历史上的折叠剑
ZT对秦兵器的误解与探讨
秦剑:从古至今，剑是武器制造水平的代表。秦剑也受到高度赞扬。然而，只要稍微分析一下秦剑的金相组织，一切就会水落石出。和其他秦兵器一样，秦剑也是采用陶土铸造，一次铸造而成，没有经过锻造(事实上也不可能锻造)或任何热处理。其成分如下:锡18-21%，铅0.17-2.18%，除微量杂质外其余为铜。这种结构中充满了δ相铜剑，自然又硬又脆。不过为了尽量弥补，外形上还是有设计的。《秦始皇陵兵马俑研究》说:“有节奏的剑身可以相对降低反作用力，增强剑的弹性。剑身窄部的厚度比较大，剑身宽部的厚度比较薄，这样剑身宽部和窄部的机械强度比较均匀，不会因为强度不均而断裂。”当然，这种补偿作用是相当有限的，因为决定一把剑的机械性能的是金相组织，而不是形状。目前秦兵马俑坑内出土的刀剑分布在三个坑内，其中只有17件完好，均发现于一号坑东吴谭坊，在淤泥层的保护下得以保存，其余均为残剑，共计189件。剑鞘的一部分还在，里面有一个断了的剑尖，但是剑刃不见了。可见秦剑在出鞘时只要动作稍微粗暴一点，就会导致骨折——这种骨折方法据我所知，是很有创意的。受限于其机械性能，秦剑只能刺不能砍。与任何坚硬物体的轻微碰撞都会导致其破裂。它的身体又长又薄(其实最大厚度还是0.94 cm左右)又窄。再加上硬度高，对刺穿皮甲的人比较有效，但对想刺穿金属甲的人来说就是妄想。尴尬的是秦朝(包括其他华夏国)严重缺乏可用于长时间作战的短兵器，因为此时铁制兵器还远未普及，而华夏国的高科技青铜也无法制造出能与敌方兵器碰撞仍完好无损的宝剑。所以也就不难理解为什么兵马俑坑里的剑那么少了。除了节约成本(秦始皇陵修建的时候，国家经济已经接近崩溃，但从嬴政这种疯子和胡亥这种白痴的角度来看，这显然不是什么大问题)，更重要的是没用。使用弩的人当然想在近战时用剑保护自己，但用一触即破的剑显然是不可能的(弓同理，使用长兵器的士兵也不能指望剑。只有那些有一定地位的指挥官才受到士兵的保护。他们只需要对付可能的敌人。只要坚持一小段时间，士兵们就会聚集起来保护他。这把剑折不折都没问题。我估计兵马俑坑里配剑的都是军官。先说一句很可笑的话。是这样的:“秦剑的硬度是HRB106度，相当于回火中碳钢。”这种几乎字字都是错的荒谬说法流传了近30年，也没有人指出其错误，颇发人深省。现在我，一个业余灌溉推销员，将指出错误。首先，为什么选择罗克韦尔B标准？因为洛氏B标准适用于较软的金属——注意这一点！-包括铜合金。但是每本冶金书都会告诉我们HRB的范围是25-100。如果数值超出范围，误差会很大。据我所见，现代产品测试最大值是HRB104。尴尬的是，洛氏硬度之间没有可以直接换算的公式，所以没人能确切知道这个骇人听闻的HRB106到底相当于多少更准确的洛氏C标准。没有更合适的硬度标准吗？不完全是。任何冶金书籍都会明确告诉我们，硬度测试标准有很多，其中洛氏测量法有一个很小的压痕，不损伤被测项目，操作简单。但由于压痕较小，测试值分散，容易造成操作失误。但布氏硬度(HB)不能作为硬物测量(数值控制在HBW650范围内)，操作程序复杂，但压痕较大，横向值稳定，适用于铜合金。维氏硬度(HV)可以在很宽的范围内测量，对于一般金属几乎没有限制。因为压痕的对角线长度是用显微镜测量的，结果更准确，但操作过程也很复杂，不适合批量检验。从上面看来，测试者似乎是看中了“不要损坏被测物品”这一项。但是，他是不是忘记了最简单的常识，HRB的范围不能超过100？而且，对于那些断剑，还有什么可以保护的呢？西方国家的冶金考古学家早在20世纪70年代就已经普遍使用维氏硬度来衡量古物的硬度，最多以布氏硬度作为补充。事实上，他们还用布氏硬度测量法对秦兵马俑出土的武器以及矛和箭头进行了测量。那么为什么要用误差很大的洛氏B级来测量剑的硬度呢？好吧，让我们首先认为秦剑必须使用罗克韦尔B，但我们必须感到震惊。HRB106，非常勉强，可以认为大致等于HV296，或者HB290。我还记得上面说的含锡20%的铸造青铜硬度只有HB150。即使由于来源不同而有不同的看法，我们还是把这个数字提高到100以上吧。那么含锡量为21%的青铜(硬度测试的残剑数据)顶多是HB270-280。怎么会高到HB290？要知道，含锡22.5%的希腊雅典铸币模具(顺便说一句，冲压铸币法也是西方对中国的技术优势)在使用前经过了硬化处理(似乎可以理解为淬火)，硬度只有HV270。早于秦剑的一件初剑，同样含锡量为21%，铸造效果优于粘土模型，表面硬度HV 201。所以，秦剑真的很特别。那么秦的造剑技术有什么特别之处可以大大增加剑的硬度吗？我们之前说过，当锡含量高达15%时，无法退火锻造，淬火会进一步恶化青铜器的韧性。历史上没有一件铜兵器采用过这种热处理方法。正如我以前说过的，秦剑是用粘土模铸造的，没有经过任何冷加工或热处理。在这种情况下，秦剑的硬度显然只能由其锡含量决定。那么是不是因为微量元素的加入，秦剑的力学性能才大大提高呢？秦简只含有含量极小、成分复杂的其他元素——而现代铜合金必须有大量的相应元素含量才能改变其机械性能。所以秦剑不可能有任何特殊的理由来增加自己的硬度。我再明确一下:HRB106，100%这个数字是不准确的。但事实上，秦剑最大的问题不是硬度，而是韧性。好吧，让我们认为秦剑真的达到了HV296的滑坡数据。那么真的“等于”或“接近”回火中碳钢吗？我打个简单的比方:歼8-II的最大飞行速度超过了升级版的F16A/B，这句话对吗？有，但远远不对，因为F16A/B的升级是为了提高综合作战能力，而不仅仅是提高速度。同样，大家都知道回火钢的目的是在保持韧性的同时提高硬度，也就是提高综合机械性能，而不仅仅是提高硬度。对了，调质一般叫淬火+回火。网上的人可能不知道这个。更何况，秦剑的硬度是古今中外任何一种调质钢都比不了的！我们知道，现代碳钢(你要知道中碳钢是碳钢的一种，是指不加其他元素，碳含量在0.2-0.6%的铁碳合金)的表面硬度即使含碳量为0.2%，也能达到HRC62，即使回火后硬度再下降，也绝不会降到HRC35以下。而古代呢？人类历史上出土的最早的调质铁器是两把著名的埃及斧头(顺便说一下，回火也是古代西方对东方的技术优势)，制作于公元前九世纪。经测试完整的一个，其叶片的硬度为HV444。罗马时代含碳量为0.43%的剑刃淬火后的硬度为HV700，而民用工具淬火后的硬度在HV 500-HV 500-790之间，它们回火后的硬度无论如何也不会降到HV400以下。在中世纪的欧洲，含碳量高的铁器一般淬火后回火，但物理硬度没有一个降到HV400以下，其他文明国家淬火后的铁器也从未低于HV400。已经证明回火钢件的硬度低于HV400，除了最早的淬火钢件硬度可能不足(因为在古代技术条件下，碳含量低于0.2%的铁件淬火效果不好)但没有证据证明最早的淬火钢件性能如此之低，任何已知的回火铁件都不会比秦简软——这里还没有考虑秦剑韧性极差的问题。那么有没有可能比较秦剑和调质中碳钢的心部硬度呢？不会吧。从来没有一本冶金学的书告诉我们要拿金属零件的硬度和核心的硬度做比较，这是很荒谬的。但是我们来对比一下。查冶金书籍可以知道，即使是淬火后含碳量为0.8%的高碳钢，其核心硬度也高达HB285，与HB290还有很大差距。至于中碳钢，我还没见过有芯部硬度能达到HB260的！也就是说，如果它比核心还硬，那么即使是高碳钢也不是秦剑的对手，那么为什么说“相当于”中碳钢呢？-前提是这个“HRB106”是真的。最后，包括袁先生在内的许多作者将硬度描述为“HRB106度”，这是多余的。其实就说“HRB106”吧。综上所述，所谓的秦剑硬度是HRB106，相当于回火中碳钢。100%不是99%完全是扯淡。为什么我们的国家会发表如此愚蠢的言论？我没见过这句话的原文，但最早介绍秦剑的是《兵马俑坑中的兵马俑内容及兵器探索》，发表在《文物》1975 11，作者署名吴沁(？)。我觉得大家没必要知道1975是什么时代。在那个特殊的年代，出现学术问题是可以理解的，作者明确告诉我们，他的文章只是一个“测试”。但我完全不能理解的是，30多年来，中国无数的历史学家和考古学家都在谈论秦俑的问题。为什么没人指出这句话的漏洞？我不是一个无所事事的人。出差之间只能花几个小时去图书馆查资料。尽管如此，我还是很快发现了问题。那么，为什么大家都沉默了三十年？难道历史学家不了解冶金只是因为它隔行如隔山吗？是什么原因让国内各路专家失声？发人深省！
至于秦剑真正的硬度(韧性就不用说了)，应该和含锡量相同的初剑差不多。合理推断为HV200左右，因含锡量不同而有所增减，上下范围不超过50，即HV 150-HV 250。巧合的是，这也是没有淬火的中碳钢的硬度范围——我想你明白我的意思。还有一句关于秦剑的话，严格来说并没有错，但是经常导致误解，所以我在这里解释一下。这句话最早发表在《秦始皇陵兵马俑研究》第188页。上面写着:“一把穿过T2兵马俑坑第十一孔的青铜剑在出土时是弯曲的。当兵马俑被移除时，剑立即反弹回来是直的。”从这句话来看，好像剑在出土的时候是因为工作人员不小心被陶俑的碎片压到而弯曲的，工作人员清理了陶俑的碎片，它又回到了笔直的位置。当然，具体情况需要当事人说明。从冶金学的角度来看，即使是含锡18-22%的青铜剑，有一定的弹性也是正常的，但这种弹性是非常有限的。据我猜测，秦剑当时只是微微弯曲，否则这把充满δ相的青铜剑会立刻断裂。袁先生的著作出版后，有些说法更是离谱。有人说秦剑被压了2000多年，也有人说它被弯了45度，后来又恢复了笔直。我不知道这些说法从何而来。稍微有点常识的人都知道，只有弹性合金才能达到这样的性能。适合做弹性元件的锡青铜有四种:QSN4-3，QSN6.5-0.1，QSN6.5-0.4，QSN7-0.2。用作弹性合金时，金相组织为单相α固溶体，不发生相变。只能通过冷变形和随后的低温退火来强化。其他铜基弹性合金在古代是不存在的，不言而喻。需要用含锡量这么高的铸造青铜剑才能达到弹性合金才能达到的性能。一些网民谈论秦剑的长度，这是另一种无知的表现。世界上最早的青铜剑来自希腊，可以追溯到克里特岛的宫殿时代，它有三英尺长。制造技术无非就是上面说的铸造+锻造。之后这种技术流传到了外界，在埃及新王国末年的混乱中，埃及的安纳托利亚雇佣兵也使用了三角剑。很快，全欧洲都会制造青铜剑。前10世纪，居住在丹麦的民族制造的长剑在外形上与希腊长剑非常相似。在凯尔特时代，最初制造的是青铜长剑，但在六世纪后，它们变成了铁长剑。一般来说，西洋铜长剑由于工艺不同，硬度范围很广，从HV 110-200。由于古代锻造技术和退火控制技术的限制，基本不可能达到HV200以上。而且韧性极好。我见过凯尔特青铜剑作为陪葬品的照片。它们是出于宗教目的而弯曲的，但没有折断，刀刃也没有缺陷。如果我们坚持将秦剑的青铜剑与其他文明的青铜剑进行比较，我们可以说这个问题非常无聊。首先，只要秦剑与任何其他文明的刀剑相撞，它就会立即断裂。除非对方硬度在HV150以下，否则可能同时对对方的刀刃造成很大伤害，但不可能斩断对手。其次，这个问题之所以很无聊，最终的原因是到了6世纪，除了英伦三岛等偏远地区的人，铁制武器已经普及到整个西方，没有铜制的剑可以和秦简抗衡。到了3世纪末，秦剑出来的时候，连印度都普及了铁制武器，秦剑就更孤独了，就像印加人和阿兹特克人锋利的铜制武器和火石武器一样。秦剑的“一次性武器”只适合刺穿皮甲的中国士兵，而穿皮甲的中国士兵确实占了军队的绝大多数。从这个角度来说，还是很合适的。别忘了，人制造武器，不是为了给后人空间从幻想自慰中获得满足，而是为了对付眼前的敌人，仅此而已。兵马俑坑里也出土了钩子。但只有两把，而且两刃不利，所以不是实用武器。事实上，即使是小心翼翼的开刃，这种只能用来勾和推的武器的效力也是非常有限的。说起，包括其他秦兵器，最出彩的不是它们的性能，而是它们的表面已经生锈了，可以2200年不生锈。另一个严重的问题是秦军如何“斩首”？如果用斧头，就好解释了。问题是出土文物显示秦军很少有斧子。那么最合理的估计是，秦军士兵采取和伊拉克抵抗力量一样的“斩首”方式，以免刀剑折断。