在经过锻造和初步修整之后，刀匠的刀成形的刀身，和干净、粗糙而平整的表面。下一步则是覆土烧刃。
原理：
钢加热到失去磁性的温度（临界温度为650-850，随钢的种类而异），然后迅速冷却。刀身由于覆土隔绝的关系，冷却得比刀刃慢。虽然差距只有几毫秒，但是冷却较快的钢坚硬得多。按冶金学的说法，刀刃会转发成马氏体（也叫麻田散铁，日本说法，台湾翻译），刀身则仍然是肥粒铁和波来铁。
如下图，铁碳图表的横轴，是纯铁碳混合物中的含碳比例，纵轴是温度。铁和碳混合式，碳的比例与混合物的温度会决定钢材最后呈现的形态。每种形态都有不同的性质，而对一把刀来说，最重要的性质之一就是金属的硬度。
钢在加热与冷却后会呈现多种不同形态，如马氏体（麻田散铁）、奥氏体（沃斯田铁）、肥粒铁、波来铁、碳化三铁（雪明碳铁）等。日本刀相对柔软的刀身主体，大部分是由肥粒铁和波来铁组成，形成这两种形态的温度需要低于727℃。铁碳图表有一条标注为临界温度的线，从727到超过900℃，视含碳量而定。钢加热到临界温度以上，就会失去磁性，变成奥氏体的形态。如果刀身加热到超过临界温度再急速冷却的话，奥氏体的结构就会崩解，转变成另一种形态的结构，叫做马氏体（麻田散铁）。与奥氏体（沃斯田铁）不同的是，马氏体（麻田散铁）是室温下的稳定形态，而且非常坚硬。如果刀缘使用马氏体（麻田散铁），就能得到更硬的刀刃。
这种部分热处理成功，就会沿着刀形成醒目明显的刃纹，刀身通常看得到一条线“匂”，表示出加硬的刀刃和较软的刀身之间的界限。制作功能良好又美观的刃纹，需要多年学习的技术。首先要有用玉钢精心锻造的刀条；此外，要调制配方恰当的烧刃土，仔细敷在刀身；再后，刀身必须加热到一个精准的温度范围，而传统工艺就是纯靠眼睛观察钢材颜色来判断温度；最后，整把刀要加热到均一温度，再进行淬火，才能形成烧刃纹。
钢的成分与碳含量在冷却过程中，会影响马氏体的形成，因此是制作理想刃纹的关键。刀匠从玉钢开始锻造，就设法确保钢的成分与碳含量正确。如果碳含量低于0.6%-0.7%左右，就无法形成理想的刃纹，或者只得到非常狭窄的纹路。此外，如果钢中含有铁和碳之外的其他元素，就可能影响冷却过程，甚至阻碍马氏体的形成。
刃纹的发展：
刃纹本身的形状也很重要。古老的日本刀，纹路直而窄，因此刀身中较软的肥粒铁，波来铁与马氏体的边缘之间，只有细细一条直线相连。打斗中，这两种钢之间的连接可能破裂或变弱，使刃和刀身分离。为了解决这个问题，平安时代的刀匠开始制造轮廓更繁复的刀纹。先前的刃纹界限直而单纯，新的刃纹则有一系列的半圆、环形、波浪形或其他形状。这种风格的刃纹在视觉上有趣得多，效用也大副提升。好的刃纹必须非常清楚，不中断切轮廓清晰。
刃纹的变化有一个共通点：“足”。“足”是波来铁和肥粒铁从刀身往刀刃延伸进入刃纹的线条。“足”可以有效地在刀身和马氏体刃纹之间形成比较长的界限。加硬的刀刃和刀身之间的连接因为类似拉链的结构而强化，有助刀身维持完整。此外，如果加硬的刀刃发生缺角或损伤，刃纹的齿状结构也能将损伤限制在刃纹相邻两道足之间的小区域。
制作工艺（介绍一种流派，并不代表所有流派的工艺）：
覆土：准备黏土、木炭粉和砥石调和而成的黑色烧刃土。接着将烧刃土敷上刀刃，刮成一层非常薄而均匀的敷土。覆盖了黑色烧刃土的区域大约决定了刃纹的位置。刀浸入水中淬火的时候，这层烧刃土其实会加速冷却速度。砥石的成分会使刀条上的少人图的显微表面积大幅增加，因此刀刃的钢笔未敷土的情况冷却得更快，几乎完全转化成马氏体，有助于产生更好的刃纹。
接下来刀匠会在刀身的上半部覆上赭红色烧刃土，厚度比较厚。这层将与黑色烧刃土互补完全覆到刀身的其他位置。赭色烧刃土混合了黏土，砥石粉末，木炭和氧化铁。
细节方面也有不少讲究，这时如果直接把刀身加热、淬火，刃纹的轮廓基本上只会沿着赭红色与黑色土在刀身上的边界。有一种处理方法就是用赭红色烧刃土加上足，将小抹刀粘上赭红烧刃土，然后一条一条地覆上刀刃部。足底下的钢和刀上半部更厚的赭红色烧刃土底下的钢几乎一样慢冷却，因此烧刃土沿着刃纹涂抹处会产生一道道狭窄而较软的钢。这些软钢部位在最后的刃纹中显而易见。
烧刃：烧刃通常在日落后，工坊完全漆黑时进行。工坊全黑，刀匠才能靠刀身的颜色来判别温度，工坊中有任何光线，都可能干扰刀匠的判断。烧刃开始时，刀匠把刀身放进炉中加热，刀刃向上。刀缓缓从炉中抽出，重新置入炉内，再从炉中抽出。反复进行，刀身开始变色，一开始先转变成暗红，一直到变成橙色，转动刀身，刀刃朝下从炉中抽出。之后继续加热刀身，直到刀刃呈鲜橙塞火几乎黄色，刀背是较暗的橙色。这样的颜色分布表示刀刃温度高过刀身。理想状态下，刀刃温度大约是800℃，刀背则在700-720℃。然后抽出刀身浸入水中，拿出来检查：如果烧刃土完好，形状没有缺损，刀身就必须回火，放回炉中重新加热到180℃，然后再次淬火。（我国传统工艺也有反复淬火、回火）
虽然日本刀锻造时需要烧刃这个步骤，但是这步会在刀身构成很大的应力。不同部位的刀身冷却速度不同，会造成扭曲，在冷水中淬火，刀身也会急剧收缩，如果刀锻造不良，就可能破裂或损伤。锻造不良的刀身可能裂开、变形、在刀身上出现瑕疵。
如果烧刃的结果不理想，但刀身状况很好，刀匠可以把刀身放入炉中加热至黄色，在室温中缓慢冷却，借此去除刃纹。接着就能清理刀身，再次敷上烧刃土，重新烧刃，制作刃纹理想的良刀。锻造良好的刀可以承受数次烧刃，因此刀匠在新刀上制作刃纹时，通常会有超过一次的机会。
（裸烧：依靠钢的含碳量、表面处理方式，以及刀淬火前的加热温度而不同。裸烧可能产生独特的花纹，却不像运用烧刃土所产生的刃纹能展现刀匠的个性和风格。不过裸烧成功时，可能产生繁复而美丽的刃纹，比如互目和丁子文，加上细致紧密的足，以及叶）
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