大馬士革鋼（Damascus steel），是前工業時代的著名鋼之一，原產地為古印度，古代稱之為烏茲鋼，通常制成武器刀劍，現代泛指表面具有花紋的鋼材。
中世紀時，印度出產的“烏茲鋼錠”是制作刀劍的頂級用鋼，這些鋼被阿拉伯商人大量進口到大馬士革煉制成武器（大馬士革劍或大馬士革刃）。歐洲人十字軍東征時，在大馬士革第一次遇見了阿拉伯人所使用的彎刀，以為這些武器是在大馬士革取材制煉的，因此就有了“大馬士革鋼”的說法。其顯著特征是刀的表面有一種特殊的花紋——穆罕默德紋，屬于花紋鋼中的鑄造型花紋鋼，區別于折疊鍛打形成的焊接型花紋鋼，因為花紋能夠使刀刃在微觀上形成鋸齒（肉眼無法分辨），使得刀劍更加鋒利。17世紀末，印度的烏茲鐵礦被開采殆[dài]盡，鑄造型花紋鋼便消失了。此外，因當時的生產者對制造這種鋼的工藝進行了保密，以至于后來隨著火器時代的到來，導致大馬士革鋼的制造方法也失傳了。歷代有不少冶金學家曾試圖重新冶鑄出大馬士革鋼，但最終試驗都歸于失敗。
20世紀70年代末，冶金學家運用現代金屬學理論，揭開了大馬士革鋼的秘密。美國斯坦福大學的冶金學家經過長期研究，首先證實了大馬士革鋼既是一種超高碳鋼，又是一種超塑性的金屬。他們仿照古老的大馬士革鋼金相結構，成功地將新的大馬士革鋼制造出來。而對大馬士革花紋刀劍的研究與復制，一直持續到了20世紀末，而冶金學家對該花紋形成機制的研究，之后仍在進行。這在歷史上促進了冶金學知識的極大發展，使其成為了一個專門學科。
命名
大馬士革鋼，原產地古印度，古代稱之為烏茲鋼，現代泛指表面具有花紋的鋼材。
中世紀，歐洲入侵耶路撒冷王國（即十字軍國家）時期，歐洲人看到他們的敵人使用的武器時，以為這種原本原材料是來自印度的武器，就是在大馬士革取材制煉的，因此就有了“大馬士革鋼”這個說法。
同樣的原材料在印度被制成的金屬塊，不能直接被命名為大馬士革鋼，而它們被叫做大馬士革鋼，是因為這些金屬被販賣到大馬士革（位于今天的敘利亞境內）這個城市后，用來煉制成武器，即大馬士革劍（或大馬士革刃）之后，才得名的。
歷史沿革
誕生背景
公元前4世紀左右，印度王子波魯斯曾送給亞歷山大大帝一塊重達30磅（約15公斤）的純印度鋼鐵，彼時印度鋼鐵已經聲名鵲起。古印度出產的“烏茲鋼錠”作為制作刀劍的頂級用鋼，每年阿拉伯商人都要向印度進口大量的鋼錠用于武器制造。
發展歷程
技術失傳
中世紀，歐洲用于制造十字軍兵器的鋼材，由于當時這種鋼的產地被認為是在大馬士革，故而人們將之稱為“大馬士革鋼”。據史料記載，采用大馬士革鋼制造的刀劍和普通刀劍不同，其身上都呈現一種特有的金屬花紋，且這種刀劍更為鋒利，經過多次拼殺后仍不卷刃。
17世紀末，印度的烏茲鐵礦被開采殆盡，所以鑄造型花紋鋼便消失了。此外，由于大馬士革鋼在戰爭中有著很大的威力，所以，生產者對制造這種鋼的工藝進行了保密，以至于后來隨著火器時代的到來，導致大馬士革鋼的制造方法也失傳了。歷代有不少冶金學家曾試圖重新冶鑄出大馬士革鋼，但最終試驗都歸于失敗。
現代研究
18世紀下半葉，隨著工業革命的發展，工業領域需要大量優質、廉價的金屬，于是科學家們紛紛致力于從根本上研究金屬的特性，此時，大馬士革鋼（烏茲鋼）再次成為人們關注的焦點?？茖W家邁克爾·法拉第也投身于對這種鋼的研究，但是法拉第的目的不是研究鋼鐵本質，而是希望制作出比大馬士革刀更好的刀。雖然最后，法拉第對大馬士革鋼的嘗試以失敗告終，但是他與Stoddart共同發表了關于合金鋼的第一篇論文。受法拉第研究的鼓舞，法國人Robert Breant在巴黎繼續進行研究。他在鋼中加入各種不同的元素進行測試，據信早在1821年，Breant就認識到大馬士革刀的高強韌性和獨特圖案主要是由于它的高碳含量，并鑒定出大馬士革花紋白色區域是高碳含量區域，而深色基體只是鐵基體。他經過多次嘗試，能夠復制類似大馬士革花紋的刀劍。但是限于當時的冶金知識水平，他無法歸納出決定大馬士革花紋的關鍵工藝步驟，因此最終未能總結產生大馬士革花紋的詳細工藝和知識要點。
19世紀，俄羅斯著名的煉鋼專家安諾索夫畢生致力于揭開大馬士革鋼的秘密，但直至最后，也只探索到大馬士革鋼的含碳量在1.4%左右。1841年，阿諾索夫的《論大馬士革鋼鐵》一書出版，總結了他多年的研究成果。這項研究在19世紀下半葉被切爾諾夫接管，并被別拉耶夫進一步接管，并于1918年以《大馬士革鋼》為題在英國鋼鐵公司學會上發表。
20世紀70年代末，冶金學家運用現代金屬學理論，終于揭開了大馬士革鋼的秘密。美國斯坦福大學的冶金學家經過長期研究，首先證實了大馬士革鋼既是一種超高碳鋼，又是一種超塑性的金屬。他們仿照古老的大馬士革鋼金相結構，成功地將新的大馬士革鋼制造出來。而對大馬士革花紋刀劍的研究與復制，一直持續到了20世紀末，而冶金學家對該花紋形成機制的研究，之后仍在進行。這在歷史上促進了冶金學知識的極大發展，使其成為了一個專門學科。
2014年，鋼鐵研究總院羅海文教授發表于《科學通報》的研究論文，給出了關于大馬士革花紋形成的新解釋，大馬士革花紋的形成，應該與P元素在烏茲鋼錠中，凝固時期的枝晶偏析相關。
過去通常認為用于大馬士革刀鍛打的坩堝鋼就是古印度的烏茲鋼錠，但最近隨著更多的考古證據被發現，人們對此有了新的認識。古代坩堝鋼的生產工藝通常有兩種，一種是流行于南印度和斯里蘭卡的“烏茲”，另一種是中亞流行的可以稱為“布拉特（Bulat）”的坩堝鋼技術。
分類
大馬士革鋼已產生多種分類，按成因分，有同種來源生成的鋼，即東方大馬士革鋼，和異種來源生成的鋼，包括晶體或顆粒狀大馬士革鋼、機械加工仿大馬士革鋼、層焊大馬士革鋼和表面處理仿大馬士革鋼；此外，還可以紋理精細度定質量等。
成因分類
同種來源生成的鋼
東方大馬士革鋼是熔化、鍛煉和熱處理相結合的產物，是真正的大馬士革鋼。它使用單一的均質源即鋼錠進行制造。因其通過堝冶煉而成，所以又被稱為“烏茲”（wootz）鋼。處理后的晶體圖案存在著許多變化，刃上的晶體圖案經沖鍛后會有所改變。在刃上可用鈍刃鑿或沖模制成預先設定的設計樣式。東方大馬士革鋼最硬的元素是滲碳體，腐蝕和拋光后呈銀色或白色。珠光體（鐵素體和滲碳體的層狀形式）腐蝕后呈黑色。數個世紀以來，很多學者和研究人員想用最現代化的方法模仿制造，但很少能取得成功。
異種來源生成的鋼
晶體或顆粒狀大馬士革鋼
晶體或顆粒狀大馬士革鋼的圖案非常精細，肉眼幾乎發覺不到，這些精細的粒子被稱為黑白粒子斑晶。這種鋼的優點是不易斷裂。
機械加工仿大馬士革鋼
機械加工仿大馬士革鋼，是通過機械改變焊接鋼層，或通過各種程序而合成，主要是通過扭轉后銼磨（切削）而成。
層焊大馬士革鋼
層焊大馬士革鋼由不同質量的鋼和軟鐵組成，經錘打及焊接熔合令鋒刃堅硬，同時兼顧整體柔韌性。刃面的圖案除用酸蝕外，亦可用錘打、沖擊、銼和磨的方法制成。含有鎳的鋼可用來代替高碳鋼。在鍛煉中，古代鐵匠偶爾使用流星鐵來產生裝飾效果。水紋鋼使用含碳量不同的材料或利用其他元素如鎳制造而成，所以這種鋼又被解釋為本質上的異種鋼。經酸蝕后，鋼中最硬的元素由于耐腐蝕而顯示出白色或銀色，另一方面軟元素會受到腐蝕并改變顏色，通常變為黑色或棕色。
表面處理仿大馬士革鋼
表面處理仿大馬士革鋼是通過在刃面上涂清漆或使用抗蠟處理后，在防酸蝕的表面上雕刻出預定的圖案。這種圖案雖然清晰，但因看起來比真的還“真”，所以較容易識別。
以紋理精細度定質量
大馬士革鋼以紋理圖案的精致及復雜程度，而定出質量的高低。因為能有精細天然紋理的，必是用最優質的鋼制造所得。鋼中的晶體圖案有寬紋、窄紋、波狀紋、樹狀紋、球狀紋、晶體或晶粒紋，有的紋理扭轉卷曲像“螞蟻的足跡”。圖案稱為柯克納杜班（Kirk Narduban）的，其意為“40階梯級”，又稱“神梯”或“雅各布梯”，被認為是最精致的大馬士革鋼圖案。這種圖案還可再細分為雙神梯（Double Kirk Narduban）圖案、玫瑰和螺旋（The Rose or Circle）圖案、神梯和玫瑰（Kirk Narduban and Rose）圖案、雙神梯和玫瑰（Double Kirk Narduban and Rose）圖案。
另有被稱為“Qara Khorasan”的大馬士革鋼，其刃體帶有極細的黑色水紋、“Qara Tapan”的刃體有發黑色亮光的花紋、“Akparee”的刃體有如卷線或絲體花紋圖案、“Begumee”的刃體有如在水中流轉蕩漾的長絲?花紋、“Zanjir”的刃體有如鏈索形的光亮花紋。而一般圖案的劍刃，被稱為沙姆（Sham）或敘利亞大馬士革鋼。
制造工藝
美國斯坦福大學的冶金學家制造新的大馬士革鋼，其主要工藝為：
第一步，將含碳量1.5%～1.6%的超高碳鋼冶鑄成鋼胚。當鋼胚冷卻到1100～1150°C時，使用軋制、鍛造、擠壓等方式對鋼坯實施反復的壓力加工，從而打碎鋼中內部鑄造結構的網狀滲透碳體，迫使滲碳體細化成微粒分布在鋼的金屬晶界上，減輕了滲碳體對基體金屬強度的危害，而且由于滲碳體在鋼中呈彌散狀分布，故起到阻礙金屬晶粒長大的作用，使鋼的內部晶粒呈現得很細小；
第二步，當鋼坯冷卻到600～700°C時，再次對鋼坯進行反復的壓力加工，目的是使鋼的金屬顯微組織進一步細化均勻；最后使金屬晶粒細化到1μm左右。
經過以上兩個步驟的工藝程序，高碳鋼完全進入了超塑性狀態。應用這種鋼制造工具或機器零件，其強度和韌性完全等同于大馬士革鋼的特性。
性能參數
大馬士革鋼上的花紋其實是兩種性質不同的材料：亮的地方是純的雪明炭鐵，其硬度比玻璃還大；暗的地方則屬于沃斯田鐵和波來鐵。整體含碳量大約在1.5%~2.0%之間。在韌性高的波來鐵里均勻散布著比玻璃還硬的雪明炭鐵，使得大馬士革鋼刀可以具有非常鋒利的刀鋒，以及非常堅韌而不會折斷的刀身。刀鋒銳利無比，可在空中將絲綢一分為二而毫不費力。
區分
印度鋼
印度鋼是一種坩堝冶煉的超高碳鋼（含碳量在1.5%～2%），在公元前6至5世紀時，由位于古印度西北角的Hyderabad（翻譯為“海得拉巴”，現屬于巴基斯坦）的冶煉工人制成的，后來被售到“安息”（波斯）、條支甚或是埃及等。其冶煉方法是將四氧化三錳、竹炭及某些植物葉子密封在一個陶爐里燃燒加熱，當這些東西熔化后，其渣滓形成一團金屬，然后將此金屬反復熔化、冷卻四五次，最后煉成直徑為5英寸，厚度為0.5英寸，重約2英鎊的金屬塊。
烏茲鋼
烏茲鋼，即大馬士革鋼的前身，是在印度被制成的金屬塊。這些金屬被販賣到大馬士革這個城市后，被煉制成武器，即大馬士革劍（或大馬士革刃）之后，被歐洲人誤以為這種原材料是來自印度的武器，就是在大馬士革取材制煉的，因此被誤稱為了大馬士革鋼。綜上所述，應該是先有“烏茲（Wootz）”，然后才有“大馬士革鋼”（Damascus steel），“烏茲（Wootz）”因為出產于印度故也被翻譯作“印度鐵”。
鐵
鑌鐵（fagoted 鐵）是古代的一種鋼，它是把表面磨光再用腐蝕劑處理，可見花紋，又稱“賓鐵”。明代曹昭的《格古要論》卷六記載：鑌鐵有旋螺花、芝麻雪花；常用的腐蝕劑為金絲礬，又名黃礬（Fe2(SO4)3·9H2O）。鑌鐵原產波斯（今伊朗）、罽[jì]賓（今克什米爾）、印度等地，約在南北朝時傳入中國，此后中國也掌握了制煉鑌鐵的技術。唐慧林《一切經音義》卷55所說鑌鐵“以諸鐵和合”，當指后者。鑌鐵主要用來制作刀劍，鑌鐵劍極其鋒利，有“吹毛透風”之譽?！拌\鐵”不是“大馬士革鋼”的同義詞，它更接近于坩堝鋼系列。
應用領域
大馬士革鋼因其具有特殊的硬度，通常被用于武器制造，是制作刀劍的頂級用鋼。原始的鑄造大馬士革鋼在鍛造成刀劍時，表面會有一種特殊的花紋——穆罕默德紋，因其花紋能夠使刀刃在微觀上形成鋸齒（肉眼無法分辨），而使得刀劍更加鋒利。
大馬士革刀名稱來自歐洲人十字軍國家時，在大馬士革第一次遇見了阿拉伯人所使用的彎刀。大馬士革鋼刀的顯著特征是刀的表面有著紛繁的水紋狀圖案。在刀面處水紋狀圖案有時呈玫瑰狀，其間有貫穿表面的條紋，稱為穆罕穆德梯。該刀具有出色的強韌性，在戰斗中幾乎從不斷裂。
參考資料 >
何為大馬士革鋼?.中國鋼鐵新聞網.2024-02-09
從古代大馬士革鋼到現代不銹鋼的神奇變遷.中國腐蝕與防護學會.2024-02-09
Damascus steel.Britannica.2024-02-09
古代大馬士革刀花紋形成機制理論分析.科學網.2024-02-18
敘利亞見聞:大馬士革鋼刀與出租車司機“斬人”.搜狐體育.2024-02-19
輕兵器專題.新浪網.2024-02-21