爱华网让科学说话：百炼钢为制刀好钢是文盲加科盲的误区与笑话
中国传统文化中有喜欢把未知的事物神话的爱好，若在现代社会大家仍把所谓“百炼钢”神话为制刀、制宝刀好钢实在是不知炼钢原理的美丽误区。 要明白这个道理要从什么是钢、怎么炼钢说起。 中国古代制刀者、及现代作坊式小刀匠之所以会产生上述误区首先是从被“钢”这个概念误导而产生的。 在古代，有所谓能称为“钢”的东西，是因为大家普遍感觉所谓“钢”的综合性能比所谓生铁及所谓熟铁要实用太多了，所以把这类性能好的“鉄之制品”称为“钢”。当然不知道是否有为与硬脆之生铁及与软柔之熟铁区别而取即柔韧又坚硬之“刚”字之意。 名字一旦取了，在科技不发达之古代就让人们产生了误会，使后世者误认为“钢”是从质上有别于铁的另外一种物品、或至少是一种由铁提炼出来有别于铁的高级产品。 不但古人，误会了，连现代人中的大部分“刀匠”或知名刀匠也误会了。 我是钢材行业从业10年以上的老钢贸，家中一部分人是大型钢厂的技术性人员，一部分人是年销售钢材近百亿的大型钢材贸易企业之高层管理。我对传统钢材知识与现代钢材科技之间的误识应该略有评价资格。 首先要说的是，从现代科技的微观分析、与评判眼光来说“钢”和铁是一个东西，本质上差别不大。以现代科学来解析就是：含碳量大约超过2%的铁制品，其质硬、脆、并因含碳量多而相对疏松，即为古代或传统所说的生铁；若铁制品的含碳量再少一点，若铁制品的含碳量大约在2%~0.02%之间，他的性能正好为更多的人所喜好，也就是古人所命名之“钢”，其质即硬又韧，确是制刀后性能相对平衡、综合的好材料；若铁制品的含碳量再再少一点，含碳量小于0.02%，其质相对就很柔软了，古人称之为熟铁。 ——由上可见，生铁、钢、熟铁笼统来说就是一种东西，不过是因含碳量不同而展现出来的性能有差异。决定钢铁性能的就是碳的含量，含得太高了就太硬太脆了、含得太少了就太软了、含得不多不少就相对硬一点又相对柔韧一点。 ——古人所称之“钢”就是生铁与熟铁之“中庸”体。 ——就如煮饭一样，如果水放得多一点，饭一般会软一点、大多数人不太喜欢，但他仍旧是饭；如果水放得适中一点，饭不软不硬，喜欢的人最多，或许有人一激动给这种饭起个名字:“佳肴”而且被没煮过饭的人千古使用了，但后人千万别愚蠢的误会这个被命名为“佳肴”的东西就不是饭了，就一定是从饭里再次提炼出的什么高级的、千载难求的神品了；如果水再放得少一点，煮出来的饭就稍微硬一点，但本质和上述那个被命名为“佳肴”的东西一样，仍旧是饭。 软一点的饭、硬一点的饭、软硬适中的饭都是饭，除了水含量稍有差异外没有本质的区别。 软一点的铁、硬一点的铁、软硬适中的铁（因古人的浪漫与因技术落后不知其因而产生的期待，古人另外给他起名为“钢”），都是铁，除了含碳量稍有区别外没有本质的区别。 知道“钢”与铁的本质原理后判读古代之所谓“炒钢”式炼铁炼钢法或“灌钢”式炼钢法就很容易了，小学毕业的人都可以猜出是什么道理了。 不过仅知上述原理还不足以解析古人制刀之“百炼钢”原理，要明白“百炼钢”为好刀钢背后之原理要从如何才能炼钢说起。 古人炼钢是在不知道原理的基础上误打误撞成功的，是从错误的原理判断上误打误撞用了相对正确的程序，得出了自己想要的结果。 古代人和大部分现代人(不是钢厂炼钢技术员那部分人）都认为钢铁是铁矿石在高温下融化后流出来的。其实这个理论在本质上是错的，钢铁不是铁矿石因为高温所以融化成铁水的，钢铁是矿石产生了化学反应生成的结果（不是“融化”成的）。 铁矿石是一种化合体、是一种含铁元素、硅元素、硫元素、磷元素等各种元素的物体，对想要以其炼制钢铁的人来说当然称之为“铁矿”，其实如果有人愿意那他来炼制硫、磷一类东西又何尝不可称之为“磷”矿、“硫”矿？不过这种“石头”、这种化合物中铁元素的含量占的比重比较多（约占矿石总重量的30~60%之间，当前优质的国外进口矿含铁量约为60~65%，钢厂勉强愿用的国内铁矿石含铁量约为45%~60%，含铁量太少的钢厂就不愿用了，因为生产成本实在太高），所以大家习以成俗地把这类东西称之为“铁矿石”。 铁矿是化合物、不是古人误会的“低级”的、“粗糙”、”疏松的铁块，所以，如果排除化学反应的因素，纯粹高温是炼不成钢铁的。现在科技已经相对发达，要高温是很容易的，但不会有任何钢厂能不用碳或其它相关化学品炼钢就是因为这个原因，不信你就回家试试，铁矿石在有碳元素加入的情况下大约在1300~1400左右的温度会“融化”出铁，钢铁如果加温到1400度左右也会由固体融化为液体，但你可以发现，如果旁边没有碳类物品，不管你是用所谓高温喷枪还是高温电炉，就算你能把温度提高到1万度都不会有所谓铁水生成。 ——科盲们，铁的不是纯粹因高温而炼出来的，他是化学反应后被被从矿石中“抛弃、排挤“出来的。 炼钢铁的过程实际上是化学反应过程，只要把矿石中的非铁物质除去就可以得到铁，不是非要高温炼制的。对于知道现代技术的人，他可以用高温化学反应式炼铁（就是我们传统认识的炼铁方式），也可以用不加温的相关化学溶液浸泡式炼铁（就是近代所说的湿法炼钢，不过因为成本比高温式高，所以大家不采用，以此方式得出的铁就像是一块被细毛孔掏空了的铁海绵）。 因为碳和空气中的氧气都是化学性能比铁元素相对活跃的东西、而高温又可以加速物品的化学反应过程、正好碳又可以燃烧并提高空气温度。所以采用燃烧碳类物资来炼铁就是古代和现在的现代社会相对高效的绝配炼铁方式（以后科技再发展、再开明后是什么方式更好就不知道了）。 炼铁过程：碳类物质（木炭、煤、焦炭……）燃烧，产生的高温提供了一个非常有利于促进、加速化学反应的场所，在高温里，未被及时燃烧掉的碳元素、及空气中的氧元素因为化学性能比铁元素更活跃，所以与铁矿石中的铁硫化合物、铁磷化合物中的硫、磷等产生了化学反应，生成了硫氧化物等一类新的化合品（就是我们俗称的矿渣），这个过程中，铁元素被大家抛弃了，而炼钢炉的温度又达到了使铁由固体溶化为液体的温度，所以被大家抛弃了的铁水就从“矿渣”中流了出来。 这个过程中巨量飞舞的碳元素不可避免的渗透了一些在铁水中。 有些开了一点窍的人要问了，“钢”和生铁、熟铁的区别不就是碳含量的不同吗？控制在炼钢的过程中控制碳含量不就可以了吗？ 问题是这谈何容易，古人因为不知道铁生成的原理所以没想到要去控制（其实想到也没用，有这么好控制的吗？），现代人是知道怎么回事的，但以现在的技术还是不能完美的控制。我讲几个简单的理由：1、铁矿石的“非铁”元素含量不同。各种元素含量不同你能说可以准确把握要加多少碳吗？就是同一个矿区矿石的品质、含量都有差异，你以为是做数学题一样可以1+1准确控制啊。2、生产过程中温度、工艺、时间等变化、影响因素过于复杂。炼钢炉中的碳不是全部渗进铁水中去的，对某个碳元素而言，他有可能是什么坏事都没干，被和谐到铁水里起了，也有可能命不好和氧气一起燃烧掉为升高炉子的温度做了活雷锋，也有可能做了小三把铁硫化合物中的硫抢了过来把铁一脚踹走了，也可能变成小四跟铁磷化合物中的磷约会去了，也可能跟硅反应做了小五了…… 总之，你说容易吗？矿石情况的影响是天生的，而风大一点小一点、投料块一点慢一点、出铁水早一点晚一点哪样是好控制的？古代人和现代人去炼铁都是要好处、要赚钱的，所以干脆用最简单最省成本的方式：先炼出铁水再说，管他是硬得让人不爽的生铁、还是软得让人不爽的熟铁、还是软硬适中让人感觉很爽的好铁（“钢”）。练好了再换一个方式收拾他。 先说古人的做法。 古人由于技术条件问题，炉温大多不高，所以空气气化后未烧掉的碳元素比较多，自然渗进铁水里的也多，所以说古代练出的大部分是“生铁”。 生铁炼成后，1、冷成铁块后，工匠一检查，“悲催啊，我炼出的原来是不能用的生铁脆脆!”，再回炉融化吧；2、铁水流出来后不等冷却直接就转移到另外一个池子或坩埚里再加工。 加工的方式就是用跟棍子把铁水使劲的搅。搅有什么用？古人没明白原理，现代人知道，就是把渗进铁水里的碳尽可能搅出来和空气里的氧气接触，和氧气接触有什么后果？初中生都知道咯--和氧接触铁水温度又高只可能被烧掉变成二氧化碳飞走咯。 这种以搅拌生铁水来燃烧碳、减少碳含量的炼”钢“法就是古人所称的”炒钢式炼钢法“。不错，用一跟大棍在铁水里搅是和炒菜在锅里搅有点神似。 搅过头了，铁里的碳烧掉过多会怎么样？对想要”钢“的人来也悲催，因为铁里含碳太少，如果冷却后铁质会很软，成熟铁了。 不管是炒钢法搞过头得出的熟铁还是炼铁时间过久、吹风过度炼出的熟铁，要怎么弄成钢呢？有个很简单的方式：生铁不过就是含碳量高于2%的铁么？熟铁不过就是含碳量少于0.2%的铁么？钢不过是含碳量0.2~2%的铁么？我靠，1不等于2，3不等于2，可有人就是喜欢2怎么办？1+3再除以2不就很是2么？ 把生铁融化倒到熟铁水里，或把熟铁水倒到生铁水里，然后再搅均匀，这不就是不生不熟、又软又硬的“钢”么？ ——这种超级简单的炼钢法就是古人称之为“灌钢法”的炼钢方式。还是很形象，把一炉铁水“灌”到另一炉里去，够简单直白的。 现代人怎么把铁水炼成钢的就不用说了吧？知道钢是怎么回事了，以现代知识还想不出怎么搞，和考试给你作弊告诉你答案了你说你不会写到试卷上有什么区别。不就是化学反应来除杂和控制含碳量吗？1、加料、反应、生渣、除杂。总之把不是铁元素的东西全部变成“钢渣”、除得越干净越好。2、给铁水吹氧去碳。现代科技下，又是光学镜的、又是实验室的，铁水含碳量多少你还测不出来？测出来了你还不会停止吹氧吗？ 又有小白要问了“钢”是一种传说中很神奇的东西，我知道有硬一点的钢、有软一点的钢、有不软不硬的钢，怎么听你一说就一种钢啊？ 我可没说只有一种钢，我只说了按现代科学含碳量在2~0.2%左右的铁都可以称为钢，在这个范围中碳越多钢就越硬，但也相对越脆，碳越多钢就越软。并且在近代，人们已知，在普通钢种里面适当添加一定的其他元素会改变钢的性能（注意看是改变、不纯指改善，因为：1、添加的多少会影响性能往不同方向发展；2、不同的需求对钢有不同的要求。如做冲压零件的人当然认为过分硬的钢可称为质量低下、做耐磨零件的人认为过分软的钢质量低下、做刀的人认为过软质量低下过硬质量也低下），所以现代的什么猛钢、弹簧钢、轴承钢门类众多。
回到“百炼钢”做刀好吗这个话题。 “百炼钢”做刀也好也不好。对古人来说好，对现代人来说不好。 在古代，连专业炼钢的作坊都不知道炼钢的原理，全靠千百年来祖辈摸索、相传的、误打误撞获得的炼铁法在生产着，更别说村镇中的铁匠铺了。 知道上文所说的炼钢原理后我们就可以知道，由于古人并不能从化学成分的角度理解什么是钢、而是凭着使用经验中的硬度、韧性来判断什么是钢，所以古人获得的大多数是生铁，和少量含碳量波动大、质量波动大的钢材。所以古人在做刀时是要把铁或钢适当再加工的。 可以肯定的是，古人是不会完全用熟铁来做刀，毕竟太软了，性能没法再改变和提高——不然你叫一个铁匠铺给我往铁块里均匀加点碳元素试试…… 古人若有“钢”，加工也不会太复杂了，毕竟或许和现代钢材相比杂质还很多、质量还很差，但在古代做出的东西已经可以称之为“宝刀”了，对付含碳量小的熟铁，或许可称之为“削铁如泥”、对付含碳量高的，两刀一撞含碳量过高的或有可能脆断，但这种被“撞”断的刀在古人看来是可以被吹嘘成被“削”断的，所以对付生铁和熟铁古人都可以把他划为“削铁如泥”那一类。都已经是“宝刀”还加工个屁，毕竟“宝刀”钢的价格和普通铁块是不一样的，而每加工、加热一次、锻打一次都要氧化掉好多铁（钢）皮层，那打掉的不光是铁啊，打掉的是钱啊。所以古代能称为“钢”的材料加工也工序不会太过度。而且就算你有钱不怕消耗也不行，要知道每加温、锻打一次碳元素就少一点、钢就软一点，你如果加工过度了后面搞成熟铁都不一定，百炼钢成绕指柔可能很美好，但百炼钢成绕指软就很悲催了。 熟铁加工也没用、“钢”不需要多加工，最需要加工、也最有加工可塑性、也最必须要加工的就是生铁了。
