乌兹钢和大马士革剑

乌兹钢与大马士革剑 李延祥 金属世界 1998.6 乌兹钢和大马士革剑的制造技术及其关系是近代钢铁冶金学和 现代冶金考古经久不衰的话题。上个世纪的科学家们主要致力于对大 马士革剑的复制和花纹机理的研究，同时一些学者和探险家在印度记 录了有关乌兹钢的生产情况。 20 世纪冶金考古学家们更主要地把目 光投向了与乌兹钢和大马士革剑有关的古代钢铁冶金工艺起源与传 播等历史考古课题，已经取得的成果大大丰富了人们对古代钢铁冶金 技术的认识。 大马士革剑扬美名 大马士革剑剑体遍布美丽花纹，剑刃锋利无比，且从原料到成品 都为当时欧洲匠师所不能制造，在古代欧洲因声威显赫而备受推崇。 大马士革剑之名并不意味着其产地就是大马士革，当初欧洲人第一次 见到这种剑的地方是大马士革，遂有此命名。大马士革剑存在的最早 记载据说可追述到亚历山大大帝时期。远在伊斯兰教兴起之前的罗马 时期，大马士革剑就已经在中东一带使用，当然其名字还没有和大马 士革联系在一起。约公元 540 年，一位诗人在其作品中提到了一种带 有象蚂蚁足迹的宝剑，同时期的另一位青年则更确切地描述了这种宝 剑：它像轻风吹拂着的池塘中微波闪动的水面……。新兴的伊斯兰教 骑士们就是用这种宝剑砍出了他们广袤的帝国，当时中东的大马士革 和穆斯林摩尔人统治下的西班牙的托莱多是两个主要的制剑中心。欧 洲人在十字军东征中认识了并命名了大马士革剑，更领教了大马士革 剑的无比锋利。 15-17 世纪大马士革剑及其仿制品以水纹钢之名在欧 洲广为人知，制造大马士革剑的钢材也附带着被称为大马士革钢。 大马士革剑研究与复制 对大马士革剑的研究和复制是近代钢铁冶金学的重要课题。近代 东西方交通打通之后，欧洲的学者们才确知所谓的大马士革剑实际上 是由古代印度一种优质钢材乌兹钢制造的。乌兹钢通过贸易渠道进入 中东地区，在古代波斯等地被制成宝剑。古代波斯人称乌兹钢为 “普 拉德 ”，中世纪的俄罗斯人也称之为 “普拉特 “。一些到过印度的欧洲 人还了当时印度还在使用的传统技术，带回了乌兹钢样品，使学 者们得以进行科学研究和复制工作。 最先以科学手段对大马士革钢或乌兹钢进行研究的是英国人。乔 冶 ·皮尔林于 1795 年提交给英国皇家学会的报告得出结论，认定乌兹 钢更象是钢而不是铁。 1804 年穆萨特也对乌兹钢进行了研究，他正 确地认识到乌兹钢中含有比英国铸钢更多的碳。含碳量高的对理解乌 兹钢或大马士革剑的优良性能有至关重要的作用，可惜这一点还要等 待 20 年才被普遍接受。铁匠之子法拉第于 1802－ 1822 年与一刀具匠 合作对乌兹钢进行研究，发了《对乌兹钢或印度钢的分析》，他们 错误地认为乌兹钢的优良性能缘于含有少量的铝和硅，并继续向钢中 添加镍、银、铂等元素以期获得性能更好的钢材——他们就这样歪打 正着地开创了对合金钢的研究，法拉第也因此被尊为合金钢研究的鼻 祖。 法拉第后来虽然转向了电磁学的研究并大有建树，他对乌兹钢的 研究及其不当结论却在当时的法国产生了较大的影响。拿破化战争使 研制优质钢材在法国成为时髦，政府成立了专门的机构并高价悬赏有 关发明创造。 1820 年法拉第的论文发表后迅即被译成法文，有关机 构组建一特别委员会以重复法拉第的工作。委员会由贝纳特领导，在 6 个星期之内进行了 300 多个试验分别向钢中添加了铂、金、银、铜、 锡、锌、铅、铋、锰、铀、砷、硼。 1821 年贝纳特从伦敦东印度公 司得到 100kg 乌兹钢，进一步的研究也获得与穆萨特一样的结论，一 个波斯刀具匠还用贝纳特炼制的钢造出了与大马士革剑一样的剑。在 委员会提交的一份报告中，贝纳特的研究结论被归结为：乌兹钢是由 纯钢 “和 ”碳钢 “的混合物组成的。 1823－ 1824 年贝纳特发表了他的最 终报告，他作为第一个正确认识大马士革钢的人被载入了科学史册。 在俄国，乌拉尔地区矿冶工程师阿纳索夫也重复了从法拉第到贝 纳特等人的工作，并于 1841－ 1843 年发表了他的研究成果。阿纳索 夫也向钢中添加金、银、铂各种元素，甚至还添加了金刚石，他最终 制成的大马士革剑复制品据说能够 “在半空中斩断用薄纱织成的手 帕，而用英国坩埚钢制成的剑却做不到这一点 ”。阿纳索夫的工作因 冷兵器的衰落而被埋没， 1860 年后才被提恰纳夫偶然发现。提恰纳 夫在彼德堡等地复制了一批大马士革剑，并在 1868 年发表的论文中 宣称 “人们能够制得的最好的钢毫无疑问是普拉特钢 ”。在 1904 年的 一次讲演中，提恰那夫鼓励比科夫再现阿纳索夫的工作。比科夫于 1906 年发表了《论普拉特钢》一文，高度称赞了阿纳索夫的工作， 并总结了有关大马士革剑和乌兹钢的历史文献。 1918 年比科夫发表 了他自己的复制和研究成果，使用金相学手段，对大马士革剑的制造 和花纹显示机理进行了更深入的揭示。 1924 年德国索林根的哈内克尔按比科夫提出的方法复制了一批 大马士革剑，详细地记录了复制的全部过程。也是在 1924 年，另一 位德国人佐赫奥克对大马士革剑进行了金相分析，拍摄了不少优秀图 片。这两位德国科学家的工作既深化了对大马士革剑的研究，也为冶 金考古学重建古代工艺过程提供了科学依据。 乌兹钢与大马士革剑 (续 ) 李延祥 金属世界 1999.1 冶金考古续新篇 本世纪 20 年代后，关于大马士革剑及乌兹钢的研究从科学的角 度转向了历史的角度，成为钢铁冶金考古的重要课题。 古印度文献关于乌兹钢的记载可追述到公元前 3 世纪，在公元后 的第一个千年里，中印度的乌兹钢生产技术已经成熟，并分别向东南 和西北方向传播到斯里兰卡和伊朗。从考古发掘和研究以及近代文献 记载看，乌兹钢是以优质熟铁（有时配以少量生铁）在坩埚中炼成的 晶粒粗大的含碳约 1%-2%的高碳钢。在以黏土添加稻壳特制的容积 约几百毫升的坩埚里，装入原料铁碎块与适量的木柴、树叶、果皮及 少量炉渣混合物，在高温下熔炼数小时至一昼夜，熟铁原料吸收足够 的碳而熔化成钢液，再经极缓慢（ 12-16h）的冷却后即可获得重约 1kg 的乌兹钢锭。 乌兹钢的起源地点、传播路线尚未完全确定。目前最新研究成果 认为古代印度制乌兹钢的部分熟铁原料可能来自斯里兰卡岛和马达 加斯加岛，这两个印度洋岛国古代都使用过一种独特的冶炼熟铁技 术。马达加斯加岛紧靠非洲大陆，加之古代非洲存在多彩的冶铁技术 的事实，又使人不禁推想乌兹钢或许还与非洲有关……。 乌兹钢锭输入到西亚地区成为制造刀剑和铠甲的优质原料。在 700-800℃下对乌兹钢坯料折叠锻打成器，再经抛光、浸蚀、钢中不 同组织被腐蚀的程度有另，使剑体表面显现花纹。大马士革剑锻造成 型后要经过淬火处理。在今土耳其的一座宙宇中发现的有关文献记录 了一种残酷的淬火工艺：剑坏被加热到象沙漠上升起的太阳的红热状 态后，再冷却到紫红色，然后剌入一肌肉发达的奴隶体内，垂死挣扎 的奴隶会把他的力气传给宝剑 ;被选定作淬火介质的通常是身体强健 的努比亚黑奴。按此记载，剑坯首先要被加热到约 1000℃以上，然 后在空气中冷却到约 730℃以上，最后急冷至 37℃。淬火介质不仅限 于黑奴。还有诸如 “红发小孩 ”和 “3 岁大的用蕨菜喂养 3 天的山羊 ”的 尿等等。另有用风冷法的记载，红热的剑坏由骑师托持着，在烈马迎 风飞奔的过程中完成淬火。古人可能迷信地认为或风的力量在淬火过 程中传给了宝剑，现代一些研究者则认为用风冷法对含碳和磷较高的 钢进行淬火是一种好方法。 乌兹钢与镔铁 中古时期的印度和波斯与中国文化交流至为频繁，古代印度的乌 兹钢和以其为原料在波斯制造的大马士革剑是否传入中国，是学者们 很关注的话题。中国古籍中多次记载的镔铁及其制品被学者们怀疑就 是乌兹钢及其制品大马士革剑。 中国古籍对镔铁的记载始于公元 6 世纪，《魏 ·西域》、《周书 ·异 域下》、《隋书 ·西域》都记载波斯出镔铁，唐代慧琳《一切经音义 ·苏 悉地经》载有镔铁产于今克什米尔一带，系 “以诸铁和合，或极精得， 铁中之上是也 ”。宋代关于镔铁的记载明显增多，元代还专门设立了 “镔铁局 ”主持其生产，明代山西、新疆都生产镔铁。明代曹昭《格古 要论》还详细记载了镔铁制品的特征，“镔铁出西番，上有螺旋纹者， 有芝麻雪花者。凡刀剑器打磨光净，用金丝矾矾之，其花则见，价值 过于银。古语支识铁强如识金，假造者是黑花，宜仔细辨认……曾有 镔铁剪刀一把，制作极巧，外面起花镀金，里面镶银回回字者 ”。 按上述古文献关于镔铁产地和特征的记载，大多数学者认为镔铁就是 乌磁钢，“镔 ”是中亚语言对乌兹钢称呼的音译。问题是目前我国还没 有鉴定出确切的古代镔铁制器，在缺乏实物证据的情况下，镔铁就是 乌兹钢的结论还难以最后敲定。