古代铁匠的锻造工艺在哪里？
“魔刀”是如何炼成的？这要从中国古代先进的炼钢工艺说起。
中国是世界上最早生产钢的国家之一。考古学家曾在湖南长沙杨家山墓中出土过一把春秋晚期的青铜“铁剑”。经金相检验，证明是钢制的。这是我们在中国见过的最早的钢铁物件。说明我国自春秋晚期就开始生产炼钢，炼钢在我国已有2500多年的历史。
在春秋战国时期，楚国制造的武器闻名于世。《史记·礼记》和《苟兵书》都讲到楚国万(今河南南阳)制造的兵器刃，威力如蜂刺。它一定是钢做的。因为铁剑太软，不可能像蜂刺一样锋利。当时，西古罗马士兵使用的剑是熟铁，在战场上交锋时，被刺伤时会弯曲。在再次刺伤之前，他们必须被放在地上，用脚踩直。1世纪，欧洲人普林尼曾说:“铁的种类虽多，但无一能与中国的钢相比。”但是，春秋战国时期，中国人炼钢生产都采用了哪些方法？人们在文献中没有找到任何记录，但考古学家在对河北易县燕下渡出土的一些钢制武器进行科学检验时，揭示了中国最古老的炼钢方法。
我们知道，生铁、熟铁和钢的主要区别在于碳含量。碳含量超过2%的铁称为生铁。碳含量低于0.05%的铁叫熟铁；碳含量在0.05%-2%的铁叫钢。中国古代最早的炼钢工艺是:先用木炭作燃料，将铁矿石在炉内熔炼成海绵状的固体块状，待炉冷后取出，称为块状炼铁。块状炼铁含碳量低，质地软，杂质多，是人类早期制造的熟铁。以块状炼铁为原料，在炭火中加热吸收碳，增加碳含量，然后锻造去除杂质，渗碳，得到钢。这种钢叫做炼铁渗碳钢。河北易县下夏都出土的钢兵器，都是用炼铁渗碳钢制成的。
炼铁碳钢制成的刀虽然锋利，但仍然达不到“削金如玉，削铁如泥”的程度，因为这种钢的质量不够好，渗入这种钢中的碳量、是否均匀分布、去杂程度都很难把握，生产效率极低。为了提高钢的质量，中国古代工匠从西汉中期就发明了“百炼钢”新工艺。
所谓“百炼钢”，就是将铁块反复加热、折叠、锻造，使钢的组织致密、成分均匀、杂质减少，从而提高钢的质量。这把钢制的剑质量很好。1974年，山东临沂仓山汉墓出土一把东汉永川六年(公元112)的钢刀，全长111.5厘米。刀背有错金铭文:“永川六年五月午时造。”“玄”就是炼制的意思。这是迄今为止出土的最早的百炼钢型产品。科学检验表明，这把钢刀的含碳量比较均匀，刀身经过水淬，含有类似现代熟铁的杂质。炼钢有五冶、九冶、三十冶、五十冶、七十二冶、百冶等多种。炼字前面这些具体数字的具体含义，一般被研究者认为是指加热的次数，即炼了多少火。北宋著名科学家沈括在《孟茜笔谈》中描述了磁州炼钢的过程，即连续锻打100多次，直到重量不减。曹操曾命公司打造五把“百剑”，在内诫中称为“百炼利器”。孙权有三宝，其中一个叫“百炼”。濮院送给刘备的宝刀上刻着“七十二条链子”。可见三国时期，炼钢是相当普遍的。炼钢的需求正在增加。由于其原料块的生产效率很低，冶炼后必须“冷却”，所以限制了炼钢的发展。为了突破这一限制，中国古代工匠发明了一种新的生铁炼钢技术——炸钢。
炒钢是将生铁加热熔化或基本熔化，在炉中搅拌，用空气中的氧气将生铁碳化，得到钢。这种新的炼钢工艺在东汉末年的史书中可以间接描述。《太平经》七十二卷中记载:“让匠人击石，请其烧炼铁，使之成水。后来让善工锻造，就成了莫邪(古剑)。”这段话虽然没有明确提出“炒钢”这个词，但是包含了炒钢的过程。因为铁矿石冶炼成液体的时候，当然只能是生铁水，而且必须在“锻后”之前炸成钢或者熟铁(其实熟铁就是碳含量极低的炸钢)，否则生铁是无法锻造的，更谈不上“锻造”了。这是一个把铁矿石炼成生铁水，然后炸钢，最后锻造成优质武器的全过程。炸钢的发明是炼钢史上的一次技术革命。在欧洲，钢铁投机始于18世纪的英国，比中国晚了1600多年。
三国时期，钢煎还是一门新技术，大部分铁匠都没有掌握。从《诸葛亮传》关于蒲元在斜谷口为诸葛亮铸刀的记载可以判断，蒲元这次一定是用了炸钢的技术。此外，要想锻造出一把可以“削金如玉，削铁如泥”的“魔刀”，最后一道工序淬火也很重要。所谓“淬”，就是先把钢刀放在火上烧红，然后马上蘸冷水让它突然冷却。这样重复几次，钢刀就变得坚韧有弹性了。淬火工艺看起来很容易，但要掌握好却极其困难。加热的程度，冷却的程度，水质都有很大的关系。淬火不够，刀片不硬，容易卷；如果淬火过度，刀片会变脆，容易折断；适当的淬火需要极其丰富的经验。据《诸葛亮传》记载，濮院对淬水水质了如指掌。他认为“蜀江双烈”适合淬刀，而“汉水钝弱”不能淬力，涪城水也不能。他在斜谷口给诸葛亮做了一把刀，派士兵到成都去取河水。由于山路崎岖，河水翻了一大半，战士们就掺了些自来水。水到了之后，马上就被濮院看到了。“所以我对它感到惊讶，这被称为奇迹。”1700年前，濮院发现水质会影响淬火效果，真是了不起的成就。在欧洲，直到近代才开始研究这个问题。