林远拿起那块金属片看了看。表面酸洗过了,花纹隐约可见,但从边缘的氧化色和层间界面的模糊程度来看,显然没有达到预期效果。他把金属片放在显微镜的载物台上,调了一下焦距,然后侧身让开位置。
尼尔森凑到目镜前看了一眼,眉头皱了起来。画面里,深色层和亮色层之间的边界不是清晰的直线,而是模糊的,扩散状的过渡带。有些区域的层间界面已经完全糊成了一片,分不清哪一层是哪一层。
“就是这个。”尼尔森直起腰,摘下眼镜用衬衫下摆擦了擦,重新戴上,“折叠到第六轮的时候花纹还挺清楚,再折一轮就开始糊。到第八轮就彻底不行了。”
杰森也走过来看了一眼显微镜,然后退后一步靠在材料架边上,双手抱在胸前。“我们俩琢磨了好几个晚上,试了不同的温度窗口和保温时间,都不行。不是没下功夫。”
林远没有立刻回答。他把那块金属片从显微镜上取下来,放在工作台上,用手指摸了摸酸洗面的质感。粗糙,不均匀,深色层有局部剥落的迹象。
“你们用的什么温度?”他问。
“一千零五十度左右。”尼尔森说,“折锻的时候炉膛温度控制在那个区间,和你们做普通大马士革一样。”
林远摇了摇头。他走到焦炭炉前面,打开炉门,从旁边的焦炭筐里铲了两铲新炭添进去,然后用铁钩拨了拨炉膛里已经烧透的炭块,让空气流通更均匀。鼓风机开了一档,火焰从炭块缝隙里钻出来,由红转橙。
“不是温度高低的问题,是温差控制。”林远从材料架上抽出一块1085钢板和一块15N20薄板,放在工作台上,用卡尺量了一下厚度,“1085和15N20的含碳量差不少,热膨胀系数不一样。加热的时候,两种材料的升温速度不
同。你们把温度控制在一个固定值上,但升温的过程中,高碳层和镍钢层的温差就已经开始影响碳迁移了。”
尼尔森和杰森对视了一眼。
林远拿起钢板和薄板,用砂带机快速打磨掉表面的氧化层,然后用丙酮擦拭干净。他把两块材料交替堆叠- —1085、15N20、1085———————一共六层,最外层是1085。堆叠完成之后用点焊机在四个角各打了一个焊点固定。
“六层初始结构。比你们用的层数少,更容易控制。”林远用铁钳夹着粗胚送进炉膛,关好炉门,调整风门让温度稳步上升,“第一轮锻打的目标不是折锻,是先把层间界面的氧化物清干净。你们用硼砂的时候是怎么撒的?”
“折叠之前撒在接缝上。”杰森说。
“折叠之前撒是对的。但撒完之后要在接缝处多停留一段时间,让硼砂充分熔化成玻璃态再下锤。”林远盯着炉膛里的颜色变化,等钢坯烧到樱桃红转亮橙的临界点,用铁钳将粗胚夹出,快步走向铁砧。
尼尔森和杰森跟了过去,站在铁砧旁边,保持着不会干扰到林远操作的距离。
林远把硼砂撒在钢坯表面,粉末接触到炽热钢面的瞬间熔化成透明的玻璃状保护层。他没有立刻下锤,而是等了几秒,让硼砂的流动覆盖整个锻焊面。然后他右手握紧锻锤,左手用铁钳稳住钢坯,锤子落下。
第一锤,落在粗胚正中央。落点精确,力道均匀,钢坯在砧板上微微延展。他没有急着打第二锤,而是用铁钳将钢坯翻了一面,在另一面也撒了硼砂,等了几秒,再落一锤。
“每轮锻打之前,硼砂要撒两次——翻面前后各一次。只撒一次的话,背面的氧化皮清理不干净,层间界面就会有夹杂。”
尼尔森点了点头,没有说话,目光始终盯着林远的手和钢坯之间的接触面。
第一轮锻打完成之后,林远把粗胚送回炉膛。这次加热的时间比第一轮短,温度区间也略低一些。他等钢坯烧到均匀的亮橙色,夹出来放在铁砧上,开始做折锻。
凿切口。深度刚好不到厚度的一半,位置在粗胚正中间。切口两侧的金属在锤击下向中间挤压,折叠面的接缝处有一个微小的V形槽。硼砂撒在V形槽里,熔化成玻璃态之后填满了槽底。一勺清水泼在铁砧表面,蒸汽炸开的
瞬间锻锤落下。
这一锤的力道比刚才大。不是蛮力,是精确计算过的冲击——蒸汽膨胀的推力加上锤头的动能,将折叠面的氧化物从接缝中炸出,同时将两片炽热的金属锻焊在一起。
尼尔森的身体微微往前倾了一些。他的手指不自觉地攥紧了,像是在自己脑子里模拟那锤的力度和角度。
林远把折叠后的钢坯翻了一面,重复了一遍撒硼砂、水锻、落锤的流程。两轮之后,他把粗胚夹回炉膛,抬起头看着两人。
“层间界面的碳迁移速率,取决于温度和保温时间的乘积。温度每高十度,碳原子的扩散速度增加大概百分之十五。你们把炉膛温度控制在一千零五十度,碳从1085层往15N20层跑的速度太快了,折叠到后面几轮的时候,碳
已经均匀扩散到了整个截面,层与层之间的成分差异消失了,花纹自然就糊了。”
杰森皱着眉头想了想。“所以要把温度降下来?”
“降,但不能降太多。温度太低,锻焊不牢固。”林远用铁钳指了指炉膛,“我的做法是把锻造温度控制在比你们低约三十度的区间,同时缩短每一轮加热的保温时间。碳迁移的量够形成对比度就行,不需要也不应该让它充分
扩散。”
他把粗胚从炉膛里夹出来,放在铁砧上,让尼尔森和杰森靠近看。钢坯表面的氧化皮在刚才几轮锻打中已经剥落了大半,露出下面隐约的层状结构。深色和浅色的条纹已经能看出来了,但还很模糊,需要酸洗之后才能完全显
现。
“回去你们可以试一下这个温度区间。不同的炉子热效率不一样,具体数值要自己摸,但方向是这个方向。”林远把粗胚浸入酸洗槽,几十秒后取出,用清水冲洗干净,再用小苏打水中和。
花纹浮现了。
虽然不是云纹夹钢那种流动的卷云状纹路,但层与层之间的边界清晰,深色和浅色的对比度足够。六层初始结构经过一轮折锻变成十二层,纹路平行而规整,从粗胚的一端延伸到另一端。