在了解日本刀复合钢的锻造法之前，必须先了解一个很简单的刀剑制作原理。刀的钢材除了硬度必须附带有韧性，均质通体全硬的刀剑，如果受到了横向挥打，就会被打断几截。
日本铁匠以古法煅打日本刀
所以刀剑锻造的关键是刚柔相济，刀口要够硬、刀面的硬度次之，刀身要有弹性，这是日本刀最难做的部分。
丸锻工艺煅作的日本刀
古代日本人把均质的钢材锻制的刀剑称为“丸锻”，美国南北战争中用的马刀就是丸锻。在蒙古铁骑渡海伐日之前，日本武士刀一向都是刃锻，主要是使用含碳量约0.5~0.6%的均质钢材锻打成型，在刀口进行固体渗碳处理，提高刀口的含碳量增加刀口锋利。刀身、刀口热处理同时进行，整把刀剑浸入水中急冷。
固体渗碳技术，当然师法中国，但中国应该在宋代炒钢技术成熟普及后，舍弃浪费燃料、耗时高成本的固体渗碳技术。今天日本正仓院收藏着一把隋代的直刀，刀身近柄处镌刻“丙子椒林”四个大字。当然这是由中国制造，连日本冷兵器学者都不否认。重点在于这一把直刀，刀口就有一层固体渗碳，增加刀口的硬度和锋利度，却不会导致刀身太脆硬而易折断。刀口渗碳留下的痕迹，采用特殊的研磨技术使其散发可辨识的光泽纹路，日本人称为刃文（纹），是目前全球古代知名刀剑最特殊的特色之一。
现藏于日本正仓院的隋代丙子椒林剑
中国在汉唐之际，主要使用一种直刀，直刀长似剑，有尖却只有一边有斜面锋口，多数的直刀柄端有圆形大铁环，冷兵器专家称为环首大刀或唐刀等。这与中国古代的历史戏剧里面用的尖宽腰细的朴刀有很大的不同；日本天皇的丙子椒林剑，就是中国不折不扣的唐代环首大刀。
12世纪元朝发动两次渡海伐日战役，都以飓风骤至舰队沉没而失败，日人视为有“神风”护佑
中国元代蒙古铁骑渡海征伐扶桑日本时，被收编来的南宋军队打头阵，士兵配备有大刀、板斧，用板斧可以破坏日本军队的门板状木盾牌、鹿砦突破其阵地。而携带的大刀更厉害！这可不是近代二战时期的抗日大刀，是抗战大刀上加一根长柄，外观造型颇类似关公的青龙偃月刀。
南宋长柄大刀
南宋军队的大刀很重，双手握着长柄大刀挥舞，借助重力加速度，再加上日本武士骑马冲来，大刀和武士刀硬碰硬，武士刀的刀刃当然挡不住。当时的倭国日本武士身材颇为瘦小，身高160厘米左右即属壮汉，单手持的武士刀，刀刃一般长80厘米、刀尖宽1.7厘米、近柄处仅2.7厘米、厚度0.6厘米，包含刀的装饰配件约0.6千克，可见当时的日本刀造型颇为细长苗条。步兵双手持的武士刀都比前者略厚重，1公斤以下算轻的，最重的约1.5公斤。
《元寇来袭图》元军（左）登陆伐日人（局部）
遭遇飓风沉没的元军舰队，日本武士隔岸观望
自从飓风导致元军舰队沉没后，大量的元军钢铁武器最终流入日本民间铁匠手中，改造锻成打其他武器或其他工具。在元军伐日的大时代背景下，出现了一位令现今日本刀剑师傅引以为傲的精通复合锻的一代宗师，其生平不太详细，迄今还有他存世的五把国宝刀剑，刀上铭文：正宗。现在日本的很多刀剑、菜刀、鱼刀等都喜欢加上“正宗”这两字，那是因为他的划时代壮举。
日本武士刀刀柄包覆的是鲨鱼皮，这是中国人的发明，但这鲛革不仅限于一种鲨鱼，甚至可能包括鳐鱼
元军伐日之际，正宗是日本天皇的中低阶官员，业余嗜好锻制刀剑，利用南宋军队的兵器钢材煅造刀剑，无意发现兵刃外包软钢，内夹硬钢。相信对于当时接触过宋军兵刃，仅知丸锻概念的日本铁匠来说，绝对让他们很震撼。正宗鉴于当时无法获知软钢包硬钢的产业基础、技术关键、优缺点，又不想全盘变革，只想传承既有的刀口渗碳技术，于是更改了南宋军队刀刃的创意，将丸锻更改为硬钢包在外面，里面夹软钢，这样处理后的日本刀优点是：
日本刀各种复合钢煅造剖面，剖面大多是外硬内软
1、硬钢包软钢，能降低拨开敌人兵刃时，刀身被砍留下凹痕的可能。武士刀淬火的时候，刀口向下几乎水平地沉沉入水中，通常刀身一般不会因受热不均而出现曲折变形，较常见的是包钢厚薄不均引起刀身曲折变形，里面包了软钢后，就容易用大铁槌锤击校直。相对而言，丸锻比较难校直，一不小心就会敲断了刀身。
2、硬钢包软钢，外表的硬钢尽可能处理得比现代弹簧钢还要硬，里面有软钢，两者刚柔相济，刀身的弹性非常好，可以说接近硬橡胶棒了。从格斗挥砍的状态而言，除非硬钢极度厚薄不均，否则几乎不易折断，强度比丸锻的武士刀好很多。若硬钢厚薄不均太严重，热处理后刀身异常翘反就可以提前想到了，不会在战场上砍断了刀才后知后觉。
3、日本武士刀外层的硬钢含碳量在0.7~0.9%（属高碳钢范围），这样的含碳量足以让刀锋变得极硬且锋利。为何还要在刀口渗碳提高含碳量呢？其实日本武士刀淬火的温度约850℃，但多数外包硬钢只有0.75%的含碳量，刀口硬度只有HRC58度左右，所以要渗入少许的碳，用同样的淬火温度能达到HRC60度或更高硬度。这样可以在锋利度和刀锋的脆性之间找出最好的平衡点，万一对砍时刀口缺损不会崩掉太大块，其刀身弹性还能承受缓冲对方刀刃的冲力。
影视作品《杀死比尔》展现出日本刀的锋利，但它不是破甲武器，面对重型铠甲不能完全砍开杀敌
可以说日本刀是一把锋利的放大版剃刀，虽然日本人以日本刀骄傲，认为自家的武士刀已经达到了完美无敌，国外不少刀友之中确实有许多人给了这样的评价。但以古代日本人的体格操作这样的长刀，在日本本土的战场上，确实是极限也很完美，但是跟古印度的乌兹钢比起来，差距还是比较大。日本刀身里面包夹了软钢，虽然刀身有弹性不易折断，但这会使刀身变成弹性体，劈砍硬物时会承受反作用力。刀身的强度不够，劈砍的力量因为反作用力减小，也就是说猛砍硬物的瞬间，刀的弯度反弹增大，劈砍的力量效率降低。反观乌兹钢，则因强度极大，猛砍硬物的瞬间也不会增加弯曲度，挥刀的力量几乎完全变成杀伤力。乌兹钢坚固锋利的刀剑，甚至连中世纪欧洲十字军的锁链甲都能砍破开。
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