如何借助3D打印机技术来复刻大马士革钢的制造工艺？

回答这个问题之前我们先来谈两个知识点。

第一个就是什么是大马士革钢？

在****世界中，大马士革钢是冷兵器时代的利器，可以说采用大马士革钢锻造出来的兵器的硬度和柔性度可以直接决定一场战争的胜负，一个国家的灭亡或扩张。

高碳含量是炼钢过程的关键。因为高碳含量能产生锋利的刃口和良好的保持性，但是碳在整个混合物中的数量几乎是不可控的。含碳量太低的产物就是熟铁，熟铁太软了无法用于兵器制造;含碳太高的产物就是铸铁，铸铁又太脆了。

在1095-1270年十字军时代，为了战争的需要，欧洲刀剑工匠曾全力与****同行相拼，他们尝试了不同的加工工艺，他们将钢与铁用折叠工序打造,或是用银和酸对钢进行处理，模仿大马士革钢所独具的波纹结构,但都没有成功。

全世界各国的刀剑工匠也曾采用这种折叠打造工艺，比如公元前6世纪的凯尔特人(苏格兰高地)，公元后11世纪的维京人(北欧海盗)和11世纪的日本人，但都无法达到大马士革钢刚柔兼备、外观华丽的至高境界。

但奇怪的是:****的冶金高手却可以控制高碳原料与生俱来的脆性，并将原料锻造成战斗中使用的武器。然而，即便对它的发明者——****刀匠来说，这种技能也在18世纪中叶莫名其妙地失传了。

由于大马士革钢制造工序的失传，人们对这项传说中的工序也越来越感兴趣。在现代科学不断进步的驱使下，一步步解开了它的神秘面纱。

原来大马士革钢内部其实渗有碳化三铁（fe3c），由于这些颗粒的直径非常小，大概只有6~9微米，而且紧密排列在一起，所以产生了钢刀身上的神秘花纹。碳化三铁本身非常坚硬，甚至比钢的硬度还要高。在嵌入刀后使得刀身具有了刚柔并济的属性。

大马士革钢的碳含量有1.5%，可是铁矿发现开采后的碳含量有3.9~4.7%，炼化后剩余0.5%，但从碳含量来说似乎并不能简单的来解释大马士革钢这一工序。我们再仔细解剖钢体本身，竟发现其中含有0.003%的钒，它的作用就像催化剂，能够使碳化三铁更多的生成。

那这一点点含量的钒是从何而来的呢？

这个秘法就是：在加热钢锭的时候，除了铁块以外另放入木碳、玻璃碎片和绿树叶。玻璃的熔化，形成了一种防止钢锭氧化的溶渣。而树叶产生了氢气，加速铁的碳化，并将铁中的含碳量再度增加。使之产生花纹必不可少的碳化三铁。再经过反复的淬火和锻打，这样大马士革钢的材料就基本完成了。

第二个便是认识激光金属材料3D打印？

激光金属材料3D打印技术又被称为激光快速成型技术，激光生产制造实体模型时使用的材质是液体光敏树脂，它在吸收了紫外波段能量后便发生凝结，变化成固体材质。把要生产制造的实体模型编成程序，输入到电子计算机。激光器输出来的激光束由计算机控制光路系统，使它在模型材料上扫描模印，在激光束所在之处，原本是液体的材质凝结在一起。

激光束在电子计算机的指引下做完扫描模印，将光敏聚合材质逐层干固，精确堆积成样件，造出实体模型。所以，用这个办法生产制造实体模型，速度快，造出来的实体模型又精致。

那么回到我们现在这个话题：如何借助3D打印机技术来复刻大马士革钢的生产制造工艺？

使用铁、镍和钛的合金粉末，利用激光熔化并一层层地导入，便可以产生所需的形状。使用激光更改金属材料的晶体结构，以产生硬质和易延展的钢的交替层。在添加了每一层以后，可使金属材料冷却至195°C（383°F）以下，进而留下来绵软的层、产生強度与延伸性相结合的钢材。然后移除多余的粉末，即可完成大马士革钢的生产制造。

完成这项工艺，总结下来一共需要三个知识点，便是我们上文提到的，大马士革钢、3D打印和激光。利用更改激光的能量、3D金属材料打印过程的速度、以及其它因素，便可以相当精确地控制金属的特性，完成大马士革钢的生产制造。

能看到结尾的小伙伴，希望今天有关3D打印的知识可以带给你新的认知，要想认识更多关于3D打印的知识内容还请继续关注白令三维~