三國時期蜀漢著名的兵器製造家蒲元在斜穀口(今陝西周至縣西南),“鎔金造器,特異常法”,為諸葛亮鑄刀三千口。刀鑄成以後,為了檢驗質量,蒲元讓士兵用竹筒灌滿鐵珠,舉刀猛砍,如截芻草,竹筒斷而鐵珠裂,人們交口稱讚蒲元鑄造的鋼刀是能夠“斬金斷玉,削鐵如泥”的“神刀”。
“神刀”是怎樣煉成的呢?這要從中國古代先進的煉鋼工藝談起。
中國是世界上最早生產鋼的國家之一。考古工作者曾經在湖南長沙楊家山春秋晚期的墓葬中發掘出一把銅格“鐵劍”,通過金相檢驗,結果證明是鋼製的。這是迄今為止我們見到的中國最早的鋼製實物。它說明從春秋晚期起中國就有煉鋼生產了,煉鋼生產在中國已有2500多年的曆史。
春秋戰國時期,楚國製造的兵器聞名天下。《史記•;禮書》和《苟子•;議兵篇》中都談到楚國的宛(今河南省南陽)出產的兵器刃鋒象蜂刺三樣厲害,這肯定是鋼製的。因為鐵製的刀劍過於柔軟,不可能達到象蜂刺一樣的銳利程度。當時西方古羅馬士兵使用的刀劍是熟鐵的,在戰場上交鋒時一刺便彎,再刺之前非要放在地上用腳踩直不可。公元1世紀時歐洲人普利尼曾經說過:“雖然鐵的種類多而又多,但是沒有一種能和中國的鋼比美。”可是春秋戰國時期,中國人究竟是采取什麼方法進行煉鋼生產的呢?人們在文獻資料中還沒有找到記載,而考古工作者在對河北易縣燕下都出土的部分鋼兵器進行科學檢驗的時候卻揭示出中國最古老的煉鋼法。
我們知道,生鐵、熟鐵和鋼的主要區別在於含碳量上,含碳量超過2%的鐵,叫生鐵;含碳量低於0.05%的鐵,叫熟鐵;含碳量在0.05%-2%當中的鐵,稱為鋼。中國古代最早的煉鋼工藝流程是:先采用木炭作燃料,在爐中將鐵礦石冶煉成呈海綿狀的固體塊,待爐子冷後取出,叫塊煉鐵。塊煉鐵含碳量低,質地軟,雜質多,是人類早期煉得的熟鐵。再用塊煉鐵作原料,在碳火中加熱吸碳,提高含碳量,然後經過鍛打,除掉雜質又滲進碳,從而得到鋼。這種鋼,叫塊煉鐵滲碳鋼。河北易縣燕下都出土的鋼兵器,都是用塊煉鐵滲碳鋼製造的。
用塊煉鐵透碳鋼製造的刀,雖然比較鋒利,但仍然達不到能夠“斬金斷玉,削鐵如泥”的程度。因為這種鋼的質量還不夠好,煉這種鋼碳滲進的多少,分布的是否均勻,雜質除掉的程度,都非常難掌握,而且生產效率極低。為了提高鋼的質量,中國古代工匠從西漢中期起發明了“百煉鋼”的新工藝。
所謂“百煉鋼”,就是將塊煉鐵反複加熱折疊鍛打,使鋼的組織致密、成份均勻,雜質減少,從而提高鋼的質量。用百煉鋼製成的刀劍質量很高。1974年,山東省臨沂地區蒼山漢墓中,出土了一把東漢永初六年(公元112年)製造的鋼刀,全長111.5厘米,刀背有錯金銘文:“永初六年五月丙午造卅湅大刀吉羊宜子孫”。“湅”,即是煉的意思。這是迄今為止發掘出的最早的百煉鋼類型的產品。科學檢驗表明,這把鋼刀含碳量比較均勻,刃部經過淬水,所含雜質與現代熟鐵相似。百煉鋼的品種繁多,見於記載的有:“五煉”、“九煉”、“卅煉”、“五十煉”、“七十二煉”及“百煉”。煉字前麵這些具體數字的特定含義,研究者一般認為是指加熱的次數,即煉了多少火。北宋著名科學家沈括在《夢溪筆談》裏敘述磁州百煉鋼的過程,就是連續燒鍛百餘次,至斤兩不減為止。曹操曾命有司造“百辟刀”五把,在《內誡令》中稱它們為“百煉利器”。孫權有三口寶刀,其中一口名“百煉”。蒲元為劉備造的寶刀,上刻“七十二煉”。由此可見,在三國時期,百煉鋼已經相當普遍了。百煉鋼的需要越來越大,由於它的原料塊煉鐵的生產效率很低,冶煉出來以後必須經過“冷化”,才能得到,所以,百煉鋼的發展受到限製。為了突破這種限製,中國古代工匠又發明了一種新的生鐵煉鋼技術——炒鋼。