临近西汉，青铜兵器逐渐被钢铁兵器取代，但尚有少量使用，至汉武帝时期，兵制从车骑换装为骑兵、步兵部队为主，这就需要一种新型的、相对轻便并可方便使用的单兵作战武器。钢铁剑长度、重最适宜，硬度、韧度优越，当然地成为首选。此时汉代正在高速进入封建社会，其发达的社会生产力，治铁业的发展和锻钢技术的进步为钢铁刀剑的发展提供了充分条件。而汉政府对于兵器的专司制造政策，长安武库的建立以及始自武帝的铁官专营制度有力地推动和保证了钢铁刀剑制造业的发展。根据国内考古出土汉代兵器的资料综合分析，东汉末年，青铜器基本退出了实战兵器舞台，最后在唐代消失。
汉剑最大的变化有两点:钢铁剑彻底取代了青铜剑:剑体日益窄长且剑锋更尖锐。汉代的剑经历了由防身自卫武器到近战格斗兵器的转变，从而实战功能提升,成为一种重要的格斗兵器。如阳陵出土铜剑4把，铁剑25把，这些都可看出西汉早期剑作为短格斗兵器的重要性，而且较之前代，汉剑多为钢铁剑，其延伸性强，故长度增加，剑体变窄。
兵器的制作依附于金属材料和冶炼技术，战国时代，铁制武器登上舞台，遂使以前占据主要地位的青铜武器黯然失色。到了西汉时期，铁制的武器排挤青铜制的武器，占据绝对优势。再到东汉时期，铁制的武器就完全占据了军事舞台，青铜武器则销声匿迹了。此外， 兵器的选择依附于兵的种类，当时骑兵无疑是战场上杀伤力最强的兵种之一， 这就促使了战场上使用刀的概率慢慢增加，逐渐取代了剑，成为战场上的必备武器。此时汉代环首刀应运而生，并对之后各朝各代以及周边国家产生了巨大的影响。
环首大刀兴起于西汉初期，它是在剑的基础上演变而来的一种新式短兵器。1962年，在日本大和栋东大寺山古墓中，发现了一柄东汉中平年间(184—189）中国制作的铁质环首刀，刀身镌有"百炼清刚(钢)，上应星宿，下辟不祥"等金错铭文。这柄刀的形制，铭文格式及刀的质地，与1974年出土于我国山东仓山的东汉永初六年(112)铁质环首刀基本相同，也是辟邪镇宅刀剑的早期形志它们都是用反复加热、多层叠打、表面渗碳的工艺制作的优质含钢铁刀。
考古学发现，早在战国时，我国的渗碳钢剑已经过淬火加工,到西汉时，钢的热处理工艺得到进一步提高。 西汉初期的满城刘胜葛出土的佩剑和书刀，不仅经过了淬火，而且使用了刃口局部淬火的技术，经过局部淬火的刀，刃部坚硬而背部较柔韧，其性能硬而不脆、刚柔适宜。西汉初期以前，钢质兵刃主要以块铁为原料，在反复加热锻打中渗碳而成。至少从西汉中晚期开始，出现了更为先进的炒钢工艺。所谓" 炒钢"是将铁石烧冶成液态后，在熔池中搅拌，使生铁脱碳成为熟铁，这种熟铁含碳量极低，实际上成为炒钢。再以炒钢为原料，经过反复加热、折叠、锻打，使之成为百炼钢类型的制品。历年出土的用这种工艺制作的汉刀，常常在铭文中写明加热锻打的次数，如"三十炼""五十炼""百炼"之类，著名的山东苍山"三十炼大刀"及发现于日本的"百炼清刚"大刀即其物证。这种百炼钢类型的刀剑，不仅钢的组织均匀，含碳适中，刃口也因经过淬火而十分锋利。这种工艺制成的刀剑往往表面会保持一层氧化物，而这种氧化物层有时就会呈现为纷杂如"黍粟状"，由于氧化层具有较好的抗腐蚀作用，从而人提高了刀剑的保存寿命。
凛凛长剑，霍霍环刀，都是强汉傲视全世界的精良武器。先人以剑兴邦定国，用刀破敌灭虏，气吞万里，马踏匈奴，何等雄壮豪迈。然而，除去坚韧、勇敢、强悍、善战，大汉华夏的子民更加热爱和平。一代名将霍去病封万户侯时，慨然志得意欢而作《琴歌》，歌词浪漫激情而不见刀刀剑和杀戮，兵器入库，马放南山，和谐盛世才是终极的目标。
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