瘊子甲,宋代少数民族用冷锻技术制造的甲,宋沈括于《梦溪笔谈》卷十九中对其有详细的说明。
瘊子甲,宋代少数民族用冷锻技术制造的甲,宋沈括于《梦溪笔谈》卷十九中对其有详细的说明。
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。译文
青堂羌善于锻造铁甲,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。
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,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。
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。
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。所以宋代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。
沈括(1031-1095),字存中,号梦溪丈人,杭州钱塘(今浙江杭州)人,北宋科学家、改革家。晚年以平生
见闻,在镇江梦溪园撰写了笔记体巨著《梦溪笔谈》。一位非常博学多才、成就显著的科学家,我国历史上最卓越的科学家之一。精通天文、数学、物理学、化学、地质学,气象学、地理学、农学和医学;他还是卓越的工程师、出色的外交家。