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机械技术

古代的工匠大都在夜里给刀剑淬火!这是什么缘故?

时间:2018-05-28 22:10:40   作者:未知   来源:网络文摘   阅读:155   评论:0

    古代刀匠只在月黑风高夜里干的“勾当”就是淬火。

    但古代刀匠干这事为什么只选在黑夜里进行呢?难道,有什么东西是我们在白天不能看到的?

    事实确实是这样:

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    今天,我就在这里试着作个解释,难免多有错漏,请各位多加指正。

1、下面是一把完成的刀胚,在炉子里烧得通红,一段时间后会略带橙色,拿出,在黑暗中静置;

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2、由于刀尖较薄,从图 1开始,就已经开始冷却,颜色渐渐变暗。刀茎位置也是同理。不过比刀尖冷却得慢点。刀背因为是最厚的,所以还是颜色光亮;

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3、冷却继续进行,按理说,再有一点时间,全刀应该是冷却成下图的样子 (注意,下面是图8);

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    可事实却不是这样 ,刀尖在冷却过程中,忽然出现了颜色略浅的亮斑(图 3);

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4、冷却继续,此时,刀茎和刀尾同样也出现了亮斑,且刀两头异常的光斑不断扩大,形成了一个大圈圈;

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5、接着观察,亮斑形成的圈开始变小,刀的外围也变得更亮;

6、然后,圈圈越来越小,刀尖开始再次变暗,表明刀尖的冷却过程重新继续;

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7、圈圈合拢,刀背形成一个暗黑的半圆,它的温度低于周围;

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8、忽然,刀背上那个半圆暗黑区消失了,整个刀背变得光亮,同时,刀尖,刀茎和刀尾部分因为冷却的关系,变成暗黑了;

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冷却依然延续,此时,已经再没有新的亮斑生成了,刀胚慢慢变暗,逐渐消失在黑暗中;

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上面这10张照片,每帧的间隔是5秒……在这短短不到一分钟的时间里,我们见证了钢材极其特殊的“再辉现象”。

图 1,为刚出炉的碳钢刀胚,其仍处于高温,即纯奥氏体状态。

图 2,由于刀尖、刀茎、刀尾较薄,所以其温度下降得快,颜色迅速变暗。

图 3,当温度进一步下降时,刀尖、刀茎、刀尾位置首先达到了临界温度的上限,里面的奥氏体开始转变成珠光体。这个过程会导致相变潜热的释放,从而导致这些部位回温,出现亮斑。

图 4 - 7,由于刀背比较厚,降温较慢 (尚未达到临界温度),所以刀尖、刀尾部分的回温亮斑对其产生了围攻之势,形成了半圈状。

图 8,当刀背也降到临界温度上限时,相变潜热的释放令整个刀背变得光亮。

图 9 - 10,当刀背里余下的奥氏体的相变完成后,临界温度下限已经达到,刀胚以恒定幅度继续冷却,逐渐变暗,消失在黑夜中。

    这种现象速度之快,加上白天可见光的干扰,导致钢材表面颜色变化不明显,所以,我们才不得不在黑暗中进行观察。然后,通过其暗影的变化,由此来掌握淬火过程。

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    但是,经验告诉我们,如果钢材以很高的温度来淬火,很容易产生淬裂;另一方面,淬火温度如果太低,则不能达到机械性能的要求。所以,最佳的淬火温度应该是略高于临界温度就可以了。

    那我们如何才能获得略高于钢材临界温度的淬火温度呢?

    细心的刀友在看完10幅插图的解释之后,大概已经猜到方法。

    其实钢材的慢速加热和慢速冷却,其微观结构的变化、热量的吸收释放、外表的颜色变化是一致的,只不过,加热的过程是冷却的反过程。

    插图中,慢速冷却的刀胚经历了钢材临界温度的上限和下限,其变化在黑暗中清晰可见。换言之,只凭看刀胚表面的亮斑及暗影的变化和移动,我们可以迅速地知道钢体是处在临界温度之上(图 1,2),之中(图 3 - 8),还是之下(图 9 - 10)。

    回到主题,古代的刀匠在白天锻打好刀胚之后,会把刀胚先在空气中慢慢冷却(正火)或者塞进草木灰中退火,这其实是为了晚上的淬火作准备。

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    夜幕降临之后,刀匠升炉,把炉火调整到不快不慢,然后把刀胚塞进燃烧的木碳中,缓缓加热,然后细心观察露出的刀尾、刀茎部分的颜色变化,这些部分随着温度的升高,颜色逐渐由暗红色转至红色,钢的亮度同时也逐渐增加……

    忽然,当钢体被加热到了临界温度的下限,这时,一部分珠光体开始向奥氏体转换,需要更多热能,导致钢体表面出现温度的不均匀。所以,刀茎、刀尾部分就出现了一道不容易察觉的暗影。

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    由于刀体有厚薄长短,加热时,暗影不断移动着,然后,刀体达到了临界温度的上限,暗影就会消失,此时的钢体已经带着亮红色,刀匠稍稍等了一下,将刀胚取出,然后放入冷水中淬火……大功告成!(后面当然还要回一下火。)

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标签:刀剑淬火 

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