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瘊子甲的宋瘊子甲

原文

青堂羌善锻甲,铁色青黑,莹彻可鉴毛发,以麝皮为綇旅之,柔薄而韧。镇戎军有一铁甲,椟藏之,相传以为宝器。韩魏公帅泾、原,曾取试之。去之五十步,强弩射之,不能入。尝有一矢贯札,乃是中其钻空,为钻空所刮,铁皆反卷,其坚如此。凡锻甲之法,其始甚厚,不用火,冷锻之,比元厚三分减二乃成。其末留箸头许不锻,隐然如瘊子,欲以验未锻时厚薄,如浚河留土笋也,谓之“瘊子甲”。今人多于甲札之背隐起,伪为瘊子。虽置瘊子,但原非精钢,或以火锻为之,皆无补于用,徒为外饰而已。

注释

【青堂羌】古代羌族的一支,以居住在青堂城附近而得名,旧址在今青海西宁附近。

【綇旅】串甲片的带子。旅:整齐排列,这里指串扎。綇,音xiǔ。

【镇戎军】治所在今宁夏固原。

【札】铁甲上的甲片。

【钻空】甲片上用来穿带子的小孔。

【瘊子】皮肤上的一种疣疮。

【土笋】高出于地面的土柱,像竹笋一样挺立,故称为土笋。

译文

青堂羌人善于锻造铁甲,铁甲颜色青黑,光洁透亮可以照见毛发,用麝皮为带子串扎起来,柔薄而且坚韧。镇戎军官府有一副铁甲,用柜子珍藏着,把它作为宝物相传。韩魏公作泾原路统帅时,曾经取出来试验过。在距离铁甲五十步远的地方,用强弩来射它,不能射进去。曾有一支箭射没圆燃穿了铠甲的甲片,原来是射中了它穿带子的小孔,箭头被钻孔刮削,铁都反卷起来了。铁甲的坚硬竟达到了这种程度。大凡锻甲的方法,开始时铁片很厚,不用火加热,用冷铁锻打,比原来的厚度减少三分之二就成了。在它的末端留下筷子头大小一腔握块不锻,隐约如皮肤上长的疣子,用它来验证没有锻打时铁片的厚度,如同疏浚河道时留下的测量地面原来高度的土柱一样。这种甲叫作“瘊子甲”。现今的人往往在铠甲片的背面故意造出突起的小块,假充瘊子。这种铁甲虽然有瘊子,但原来就不是优质钢,或者是用加热锻打的方法制作的,所以无补于用,只能作为外表的装饰罢了。 齐家文化时期(约公元前2000多年)冷锻工艺已应用于制造工具。1978年以前在甘肃武威皇娘娘台齐家文化遗址出土的红铜器如刀、凿、锥和一些饰物均经过冷锻,锤击痕迹非常明显。在秦魏家出土的青铜锥也是经过冷锻的。1953年和70年代在河南安阳殷墟出土的殷代(公元前14~前11世纪)冷锤打的金箔碎片厚仅0.01毫米,厚度差不超过±0.001毫米。到北宋时期,文献中已有冷锻铁铠甲的记载。沈括著《梦溪笔谈》(成书于1086年)卷十九《器用》载:“凡锻甲之法,其始甚厚,不用火,令(冷)锻之,比原厚三分减二乃成,其未留箸头许,不锻,隐然如瘊子,欲以验未锻时厚薄,如浚河留笋土也,谓之'瘊子甲'”。由于冷作硬化的作用,瘊子甲“去之五十步强弩射之,不能入”。明代宋应星著《天工开物》(成书于1634年)有冷锻锯条的记载,用“熟铁锻成薄片,不钢,亦不淬。出火退烧后,频加冷锤坚性,用锉开齿”。

利用冷变形提高金属的硬度和韧性,是强化金属的重要方法。采用留“瘊子”的方式来测量加工程度,是当时简而易行的好办法。文中所说的“三分减二”的冷加工变形量,与现代金属冷加工常用变形量60~70%相比,极为近似。 国家体制下的大规模造甲和大规模造弓弩,出现两种状况,反应的是两种技术水平。这两种技术水平的差异性,体现在两类材料上,一种是金属的,一种是非金属的。在非金属“六材”上,辽金与大宋都处在一个水平,在金属钢铁上,大宋原料钢铁中,硫的存在所引起的这种“热脆性”严重影响钢铁的性能,钢铁中杂质元素的过多存在对钢铁的性能影响很大。盔甲的技术指标体现在三个方面,“防御性”和“适合人体穿戴”与“使用寿命”。盔甲的防御性在材料上体现在三个方面,一是钢铁表面硬度,二是钢铁耐冲击性与强度,三是钢铁材料厚度与结构构造。

沈括在《梦溪笔谈》里讲了冷锻甲这个问题,但是他不知道是怎么回事,只知道青堂羌的人用冷锻的方法可以造甲,而这种方法搬到大宋就造不出来了,问题就出在材料上。即便是青堂羌的人如果用了大宋产的原材料,也会造不出冷锻甲的,两地出产的材料都不一样,在硬度,塑性,强度上都不相同,用同样的方法加工,结果都是不一样的。用于冷煅的甲,在古代有两个阶段,前期叫退火调质,消除材料应力,后期枯虚冷煅不需要用火,自然锤锻,原材料必需具备两个条件,有很好的塑性(延展性),抗疲劳与断裂性在锤打下延展,在提高表面硬度的同时,甲片内部仍有韧性,而不会最后产生断裂。冷锻甲就是非常非常一般的盔甲,对西夏来说,没有任何加工难度。冷锻的实质就是冷轧,材料不经加热直接在室温下进行的轧制过程,在冷轧过程中金属材料有硬化现象。而这种硬化就是提高,原材料的表面硬度。

通过热锻出的甲片,不是做出那个样子就可以了,还需要正火,回火,淬火与退火热处理工续,冷煅的甲在后期就不再需要这种工续;通过热段的甲是必需热处理的。热处理技术,才是金属工艺中的考手艺的。这么说吧,这里面要掌握的就是火侯温度的问题,那个时侯可没有检测温度的设备哦,全凭长期积累起来的个人经验,就是同一个人,同时打几把同样的东西,也有软脆的差异,成功率很低,好不容易打造成型,最后一手难成正品。这也是热处理技术在中国,到目前为至一直落后西方的历史原因。恩,热处理热段出的甲片?那只是一种奢望,打刀剑可以,打甲片难,不要说有多少人能够掌握这种技术,即便是有很多这样的人材,看看能不能先满足做刀剑的需求!而真正使我怀疑的是宋人可能没有发现在冷轧过程中金属材料有硬化的现象,而这种技术起源最早出现在中亚地区。

大宋出的材料不具备冷锻的条件,用冷锻的方法根本没法加工,不是太软就是太硬,非要这样加工的结果就是甲片最终因金属疲劳而发生断裂。所以宋人是用热锻的方法来加工甲片,最后样子做的象那个样子,而性能却完全是不一样的。盔甲甲片的(所有材料)硬度与结构强度,抗冲击性是一对矛盾的对立体,硬度越高它就越脆,塑性越高,它就越软。要做到有足够的表面硬度兼有抗冲击性能,除了加工手段外,基本性能取决于材料。而材料的来源,是自然条件下的地理资源,天生的。

大宋用热锻的方法加工甲胄,真正需要的是金属材料的渗碳技术,渗碳工艺是一个十分古老的工艺,在中国,最早可上溯到2000年以前。渗碳:是对金属表面处理的一种,采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢,具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中,加热到900--950摄氏度的单相奥氏体区,保温足够时间后,使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层,从而获得表层高碳,心部仍保持原有成分. 相似的还有低温渗氮处理。这是金属材料常见的一种热处理工艺,它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度,提高其耐磨程度。然而渗碳如果浓度突然过渡就是表面与中心的碳浓度变化加剧,不是由高到低的均匀过渡,而是突然过渡。产生此缺陷的原因是渗碳剂作用很强烈(如新配制的木炭,旧渗碳剂加得很少),同时钢中有Cr、Mn、Mo等合金元素是促使碳化物形成强烈,而造成表面高浓度,中心低浓度,并无过渡层。产生此缺陷后造成表里相当大的内应力,在淬火过程中或磨削过程中产生裂纹或剥落现象。很显然如此复杂要求精细的工艺技术,不是街面抓几个所谓的匠人所能掌握的,没有长期的从业经验,就无从谈起。相比于冷轧技术也是提高钢铁料的硬度而言,热锻的加工难度大了许多,而且很难掌握。

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