百炼钢刀剑

  我国的钢刀、钢剑起初是用块炼铁渗碳锻成的。本来,无论钢或生、熟铁都是纯铁和碳的合金。一般把含碳量小于0.1%的叫熟铁,0.1%—2%为钢,2%—6.67%为生铁。原始的块炼铁含碳量接近熟铁,要渗碳增硬,才能成为钢。但渗碳十分费工,在高温下将坯料反复锻打六至八个小时,不过渗入2毫米左右。而且早期用这种方法锻制的刀剑,硬度虽然提高了,可是由于在增碳过程中没有进行均匀化处理,所以往往出现含碳量不均匀的分层现象,并且有时会含有大块夹杂物。西汉时,技术有所改进。河北满城中山王刘胜墓出土的佩剑,金相检验的结果表明,其中虽然也有大共晶夹杂物,也是用块炼铁锻成的,钢的质量却有很大提高。主要表现在共晶夹杂物的尺寸减小、数量减少,钢件中不同含碳量的分层程度减弱,各层的组织较均匀。比起早期的块炼钢来,它的质量显然有所提高,所以被当成另外的一个品种,俗称“百炼钢”。

  但是,以块炼铁为原料锻造“百炼钢”,却苦于用工量大、效率低。西汉中期以后,出现了用生铁“炒”成熟铁或钢的新工艺。这是将生铁在空气中加热到1200℃左右,对之鼓风,使它达到半熔融状态,同时撒入矿石粉并进行搅拌,促使生铁中的碳氧化。在搅拌过程中,由于碳的含量不断降低,最终可以成为熟铁。但如果有控制地把含碳量降到所需要的比例,适时停止搅拌,就可以得到钢,称为炒钢。炒钢技术的出现打通了生铁、钢和熟铁之间的界限,使冶炼者认识到,在含碳量递减的过程中,只要控制得当,可以完成前者向后者的转换。炒钢为使用简单的方法大量生产钢材成为可能。因为在发明温度达到1600℃的平炉,使铸铁在液态下氧化脱碳成钢以前,不能由直接冶炼法得到钢,所以当1744年炒钢在英国开始应用时,引起冶金界的震动,甚至称之为“动摇大地”的巨变。

  有了炒钢,于是制“百炼钢”时也用它作原料。这就消除了由块炼铁带来的严重影响钢的质量的那种大共晶夹杂物,更大大简化了锻打渗碳的繁慢工序。江苏出土的新莽残剑已是用炒钢锻成的。山东苍山出土的东汉永初六年(112年)环首刀,也是用含碳较高的炒钢为原料锻成的。它的各部分含碳量较均匀,夹杂物的长度比刘胜剑短很多。被视为具有成熟性的“百炼钢”早期标本。

  不过“百炼钢”这个名称其实是从文献和口头习惯用语里来的,虽然多少也参考了对出土钢铁制品所作的金相鉴定,以及铭文中记载的工艺规格。但是,在我国早期金属制品的铭文中没有用“炼”字的,只有对“湅”数的记载。而且这种铭文最先不是出现在钢铁制品上,而是在铜器上。在铜器铭文中,湅数最少的为“三湅”,也有“四湅”、“五湅”的。讲究的铜器则为“十湅”,如《汉元延鼎铭》称:“乘舆十湅铜鼎,容一斗,并重十一斤三两。元延三年(前10年),供工工强造,护臣武,啬夫臣彭兼,椽臣丰,主守右丞臣放,守令臣赛省”(《汉金文录》卷六)。再如《汉建武弩机铭》:“建武卅二年(56年)二月,虎贲官治十湅铜濡錌鐖百一十枚。工李严造,部郎□,彤朱,椽主,右史侍郎刘伯录”(《考古学报》1964年第2期)。以上铭文中的“湅”字指铜的精炼。粗铜含有杂质,影响它的铸造和机械性能,入炉重新熔化,使杂质造渣除去,可使铜的质量得以提高。但“湅”字的本义指丝帛的漂练,与冶金无关,因此在这里它应与“炼字”的意义相通。镜铭中有“湅冶铜锡去其宰(滓)”之语,说的正是这番意思。上引十湅鼎是御用之器,铭文中不仅记有湅数,并标明该器的容量、重量、制造年份、制器工匠之名、监造官员之名等,体例很严格,所记湅数应当是可靠的。建武弩机是虎贲守卫宫廷所用兵器上的部件,质量要求高,铜材须精炼,所记湅数也不会是虚文。可是到了3世纪,在铜镜铭文中“三湅”竟和“百湅”同时出现。甚至同一位工匠(师陈世)在同一年(黄龙元年,229年)中所铸之镜,有的标作“三湅”,有的竞标作“百湅”(《鄂城三国六朝铜镜》图111,《汉三国六朝纪年镜图说》页62)。镜子的质地看不出有何变化,湅数却无端增加了几十倍。试看建武虎贲弩机仅十湅,铸武器不过如此,铸日用之镜又何须达百湅呢?所以后者显然是一种夸张的、服务于商业目的的语言。

  无独有偶,在钢铁制品的铭文中也有记明“湅”数的,但只见于锻打的刀剑而不见于铸造的容器。它们的数字都比较大,多为几十湅。上文提到的苍山出土之刀,铭文中就说自己是“卅湅大刀”。这把刀的夹杂物有明显的分层。检验者称:“如以位于同一平面的连续或间断的夹杂物作为一层的标志,由三个观察者在100倍显微镜下,整个断面观察到的层数分别平均为31层、31层弱及25层”(《考古学报》1975年第2期)。这种现象的形成应是将坯件折叠锻打的结果。由于这里的湅数与钢刀的分层数基本一致,所以湅数可能指折叠锻打后的层数,而绝不是锻打的次数。还应当强调指出的是,钢刀铭文与铜器铭文中虽然都标出湅数,但含义是不同的。刀铭中的湅字实为“潄”字之省。《说文·支部》:“潄,辟潄铁也。”《文选·七命》:“万辟千灌。”李善注:“辟谓叠之。”故钢刀和铜器虽然都称自己经过多少“湅”,却分别指折叠锻打后的层数和熔化精炼的次数这两种不同的计算结果而言。由于在锻打的过程中,钢件的含碳量在不断变化,须由匠师适时地作出判断,准确地加以掌握,断难用固定的锻打次数代表其质量标准。更不能无条件地认为湅数愈多,刀剑的质量就愈好,如清·朱骏声说的“愈锻愈善”(《说文通训定声·乾部》“潄”字下)。相反,如渗碳过度,质量会接近生铁;而脱碳过度,又将接近熟铁了。

  国内所出汉代刀剑铭文中的湅数最多不过“五十湅”,见江苏徐州出土的建初二年(77年)剑。但是到了东汉末年,在文学作品中却出现了“百炼精刚(钢)”的提法。陈琳《武库赋》说:“铠则东胡阙巩,百炼精刚。”赋不厌侈,这里的“百炼”无疑是夸张性的修饰语。曹丕《典论?剑铭》说:“余好击剑,善以短乘长。选此良金,命彼国工,精而炼之,至于百辟。”辟是叠打;他们显然是将百炼和百辟同等看待了。这里面存在着一个极大的误解。试看同时代的诸葛亮《作刚铠教》中只说:“敕作部皆作五折刚铠。”在折叠锻打的过程中,钢件之夹杂物的层数是以几何级数递增的。如假定所选用的炒钢薄片之夹杂物为一层,那么折叠锻打五次后就会增至三十二层,钢的质量已经和苍山出土的“卅湅”大刀相当了。《论衡·率性》说:“世称利剑有千金之价。……其本铤,山中之恒铁也。冶工锻炼,称为铦利。……工良师巧,炼一数至也。”王充认为恒铁(常铁)只要“炼一数至”,便能成为好钢,正和诸葛亮对钢铠的要求相合。何况就铜材而言,“百湅”虽然夸张,但其精炼的次数从概念上讲并无限制,而钢材的折叠锻打却必须适可而止。《册府元龟》卷一六九记荆南向五代诸国进贡的刀剑,不是“九炼纯钢手刀”,就是“九炼纯钢金花手剑”。以小事大,进奉方物,是个很严肃的事,关系到这些小国家的安危,对贡品的质地自应如实呈报。可是“九炼”和“百炼”的提法过分悬殊。从技术上说,当然不能以一百次作为折叠锻打之一成不变的规格。所以尽管百炼钢是一个引人入胜的词汇,却不能被当作一个科学的术语看待。一味强调锻打的次数,则与我国之由炒钢进而发展为灌钢之重视省便的技术趋向相违。对于汉魏时的这种钢件,如其称之为“百炼钢”,倒不如叫“辟炼钢”(折叠锻打而成的钢),更显得名实相符。可是一种近年出版的《词典》,却将“百辟刀”定义为:“即百錬刚刀。取‘百錬利器,以辟不详’之意。”则未免在旧误解上又增加一层新误解了。

  

 

 

  

  《古兵探观工作室》  杨萍