南印度与斯里兰卡自约公元前3世纪起以坩埚熔炼的高碳钢。将铁块、木炭与植物料密封于陶坩埚中长时间加热,得到碳含量约1.5%的钢锭,输往中东后锻成刀剑,表面显出水波状花纹,即欧洲人所称的“大马士革钢”。其花纹源于碳化物的带状偏析,微量元素(钒等)起关键作用。此技于18世纪后渐失传,原因无定论;适宜矿源不再可得、贸易断绝与工艺传承中断皆为候选,“矿脉耗竭”单因说只是待验假说。
印度人以钢铸镜,亦以钢制剑;其钢经水磨而现纹,如流水之波。
—— 综述自中世纪阿拉伯冶金文献(如比鲁尼《宝石志》一系记载)

历史
乌兹钢的做法是坩埚法:将熟铁或铁矿与木炭、特定植物的叶片封入陶制坩埚,长时间加热至铁吸碳熔融,冷却后得到饼状钢锭。南印度的科杜马纳尔等遗址显示此技至迟在公元前数世纪已经成熟。钢锭经陆海两路输往波斯与阿拉伯世界,在大马士革等地锻打成刀剑,欧洲人由此以中转地命名之。这类刃口以坚韧兼备与表面花纹著称,其花纹是钢体内部结构的显现。18、19世纪的欧洲冶金学家反复尝试复制而不得,法拉第亦曾参与其事。20世纪末,弗霍芬与铸剑师彭德雷合作,证明关键在原料矿石中的微量元素(尤其钒)与特定的加热—锻打热循环:微量元素在缓慢冷却中促成碳化物沿带状析出,反复锻打使之排列成波纹。弗霍芬等由此提出一个仍待印度矿床数据检验的假说:若所用矿石不再含有这些微量元素,即便工艺照旧,花纹也不会出现。这只是失传的候选解释之一,与贸易断绝、师承中断并列,不能视为定论。
关联
参考文献
- J. D. Verhoeven, A. H. Pendray & W. E. Dauksch (JOM, 1998),The Key Role of Impurities in Ancient Damascus Steel Blades
- Sharada Srinivasan & Srinivasa Ranganathan,India's Legendary Wootz Steel: An Advanced Material of the Ancient World
- Wootz steel
考据说明部分存疑
- “大马士革钢”指以乌兹钢锭锻成的刀刃,与欧洲的折叠花纹钢(pattern-welded)并非同一物。
- 花纹的成因(碳化物带状偏析加上微量钒)是弗霍芬等人实验复原得出的结论,细节仍在研究中。
- 关于失传原因,矿脉耗竭、贸易断绝、工艺链人亡艺绝诸说并存,尚无定论。
- 其起始年代随南印度科杜马纳尔等遗址的测年而前移,仍在修订。
史论
乌兹钢是诸多“失传技术”中最诚实的案例,因为它把失传的机制摊开来给人看:一项技术不只装在工匠的手上,也装在特定矿脉的化学成分里、装在把矿石送到坩埚边的贸易路线里、装在师徒相授的连续性里。这三样任缺其一,配方就失效。近代欧洲的仿制屡试屡败,很可能是因为他们手里的铁矿不含那点钒(此为实验复原所提示的解释,矿床层面的证据仍待补足)。这也修正了“技术即信息”这一现代直觉:并非所有的技术都能被写下来带走。此外值得一提的是命名。欧洲人按买到货的地方称之为大马士革钢,把生产地一笔勾销,这类“以中转地命名”的习惯在科技史中屡见不鲜(阿拉伯数字亦然),本身就记录了知识如何被记住、又如何被遗忘。