汉代制作铁剑的基本工艺是锻打,汉代的锻打技术一般采用以下几种方法:
一是以块炼铁直接锻制汉代由人工冶炼获得的铁料是块炼铁,它是在较低的冶炼温度下,由铁矿石固态还原获得的铁块,含有大量脉石渣子,需通过锻打挤出而在锻打之前,疏松多孔,因此又被称为“海绵铁”
二是以块炼铁渗碳锻制这一方法在春秋时期已被采取,西汉时期,制剑主要沿用这种方法,刘胜墓出土的一件长剑和一件短剑,经检测都是以“块炼铁渗碳”后折叠锻打而成,所用原料和渗碳方法与燕下都钢剑相同。
三是以炒钢或熟铁锻制,西汉后期,出现了用生铁炼钢的“炒钢”技术。
它是把生铁加热到熔化或基本熔化状态,在熔池中加以搅拌,借助于空气中的氧把生铁所含的碳氧化掉,从而成为钢或熟铁,前者是有控制地把生铁炒炼到需要的含碳量,也就是钢;后者是不加控制地一炒到底,含碳量极低,用生产效率很高的生铁作为制钢的材料,这是炼钢史上的一次革命。
炒钢产品的成分均匀,夹杂物一般比较细小,分布也比较均匀,质量优于块炼渗碳钢而且,当时生铁冶炼已达到较高水平,炒钢以丰富的生铁为原料,产量和效率都较高,能够满足社会的广泛需要,于是,熟铁或炒钢便成为制剑的新材料,或以熟铁为原料,经过渗碳叠打钢剑,或以炒钢为原料,反复加热,折叠锻打,最后制作成剑。
四是以铸铁脱碳钢锻制。
铸铁脱碳是我国古代独有的一种生铁炼钢的方法,它是将白口生铁铸件在固态就进行脱碳退火,从而获得至高碳钢,中碳钢和低碳钢,这种方法的特点是通过掌握时间来有控制地脱碳,由于生铁中多余的碳被氧化成气体跑掉了,从而成为全钢组织,而且基本不析出石墨或只析出很少的石墨。
汉代的铸铁脱碳钢器物是用两种方法制成的,一种是以生铁铸造成坯,然后脱碳成钢,再予简单加工,如加热弯折,对刃部进行局部渗碳锻打等这种方法广泛用于制造生产工具和生活用具,如河南渑池出土了汉魏窖藏铁器中的钢斧等。
另一种方法是将生铁铸造成薄板状,然后脱碳得到成形钢材,将钢材经过反复加热锻打,器物刀剑等兵器,皆如此制作。