日本刀与唐刀锻造工艺炼钢自公元六年開始，日本人自中國江南和朝鮮半島傳入了鍊鋼的技術，經歷了千年以上的發展，成為日本獨有的「T atara」鍊鋼法。

「T atara」又分為「Kura」和「Zuku」兩種鍊鋼法。

「Kura」鍊鋼法以「真砂」砂鐵為材，"砂鐵" 比西方鍊鋼法所用的"鐵礦石" 含較少的磷、錳等雜質，所以製成的鋼材純度較高。

冶金師先將砂鐵加到鍊爐中，再添加特定的木炭炒鍊。

有別於西方鍊鋼法所用的"焦炭"，"木炭" 中的含硫量較少，所以對鋼材純度的影響也較低。

由於日本古時一直未有機會發展高溫鍊爐技術，爐火溫度不會超過攝氏1000度，砂鐵不會完全熔解，所以製鍊所需的時間甚長(需要三日三夜的連續作業時間) (註：這亦是日本鍊鋼法必需使用總表面積遠高於"鐵礦石" 的"砂鐵" 的原因)。

一般而言，每13 噸砂鐵加上13 噸木炭，最多只能鍊出2.8 噸有用的鋼鐵，其中只有少於1噸的優質品能夠被選定為「玉鋼」，作為日本刀「皮鐵」的材料。

「Zuku」鍊鋼法常見於古時大規模的冶鍊場，以「赤目」砂鐵為材，需要四日四夜的連續作業時間。

有別於「Kura」炒鋼法，木炭先被加到鍊爐中，然後再添加砂鐵炒鍊。

「赤目」砂鐵的雜質較多，每13 噸砂鐵和13 噸木炭只能鍊出0.8 噸有用的鋼鐵，例如「左下鐵」、「庖丁鐵」等，作為日本刀「芯鐵」的材料。

「T atara」的鍊爐經過特別的設計，具有恆溫與防濕的功效。

炒鍊以後，得到一整塊素質不均的鐵塊。

冶金師會用大鎚將鐵塊打碎，再將碎鐵分門別類。

「Kura」的完成品有「玉鋼」、「破面」、「鐵滓」等；「Zuku」的完成品有「左下鐵」、「庖丁鐵」等。

「玉鋼」的碳含量約為1.0 到1.5%，「左下鐵」約為0.7%，「庖丁鐵」約為0.1 到0.3%。

「T atara」鍊製的鋼鐵含極少雜質，材料容易焊合，最適用於鍛製刀劍，更是製作日本刀「折返鍛鍊」工序中的必要條件。

反觀現代的鋼材，當中多含有大量鐵質以外的添加物，令鋼材難以焊合，根本不適用於日本刀的「折返鍛鍊」。

而且，現代鋼材以高溫爐火熔解鍊製(經過攝氏1500 度以上的高溫)，會有鐵晶體肥大的問題，沒有經過適當的回火工序的話，就不能令粗大的晶體重組成細晶體，製成品的強度和韌性就會受到影響。

不過，回火工序本身又會消耗鋼材中的碳份，令完成品的表面硬度(和鋒利程度) 大受影響。

19 世紀西方鍊鋼術的傳入，令「T atara」鍊鋼法日漸式微。

二次大戰的影響，更令「T atara」技術一度失傳。

經過由盛轉衰的歷史，到1977 年，「日本文化廳」與「日本美術刀劍保存協會」攜手合作，在「靖國T atara」冶鍊場的遺址重建「日刀保T atara」冶鍊場，為日本刀匠提供優質的「玉鋼」，令製鍊日本刀的藝術得以留存。

水减即淬火工艺，淬火即所谓的热处理，日本称为水减。

从现代材质学的角度来看，这个步骤算是刀匠控制钢材含碳量的手法。

刀工将加热后的和钢锤打成扁平的厚度为约5mm的薄片。

看似简单的工序，其实不然，为了控制钢材的含碳量，加热次数有严格限制；而且和钢的硬度在其续渐冷却时会有所改变。

只有有经验的刀工才能准确把握施锤力度的变化，在限定的加热次数下将玉钢打炼成厚薄均一的薄片。

钢片成形后，刀工会用水将其急速冷却。

可使钢多余的含碳部分剥离。

使刀身具有良好弹性，刀口坚硬不易缺口。

刀匠要对钢片的温度和用水的份量有极准确的把握，才能够得到含碳量合适的材料。

小割將鋼料打碎成2到3cm長短的細塊。

不碎的部份就是含碳量過低，有些刀匠會用這個來製作刀劍的「芯鐵」。

製作燒台燒台將會成為刀身的一部份，所以必需以優質的「玉鋼」製造。

(燒棒不是刀身部份，可以用任何鋼料製作。

)積重將「小割」工序所得的碎鋼塊一層一層的焊接在燒台之上，如此熱力就可以均勻傳遞。

鋼塊的熱黏性對焊接的效果有決定性的影響，而熱黏性則取決於鋼材的純度和含碳量，所以選用「玉鋼」和進行第一步的「水挫」工序是必要的。

不同的刀工流派有不同的焊接方式... 平行排列的焊接稱為「短冊鍛」，交差排列的稱為「拍木鍛」，十字形排列的稱為「木葉鍛」或「十文字鍛」。

以鍛造一支「刀」(「打刀」) 為例，就需要積聚約2到3kg的鋼材。

積沸將「積重」工序辦好的物料放回爐火，以確保鋼料能夠完全焊合。

為確保鋼料與空氣完全隔絕(以免爐火消耗鋼材中的含碳量) 和容許細慢而均勻的熱力處理，置入爐火前刀匠會將鋼料用沾滿泥汁和稻草灰燼的和紙將鋼料緊緊包好。

刀匠必需小心掌握爐火的溫度和加熱的時間。

折返鍛鍊刀工将烧红的钢块捶打锻造，钢块捶打开后再折叠起来捶打，如此反复，追打到第10次，就会有1024层的钢材，通过这一步骤，可将钢中硫等杂质和多余的碳素等清除，以增钢材弹性与韧性。

这就好比揉面一般，捶打的层数越多，钢材中的碳和各种成份就会更加均一，铁晶体也会更细致，最终锻造出来的钢材品质均一、达数千层，十分强韧。

(註：不過層次太多的話，即代表鋼材在鍊爐中的時間太長，鋼材中的碳含量亦會流失太多，製成品的硬度就會受到影響，鋒利程度亦會有所限制。

一般來說，日本的刀劍通常不會經過15 次以上的折返鍛鍊。

)在「折返鍛鍊」期間，不斷的錘打會令鋼材中一大部份的雜質化為火花飛走。

雜質是鋼材的「強度弱點」，損害往往由「強度弱點」開始，慢廷至材質的整體，成為全面的損壞。

「強度弱點」的數目愈少，慢廷破壞的機會也隨之減少。

所以，鋼材愈純淨，其強度和韌性就會愈高。

世界各地以高溫鍊爐製成的刀劍，成形後都會有鐵晶體肥大的問題。

根據熱力學的解譯，在高溫鍊製過程中，細少的鐵晶體為減少其數目(減低總表面積)，會自行互相結合，重組成數目較少，體積較大的鐵晶體。

如此一來，鋼材的強度就會受到影響。

所以，以高溫鍊爐製成的刀劍在焠火之後(即是將白熱的鋼鐵投到水/ 油中冷卻)，必須重新置回低溫爐火數小時，令細少的鐵晶體在原有的晶體之間重新結晶，回復強度和韌性。

不過，長時間的爐火鍛鍊又會令碳含量過份流失，影響製成品的表面硬度和鋒利程度。

相對於西方的刀劍，以低溫鍊爐(低於攝氏1000 度) 鍊製的日本刀，鐵晶體一直能夠保持在細密的狀態，所以焠火之後根本就不用回火，進一步減少碳份的流失，而硬度、強度和韌性都能夠保持。

此外，經過「折返鍛鍊」的刀劍會出現有如松木紋一般的表面紋理(「地肌」)，美觀之極。

(註：有利必有弊。

高溫鍊爐中的鋼材較軟，較易打造成形；低溫鍊爐中的鋼材較硬，較難打造，甚至不是個人的體力所能應付。

如果折返層不能完全焊合，就會成為潛在的裂口，變成完成品的瑕疪。

所以，一般打造過程中，刀匠會緊持鋼材，並發號司令，由兩三名體壯力健的弟子從旁以長柄大錘敲打。

換句話說，製作日本刀是人力集約的工事，以血汗換取質素的偉大藝術。

)折叠锻打示意图造邊日本刀的造形不论刀尖或整个刀身是以圆为基础造型，刀身之所以为弧形主要是钢材的搭配以及淬火所造成的。

首先，刀工以碳素含量多而硬的刃金、皮鉄，将碳素含量少而质软的心鉄，包裹起来日语称做造込这样的双重构造是日本刀的一大特点。

「皮鐵」由含碳量較高的「玉鋼」經10 到15 次的「折返鍛鍊」製成，而「芯鐵」則以由含碳量較低的「庖丁鐵」(或用低碳生鐵，或用含碳量低的「玉鋼」) 經5 到6 次的「折返鍛鍊」製成。

外侧的刃金和皮鉄使得刀锋利而且有适当的硬度不至于弯折。

此后的烧入阶段以碳素量和焼入的冷却速度控制刀尖和其他的部分的体积膨胀量的差。

从而使刀尖产生强烈的压缩应力使得刀更不易破损，并且形成弯刀的弧度。

不同的刀工流派採用不同的鋼料分佈方式，有的更會加上硬度更高的「刃鐵」，硬度更低的「棟鐵」，或採用經折疊卻沒有焊合的雙層「芯鐵」。

本三枚结构示意图甲伏锻断面素延将刀的形状捶打延长成长条形，叫做素延，在这个阶段基本出现刀的雏形。

这一步完成后，刀工会将最前端部分切掉，来制作刀尖。

打造切先為確保「切先」與刀身有同樣的混合鋼材分佈，也為了得到通順的表面紋理，刀匠會將刀尖斜斜切去一段(尖角在邊鋒的位置)，再以小錘將尖角打造成向後的彎弧，成為「切先」。

刀匠鍛造「切先」的時候，鋼材處於高溫狀態。

焠火過後(即是將刀身放到水中冷卻)，「鎬」的部份遇冷收縮，「刃」的晶體卻會彭脹，所以「鋩子」會向「棟」的方向返縮。

製作「切先」是最考究手工的步騾，所以由製成品的「切先」可以看出刀匠本身的功力。

镐与栋切先的制作火造以小錘將刀身各部份打造成形和修正。

烧入最后一道火锻工序。

刀工先用粘土、木炭粉和磨刀石的粉末调制出烧刃土，再将成形的刀身用烧刃土包封。

刃的用土较薄，镐地和栋的用土较厚。

基本上，烧刃土的分布可以由完成品的刃文看出一些头绪。

不同的流派烧刃土的成份和调制方法亦有不同。

封好的刀身会被放到750℃-760℃的炉火之中。

刀工凭经验由火炎的颜色判断炉内温度，若温度超过800℃以上，就会影响刀的强度。

经过特定的加热时间，刀匠就会刀再放到水中急速冷却，进行另一道淬火工序。

通过此步骤刀变得更硬更锋利，刀身产生弧度，刀的表面生成一层非常坚固的“马登斯晶体”，所谓马登斯晶体简而言，即是高温晶体结构因为急冷的缘故被锁紧在“亚稳”的状态，所以晶体之间存在很大的内在张力，造成"坚硬" 的效果。

而经过此步骤在刀刃与刀面的边界处产生出如同洒上银沙班的颗粒状纹样日语称做沸，整体上看，这些细小的白点形成白雾一般的线条，被称作匂，这是鉴赏一把日本刀品质的重要依据。

由于这一步骤，技术要求非常高，稍有闪失，可能造成刀身崩裂，将对整把刀构成致命的损伤。

另外即使勉强成形，也可能无法产生美丽的纹样。

为了减少失误，现在刀工多用油来进行烧入的步骤。

沸与匂收尾此时刀已基本成型，需要开始转入更细致的深加工。

锻冶押调整完成焼入的刀的弯曲度、刀工进行粗略的削制。

此时检查修整细小的瑕疵、刀体形状等进入最终调整阶段。

茎为安装刀把而留出的部分，日语称为茎，也可以写成中心，中子。

刀工调整茎的形状、开一个镶嵌刀柄时使用的目钉穴。

并且刻上鑢目。

这个部分容易生锈，根据锈迹可大致判定刀的年代。

鑢目种类铭切一般刀工在最后将自己的名字、住所、制作年月铭刻在茎上。

严格讲，铭是被利器"切" 在或"錾" 在茎上的。

一般的，在表面铭刀工名和住所(佩刀时向外一侧为表)、内侧铭制作年月和持刀者名，但是例外也很多见。

以上步骤完成后，刀工的工作到一段落，研磨、造鞘、装饰、卷柄等工序另有专人负责，不属于刀工的工作范围。

各部位名称-结构示意图唐刀的锻造方法在前朝各代的深厚基础之上，唐刀终于横空出世，它继承了中国刀的优良传统，在吸取了百炼钢和局部淬火的技术之后，再加覆土烧刃和包钢夹钢的技术，形成了新式的中国战刀。