臨近西漢，青銅兵器逐漸被鋼鐵兵器取代，但尚有少量使用，至漢武帝時期，兵制從車騎換裝為騎兵、步兵部隊為主，這就需要一種新型的、相對輕便並可方便使用的單兵作戰武器。鋼鐵劍長度、重最適宜，硬度、韌度優越，當然地成為首選。此時漢代正在高速進入封建社會，其發達的社會生產力，治鐵業的發展和鍛鋼技術的進步為鋼鐵刀劍的發展提供了充分條件。而漢政府對於兵器的專司製造政策，長安武庫的建立以及始自武帝的鐵官專營制度有力地推動和保證了鋼鐵刀劍製造業的發展。根據國內考古出土漢代兵器的資料綜合分析，東漢末年，青銅器基本退出了實戰兵器舞臺，最後在唐代消失。
漢劍最大的變化有兩點:鋼鐵劍徹底取代了青銅劍:劍體日益窄長且劍鋒更尖銳。漢代的劍經歷了由防身自衛武器到近戰格鬥兵器的轉變，從而實戰功能提升,成為一種重要的格鬥兵器。如陽陵出土銅劍4把，鐵劍25把，這些都可看出西漢早期劍作為短格鬥兵器的重要性，而且較之前代，漢劍多為鋼鐵劍，其延伸性強，故長度增加，劍體變窄。
兵器的製作依附於金屬材料和冶煉技術，戰國時代，鐵製武器登上舞臺，遂使以前佔據主要地位的青銅武器黯然失色。到了西漢時期，鐵製的武器排擠青銅製的武器，佔據絕對優勢。再到東漢時期，鐵製的武器就完全佔據了軍事舞臺，青銅武器則銷聲匿跡了。此外， 兵器的選擇依附於兵的種類，當時騎兵無疑是戰場上殺傷力最強的兵種之一， 這就促使了戰場上使用刀的概率慢慢增加，逐漸取代了劍，成為戰場上的必備武器。此時漢代環首刀應運而生，並對之後各朝各代以及周邊國家產生了巨大的影響。
環首大刀興起於西漢初期，它是在劍的基礎上演變而來的一種新式短兵器。1962年，在日本大和棟東大寺山古墓中，發現了一柄東漢中平年間(184—189）中國製作的鐵質環首刀，刀身鐫有"百鍊清剛(鋼)，上應星宿，下闢不祥"等金錯銘文。這柄刀的形制，銘文格式及刀的質地，與1974年出土於我國山東倉山的東漢永初六年(112)鐵質環首刀基本相同，也是辟邪鎮宅刀劍的早期形志它們都是用反覆加熱、多層疊打、表面滲碳的工藝製作的優質含鋼鐵刀。
考古學發現，早在戰國時，我國的滲碳鋼劍已經過淬火加工,到西漢時，鋼的熱處理工藝得到進一步提高。 西漢初期的滿城劉勝葛出土的佩劍和書刀，不僅經過了淬火，而且使用了刃口局部淬火的技術，經過局部淬火的刀，刃部堅硬而背部較柔韌，其性能硬而不脆、剛柔適宜。西漢初期以前，鋼質兵刃主要以塊鐵為原料，在反覆加熱鍛打中滲碳而成。至少從西漢中晚期開始，出現了更為先進的炒鋼工藝。所謂" 炒鋼"是將鐵石燒冶成液態後，在熔池中攪拌，使生鐵脫碳成為熟鐵，這種熟鐵含碳量極低，實際上成為炒鋼。再以炒鋼為原料，經過反覆加熱、摺疊、鍛打，使之成為百鍊鋼類型的製品。歷年出土的用這種工藝製作的漢刀，常常在銘文中寫明加熱鍛打的次數，如"三十煉""五十煉""百鍊"之類，著名的山東蒼山"三十煉大刀"及發現於日本的"百鍊清剛"大刀即其物證。這種百鍊鋼類型的刀劍，不僅鋼的組織均勻，含碳適中，刃口也因經過淬火而十分鋒利。這種工藝製成的刀劍往往表面會保持一層氧化物，而這種氧化物層有時就會呈現為紛雜如"黍粟狀"，由於氧化層具有較好的抗腐蝕作用，從而人提高了刀劍的保存壽命。
凜凜長劍，霍霍環刀，都是強漢傲視全世界的精良武器。先人以劍興邦定國，用刀破敵滅虜，氣吞萬里，馬踏匈奴，何等雄壯豪邁。然而，除去堅韌、勇敢、強悍、善戰，大漢華夏的子民更加熱愛和平。一代名將霍去病封萬戶侯時，慨然志得意歡而作《琴歌》，歌詞浪漫激情而不見刀刀劍和殺戮，兵器入庫，馬放南山，和諧盛世才是終極的目標。
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