《冰与火之歌》里面瓦雷利亚钢为啥无坚不摧?

连异鬼都能打,是什么造就了瓦雷利亚钢?

http://madartlab.com/the-riddle-of-valyrian-steel/

这里有一些解释,不过还没有完全看明白

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7个答案
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毛骡金属材料学博士

2015-04-20 23:22

@小青@Ryu.Hayabusa 要求发的。有些仓促,或许会有很多错误,文法不通,语句错误啥的,要么就是混用白话文和文言文。大家多包涵。

瓦雷利亚钢之谜
冰与火之歌中,瓦雷利亚钢做的兵器拥有最锋利的刀刃,所有战士都想拥有这种兵器。

这种材料据说比任何普通钢材更强更轻更硬更锋利,黑色带有可见的花纹,表明要打造这种兵器要经过上千次折叠锻打,并且不受凡火,不毁于凡铁。

据说这些刀刃是在龙炎之中用用魔法进行锻造。但是其真正的工艺已经在传说中的“瓦雷利亚的末日”之时遗失。

但是这些龙钢刃并没有魔法(本文作者认为龙钢就是瓦雷利亚钢),虽然制造它们需要魔法的参与,但是其本身并没有魔力。如果是是这样,它们到底是什么呢?

我们的计划是,针对瓦雷利亚钢的描写来看看能不能确定出这是一种什么材料。

瓦雷利亚钢被折叠锻打一千次。
这是一个现代的传说,关于历史上的真实的使用叠钢法或者折叠锻打法制造的叠钢刀。这种刀剑有着传说般的强度和锋利度,吹毛即断。甚至连枪托也能轻松地一分为二。当然关于这些超常的性质,(传说)故事基本都忽略了一些制造过程中非常重要的一些细节。

对折金属并敲打它并不能给刀刃带来什么好处。事实上正好相反。每次折叠都会给原来的材料加点“料:,一些氧化渣,煤灰,沙砾和其它的一些杂质;它们都来自于当时的环境,而且会让锻件(的性能)一塌糊涂。

历史上使用叠钢法的真正目的目的是缓和一个问题:他们(古代人)有好的铁匠却没有好的钢材。

熔化钢铁需要维持1000℃以上的高温。这很困难,而且历史上的多数时期的制造工艺无法准确控制最后成品钢材的材料组成成分。直接导致了最后成品的含碳量以及一些其他必要的成分和不必要的杂质含量的不稳定,而碳是决定钢材性能最重要的元素。出于这样的原因,古代冶炼技术只能生产出质量并不稳定的钢材。叠钢技术则是一种能够将软的低碳钢和硬的高碳钢结合的一种手段。

如果这两种不同的钢材层叠起来,并且通过施加大量的热和力将两者锻焊在一起,那么就会早就一种兼具两种性质的钢坯。再对钢坯进行反复的折叠锻打,两种不同材料的分层逐渐结合在一起并产生出了软硬适中并且(性质)分布均匀的材料。

有许多叠钢刀的如魔法的特质的神话故事,无一例外这些技术都被声称是失传了。事实上,这些技术并没有失传,它们现在的主要被亚洲的工匠用于工艺品(刀剑)的制作。造成这个结果的主要原因是我们现在不需要叠钢法就能做出更好的并且品质稳定的钢来。

注意这里,一把剑被折叠锻打上千遍,这可能只是一个当下流行的薄剑的故事的梗,比如典型的日本刀。它(日本刀)确实有上千层,但是那么不是折叠锻打上千次的结果。这是一个数学上的错误。

每次对折,原锭的层数都会翻一倍。超过一千层仅仅需要对折10次。而且,这么多的层数,每层的厚度仅有不超过6微米,根本不可能用肉眼看出来。

对折1000次,那么会有约1e301层。10后面还有300个零。整个可观测的宇宙中估计也才只有1e81个原子。PS: 有些人认为是100^100个原子,反正这里随意吧。

我怀疑《冰与火之歌》里面的那些做出这样观测结果的人肯定没有好好学习数学。几何级数绝不会是我最想学的东西,尤其是半数我认识的人都想杀了我的时候。

在A storm of Swords中,瓦雷利亚钢剑 “寒冰”被融化成两把新的剑。如果瓦雷利亚钢剑可以熔化并重铸,那必然不是叠片钢。因为叠钢刀融化后必然不可能(通过凝固)重新获得原有的分层。实际上是会变成一块均匀的钢锭,成分介于所用的两种片钢成分之间的某个位置。虽然有时候这样做会得到令人满意的结果,但是重熔绝不可能得到一把新的具有层结构的剑。

为什么Westeros的人们一直在谈论就好像它就是叠片钢一样。赌五毛,那些人根本不知道他们说的是什么。

不用展的太开。材料本身就是传奇材料,制造的方法在多年前失传了。人们谈论的大部分内容都不是关于铁匠的。这个关于锻造的故事可能只是对于盘纹的解释的误传。同时,铁匠肯定是谎称称他融化了剑。因为能打造瓦雷利亚钢可是很值钱的技术,同时当然也是商业秘密。

重量
有两种解释可以说明为什么瓦雷利亚钢比较轻。第一个就是比别的钢强,所以同样长度下可以用更少的材料。

物体抗拒弯曲和扭转的能力取决于它的截面惯性矩。截面惯性矩取决于材料的形状,而不是用了多少料。出于这个原因,移除一大部分材料也可能仅仅稍微降低了一点其抗弯折的能力。这也就是为什么管材,工字钢能以较少的质量获得跟同尺寸实心材料相近的强度。

许多剑都设计有血槽。这些血槽的目的当然是为了放血。但是它们真正的功能是从剑刃上剥去一部分质量而又不显著降低强度。这些沟槽减少了许多材料却没有改变截面惯性矩。

如果瓦雷利亚钢及其的强,那么它可以有更多的槽,以进一步降低剑刃的质量。

第二个可能性是:瓦雷利亚钢根本不是钢铁,我们一会再讨论这个选项。

锋利
不在切割过程中变钝,需要有非常高硬度的钢。钻石是已知最硬的物质(按:其实有更硬的,虽然也是碳的异构体),也就是说,只能它去切割别的物质,却没有任何物质能在其上划条痕。钢铁当然不可能具有比肩钻石的硬度。但是,低碳钢,比如1095钢(牌号,勿深究),碳含量大约1%,其硬度之高甚至可以用来切割其它的钢铁而不会变钝。许多现代刀具就是用这种材料或者同样原理的相似材料制成的。

强度
瓦雷利亚钢的及其强大。但是“强”对于金属来说,不只是一种性能。一般谈及金属的强度是综合了抗拉强度和韧性。

我们想要高的抗拉强度,这样剑就不会折断。高碳钢足以胜任。
韧性,比较难。韧性指的是材料的抗击打能力。简单的说,越硬的材料越容易脆断。所以,如果用硬度很大的材料(做的剑)跟别的剑相碰的时候,它可能会像玻璃一样碎掉。

这就是Narsil在指环王中遇到的问题。

所以我们需要在抗拉强度,硬度和韧性中间找一个平衡点。弹簧钢可以实现这个目标,比如9260钢(牌号,勿深究)。约0.6%的碳以及几个几个百分点的硅和锰就可以制造出具有性能非常平衡的合金。它的边缘既可以弯曲而不会破坏,而且不容易脆断。

热抗性
书中不止一次提到一般的火炎是奈何不了瓦雷利亚钢的。并没有很多办法可以改变钢的熔点,所以这看上去有些荒谬。

然而,相比熔化,你可以在低得多的温度破坏一把钢刀。也许书中所说的并不是熔化瓦雷利亚钢,而仅仅只是软化。

钢铁的热处理是一个复杂的过程。为了得到弹簧钢(我不知道为啥是弹簧钢)性能的晶体结构,我们需要将钢铁加热到一个非常特定的温度,然后以一定的速率急速冷却(至第二个特定温度),然后再次升温(至第三个温度)并保温一段时间。

将弹簧钢剑直接扔进一个燃烧的房子,任其加热。结果就是,它的硬度降低几乎毫无用处。在一个没有温度计的世界,想要通过热处理来恢复硬度可不容易。

许多现代工具在正常使用过程中都会受到不同程度加热或者冷却。如果这种常规操作导致的温度变化就会改变工具本身的性能,那么(这种材料)使用起来就会很麻烦。所以,人们开发了一种钢用于这种变温环境,这种钢的特点就是不对温度敏感,也不需要前面提到的“曲折的”热处理过程,它们所需要的仅仅是在空气中自然冷却。也许,瓦雷利亚钢事实上是一种气硬钢,比如A2钢(钢的牌号,不必深究)。但是这种气硬钢作为剑的原材料,性能远远及不上弹簧钢,但是比起那会(中世纪)的普通钢来说要结实耐用得多。

也许可以找一个巫师来熔炼钢铁就是Westeros世界那样。但是,制作它(气硬钢)需要以精确的比例控制铬,镍,硅,钼,锰,钒以及不可缺少的碳的含量。但是中世纪的时候大多数人甚至不知道元素。所以,这种精确而复杂的制造钢铁的工艺被认为是魔法,并且理所当然会很容易因为大灾变而失传。

颜色
瓦雷利亚钢的颜色是黑色,无论怎么处理都不会改变。虽然钢铁经过热处理和化学镀后可以是黑色,蓝色,紫色或者其它的颜色。然而,这些仅仅是表面处理。那些彩色钢在抛光后都会呈现出表面之下原本的亮灰色。

由于很难找到一种现实钢完全符合瓦雷利亚钢的性质,我们几乎可以确定,它(瓦雷利亚钢)根本不是钢铁。

那么会是什么呢?

其他可能性
基于这点:我想对于“瓦雷利亚钢是什么”这个问题,可以有三种可能的解释。第一,它是魔法。这太无聊了,我不想讨论这个解释。第二,它是一种做工精良的叠钢。Westeros其他地方做的钢刀太差了,以至于瓦雷利亚钢刀像是有魔力的刀。而最后一种可能性就是,它(瓦雷利亚钢)根本不是钢。如果是这样,它又是什么呢?

有一种可能性,瓦雷利亚钢其实是一种金属基符合材料(MMC)。以一些比较强韧的金属作为机体,并将陶瓷一类的坚硬材料嵌入机体中(多数时候需要达到冶金结合),这样的材料就可以做出不卷刃,不崩口的刀锋。

制造这些(材料)有着难以想象的难度,需要真空腔,极端的压力和温度,气化的金属和极度精确的化学过程(控制)。(这些条件)只有巫师才能做得到。

比如钛/碳化硅复合材料是比较符合瓦雷利亚钢的性能。这种材料摸起来像钢,但是颜色更深也更耐高温。它非常硬以至于可以保持刃口不损坏,并且如果金属机体本身不是绝对均匀的话,刀刃上会呈现出连续的灰色的,并且形状多变的旋纹。

这个看上去是个不错的解,虽然我认为它仍然不是十分符合(瓦雷利亚钢)的特征。现下,这种材料的用途仍在开发中,比如喷气式涡轮发动机的叶片,标价1000美元一磅(折合人民币6000块还买不到一斤)。所以我不知道是否会有人会为订制这种材料制的兵器去打一场中世纪战争。

补充:中世纪的那叫铁,根本不能称为钢。钢和铁的主要差异就是碳当量。简单的理解就是非铁成分的含量,比如碳、硅、锰、硫、磷,通过经验公式简单的换算成含碳量;若碳当量小于2.11%,则称为钢,否则为铁。古代的技术想要减少杂质含量是非常困难的,所以基本上好的钢铁要么是巧合,要么来源于优质的矿石。在欧洲,中世纪主要使用的是木炭炼铁,而不是煤。炉腔温度根本不足以炼钢,所以书中的瓦雷利亚钢其实就算是普通的低碳钢也不过分,因为木炭火根本连软化温度都未必能达到。相比几乎没有任何变形能力的高碳铁,钢的优势是显而易见的,至少它的韧度使它不那么容易崩口。



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支持者: gundamfire

http://madartlab.com/the-riddle-of-valyrian-steel/ 粗略翻译了一下这里的内容..

不过有些地方拿不准 @毛骡 帮看看? (毛骡重新翻译了全文,看毛骡的回答吧)

有3钟可能的物质可以解​释瓦雷利亚钢,第一种是魔法物质这个很无聊所以我们不多讨论。第二种是它就是高质量钢,其他同时期的维斯特洛大陆钢都太差,以至于瓦雷利亚钢看起来像魔法物质。第三种可能是它就不是钢。

如果不是钢的话,一种可能是它是金属基复合材料(MMC),金属框架提供韧性和伸展性,硬度更高的物质比如陶瓷嵌入其中。


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支持者: 菊爆狂魔大炮鸟

此处应有魔幻介入,参考孙悟空的金箍棒,定海神针铁,什么样的铁棒那么沉还能大能小.瓦雷利亚钢号称是钢,可能就是一种魔幻材料,就像秘银.

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菊爆狂魔大炮鸟啥都不会的宅╮( ̄▽ ̄")╭

2015-04-21 20:28

高碳钢和低碳钢搞反了吧……我记得高碳钢脆硬低碳钢柔韧……

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我觉得与之接近的是大马革士刀,乌兹钢打造的,加上魔幻色彩。

大马士革钢又称为结晶花纹钢,是一种古代粉末冶金和锻造技术完美的结合。在英美和欧洲大多数的地方被称为WOOTZ;而在其原产地印度、巴基斯坦一直到波斯则称为FULAT;在俄罗斯的高加索地区被成为BULAT。 WOOTZ的花纹是天然形成的,不像摺叠钢一样是用人工硬将性质不同的材料焊接起来再摺叠锻打而成的。

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如果以一柄剑的工艺而言,应该不仅仅是某一种金属特性所能概括的。简而言之,瓦雷利亚刚也只是一种材料,抛开工艺的话,材料本身并不能完全代表剑的特性。比如著名的日本刀,其锻造技术中就有将不同硬度和韧性的钢分别用在刃部和刀身,并形成一种复合结构以使得刀刃同时具有强韧和锋利两种特性的工艺;并且在淬火过程中,人为造成刀刃和刀背冷却速度的不同,进一步强化韧性和强度,并且因此而自然形成刀身的优美弧度的锻造工艺。

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