越王勾践剑、大马士革刀...削铁如泥的古代名刀能被复制吗？

中科院物理所今天

以下文章来源于中国科普博览，作者全日精英高校联盟

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大家一定经常听到这样的说法：“削铁如泥，吹毛即断，古代的刀具非常锋利，只是制造技术已经失传，我们再也做不出这么厉害的刀了。”

古代名刀制造技术真有这么牛，现代技术都无法复制吗？

Part. 1

古代名刀制造技术无法复制？

答案并不是那么简单。以大马士革刀为例，在古代，大马士革刀是上等的刀具。从公元前6世纪开始，一直到大约1750年，它都是顶级刀剑的代表。然而，大约从1750年开始，高档的大马士革刀剑逐渐从市面上消失了。到19世纪早期，就连品质较低的产品也慢慢淡出了人们的视野，这就是我们常说的大马士革刀的“失传”。

关于它的失传原因，目前存在很多说法，不过可能性较高的是作为其制作原料的印度产乌兹钢锭遇到了资源危机，因而不得不逐渐消亡。

近代仿制的大马士革刀

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近代金属材料学的分析结果显示，钒可能是促成乌兹钢较高力学性能以及特殊纹样的主要原因。古代工匠无法从元素组成的高度来对产品品质进行管控，一旦指定矿石产地资源枯竭，便很难利用其它原料再现从前的产品。毕竟钢铁实际上是多种元素构成的合金，成分极为复杂不说，最终性能还可能受到具体热处理路线的影响。从这个意义上来说，古代的大马士革刀可能真的已经失传了。

不过，这并不是说现代技术无法制成与之类似的刀具。现代工艺完全可以制成类似的花纹，而且拜更高性能的现代冶金机械所赐，花纹的纹样与古代比还更加多变。加上人类对钢铁材料学和热处理工艺的深入理解，刀具整体的综合力学性能也要高于过去的产品。

但仍有不少现代工匠和学者固执地认为如今生产的大马士革刀与其古代同类是完全不同的存在。的确，任何一种古代工艺的复兴都存在类似的问题，即便在性能上已经有了接近乃至超越，但毕竟时过境迁，很多当年的条件已经不复存在，百分之百的复原有相当大的难度。今天的工匠和科学工作者执着于复原这些古代工艺的努力仍然值得钦佩，只是复原程度到底达到多少才算成功就是见仁见智的事情了。

“削铁如泥，吹毛即断”从古代开始就是我们形容刀剑锋利程度的至高标准。如今我们可能无法百分百复刻一把大马士革刀，但要制造出达到古代“至高标准”的刀具，现代技术是完全可以实现的。以削铁如泥为例，工业机床上用来加工其它金属零件的各种刀具切削起铁来简直比砍瓜切菜还要轻松。

Part. 2

打造一把锋利的刀需要几步？

首先，硬度是决定锋利程度的首要因素。当两种材料相遇，相互发生摩擦时，谁将受到划伤，谁又会相安无事？决定材料间相互摩擦时加工/被加工关系的是材料的硬度，硬度越高越耐磨，硬度越低则越容易被划伤。硬度是材料的基本属性之一，微观上硬度的含义是材料内部原子发生移动的难易程度。

以较为常见的切削工具钢——高速钢为例，它的洛氏硬度（HRC硬度）可以达到62甚至更高，而普通钢材的出厂硬度大约只有25～35左右，在高速钢刀具面前完全就是弟弟。车铣刨磨各种操作下来，被高速钢安排的明明白白，网上随处可见的各种刀具切削视频就反应了这一过程。当然，如果需要加工的材料本身硬度就达到了高速钢级别，那就只能采用硬度更高的刀具材质，例如粉末冶金烧结材料、金刚石以及陶瓷刀头了。

各种切削工具钢刀头

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其次，光有硬度还不够，韧性同样重要。硬度绝非越高越好，适当的硬度才是最好的。为什么这么说呢？硬度和材料的脆性是息息相关的，正常情况下，硬度越大脆性越大，韧性越低。想提高钢材的硬度其实很容易，钢材冶炼过程中，往往离不开淬火这道工序。经过淬火的钢材硬度都会有显著提升，但同时脆性也会极大增加，如不经处理直接使用，很可能硬度虽高，但稍微受到冲击就会出现豁口。

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解决这个问题的办法就是在淬火后加上一个叫做回火的工序，大致可以理解为把加热后经过极速冷却的钢材再重新加热到适当温度并保温一定时间。通过这样的操作，就可以让刀具本身尤其是刃口处既有耐磨性，又不至于在切到硬物时立即崩裂。

最后，刃口的几何形状同样是刀具，尤其是厨用刀具锋利程度的关键因素。较长的刃口，侧面呈现锐角，不仅在切削时拥有更小的接触面积（更大的压强，即更锋利），还有着打磨方便等特点。

当然，较长的刃口在加工时要比短刃口更加费事，不少低端刀具（如水果刀等）多采用短刃口，但高档厨刀往往有非常长的刃口。长刃口带来的另外一个好处是切开食材离刃时更容易，不至于发生粘刀的现象。

总而言之，硬度、韧性、刃口几何形状共同决定了刀刃的锋利度，其中硬度与耐久度关系很大，而韧性决定了刀刃抗豁、抗弯的能力，刃口形状决定了维护的难易程度。

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Part. 3

好刀不应一味追求锋利

综合力学性能很关键

锋利当然是刀之所以称为刀的核心要素，但一味追求锋利并不明智。与刀的使用场合相应的综合性能更为重要。那么，刀在不同的使用场合下需要不同的性能侧重吗？答案是肯定的。

比如，剔骨时所用的剔骨刀，为了使用方便经常会设计为非常细窄的形状。这是因为剔骨时往往会把肉吊在高处，过重的刀身会造成作业疲劳，另外刀在肉内部划动时细小的刀身也可以降低阻力。由于在剔骨时要根据骨骼与肉类的连接情况不断转换进刀方向，刀身经常会受到扭转作用力。而在进行长度很大的切割时（比如从颈部一直切到臀部），刀身又会受到很大的侧向弯折作用力，如果材质过硬，就容易发生折断。所以，剔骨刀一般都会采用材质相对较软、韧性好的钢材。

又如闻名世界的越王勾践剑，被埋藏于地下两千年后仍然能有非常高的锋利度，可以一次切开十几张叠着的白纸。不过越王勾践剑材质属于青铜，综合力学性能比钢要低很多，尤其是韧性比较差，所以越王勾践剑在出国展出的时候出现过刃口人为损坏的事故。而类似的青铜剑在掉落地面时也发生过断裂为很多截的情况。

因此，硬度和韧性的恰当组合对于一把好刀而言是非常重要的。高端的刀具会在刃口处通过调整热处理工艺增加硬度以提高锋利程度和耐磨性，然后同时还能保证刀身的韧性，甚至同时利用两种或者多种材料制作的刀具也并不罕见。

越王勾践剑

作者：Siyuwj

Part. 4

想要保持锋利，日常维护不可少

在日常生活中，刀具主要是用来进行食材加工的，那么都有哪些办法能够尽量维持刀刃的锋利度呢？

首先，可以把刀具蘸水后再对食材进行切割。尤其是淀粉含量较高的食物，切割时含有大量淀粉的组织很容易粘附在刀刃上，如果刀具干燥，这种感觉会更加明显。刀具湿润后在触感上会变得更加锋利，同时食材断面也会更加美观。

其次，选用材质合适的菜板。与食材相比，菜板的硬度要高的多，给刀具带来的磨损也会比较大，实际上菜刀变钝主要是菜板造成的。从这个角度而言，使用质地较软的树脂菜板比木质菜板更容易保持刀刃锋利。不过，由于树脂较软，刀刃切入后会有粘刀的感觉，没有木质菜板带来的清爽感。因此，如何进行菜板的选择就见仁见智了。

最后，再好的刀具都不可能保证永久的锋利，特别是每天都会派上用场的厨用刀。刀刃变钝后再进行研磨当然没有问题，但在刀刃有明显钝感之前就定期研磨是更为合理的选择。及时的维护可以大大减少让刀刃重新恢复锋利所花的功夫，也能在准备食材时一直保证清爽的手感。硬度过低的刀刃可能会很快变钝，而硬度过高又可能给研磨带来困难。因此，硬度合理的刀刃可以尽量减少需要研磨的次数，同时还可以在接受研磨后尽快恢复刃口的锋利度。