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BladeSmith/docs/requirements/04-加工硬化与晶粒演化需求.md
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starmen1265 1514d53df5 docs: 添加材料物理侧需求(硬化/淬火/应力/疲劳) 
四个对应材料内部物理过程的需求文档。加工硬化与晶粒演化涵盖越打越硬与回火软化;淬火退火相变涵盖温度区间与三阶段可视化;应力累积涵盖弯曲开裂;疲劳与耐久度涵盖刀具失效。

Ultraworked with [Sisyphus](https://github.com/code-yeongyu/oh-my-openagent)

Co-authored-by: Sisyphus <clio-agent@sisyphuslabs.ai>
2026-08-11 08:58:15 +08:00

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加工硬化与晶粒演化需求

项目: BladeSmith 文档类型: 需求文档(专题) 版本: 2.0 最后更新: 2026-08-11 状态: 整合自原 2026-01-22-物理模拟架构细节.md

本文档从玩家视角描述加工硬化与晶粒演化的需求。技术实现见 design/04-物理模拟-加工硬化与晶粒演化设计.md。总体需求见 00-锻造系统总体需求.md。

1. 玩家可见行为

1.1 加工硬化现象

金属越打越硬:

  • 反复锻打同一块金属区域时,该区域会逐渐变硬
  • 变硬的区域需要更大的锤击力量才能继续形变
  • 或需要更多次锤击才能达到同样的形变效果
  • 连续锻打会让形变变得越来越困难

加热软化:

  • 将金属加热到高温后,已硬化的区域会软化
  • 软化后的金属可以继续容易锻打
  • 这就是"回火"机制的核心

1.2 晶粒演化影响

细晶粒材料:

  • 细晶粒的材料强度更高
  • 更难锻打,但成品质量更好
  • 表面更光滑,性能更稳定

粗晶粒材料:

  • 粗晶粒的材料更容易形变
  • 锻打相对容易,但成品强度较低
  • 适合需要大量形变的粗加工阶段

1.3 大马士革花纹

层状材料:

  • 大马士革钢由多层不同材料交替堆叠
  • 锻打时这些层次会扭曲流动
  • 形成独特的波浪形花纹

花纹可见性:

  • 花纹会随着锻打过程自然演化
  • 锻打越多,花纹越复杂
  • 酸蚀处理后花纹会更加清晰

2. 玩家可调参数

参数功能名 默认值 范围 玩家感受
硬化速率 0.5 0.2-1.0 控制金属变硬的速度,值越大变硬越快
软化温度阈值 600°C 500-700°C 超过此温度金属开始软化
最大硬化程度 1.0 0.8-1.2 金属能达到的最硬程度
晶粒初始尺寸 0.5 0.2-0.8 初始材料的晶粒粗细
晶粒细化速率 0.1 0.05-0.2 锻打让晶粒变细的速度
层状材料层数 10 5-20 大马士革钢的层次数量
层状材料厚度 2mm 1-5mm 每一层的厚度

3. 视觉/听觉反馈

3.1 硬度可视化

颜色变化:

  • 软金属: 棕色调
  • 硬金属: 银白色调
  • 硬度渐变: 从棕到白的过渡反映硬度分布

形变阻力反馈:

  • 锤击时,高硬度区域反弹更明显
  • 锤击音效会因硬度变化而略有不同
  • 锤击动画可能在高硬度区域略微减慢

3.2 晶粒影响表现

表面质感:

  • 细晶粒: 表面更光滑,反射更均匀
  • 粗晶粒: 表面略粗糙,反射不规则

3.3 大马士革花纹视觉

颜色对比:

  • 深色层: 深棕或近黑色
  • 浅色层: 浅灰或银白色
  • 交替出现形成波纹效果

扭曲效果:

  • 花纹随形变自然扭曲
  • 锻打方向影响花纹走向
  • 边缘区域花纹可能更密集

4. 边界与限制(玩家不应期望的行为)

4.1 硬化限制

  • 金属不会无限变硬,存在饱和上限
  • 软化不是瞬间完成,需要时间加热
  • 已开裂区域无法通过软化恢复

4.2 晶粒演化限制

  • 晶粒不会无限细化或长大
  • 超过一定温度后晶粒可能突然长大(过度加热)
  • 晶粒状态不会自动逆转

4.3 大马士革花纹限制

  • 花纹仅在有层状材料时出现
  • 普通钢无法产生类似花纹
  • 花纹完全取决于锻打路径,无法"绘制"或预设

5. 验收清单

5.1 加工硬化

  • 连续锻打同一区域10次,形变明显变难
  • 加热到600°C后,形变难度降低至初始状态
  • 硬度分布可视化清晰可见
  • 不同材料的硬化速率有可感知差异

5.2 晶粒演化

  • 细晶粒材料比粗晶粒更难锻打
  • 过度加热后晶粒变粗,材料变软
  • 晶粒状态影响表面质感可见

5.3 大马士革花纹

  • 层状材料显示清晰的颜色对比
  • 锻打后花纹自然扭曲
  • 酸蚀处理后花纹更加明显
  • 花纹随锻打过程不断演化

6. 引用

6.1 相关需求文档

6.2 原始设计文档

6.3 物理基础

  • 《金属塑性成形原理》 - 加工硬化机理
  • 《材料科学基础》 - 晶粒结构对材料性能影响
  • 《大马士革钢制造工艺》 - 层状材料与花纹形成
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