身为冷兵器爱好者，免不了要接触很多关于金属的专有名词，尤其是关于钢铁的。很多词汇大家经常能够接触到，结尾都带个钢字，弄得人头晕眼花。其实这些名词有的是指冶炼钢铁的工艺，有的指刀身材质的工艺。今天，就给大家梳理一下这些概念。
炒钢和灌钢，大家应该比较熟悉，指的是中国传统的冶钢技术。也是了解其他传统工艺的基础。
钢和铁是有区别的。普通的铁矿石只能生产出生铁，距离钢还有一定的距离。古代钢主要是指铁和碳的合金（当然也会参杂杂质），碳的含量不同，钢铁的性能也不同。钢就是含碳量大于0.025%,小于0.2%的铁碳合金。
简单说，含碳量低近乎于纯铁的是熟铁，不好用，很软；然后钢因碳的含量不同大体上分为低碳钢、中碳钢、高碳钢，随着碳的含量变化，性能也不同；当碳高到一定程度的时候，就是生铁，很脆，只能铸造不能锻造。
低碳钢－含碳量小于0.25% 碳素结构钢－含碳量大多在0.7%以下
中碳钢－含碳量在0.25～0.6% 碳素工具钢－含碳量一般在0.65～1.35%
上图是最直观的三个例子。咱们平时用的黑不溜秋的铁锅，就是生铁的，很脆，摔了不会变形，但是闹不好会碎；那种白皮的老式铁皮罐，往往是熟铁的，软不溜秋的，摔了不碎但是会变形。而老式的搪瓷杯子，是用钢做到，结实耐摔。
炒钢出现的早，西汉年间就已经开始使用这种技术了。简单说，炒钢是将生铁加热到一定的状态，随后像炒菜一样不停的搅拌，使碳被氧化成气体，制造出低碳钢或者熟铁。不过需要注意的是，这项技术虽然起源甚早，但是用“炒”去形容这项技术，是明朝之后才有的。
▲汉代炒钢
灌钢法比炒钢要先进，产量也更高。早期炒钢技术要想清理出铁中的杂质，只能一炒到底，连同碳一起炒没，生产出熟铁。简单说，灌钢法便是在拥有熟铁和生铁的基础上，将生铁和熟铁放在有一起冶炼，生产出杂质相对少、性能相对稳定的钢材。不过，自灌钢法产生一直到明代都一直在进步，具体的技术细节一直在变化，这里不一一赘述了。
▲明代《天工开物》里的灌钢
这里需要介绍一个比较特殊的概念：百炼钢。
在汉代的刀剑铭文上，我们常常能看到多少“炼”的记载，有三十炼，五十炼，最高有百炼的。由此这些刀剑的工艺被我们称之为百炼钢。
▲炼钢的铭文
其实一开始，这只是古人的无奈之举。因为早期的炒钢技术只能生产熟铁，生产出的钢不稳定，杂质多。
如果要想锻造刀剑，则要将炒钢出的薄钢片叠加在一起，像和面一样将他们折叠锻打。锻打可以使它们融为一体，也可以进一步清理杂质。不过，这种工艺生产的刀剑会呈现美丽的花纹。
▲古刀剑的花纹
▲折叠锻打
不过您可别觉得古人low，在汉代，这已经是世界级的高科技了，当时与汉朝并驾齐驱的罗马都对汉朝的钢铁赞叹不已呢。
不过到了后世，冶炼出的钢铁越来越稳定，百炼钢有了一些新的发展。首先，不再是无意识的混合锻打，而是有意识的选择特定的钢材进行配合。到了宋代，更出现了旋焊工艺，即将不同的钢铁拧在一起反复锻打，这种工艺生产出来的钢材花纹如同羽毛一般细腻，非常美观。
▲旋焊工艺
▲旋焊工艺生产的花纹非常细腻
之所以说百炼钢特殊，是因为它一方面可以说是锻造刀剑的工艺，另一方面本身也是冶炼的一部分，有去除杂质的作用，而且将不同的钢材混合成了新的钢铁材料。
前面已经说到，低碳钢、中碳钢、高碳钢因为含碳量的不同，硬度也不同。高碳钢硬，可以磨得非常锋利，但是相对脆；而低碳钢韧性好，但是硬度低。中碳钢不上不下显得很平庸。
图：继续三个直观的例子。老式自行车的链条，很多是低碳钢做的，韧性好，好加工，不易断；锉刀一般是高碳钢做的，硬，耐磨，啥都能削；锤子头硬度不需要太高，韧性也不需要太好，但是差了也不行，所以多用低碳钢做。
为了发挥不同钢材的特性，在制造刀剑的时候，古人又发明了包钢、夹钢、嵌钢等等金属复合工艺。这些工艺和百炼钢不同，是单纯将不同钢材进行整合的工艺，并不产生新的材料。
这些工艺的前提，都是金属冶炼进入到一定的地步，可以生产出纯度足够高的钢材。这些工艺的核心，其实就一个谚语：好钢用在刀刃上。
包钢，是以相对软的钢材，比如低碳钢或者熟铁为骨架，锻造出刀的基本形状，再用一片高碳钢的薄片包裹住刀的一侧，锻打成刃。古人有时候为了追求高碳钢的纯度，会使用折叠锻打后的高碳钢。
▲包钢的截面
包钢技术日本也有，他们称之为甲伏锻。包钢技术也有一些局限性，首先是很难出双刃，所以一般不拿来锻剑。另外，包钢是硬钢包软钢，打磨的时候如果磨过了头，将里面的软钢漏了出来，这刀可就废了。而且这种工艺相对复杂，生产率比较低下。
相比较而言，夹钢的工艺要简单一些。夹钢是以硬质的高碳钢为里，两面夹软钢。这种工艺优势在于可以制造出双刃剑，打磨也不需要小心，生产也相对简单。夹钢在日本也有，他们称之为三枚合。
▲包钢和夹钢的截面示意图
但是又存在一个问题，夹钢所耗费的高纯度高碳钢比包钢工艺多的多，而高碳钢的价格比低碳钢和熟铁昂贵，所以在成本上相对要高。也正因为如此，夹钢在日本用的不多，但是在中国更为流行。
不过，中国古代最具代表性的金属复合工艺并不是夹钢，也不是包钢，而是嵌钢。
嵌钢是以软钢为骨架，随后在需要刃的地方开槽，然后将高碳钢潜入槽中。也有的是将软钢骨架切出一个个的小口子，像梳子一样，然后将小口子一个隔一个的向不同方向分开，再将高碳钢嵌入。后者的工艺也被称之为马齿嵌，因刃部纹路像马的牙齿而得名。
▲马齿嵌钢工艺示意图
▲古代嵌钢刀实物
相比较包钢，在刀刃性能相同的情况下，嵌钢的时间更短，更适合批量生产，而且可以随意锻造出双刃，也没有打磨时候的担忧。相比较夹钢而言，其耗费的高碳钢更少，更节约材料。
可以说，嵌钢是古代性价比最高的金属复合工艺。在中国古代，不仅兵器很多采用嵌钢工艺，即使高端的菜刀、剪刀，都会采用这种工艺进行生产。起源于明末的张小泉牌剪刀，在古代便是以精美的嵌钢剪刀驰名海内外。这大概算是最早的军民两用科技了吧。
不过说了这么多，大家还是要理性看待我们祖先的智慧。祖先的进步是相对于他们那个时代而言，今天的科技早已天翻地覆，无论工艺还是材质还是冶炼，都已经全面超越了古代
上图：笔者打造高碳钢牡丹直刀
上图：笔者打造百练花纹钢（树心纹）
上图：笔者打造百练花纹钢（树心纹）风云战剑
上图：笔者打造百练花纹钢（羽毛纹）风云战剑
上图：笔者打造百练花纹钢（羽毛纹）珍珠鱼皮镀金乾隆剑
上图：笔者打造百练花纹钢（旋焊纹）唐剑剑身
上图：笔者打造百练花纹钢（旋焊纹）唐剑
上图：笔者打造百练花纹钢（流水纹）环首唐剑
上图：笔者打造百练花纹钢（流水纹）环首唐剑
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