人类最早的武器是从石器进化到青铜器时代，起初青铜器都是以铸造方式制造，因此 中国人都把造剑称为铸剑，可是进入铁器时代以后，由于大多数钢的铸造组织脆性都很大，不适合承受冲击力，必须经过随后的锻造及热处理来改善其组织性能，而锻造不但可以使组织细致化，还可除去组织中的杂质，并使材料内部组织沿着拉伸方向呈纤维状分布，所以人类开始了锻冶钢铁的技术研究，金属铸造因为容易掺杂气泡与矿渣而影响强度，所以人类又发明了冶锻钢铁的技术，所有的钢铁兵器都是以锻造的方式为之，因此若以铸剑来称呼钢铁刀剑的制造方法，已经是错误的了。
即使时至今日，钢铁材质的刀剑仍然有一个先天上互为矛盾的问题难以克服，那就是硬度与韧性的两难，钢铁中所含的碳素，经过淬火 （急冷）后，来不及扩散迁移，被强制地限制在铁原子的晶格之间， 造成了原子晶格的畸变，破坏了平衡状态下碳的分布，当碳含量达到一定程度时，就产生了一种硬而脆的组织，材料学中称之为马氏体组织，随着碳量的增多，脆性增大，影响刀剑挥砍时的耐冲击度，若要保持钢材的韧性，却得牺牲它的硬度，如此一来，刀口将不够锋利， 甚至会在劈到硬物后翻卷，这种硬度与韧性的两难，是古今中外所有刀匠一致面对的最大课题。
武士刀断面结构，行话叫地肌包钢，就是把硬度高的钢把硬度低的铁包裹起来，取得硬度和韧性的最佳平衡。
硬度指标：我们对所有涉及到的刀剑均做了硬度测试,此次测试的有:
1,夹钢(55.5度) 涉及到的刀剑有夹钢,普通全钢烧刃,无地包钢等。
2,机折3枚(57度) 涉及到的刀剑有机折3枚合中国剑和日本刀。
3,普通光复(57度) 涉及刀剑;光复级的所有花纹刀剑。
4,四方锻(测试硬度62,但为保险起见回至60度为准) 涉及刀剑;四方锻日本刀,本3枚日本刀,超级光复中国剑。
基于刀剑的物理特性，在使用中如果超出刀剑本身的受力极限，任何一把刀剑都会变弯曲或者折断，韧性好的会弯曲，硬度高的会断掉，两项权衡，韧性为上，也就是说，好刀要宁弯勿折，一把略弯的刀怎么也比一个刀把子强,而且就算在日本所谓的顶级珍品中，也根本没有一把"不弯"的刀。
