返越多強度越大？他前面說芯鉄要有韌性要相對柔軟~~
又說折反次數不能過多~~~

業兄不覺得矛盾麽？？
他說的是芯鉄不是刃鉄~~~~~~

YeSir

原帖由 菩提散人 于 2007-7-25 16:23 发表


這一段想必葉兄沒看清？
他的原文是：

芯铁会使用含碳量比较少的庖丁铁制造（含碳量比较低的玉钢），让钢质柔软具有韧性，接着同皮铁的折返锻炼，但是折返次数不至于过多，大约六次左右(芯铁也有折叠)，[ ...

Sorry，我只看了你的回帖里引用的那段，没有细看LZ的原文里后面一句，是我不够仔细。

过多的折返芯铁也会造成强度增加的情况发生————这话貌似某大师也说过呢：除了龙泉本地的毛铁之外，其他的铁折多了会变僵，8知道这个“变僵”算不算强度增加，呵呵～～～

liu_jinghan

楼主好贴，收藏了。葡萄这孩子啥都瞎捣乱，您可别介意。

菩提散人

哈哈哈哈哈哈哈~~~

喜歡的話你們多看看~~

哈哈哈哈哈哈哈

YeSir

其实这些流程或者说工序，3年前就在网上流传了吧。可惜迄今为止基本都是牵强附会抄来抄去，真正的理解不会有那么多前后矛盾和经不起推敲之处存在。原本简单的东西，就在牵强附会和想当然中被搞复杂了。。。

kanetu

好文章，谢谢了。

kanetu

好贴，受教了

剑影

好贴...学习