基本介紹
宋代青堂羌族用冷鍛技術製造的甲，宋沈括於《夢溪筆談》卷十九中對其有詳細的說明。
宋瘊子甲
夢溪筆談中的記載
原文
西夏軍裝備的瘊子甲青堂羌善鍛甲，鐵色青黑，瑩徹可鑑毛髮，以麝皮為綇旅之，柔薄而韌。鎮戎軍有一鐵甲，櫝藏之，相傳以為寶器。韓魏公帥涇、原，曾取試之。去之五十步，強弩射之
，不能入。嘗有一矢貫札，乃是中其鑽空，為鑽空所刮，鐵皆反卷，其堅如此。凡鍛甲之法，其始甚厚，不用火，冷鍛之，比元厚三分減二乃成。其末留箸頭許不鍛，隱然如瘊子，欲以驗未鍛時厚薄，如浚河留土筍也，謂之“瘊子甲”。今人多於甲札之背隱起，偽為瘊子。雖置瘊子，但原非精鋼，或以火鍛為之，皆無補於用，徒為外飾而已。
注釋
【青堂羌】古代羌族的一支，以居住在青堂城附近而得名，舊址在今青海西寧附近。
【綇旅】串甲片的帶子。旅：整齊排列，這裡指串扎。綇，音xiǔ。
【鎮戎軍】治所在今寧夏固原。
【札】鐵甲上的甲片。
【鑽空】甲片上用來穿帶子的小孔。
【瘊子】皮膚上的一種疣瘡。
【土筍】高出於地面的土柱，像竹筍一樣挺立，故稱為土筍。
譯文
青堂羌人善於鍛造鐵甲，鐵甲顏色青黑，光潔透亮可以照見毛髮，用麝皮為帶子串紮起來，柔薄而且堅韌。鎮戎軍官府有一副鐵甲，用柜子珍藏著，把它作為寶物相傳。韓魏公作涇原路統帥時，曾經取出來試驗過。在距離鐵甲五十步遠的地方，用強弩來射它，不能射進去。曾有一支箭射穿了鎧甲的甲片，原來是射中了它穿帶子的小孔，箭頭被鑽孔刮削，鐵都反捲起來了。鐵甲的堅硬竟達到了這種程度。大凡鍛甲的方法，開始時鐵片很厚，不用火加熱，用冷鐵鍛打，比原來的厚度減少三分之二就成了。在它的末端留下筷子頭大小一塊不鍛，隱約如皮膚上長的疣子，用它來驗證沒有鍛打時鐵片的厚度，如同疏浚河道時留下的測量地面原來高度的土柱一樣。這種甲叫作“瘊子甲”。現今的人往往在鎧甲片的背面故意造出突起的小塊，假充瘊子。這種鐵甲雖然有瘊子，但原來就不是優質鋼，或者是用加熱鍛打的方法製作的，所以無補於用，只能作為外表的裝飾罷了。
工藝分析
齊家文化時期(約公元前2000多年)冷鍛工藝已套用於製造工具。1978年以前在甘肅武威皇娘娘台齊家文化遺址出土的紅銅器如刀、鑿、錐和一些飾物均經過冷鍛，錘擊痕跡非常明顯。在秦魏家出土的青銅錐也是經過冷鍛的。1953年和70年代在河南安陽殷墟出土的殷代(公元前14～前11世紀)冷錘打的金箔碎片厚僅0.01毫米，厚度差不超過±0.001毫米。到北宋時期，文獻中已有冷鍛鐵鎧甲的記載。沈括著《夢溪筆談》（成書於1086年）卷十九《器用》載：“凡鍛甲之法，其始甚厚，不用火，令（冷）鍛之，比原厚三分減二乃成，其未留箸頭許，不鍛，隱然如瘊子，欲以驗未鍛時厚薄，如浚河留筍土也，謂之'瘊子甲'”。由於冷作硬化的作用，瘊子甲“去之五十步強弩射之，不能入”。明代宋應星著《天工開物》（成書於1634年）有冷鍛鋸條的記載，用“熟鐵鍛成薄片，不鋼，亦不淬。出火退燒後，頻加冷錘堅性，用銼開齒”。
利用冷變形提高金屬的硬度和韌性，是強化金屬的重要方法。採用留“瘊子”的方式來測量加工程度，是當時簡而易行的好辦法。文中所說的“三分減二”的冷加工變形量，與現代金屬冷加工常用變形量60～70%相比，極為近似。
瘊子甲無法推廣的原因
國家體制下的大規模造甲和大規模造弓弩，出現兩種狀況，反應的是兩種技術水平。這兩種技術水平的差異性，體現在兩類材料上，一種是金屬的，一種是非金屬的。在非金屬“六材”上，遼金與大宋都處在一個水平，在金屬鋼鐵上，大宋原料鋼鐵中，硫的存在所引起的這種“熱脆性”嚴重影響鋼鐵的性能，鋼鐵中雜質元素的過多存在對鋼鐵的性能影響很大。盔甲的技術指標體現在三個方面，“防禦性”和“適合人體穿戴”與“使用壽命”。盔甲的防禦性在材料上體現在三個方面，一是鋼鐵表面硬度，二是鋼鐵耐衝擊性與強度，三是鋼鐵材料厚度與結構構造。
沈括在《夢溪筆談》里講了冷鍛甲這個問題，但是他不知道是怎么回事，只知道青堂羌的人用冷鍛的方法可以造甲，而這種方法搬到大宋就造不出來了，問題就出在材料上。即便是青堂羌的人如果用了大宋產的原材料，也會造不出冷鍛甲的，兩地出產的材料都不一樣，在硬度，塑性，強度上都不相同，用同樣的方法加工，結果都是不一樣的。用於冷煅的甲，在古代有兩個階段，前期叫退火調質，消除材料應力，後期冷煅不需要用火，自然錘鍛，原材料必需具備兩個條件，有很好的塑性（延展性），抗疲勞與斷裂性在錘打下延展，在提高表面硬度的同時，甲片內部仍有韌性，而不會最後產生斷裂。冷鍛甲就是非常非常一般的盔甲，對西夏來說，沒有任何加工難度。冷鍛的實質就是冷軋，材料不經加熱直接在室溫下進行的軋制過程，在冷軋過程中金屬材料有硬化現象。而這種硬化就是提高，原材料的表面硬度。
通過熱鍛出的甲片，不是做出那個樣子就可以了，還需要正火，回火，淬火與退火熱處理工續，冷煅的甲在後期就不再需要這種工續；通過熱段的甲是必需熱處理的。熱處理技術，才是金屬工藝中的考手藝的。這么說吧，這裡面要掌握的就是火侯溫度的問題，那個時侯可沒有檢測溫度的設備喔，全憑長期積累起來的個人經驗，就是同一個人，同時打幾把同樣的東西，也有軟脆的差異，成功率很低，好不容易打造成型，最後一手難成正品。這也是熱處理技術在中國，到目前為至一直落後西方的歷史原因。恩，熱處理熱段出的甲片？那只是一種奢望，打刀劍可以，打甲片難，不要說有多少人能夠掌握這種技術，即便是有很多這樣的人材，看看能不能先滿足做刀劍的需求！而真正使我懷疑的是宋人可能沒有發現在冷軋過程中金屬材料有硬化的現象，而這種技術起源最早出現在中亞地區。
大宋出的材料不具備冷鍛的條件，用冷鍛的方法根本沒法加工，不是太軟就是太硬，非要這樣加工的結果就是甲片最終因金屬疲勞而發生斷裂。所以宋人是用熱鍛的方法來加工甲片，最後樣子做的象那個樣子，而性能卻完全是不一樣的。盔甲甲片的（所有材料）硬度與結構強度，抗衝擊性是一對矛盾的對立體，硬度越高它就越脆，塑性越高，它就越軟。要做到有足夠的表面硬度兼有抗衝擊性能，除了加工手段外，基本性能取決於材料。而材料的來源，是自然條件下的地理資源，天生的。
大宋用熱鍛的方法加工甲冑，真正需要的是金屬材料的滲碳技術，滲碳工藝是一個十分古老的工藝，在中國，最早可上溯到2000年以前。滲碳：是對金屬表面處理的一種，採用滲碳的多為低碳鋼或低合金鋼，具體方法是將工件置入具有活性滲碳介質中,加熱到900--950攝氏度的單相奧氏體區,保溫足夠時間後,使滲碳介質中分解出的活性碳原子滲入鋼件表層,從而獲得表層高碳,心部仍保持原有成分. 相似的還有低溫滲氮處理。這是金屬材料常見的一種熱處理工藝，它可以使滲過碳的工件表面獲得很高的硬度，提高其耐磨程度。然而滲碳如果濃度突然過渡就是表面與中心的碳濃度變化加劇，不是由高到低的均勻過渡，而是突然過渡。產生此缺陷的原因是滲碳劑作用很強烈(如新配製的木炭，舊滲碳劑加得很少)，同時鋼中有Cr、Mn、Mo等合金元素是促使碳化物形成強烈，而造成表面高濃度，中心低濃度，並無過渡層。產生此缺陷後造成表里相當大的內應力，在淬火過程中或磨削過程中產生裂紋或剝落現象。很顯然如此複雜要求精細的工藝技術，不是街面抓幾個所謂的匠人所能掌握的，沒有長期的從業經驗，就無從談起。相比於冷軋技術也是提高鋼鐵料的硬度而言，熱鍛的加工難度大了許多，而且很難掌握。
作者簡介
沈括（1031－1095），字存中，號夢溪丈人，杭州錢塘（今浙江杭州）人，北宋科學家、改革家。晚年以平生
作者沈括見聞，在鎮江夢溪園撰寫了筆記體巨著《夢溪筆談》。一位非常博學多才、成就顯著的科學家，我國歷史上最卓越的科學家之一。精通天文、數學、物理學、化學、地質學，氣象學、地理學、農學和醫學；他還是卓越的工程師、出色的外交家。
