现代的刀拿到古代会不会成为宝刀？ 第1页

金属材料及热处理专业学生。

先答题。

假如题主到超市随便买这样一把菜刀（砍排骨用的菜刀）。

材料为4Cr13MoV（一种马氏体不锈钢），锻造成形，局部淬火。热处理后金相组织为颗粒碳化物+隐针马氏体，硬度HRC55左右。那么它放在古代确实会成为一把名刀。削铁如泥的话，要看你想削什么铁了。削古代的熟铁没问题，铸铁之类的就不建议尝试了。吹毛就断和材料本身关系不大，主要取决于刀刃的打磨的锋利程度（金属材料硬度上已经足够切断头发了，减薄刀刃，用很小的外力，就可以在毛发上形成足够大的剪切应力，切断头发）。

古代是一个漫长而宽泛的概念，金属兵器的发展也是冶金史研究的重要课题，北科有一个冶金史研究所做了不少工作，以下内容多取自他们的论文。

中国古代钢铁的制取技术的发展大约如下图。

早期的钢材质量很差。例如徐州狮子山楚王陵（西汉早期）出土的兵器金相鉴定如下

大量的夹杂物，元素偏析严重，自然冷却时产生的魏氏组织。这些都会极大的降低钢材的韧性，使兵器很容易折断。组织是珠光体+铁素体，比较软。所以说这一阶段的兵器跟我们的菜刀基本不具有可比性。

======================================================================

关于古代晚期刀具与现代刀具的对比我认为首先要澄清几个概念。

1、HRC的测量范围问题。HRC是用C标尺测得的洛氏硬度。中国的国家标准规定取值范围为20HRC~70HRC。而在ASM（美国金属协会）手册上，HRC只有下限没有上限（但规定碳化硅必须用HRA）。实际操作时，为了保护压头，以及提高测量精度，硬度超过68时HRC一般换成A标尺即HRA（二者试验时加的力不同，压头及测法都相同）。因为洛氏硬度测量简单，多用于实际生产现场，但不太精确，实验室一般测维氏硬度（HV）。金属材料不做特殊的热处理（离子渗氮之类）硬度很难超过68HRC，关于日本刀硬度测试，希望最高票答主能提供资料来源。

2、材料选用方法一般总结为三原则，使用性能原则，工艺性能原则，经济原则。

材料的使用性能包括力学性能（mechanical properties），物理性能，化学性能。

力学性能指的是强度硬度，塑性韧性，韧脆转变温度，缺口敏感性之类的。物理性能指的是密度、熔点、导电导热、磁性等等。化学性能指的是耐蚀性。另外在低温下材料变脆，是指bcc、hcp金属的冷脆倾向，由材料晶体结构与微观组织决定，用韧脆转变温度衡量，归为力学性能。

工艺性能指的是加工的难易程度，例如钢材容易进行压力加工，但铸造却很容易产生缺陷，就可以说钢材塑性变形性能好，铸造性能差。

经济原则主要考虑原材料及加工成本。

选择材料时要在三个原则之中寻找一个平衡点。

3、现代冶金技术、加工技术、热处理技术相对于古代有质的飞跃。

冶金，塑性成形，热处理原理非常非常非常复杂，不但是古代人，也是非材料类专业的人难以想象的，而且至今仍有很多基础性问题没有搞清楚。古代刀具的制作无法控制材料的冶金缺陷，无法控制材料的微观组织，难以规模化生产。例如很多碳钢的过热敏感性很大，淬火前加热温度稍高，就会会导致微观组织粗大，降低韧性。古人只能凭颜色分辨钢材温度，依靠控制鼓风控制炉温，一把名刀的出现不但需要富有经验的工匠，也有很大的运气成分。今人能达到的力学性能上限也高于古人，例如离子氮化处理可以将1Cr18Ni9Ti（奥氏体不锈钢，塑韧性比用做菜刀的马氏体不锈钢好，但硬度低）表层的硬度提高到1220HV，做表面纳米化处理后还可以进一步提升。更值得一提的是，现代金属材料可以用于比古代名刀恶劣得多的使用条件中。

4、现代刃具用钢，主要是用来切金属的。包括碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢。高速工具钢就是车床上的白钢刀，这种刀很钝，伤不了人的。现代军用匕首，主要是当工具来用的，砍砍树枝，切切铁丝。捅人的话还是三棱刮刀好使一点（家父曾在九十年代某乡镇中学没收过一把自制的三棱刮刀，放家里当锥子用= =）。总之现代生产的刀具和古代刀具在用途定位上发生了很大的变化。

======================================================================

作为制作一把用来砍人的战刀的材料（不考虑刀的几何外形设计），应该具备怎样的使用性能呢？

刀身具有较高的屈服强度，很高的韧性，在砍杀时不至于弯曲、折断。

刀刃有很高的硬度，低的缺口敏感性，用钝之后最好能重磨。

最好能在北方寒冷的冬天使用，经常沾血，要有一定的耐蚀性。

用来做菜刀的材料及其加工工艺符合使用性能要求吗？

符合。

当时生产的名刀符合使用性能要求吗？

基本符合。但无法保证最后一条。

这把菜刀适合用来砍人吗？

砍活人不适合，结构设计不合理。砍死人，就当剁排骨好了。

这把菜刀在古代可以成为名刀吗？

可以。厨界名刀。而且几乎可以肯定会有人原意出钱要求你给他打一把同等质量的战刀的。

古代名刀的使用性能超过用现代技术制造的刀具吗？

如果用最先进的技术，由最优秀的人才，不惜成本，设计制造一把用来砍人的刀，古代名刀是无法与之比肩的。

那为什么日本制式军刀要比武士家传名刀差？

制式军刀需要在使用性能、工艺性能、经济上寻求平衡。要能大量装备 ，快速制造，节约成本，就不得不牺牲使用性能。

为什么应用现代科技制造的刀具性能上并没有很明显得超过古代名刀？

因为古今刀的定位不同。虽然刀的性能还有很大提升空间，但除了近身肉搏，总归不如枪炮好使。在古代刀是武器，现代刀是工具和工艺品。研制一把用来砍人的刀，不会像研制飞机导弹那样得到大量的资金、技术、人员支持。

======================================================================

2015/8/28更新

没想到收到这么多赞，诚惶诚恐，对于答案中的一些问题做一下集中说明。

1、关于菜刀刀刃硬度以及锋利度的问题。

实际上我国早在1993年就颁布了生产菜刀的国家标准QB/T 1924一1993，近年来似乎做出了一些修订，不过我没有找到最新标准，截了以下老标准的图。（第一张是基本要求，第二张是优等品与一等品的要求。

锋利度是用刀具切割物体时所受阻力大小衡量的，单位是牛顿。为了使不同刀具测得的数据有可比较性，对实验方法做了一些详细的规定。具体的原理及测法可以查阅相关文献。

关于硬度问题我必须做出更正。我对不锈钢的了解很少，而不锈钢的问题又特别复杂。最初我是根据渗碳钢（主要用来做齿轮）热处理后表面硬度来估计的硬度。后来查阅了相关资料，虽然4Cr13MoV是一种比较贵重的不锈钢，硬度较高，工业上通常用来做模具，但一般淬火+低温回火后刃口硬度应该在HRC55左右。标准上规定大于等于HRC52即可算作优等品。实际上这个硬度很合理了，太高的硬度会增强刃口的脆性，使用时容易崩刃。

2、使用性能是指影响工件工作的材料性能，对于大多数工程材料，尤其是金属材料，力学性能、物理性能、化学性能最受关注。大多数工程材料课本中也都有列举。当然对其他材料，另外一些性能也很重要，例如对橡胶介质相容性，对医用材料生物相容性等等。

3、材料和冶金属于两个不同专业。欧美材料专业大多从冶金专业中分化出来，被称为物理冶金，而原来的冶金又称为化学冶金。我国很多院校材料专业从机械制造专业的热加工（铸造、锻压、焊接、热处理）中分离出来，机械制造专业保留冷加工（车铣刨磨等），而有些院校甚至合并了物理、化学的相关专业组成材料学院。总体来说开设材料专业（一级学科材料科学与工程覆盖下的专业）的院校非常多，开设冶金专业的院校则比较少。

4、这个暑假有机会参观了几个国内顶尖的材料方面的院校和不少工业企业，结识了一些来自全国各地材料专业的学生，感触很深。材料学本身就旁芜驳杂，属于交叉学科，尤其是金属专业，素有工科中的理科之称。不管是相变还是形变，涉及的知识都极为深刻，需要扎实的理化基础和丰富的实践经验。然而随着大学的盲目扩招，校区的分散化，教师科研任务论文指标压力的增多，以及师资质量的下降，严重影响了材料学科的教学质量。很多学校不仅学生不重视学习，老师也不重视教学。有的985高校教出来的学生，理论上铁碳相图画不对，实验上洛氏硬度不会打。我国材料工业师承苏联，老一辈的材料人素来重视实践，院士亲自下车间，而新一代的材料人却与工业生产日益脱节，实习就像走过场。如今材料工业普遍不景气，效益差，设备老旧，工人工作环境恶劣，收入微薄。我国工业的人力成本优势又逐渐下降，人才养不出，留不住，这种情况实在令人忧心。

======================================================================

2016/1/30更新

竟然上日报了，好开心O(∩_∩)O~~！

有些问题在这里集中说明一下。

1、这把刀的图片是在某东网上盗的，之所以敢肯定材料是4Cr13MoV，不是因为我自带EDS狗眼，而是商品参数上就是这样写的。这是一种典型的马氏体不锈钢，也用作耐蚀模具钢。是的，这世界上存在一种不锈钢叫马氏体不锈钢。

这也不是中国独有的分类，美国ASM手册上也这么分的。

至于为什么这么分，可以参看《不锈钢手册》或任意一本工程材料教科书。这里只提一下奥氏体不锈钢加入大量的奥氏体稳定元素Ni，使钢的Ms点在室温之下，固溶处理（淬火）后得到的是奥氏体组织，不是马氏体。

2、3Cr13这种材料对应美国标准的名称为420，也是一种常用的马氏体不锈钢。313是一种不规范的说法（我从没听学校里有人这样说，可能是工厂里比较通俗的说法），因为容易与美标混淆，不建议使用。顺便提一句，小米的304不锈钢就是美标牌号，但对应的国标牌号绝不是3Cr4。8Cr13我没查到，但从牌号上看碳含量在共析点附近，属于高碳高合金钢了，虽然硬度提高显著，但会明显损伤塑性，进而降低韧性，大力劈砍时刀容易折断，不太适合做砍骨刀，做小刀应该可以。

3、QB确实不是国家标准，但也不是企业标准，而是行业标准（又叫部标），具体说是轻工业标准。材料行业常用的部标有机械工业标准JB（请读机标）、冶金工业标准YB。企业标准斜杠前只有Q。很多时候说国家标准指国标+部标，当然这样是不规范的。

4、魏氏组织那段我的表述不太清楚。魏氏组织是典型的过热组织。锻剑用的低中碳钢成分恰好落在易产生魏氏组织的范围内，由于锻造时加热温度过高或在奥氏体区停留时间过长，使奥氏体晶粒粗大，连续冷却时，易形成魏氏组织的冷却速度范围扩大，随后在自然冷却时就能产生魏氏组织。我并不是说自然冷却就会产生魏氏组织。防止魏氏组织形成，关键是要控制好加热温度，加热时间，防止奥氏体晶粒粗化，同时也要避免在易形成魏氏组织的冷速范围内冷却。魏氏组织一旦形成，可以通过正火或退火消除，但由于魏氏组织的遗传性，通常需要做不只一遍正火或退火。

5、虽然也曾睡过小红楼，但我真的不是北科的。。。

6、我曾经说过我对于不锈钢和菜刀方面知之甚少，这里的大部分内容都是根据我已有的材料方面的知识结合查阅的一些资料拼凑而成的，而且写得比较随意，必然有不少错误，也欢迎大家一起讨（打）论（脸）。但是也希望大家在质疑之前能多查一些资料，多思考一下，毕竟有些能够通过百度发现的错误还放在评论区是会误导别人的。

7、我的回答半年之后能上日报，大概与最近圆珠笔球珠这一热议话题有关。我们身边两米之内几乎必定有金属，但对于大多数人而言，金属材料的知识都很贫乏。我希望我的回答能够增进大家对金属材料的了解，至于有关刀具的工业生产问题还是要咨询专业人士。

指出目前排名第二的答案中的一个错误，而且这段话已经被很多地方引用，已经是贻害颇深了。基本中文来源都是知乎这个问题。

这段话就是：

"二战时期日本军部曾对现代刀具和古代刀具作过多次物理性能的全面测试，包括水心子正秀、村正、佑定等人的古代刀，以及对比的现代昭和军刀，测试结果，其中硬度最高的是一口村正二代，刃口表面硬度高达72，但芯铁硬度是25，平均45，显然这是极为出色的数据，不输于任何现代刀具。"

看到碳钢硬度能处理到72就觉得很神奇啊（要知道合金钢能处理到67度都已经很不错了，当然是假设默认使用的硬度指标是HRC）。

这个资料相信来源于这个興亜一心刀の実態と所見 地方。

所列出的村正二代就是72硬度。那么这个不可思议的72硬度也就知道是什么了。上面的日文翻译过来就是肖氏硬度（HS），72肖氏硬度换算成HRC也就是54而已，仅仅达到行业标准及格线而已。其中最优秀的81硬度以及最优秀的平均硬度68，换算成HRC不过是HRC60和HRC51。

上面是文中所列的日本刀钢材成分，可以看到从成分看就是很普通的1060钢，真的没什么神秘的。

总结：所以至少凭借这个资料来说古代制作刀具水平多么多么牛是站不住脚的。这个热处理水平是完全不如现代工业下的刀具生产的。跟现代工业下顶级的碳钢（如超级青纸钢）相比，也没有任何硬度上的优势。 而芯钢和刃钢采用不同含碳量钢材的做法，现在好点的菜刀都在采用，也就是夹钢工艺。

一直以来玩刀的领域都有两大谜之传说，1是古代日本刀所用的玉钢，2是古阿拉伯世界的乌兹钢（也叫大马士革钢，产自印度）。的确这两者在古代世界的其他钢材行列里显得独树一帜，但真的不要拿来跟现代工业体系下的刀具用钢相比好吗？即使是古代世界的顶级钢，也很难跟现代的稍微优秀点的钢材相比了。时代已经完全不同了，沉迷过去是没有前途的哈哈。