大马士革钢的制造工艺

（引用他人的文章，根据《自然》杂志的最新报道整理，仅供各位参考）
伊斯兰世界的科学家仔细研究和记录了大马士革钢的制造方法。在整个伊斯兰世界，刀剑制造师们都可以查阅这些记录文献，但他们绝对忠诚地保守着秘密，因为在那个战争胜负完全取决于冷兵器的时代，大马士革钢具有非同寻常的价值，因为它在那个古老的时代就把硬度与韧性两个相互矛盾的属性完美地结合在一起，而且能够使刀锋长期保持锋利无比。
大马士革钢的失传过程一直是一个谜团。大家知道，高碳含量是炼钢过程的关键，但控制不好的话，就会成为钢材的软肋。高碳含量能产生锋利的刃口和良好的保持性，但是碳在整个混合物中的数量几乎是不可控的。含碳量太低的产物就是熟铁，熟铁太软了无法用于兵器制造；含碳量太高的产物就是铸铁，铸铁又太脆了。如果加工过程有误，钢就变成碳化铁的大铁饼，这是一种脆得令人忍无可忍的铁。在1095-1270年十字军时代，为了战争的需要，欧洲刀剑工匠曾全力与阿拉伯同行相拼，他们尝试了不同的加工工艺，他们将钢与铁用折叠工艺打造，或者用银和酸对钢材进行处理，模仿大马士革钢所独具的波纹结构，但都没有成功。全世界各国的刀剑工匠也曾采用这种折叠打造工艺，比如公元前6世纪的凯尔特人（苏格兰高地），公元后11世纪的维京人（北欧海盗）和11世纪的日本人，但都无法达到大马士革钢刚柔兼备、外观华丽的至高境界。但奇怪的是：伊斯兰的冶金高手却可以控制高碳原料与生俱来的脆性，并将原料锻造成战斗中使用的武器。然而，即便对它的发明者－－伊斯兰刀匠来说，这种技能也在18世纪中叶莫名其妙地失传了。
大家不难发现，这段历史的一个疑点是：那时的阿拉伯世界拥有当时最先进的科研、教育和档案体系，而且在那个冷兵器时代，铁匠人数众多，而他们都把这项有用的技术搞失传了，这个说法总显得过于牵强。最近，据《自然》杂志报道，一支由德国德累斯顿大学教授带领的研究小组，声称他们可能对大马士革钢这一特殊高碳钢的生成机制及其消失原因有了新的观点。而提出这个新观点的基础，则是最先进的材料科学：纳米技术。
制造大马士革钢的秘诀于18世纪中叶在原产地神秘失传，欧洲和世界各地的的冶金专家所做的克服高碳钢先天缺点的尝试也都以失败告终，那为什么古代的叙利亚铁匠就能够成功地制出外观华丽、内质坚韧的最终成品呢？根据纳米技术的原理，掺杂在精炼铁制品中的微量杂质，对形成大马士革钢是至关重要的。但是，这些掺入的元素是什么，它们是如何进入钢材的呢？这个研究小组依靠最新的纳米技术检测了大马士革钢刀剑的微观结构，他们决定从两个方面入手来研究大马士革钢失传之谜：一个是大马士革钢的原料本身，另一个是大马士革钢最终在中东进行锻制的具体方法。已知的乌兹钢锻制添加物有肉桂树皮和乳香叶，电子扫描显微镜还检测出微量的钒、铬、锰、钴和镍，以及其它一些稀有元素，这些元素显示大马士革钢的原料来自印度的矿脉。
上述这些微量物质是原先就存在于原料钢材中的，而这个研究小组还要做的是：在钢材内部鉴别加工过程中所发生的量子水平上的变化（晶体的晶格结构、分子键的空间取向等），这些变化将决定钢材最终的物理特性。他们假设在反复加热和锻造的加工过程中，这种金属中演化出一种叫做“碳化微米管”的微观结构，这种极硬的微米管浮出金属表面并决定了刀剑的硬度。因此，通过将乌兹钢的特性与添加特定微量物质的锻制方法相结合，伊斯兰世界的铁匠就能够制造出大马士革钢。18世纪中叶所发生的变故就是原材料的化学成份发生了变化，矿石中一种或数种微量成份消失了，原因可能是特定的矿脉被采尽了。铁匠们仅凭眼睛是无法察觉这样的变化的，但是有趣的是，铁匠们可能会通过将少量早期购入的原料掺入到后购入的原料中，以此来延续这种制造工艺的寿命。但是，当这些仅存的原料用尽了，大马士革钢的故事也就结束了。