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你是古代的铁匠（比方说，从公元前500年到公元1800年），你有一块铁或钢。也许它是从天上掉下来的，就像在古埃及，铁被称为“天空的金属”。人们普遍认为，在大约公元前1300年之前，极其罕见的陨铁是古埃及人唯一知道的铁。
如果铁不是从天上掉下来的，也许你或你城镇的一些专家，用铁矿石、木炭、秘密魔法配方，再加上祈祷或咒语来制造它。也许你从那时的印度进口了钢铁，因为古代印度人可以制造一些特别好的东西，叫做乌兹钢 ，或者也许你还保留着你父亲的魔法剑的碎片，那是他在有不洁想法时与某人或某物战斗时折断的。反正它就是断了。
现在你需要用铁或钢再做一把剑。
你会怎么做？大多数当代人从来没有思考过这个问题。如果被逼问，他们往往会狡辩，猜测是通过浇铸、轧制，或通过将其压成一个形状来完成。你可能在汽车厂看到过，汽车车身就是以那种方法用金属薄板制成的。
所有这些都是错的，大错，特错！
让我们从更简单的事情开始。你有一块铁，你想做一个干草叉或贞操带，因为你老婆需要一个。你要做的是：把你的铁片加热到某种红色。然后，当它还是热的时候，你用锤子把它敲成想要的形状。重复加热和敲打，直到你有最终的形状。然后你就搞定了。
现在你想做一把像样的剑。你也要加热和敲打你的材料，但这只是整个过程中的一小部分。
你，那个铁匠，在制作一把剑上花费的时间将远远多于制作干草叉、锅碗瓢盆。总之，无论你的锻造技术有多么复杂，有一个基本事实依然存在：
大约公元1800年前，所有用铁或钢制造的东西，都是铁匠用锤子敲打锻铁而成的。
所有的铁或钢剑、刀、斧、全副盔甲、贞操带、链环、锁和钥匙、针等等都是这样制成的，没有例外。
下次你在某个博物馆看到一套全副盔甲时，你会用一种新的观念来看待它。想象一下，只用一把锤子、一个铁砧、一个火炉（就是一个铁匠的炉子，带有风箱和木炭）和一些简单的工具，如钳子和锉刀，就可以制造它。
你能做到吗？我也做不到。
如今，如果你想成为一名顶级模特，会有人告诉你需要“近3个月的漫长而艰苦的训练阶段”。然而，如果你想赚真正的钱，你可能需要一年甚至两年相关培训。
相比之下，一个铁匠，能够生产我们在这里讨论的一把剑，必须学习和练习很多年。一千多年前和今天没什么区别！
如果你有幸见到一个有能力重制古剑的铁匠，你会很想问他：“你能不能做一把我在博物馆里看到的那些图案焊接的大马士革剑的复制品？”
他笑着回答，“我在这方面已经做了三年了，请再过个5到6年再来吧。那时我可能会有一把漂亮的大马士革剑”。
“如果你想买的话，别忘了带上大几千欧元的现金”。
这就是铁匠最后给你的报价，我现在可以告诉你，铁匠并没有唬你。
你可能会跟我说：“貌似有点意思，但有这么麻烦吗？毕竟，我看过的许多奇幻小说都是用铁水铸造剑。2000多年前，在中国还有巨大的铸铁大锅呢？在青铜时代，所有东西都是铸造的，我在博物馆里看到过剑的模具。那么，这又怎么说呢？”
你告诉我的是完全正确的，但我要告诉你：
奇幻小说，还有很多别的东西，都搞错了。
如果不是真的需要做这个工作的话，对错都无所谓。
你说的「铸铁」是一种与铁或钢完全不同的材料的名称，它确实是铸造的。但铸铁既不是铁也不是钢，而是一些脆性的东西。要是你挥舞一把铸铁剑，我相信通常落败并被杀死的那个人就是你。
而青铜，是一种由大约90%的铜和10%的锡所组成的合金，确实很容易铸造。在19世纪中期之前，铁和钢从来不是铸造的。
原因很简单：古代铁匠们无法将其升温到它的熔点。
他们无法将火的温度提高到熔化铁所需的1536℃。作为比较，铜和金的熔化温度分别为1084℃和1064 ℃；而青铜的温度低至800℃-1000℃，具体取决于成分。
生一个好火，并向它吹气，像古埃及人那样通过空心芦苇，可能会达到1100℃。但是，如果你尽力吹，也不可能升到1536℃。
图片显示的是埃及萨卡拉梅瑞卡石墓中的一幅浮雕。它可以追溯到第六王朝，距今约4400年。它显示的可能是金匠（或更可能是他们的学徒或雇员或奴隶）向一种炉灶吹气，打算熔化（一点点）黄金。这个特别的吹风工作需要六个人，只是为了让一点点黄金达到1064摄氏度!
无论用什么方法融化一小块铁或钢，这种方法都不能做出一把剑。
想一想，你会怎么做才能获得很高的温度？
用明火是行不通的。你需要在火周围有相关的建筑，你需要向它吹入大量的空气（有氧气更好）。
换句话说：你需要一个高炉 。
我敢肯定你造不了高炉 （blast furnace，或鼓风炉） ，我也无能为力。但我们所有人都可以通过手指按开关使温度非常高：例如，打开灯泡。换句话说，我们使用电力。
你的灯泡中的钨丝的温度约为3000℃，你只需扭动开关就可以得到这个温度。
很不幸，你，古代的铁匠或炼铁厂没有电。充其量，你有一群奴隶（或学徒）来操作风箱。一个好的水车驱动风箱要好得多，而蒸汽机则更好。
除非，你是在异世界，那么我估计你会喜欢魔力，比电力更酷炫，更方便，不是吗。
电力击败了所有这些。但蒸汽机和电的存在时间并不长，其他的选择也不是那么有效。在19世纪中期强大的蒸汽机出现之前，没有大规模的钢铁生产，这并不是偶然的。
问题归结到一点就是：
“锻铁不能在铁匠铺熔化。”
所以作为铁匠的你，没法“浇铸”一把剑。
那么锻铁又是什么，它是如何得来的？
锻铁是一种碳含量很低的铁合金（低于0.08%），与铸铁（2.1%至4%）形成鲜明对比。它是一种半熔化的铁块，内含纤维状的矿渣（重量不超过2%）。锻铁坚韧，可塑性强，延展性好，耐腐蚀，容易锻造焊接。
在开发出有效的炼钢方法和获得大量钢材之前，锻铁是最常见的可塑铁。它之所以叫做锻铁，是因为它在高温下被锤击、轧制或以其他方式加工，足以排出熔融的熔渣。
锻铁最初是通过各种熔炼工艺直接从矿石中生产的，今天都被称为「熟铁吹炼工艺」。应用这种工艺的火炉同时也称为熟铁吹炼炉（bloomery），到19世纪以前，一直是高炉应用中的典型。
熟铁吹炼炉由一个坑或烟囱组成，其耐高温的墙壁由土、粘土或石头制成。在靠近底部的地方，一个或多个管道（由粘土或金属制成）穿过侧壁进入。这些管道叫做风口，允许空气进入炉子，可以通过自然通风或用风箱或喇叭形风管强制通风。炉子底部的一个开口可以用来清除炉渣。
生铁和铸铁的碳含量比锻铁高，但熔点比铁或钢低。铸铁，尤其是生铁有多余的渣子，必须至少部分清除，才能生产出优质的锻铁。因此，它很脆，不能用于制造大多数五金件。所以用铸铁做剑的话，你首先要考虑的不是它的性能，而是，它能不能卖出去。
既然不能熔化锻铁，而铸铁又不堪大用，那么你在中世纪或任何古代的什么时候，想改变铁的形状锻造一把剑，能做的工作就只剩下——锤了。
但是还没完，有个重要问题还没有解决，锻铁对于某些用途来说太软了，比青铜还要软。
因为锻铁本身只能算作是半成品，要制作合格的好剑，你还要往里面加点「碳」，就是字面意义上的碳。
锻铁适合于许多不需要太多“摧残”的东西，从叉子到扣子。但是，当你的生命依赖于你的材料的强度时——比方说，一把剑——你想要更强韧的东西。你想要铁的强化形式，即「钢」。
经过漫长的摸索学习，你终于学会了使材料硬化和韧化的方法。你发现，在木炭床中加热锻铁会使材料表面变硬，这对形成切削刃有好处。似乎有什么东西从外面进入了材料，使其变硬。
如果不是让材料在空气中慢慢冷却，而是将其投入水或油中快速冷却，硬度就会增加，这种技术称之为「淬火」。这些过程使铁变得坚硬（耐刮擦或凹陷），但也很脆。然而，如果再次加热铁，这次温度较低，它就会放松，失去一些硬度，但以增加韧性（吸收能量而不破碎的能力）来弥补它。这就是所谓的「回火」。
你感觉你的造剑技术终于提升了一个档次，先别高兴得太早，你只是“肤浅地”加强材料的表面或外壳……
为了使一把剑整体变硬，你还需要进一步的技术应用。可以将表面硬化的薄铁条焊接在一起。这不仅使强化的金属分布在整个最终产品上，而且还创造了具有美感的图案，称之为「图案焊接」。
做一把有花纹的剑或许你一辈子也学不会，其实不会也不打紧，顶多你就是少几个大客户罢了，你还有其它选择。大客户的需求是什么，那就是你最初中意的性能优异又能炫耀的——乌兹钢剑。
这种剑做出来是相当困难、费力、耗时且昂贵的，需要在材料中均匀地分布硬度。一种是在木炭中加热铁，如上所述，但时间很长，约为数周。这个过程叫做「渗碳处理」，其产出物是「渗碳钢（或泡钢）」。在古代印度，有一种工艺是将铁与其他材料在坩埚中熔化，这产生了“蚕丝铁”或“乌兹钢”。乌兹钢出口到了大马士革，传说中的刀剑就是在那里制成的。
好了，对于怎样造一把好剑，你大概已经有些头绪了。
为了让你对其中的理论细节有个更深刻的认识，现在有必要回答一些需要梳理的问题。
钢和铸铁和铁到底是什么关系？
如果我们在（本来是纯）铁中加入一点碳，我们会得到一系列的材料，我们称之为：
- 如果碳浓度在0.3％至2％左右，则为（碳）钢。
- 如果我们的碳浓度在2％至4％之间，则为铸铁。
请注意，「铸铁」是一种铁碳合金的名称。铸铁并不是浇铸到某个模具中的「纯铁」。它是一种铁合金，因为与纯铁或钢相比，它很容易因浇铸而得名。
有很多铁合金（铁和其他元素的混合物），因为有很多其他元素可以与铁混合。其中一些合金我们称之为钢，另一些我们称之为铸铁。因此，这些名称只是一大堆具有不同成分的铁合金的通用或集体名称。
唯一的共同点是，所有的钢和所有的铸铁品种都含有铁。
特殊钢有限定词，名称多得近乎泛滥。
钢的名称可能是历史性的（乌兹钢、谢菲尔德钢、玉钢）、科学性的（亚共析与过共析钢）、与人有关的（贝氏体、马氏体、菜氏体）或描述外观、工艺或特性的（珠光体、马氏体钢、弹簧钢、低碳钢、不锈钢、TRIP钢）。
STOP！这个小问题到此为止。
为什么铁里面的一点点碳会使其特性，发生如此大的变化？
从低往高，介于0%和4%之间的碳浓度决定了我们是否有：
- 相对较软的纯铁，熔点高达 1538℃。
- 坚硬但有韧性或延展性的钢，熔点仍然相当高，约为1500℃。
- 非常硬且相当脆的钢。
- 完全脆性的铸铁，熔点低，约为1150℃。
为什么？碳是如何创造这个奇迹的呢？
我们在这里应该注意到一个简单的事实：几乎所有合金的熔点，例如我们算作“铸铁”的铁和4%的碳的合金，总是大大低于主要纯元素的熔点。
这差不多可以理解了为什么青铜和黄铜等铜合金在金属技术出现时比纯金属更容易处理。
看吧，为什么如果你添加一点这个或那个，熔点就会下降？这是一个非常棘手的问题，其实我现在也没搞得很清楚。
对于你的好剑而言，什么才是最重要的属性？
第一个重要的属性是：
绝对不能断！
如果是这样，你就给了你的对手一个他肯定会使用的破绽。
当然，制作一把牢不可破的剑很容易。你甚至可以用易碎的铸铁制作剑身，它也不会断裂——只要你把它做得相当厚。
它当然不会断裂，因为现在你挥不动它了。这无可厚非，但却清楚地表明，我们需要考虑与重量或尺寸有关的具体属性。
制作一把牢不可破的轻质剑也很容易：只要用一些坚硬的木材如白蜡木或紫杉木制作。它可能相当轻，但不会轻易折断。不用说，你的顾客还是不会满意的。
对于恰到好处的长度来说，你需要与之相配的重量，而且你的剑当然应该比木头更硬。
要尽可能的硬。你希望它能切开盔甲和骨头，至少在原则上是这样，而用软材料制成的剑是不可能做到的。
玻璃剑符合这些要求，相当坚硬、锋利，而且容易调整到合适的长度和重量。
嘿，它应该是硬的，但却是一次性的。玻璃轻而硬，但在第一次撞击时肯定会碎裂。
所以它应该是脆性的反面，也就是：？？？
也许“坚韧”这个词合适吗？是的，坚韧可能是正确的词，但皮革也相当坚韧，你老婆在某些场合也是如此。我们需要一个更好的词。
脆性的反义词是「延展性」。如果一种材料在受到机械应力的过度负荷时不会破裂，如玻璃、瓷器或混凝土，而只是有些变形，那么这种材料就是有延展性的。延展性材料也叫做「可锻性」。你可以用木槌或锤子来改变它们的形状。
这就是为什么当你撞上一棵树时，你的车体会扭曲和弯曲，或者如果你的剑撞上一个硬物，剑会遭受一个缺口。坦白说，我们都不喜欢这种弯曲或缺口。如果你在撞到树后看你的车，你会倾向于使用草字头的那个字。
现在想象一下，你的车体本来是由玻璃这样的脆性材料制成的，你会感激钢（或任何其他金属）的延展性。你的剑也是如此。比起断裂，凹痕才是你想要的。
我们需要在这里作出妥协，鱼与熊掌不可兼得。
这里我们知道了制剑的核心问题：剑身应该是坚硬的，但不是脆的。它必须有合适的重量和长度。
而满足这些标准的唯一方法是使用一种优化的延展性材料。换句话说，就是一种金属。
古代的铸剑师想出了各种各样的方法来处理上面这句话中的“优化”。
将两种或两种以上的铁或钢结合起来。例如，硬而脆的钢与软而有延展性的锻铁相结合。我们先把这种剑称为「复合剑」。图案焊接的剑或日本剑就属于这一类。
另一种方法是以坚硬且相当脆的“乌兹钢”作为开始，但以这样的方式进行加工，其结果是坚硬但不再是脆性的。乌兹剑，有时也叫做“真正的大马士革剑”，就属于这种类型。
因此，用令人难以置信的复杂技术制造的好剑在近2000年前就存在了。但在大约公元800年后，西方的一些铁匠不再制作精致的图案焊接的剑，而在本质上只是在较软的核心上层压较硬的钢。为什么？那些美丽的图案焊接剑有什么问题？
不管他们的理由是什么，他们仍然用锤子把钢敲打成形。大约在1850年之前，人类就已经能够铸钢了。铸钢是我们今天的主要技术。所有的刀、镰刀、切割工具、潜水艇艇身等等（更不用说剑了）都是由统一的铸钢制成。
在上述所有技术的基础上，还有最后一项重要的优化措施：只对重要的部分，即剑身的切削刃进行硬化，这种特殊工艺称为「表面硬化 」。表面硬化（Case-hardening）是指对金属物体的表面进行硬化，同时允许其下层的金属保持柔软，从而在表面形成一层较硬的金属薄层。
我们在这里有一个非棘手的“为什么”问题。为什么剑刃的锻造从一个极其复杂的过程发展到一个明显相当简单的过程？
关于剑的重要特性，还有什么需要我们考虑的吗？当然，还有很多我说不上来的。
你想要一个特定的形状：直的和双刃的，像马刀那样弯曲的，或者像亚特坎剑那样反过来的（反曲刃）。
你想要一个特定的剑身横截面：像凯尔特剑那样的椭圆形，像日本武士刀那样的楔形。有一个、两个或三个剑槽或凹槽。也许你的剑身应该是空心的？
你可能希望剑身极其锋利并保持这种状态。
你希望你的剑不会疯狂地生锈，而且它不应该随着时间的推移而变钝。
你的剑应该是负担得起的，而且铁匠应该能够修复它在战斗中遭受的一些小损伤。
更为重要的是：剑身应该是灵活的或有弹性的。换句话说，如果受到强压，它应该能够弯曲，但如果力道不对，它应该马上恢复到完全平直。
古老的宝剑传说赞美的，是剑可以绕着持剑者的身体弯曲成一个半圆而不会断裂或保持弯曲。
我们把这称为「弹性变形」，这种变形不是永久性的，但可以使材料恢复其原来的形状。弹簧或橡皮筋弹性变形很容易，而你的剑，应该能够弹性变形，但不会很容易。所以「弹性」或「刚度」作为一种属性也需要更多的思考。
还没完，到目前为止，我们只看了刀片。但你还需要一个带有护手的剑柄，一个柄头，等等。
你的完整的剑（剑身加剑柄）现在有一个重心，应该离剑柄不太远。重心的位置连同它的重量决定了它的「惯性力矩」。所有这些连同你的剑柄所提供的握持方式决定了它的“操控”方式。
当然，一把剑如何操控取决于剑和你。一个尺寸并不适合所有人，这是肯定的。手感作为一种属性，只对打算用于实际战斗的剑很重要——但它又是极其重要的。如果你不能把剑当作手臂的一部分来挥舞，那么最好的钢材对你也没有什么好处。
最后一点是：你的剑应该具有上述的所有属性，但它也应该是一件艺术品。这在我们这个开明的时代尤其如此，我们不再把剑作为工作的工具，而只是为了它所象征的东西。
鱼与熊掌不可兼得，你也不可能拥有一种容易理解的材料并将其用于各种不同的事情。
不能再说下去了，再说你们就会走人而不给我点赞了，走人和点赞不可兼得。
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