最先呢,大家稍微備考一點(diǎn)點(diǎn)高中化學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí),盡管這不是完全必要,但局座認(rèn)為備考一下更強(qiáng)一點(diǎn)。假如您對(duì)中學(xué)化學(xué)教師存有過(guò)敏癥狀,前兩節(jié)內(nèi)容跳著看也行,這種對(duì)大家講的物品并不是尤其必需,但搞懂得話毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)獲得大量。
地球上的化學(xué)物質(zhì),有一個(gè)基本上的企業(yè),稱(chēng)為分子。分子是由原子和電子器件組成,原子又由質(zhì)子和中子組成,中子不通電,對(duì)分子的特性危害并不大,因而大家關(guān)鍵關(guān)注的是一個(gè)原子中幾個(gè)質(zhì)子。質(zhì)子數(shù)同樣的一類(lèi)分子,就稱(chēng)為原素。例如,氫原子核僅有一個(gè)質(zhì)子,氫便是2號(hào)原素;氦原子有兩個(gè)質(zhì)子,氦便是2號(hào)原素,依此類(lèi)推,一直到一百多號(hào)。
這一化學(xué)分子元素表就好像一座大廈,全部的原素統(tǒng)統(tǒng)住在里面。大家這兒,不用了解這么多。不銹鋼板材,最基本上的原素便是3樓26號(hào)的鐵老先生和2樓六號(hào)的碳老先生。人們應(yīng)用這二種原素早已最少2千多年歷史時(shí)間了。而當(dāng)代不銹鋼板材,通常還必須一些鋁合金原素,他們是:23號(hào)釩老先生、24號(hào)鉻老先生(這個(gè)字讀gè,但一邊加工廠的人下意識(shí)的讀成luò)、25號(hào)錳老先生、27號(hào)鈷老先生、28號(hào)鎳?yán)舷壬?1號(hào)鈮老先生、42號(hào)鉬老先生、74號(hào)鎢老先生。實(shí)際上一大半原本便是鐵老先生的隔壁鄰居。正確了,15號(hào)的磷小妹和16號(hào)的硫小妹常常會(huì)來(lái)搔擾,使鋼的特性降低,大伙兒一定要留意。
這種鋁合金原素價(jià)格不一,大概以下:
企業(yè):元/KG
有些人說(shuō)由于釩尤其貴,因此加了釩的鋼就應(yīng)當(dāng)貴,確實(shí),純的釩要兩三千元一公斤,但煉鐵不需要純釩,立即用釩有色金屬就可以了,釩鐵的價(jià)格要便宜得多。含70%的釩得話只必須大概300元一公斤。別的的也是有鈮鐵、鎢鐵、鉬鐵等,也比純的劃算一些,但都遠(yuǎn)沒(méi)有釩鐵差得這么多,因而真真正正較貴的應(yīng)當(dāng)或是鈮。總體來(lái)說(shuō)這幾類(lèi)原素依然會(huì)提升不銹鋼板材成本費(fèi)的,好在成分都不用很大。
50%的鉻鐵,也就是十元上下,計(jì)算成鉻成份類(lèi)似二十元。但不銹鋼板中鉻通常成分在13%之上,或是較為大的。
在探討鋼以前,大家還必須先說(shuō)說(shuō)純鐵(Fe),純鐵在912℃下列,呈體心立方晶格常數(shù),稱(chēng)為α-Fe,在912~1394℃中間,為體心晶格常數(shù),稱(chēng)為γ-Fe;在1394℃之上,溶點(diǎn)1535℃下列,又變成體心立方晶格常數(shù),稱(chēng)為δ-Fe。什么是立方米構(gòu)造?品牌形象而言,就如同是鐵原子排成三維的矩陣,那叫簡(jiǎn)立方米,假如每4個(gè)鄰近的鐵原子產(chǎn)生的方形正中間都再放一個(gè)鐵原子,那么就叫體心;假如每八個(gè)鄰近的鐵原子的正中間都再放一個(gè)鐵原子,就叫體心立方。
這類(lèi)圖僅僅表明相對(duì)位置,事實(shí)上分子中間不容易離那么遠(yuǎn),略微寫(xiě)實(shí)性一點(diǎn)的是那樣的:
體心的鐵原子沉積,具體的分子也不會(huì)恰好是圓球,只有說(shuō)大概這般
鋼的實(shí)質(zhì),是鐵和碳和鋁合金,氧原子比鐵原子要小得多,氧原子會(huì)盡可能待在鐵原子的空隙之中,體心晶格常數(shù)的空隙較為大,能夠容得下氧原子,氧原子存有于鐵原子的空隙中,就產(chǎn)生一種稱(chēng)為“奧氏體”的構(gòu)造。
1538℃之上為液體
1538℃ — 1394℃ 體心立方晶格常數(shù) δ—Fe鐵
1394℃ — 912℃ 體心晶格常數(shù) γ—Fe鐵
912℃下列至超低溫 體心立方晶格常數(shù) α—Fe鐵
在數(shù)控刀片鋼中,能夠分成碳鋼和不銹鋼板兩類(lèi)。碳鋼比不銹鋼板劃算得多,但碳鋼在銳利度上,要?jiǎng)儆诓讳P鋼板,別的如抗壓強(qiáng)度、延展性等,只需熱處理工藝做的好,碳鋼都不差。碳鋼的惟一缺陷便是會(huì)銹蝕。
當(dāng)代的碳鋼,事實(shí)上也帶有小量的鋁合金原素。即便 日本武士刀這類(lèi)純淬的傳統(tǒng)手工藝,是最單純的碳鋼,也難保里邊徹底沒(méi)有其他原素。但大家了解不銹鋼板材,還必須從“純碳鋼”逐漸。
鋼的實(shí)質(zhì),是鐵和碳和鋁合金,氧原子比鐵原子要小得多,氧原子會(huì)盡可能待在鐵原子的空隙之中,體心晶格常數(shù)的空隙較為大,能夠容得下氧原子,氧原子存有于鐵原子的空隙中,就產(chǎn)生一種稱(chēng)為“奧氏體”的構(gòu)造。奧氏體的特性是塑性變形很好,因而要對(duì)不銹鋼板材開(kāi)展煅造,最先都需要把它加溫到產(chǎn)生奧氏體的溫度。
而體心立方晶格常數(shù),空隙半經(jīng)較為小,不可以容下氧原子,僅有在構(gòu)造中有缺陷中能夠使氧原子存有。假如碳的成分非常少,能夠所有存有于鐵的晶格常數(shù)缺點(diǎn)之中,這類(lèi)構(gòu)造稱(chēng)為金相組織,特性和純鐵類(lèi)似,強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度都較為低。
假如碳的成分比較多,不必要的碳便會(huì)蔓延出鐵的晶格常數(shù),產(chǎn)生Fe3C(碳化鐵)的構(gòu)造,這類(lèi)構(gòu)造稱(chēng)之為滲碳體,非常復(fù)雜:
滲碳體構(gòu)造,這圖非常容易看得暈,能夠忽視,我們知道是碳蔓延產(chǎn)生的另一種構(gòu)造,而且有點(diǎn)硬就可以了。
印尼古時(shí)候生產(chǎn)的烏茲鋼,即“鍛造型純天然結(jié)晶體平面圖大馬士革鋼”。其與眾不同的紋路,盡管實(shí)際的誘因還不確立,但在一點(diǎn)上學(xué)者早就產(chǎn)生的共識(shí),便是烏茲鋼紋路是由很多的平排遍布的滲碳體顆粒物組成的。烏茲鋼所做的武士刀總體強(qiáng)度并不高,但具備很高的外部經(jīng)濟(jì)強(qiáng)度,這使它具備很好的激光切割特性。
印尼塔瓦 烏茲鋼 其紋路的乳白色一部分即是滲碳體顆粒物所產(chǎn)生。
波斯卡德匕首 烏茲鋼
極其珍貴的一種烏茲鋼紋路——雙排位賽與玫瑰花
在碳成分為0.77%時(shí),假如奧氏體遲緩制冷,就產(chǎn)生一種金相組織與滲碳體層狀兩色的機(jī)構(gòu),稱(chēng)之為珠光體,由于在顯微鏡下觀查有天然珍珠一樣的光澤度而而出名。珠光體抗壓強(qiáng)度高、延展性好、強(qiáng)度適度。
鐵碳相圖
這就是鐵碳合金的相圖,橫坐標(biāo)為碳含量,縱坐標(biāo)為溫度,在這里幅圖上,哪些碳含量的不銹鋼板材在什么溫度下的形狀都一目了然。大家只掌握左下角就可以了,由于右側(cè)碳成分在2.11之上的早已并不是鋼了,而歸屬于生鐵;而最上邊的L相是液體,都和大家這種玩刀的沒(méi)有什么關(guān)聯(lián)。
此圖上的S點(diǎn),稱(chēng)為共析點(diǎn),表明碳含量0.77%,這一碳含量的鋼叫共析鋼,碳含量低于0.77%的叫亞共析鋼,超過(guò)0.77%的叫過(guò)共析鋼。數(shù)控刀片鋼一般全是過(guò)共析鋼。因而,大家真真正正必須重點(diǎn)關(guān)注的僅僅小圓圈里邊的一部分:
在727℃,奧氏體逐漸向珠光體變化。S點(diǎn)的上邊,A就表明奧氏體,下邊的P表明珠光體。在GPQ地區(qū)內(nèi),是金相組織F區(qū),GPS是奧氏全和金相組織的混合區(qū),QPS線的下邊,是珠光體和金相組織的混合區(qū)。換句話說(shuō),假如碳含量低于0.77%的鋼從奧氏體逐漸制冷,會(huì)先一部分產(chǎn)生金相組織,隨后到727℃,奧氏體再轉(zhuǎn)換為珠光體,產(chǎn)生珠光體和金相組織的化合物,碳含量越低,金相組織的占比就越高。
SE線右下角的地區(qū),是奧氏體和滲碳體的化合物,到727℃下列,則產(chǎn)生珠光體和滲碳體的化合物,碳含量越高,滲碳體的占比就越高。
這一鐵碳相圖,也只不過(guò)幫大家掌握一點(diǎn)最基本的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。針對(duì)數(shù)控刀片鋼的熱處理工藝而言,它用途并不大。由于大家熱處理,主要是為了更好地獲得奧氏體,而這幅圖里面,壓根沒(méi)有奧氏體。由于相圖中鋼的各種各樣情況全是平衡態(tài),而奧氏體是非平衡態(tài)。大家從鐵碳相圖可以獲得的有效信息內(nèi)容,也就是產(chǎn)生奧氏體的溫度,由于熱處理的前提條件是先把鋼加溫成奧氏體。
在平衡狀態(tài)奧氏體向珠光體變化的全過(guò)程中,鐵原子重新排序,氧原子要蔓延、更改部位。但假如迅速制冷,讓氧原子趕不及蔓延,新的鐵晶格常數(shù)間隙又裝不下氧原子,產(chǎn)生一種飽合離子晶體,它的晶格常數(shù)早已不會(huì)再是體心立方,只是發(fā)生了畸型轉(zhuǎn)變,便是奧氏體,強(qiáng)度很高,打個(gè)不太適當(dāng)?shù)男稳?,有時(shí)候地鐵站里尤其擠的情況下,每一個(gè)人的姿勢(shì)都產(chǎn)生畸型轉(zhuǎn)變,這時(shí)候外邊的人也較難再擠進(jìn)來(lái),假如當(dāng)做外部經(jīng)濟(jì)構(gòu)造看,就是這個(gè)群體的“強(qiáng)度”很高。大家數(shù)控刀片鋼的熱處理,目地便是獲得大量的奧氏體。
在加溫到產(chǎn)生奧氏體的環(huán)節(jié),溫度的把握十分關(guān)鍵,在具體之中,規(guī)定溫度比奧氏體轉(zhuǎn)換溫度高于30~50℃,它是為了更好地使其成份更加勻稱(chēng)。但也不可以高于過(guò)多,不然會(huì)使奧氏體晶體成長(zhǎng),熱處理后的奧氏體延性擴(kuò)大、裂痕增加。因而,針對(duì)碳鋼而言,熱處理溫度一般便是在770℃上下。
假如在其中添加了鋁合金原素,因?yàn)殇X合金原素在奧氏體中蔓延較慢,必須加溫到高些的溫度,一般都需要加溫到1000℃之上,好在,大部分鋁合金原素,除開(kāi)錳之外,又有阻攔奧氏體晶體增大的功效。特別是在以鈦、釩的功效更為明顯。
要掌握奧氏體的變化規(guī)律性,大家必須引出來(lái)真真正正的關(guān)鍵——C曲線圖。
C曲線并不是特別好懂,但局座提議在這兒您要打起始點(diǎn)精神實(shí)質(zhì)來(lái)把它看懂,由于這個(gè)東西的確很重要。
此圖的規(guī)范名字應(yīng)該是TTT曲線,由于曲線的樣子好像英文字母“C”,因而又稱(chēng)之為C曲線。它的橫坐標(biāo)是時(shí)間(秒),它是以指數(shù)值為尺標(biāo)的,假如按一切正常占比得話,那么就太長(zhǎng)了,壓根畫(huà)下不來(lái)。
它的縱坐標(biāo)是溫度。這一溫度的含意,是把它瞬間降至某一個(gè)溫度,隨后觀查鋼的成分隨時(shí)間的轉(zhuǎn)變狀況。圖的上邊有一條As線,這就是奧氏體的變化溫度,溫高假如高過(guò)As,不管時(shí)間多長(zhǎng)時(shí)間,奧氏體都依然是奧氏體,不容易產(chǎn)生變化。
在As線的下邊,有兩根C形曲線,左側(cè)那一條意味著變化開(kāi)始時(shí)間,右側(cè)意味著變化完畢的時(shí)間。例如大家把一塊不銹鋼板材從奧氏體降至650℃,那麼它大約在第3秒逐漸變化,到第三十秒,轉(zhuǎn)換成珠光體。但也不會(huì)徹底轉(zhuǎn)換,總是會(huì)有一些奧氏體留下,這叫殘留奧氏體。溫度再低一些的,還會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生馬氏體,這一和大家沒(méi)有太大的關(guān)系,就無(wú)論他了。
C曲線的下面有一條Ms的直線,大約相匹配的溫度是210℃,到這一溫度下列,才可以有奧氏體產(chǎn)生,溫度越低,奧氏體產(chǎn)生的越大。我們可以見(jiàn)到下面也有2個(gè)溫度,際為M50、M90,各自指奧氏體產(chǎn)生到50%和90%的溫度。再向下,還會(huì)繼續(xù)有一條Mz線,是奧氏體完畢變化的溫度,一般都是在0℃下列。因而,用液態(tài)氮做深冷暴力,能夠使奧氏體最大限度地產(chǎn)生。
但在具體之中,減溫不太可能瞬間進(jìn)行,一直必須一個(gè)全過(guò)程,重要便是減溫的全過(guò)程中,奧氏體不可以變化為珠光體。在這個(gè)減溫的全過(guò)程中,C曲線最左邊,別名“鼻頭”的位置,是風(fēng)險(xiǎn)地區(qū),由于這一“鼻溫”下,奧氏體最非常容易轉(zhuǎn)換為珠光體,一旦轉(zhuǎn)換為珠光體,就不可以再變成奧氏體,熱處理自即日起不成功。這就如同說(shuō),你未來(lái)想要成為一名女模特,那就需要在成長(zhǎng)階段中時(shí)刻留意,不必讓自身先變?yōu)橐粋€(gè)胖子。最好是的方法便是長(zhǎng)快點(diǎn)兒,個(gè)子看起來(lái)快,也就趕不及長(zhǎng)胖。
大家看1095碳鋼C曲線的鼻頭,相匹配的時(shí)間約是一秒,相匹配溫度約為550℃,換句話說(shuō),大家的制冷速率,必不可少確保在1秒左右以?xún)?nèi),減溫到550℃下列,不然便會(huì)有珠光體產(chǎn)生。這就是熱處理的最根本所在。
既然這樣,是否減溫越是快就越好呢?那也不一定,減溫速度更快,風(fēng)險(xiǎn)性也隨著提升,例如很有可能發(fā)生裂開(kāi),也一樣會(huì)造成 熱處理不成功。日本武士刀因?yàn)槭亲詠?lái)水熱處理,風(fēng)險(xiǎn)性或是較為大的,一旦熱處理不成功,就功虧一簣,這也是日本武士刀十分貴的緣故。因而,好的熱處理方法是不僅確保避開(kāi)C曲線的鼻頭,又要盡量地慢一點(diǎn)。
1095:帶有0.9~1%碳,和0.3~0.5%的錳,幾乎不硫含量、磷,強(qiáng)度HRC45~66;
1095是一種十分高品質(zhì)的碳鋼,ABS的煅造高手多喜愛(ài)選用。它的悲劇是價(jià)格劃算,因此常常被一些十分低擋的刀所選用,危害了它的知名度。
卡巴9131(伊朗南海艦隊(duì)版)1095高碳鋼
安大略省RTAK 1095高碳鋼
1084碳鋼的C曲線
1084:碳鋼一樣是做刀常見(jiàn)的不銹鋼板材,它的碳含量是0.84%,含錳0.75%,強(qiáng)度HRC45~66;
我們可以見(jiàn)到1084碳鋼C曲線的“鼻溫”更低一些,和1095碳鋼的C曲線對(duì)比,樣子沒(méi)有差別,但稍微左偏一點(diǎn)。這就代表著它的淬水必須制冷得迅速。
英國(guó)ABS首席總裁、AKI組員哈維·迪安的博伊 1084碳鋼
除開(kāi)碳的成分以外,鋁合金原素對(duì)C曲線的危害更高。鋁合金原素能夠分成不產(chǎn)生滲碳體的和產(chǎn)生滲碳體的兩大類(lèi)。不產(chǎn)生滲碳體的原素,是鎳、硅、鋁、錳(錳的成分不超過(guò)3%就不容易產(chǎn)生滲碳體),他們都能夠使C曲線偏移。
而產(chǎn)生滲碳體的原素,有鉻、鉬、釩、鎢,他們不僅使C曲線偏移,還會(huì)繼續(xù)使C曲線的樣子發(fā)生改變,例如鉻會(huì)使C曲線變?yōu)樽笥?個(gè)“C”形。另外這幾類(lèi)原素還能夠使C曲線的“鼻溫”升高,“鼻溫”升高的結(jié)果,便是只必須降低較小的溫度差,就可以繞開(kāi)C曲線的鼻頭,和C曲線偏移的較果是一樣的,全是提升了鋼的“切削性能”,也就是容許熱處理時(shí)制冷的速度比較慢一些,減少熱處理不成功的風(fēng)險(xiǎn)性。切削性能好,就等同于把女模特的規(guī)范放開(kāi)了,原本臀圍務(wù)必兩尺下列,如今三尺也就行了。
此為L(zhǎng)6合金鋼的C曲線,它的鋁合金原素還不過(guò)多,但C曲線的鼻頭早已偏移到10秒的部位
這兒邊僅有鈷是個(gè)除外,它會(huì)使C曲線偏移。和他人對(duì)著干,使原本減少的熱處理難度系數(shù)又提升了。但鈷、鎢都能提升刀的紅強(qiáng)制。如今數(shù)控刀片鋼里加鈷的很少。普遍的僅有VG-10(1.5%)、N690(1.5%)、S125V(2.5%)。
碳0.98~1.1%;錳0.25~0.45%;鉻1.3~1.6%;硅0.15~0.3%,
強(qiáng)度HRC58~62;
和1095對(duì)比鍵便是提升了1.5%上下的鉻,這使它的切削性能更強(qiáng)。另外的結(jié)果便是它的強(qiáng)度范圍窄了很多。
ABS大師 J·尼爾森做的廚刀鋼
冷卻的速度,一般都是能過(guò)不同的淬火介質(zhì)實(shí)現(xiàn)的。常用的有水淬、油淬、風(fēng)淬,水淬的冷卻速度最快,油淬慢一些,不同的油速度也不同,輕質(zhì)油相對(duì)更快,水或油的溫度對(duì)冷卻速度也有影響。風(fēng)淬就是在空氣中冷卻,這種最慢,如果用風(fēng)扇吹,則會(huì)快一些,古代波斯刀匠淬火時(shí)是持加熱的刀騎快馬疾馳,算是一種最特別的風(fēng)淬了。
一般來(lái)講,1084這樣較純的碳鋼應(yīng)該水淬,合金鋼可以油淬甚至風(fēng)淬,可以風(fēng)淬的鋼又稱(chēng)為風(fēng)鋼或高速鋼。
但1095的含碳量較高,C曲線也相對(duì)比較偏右,也有人用油淬火。
總而言之,馬氏體形成全靠碳,碳是鋼的硬度的來(lái)源。
碳含量和硬度的關(guān)系,左側(cè)為維氏硬度,右側(cè)為洛氏硬度。
上圖是不同人所做的不同含碳量的鋼的淬火后的硬度??偟膩?lái)說(shuō),在共析點(diǎn)(0.77%)以下,硬度隨含碳量上升而提高。達(dá)到共析點(diǎn)以后,不同人的熱處理方式不同,效果也就不同了。
既然碳含量到0.77%,硬度就到頂了,為什么我們用的很多刀具鋼材含碳量都高于0.77%呢?這是因?yàn)椋覀兯鶞y(cè)的洛氏硬度,是整體上的硬度。而含碳量高于0.77%的鋼,多余的碳還是會(huì)形成滲碳體,也就是碳化鐵的顆粒。滲碳體的硬度,還要明顯高于馬氏體。滲碳體的硬度是微觀局部硬度,一般的硬度測(cè)量方法測(cè)不出來(lái),它可以增強(qiáng)鋼的耐磨性,耐磨性好,做成刀的刃保持性就好。鋒利度可以保持更長(zhǎng)的時(shí)間。但一般高碳鋼所形成的滲碳體,不會(huì)出現(xiàn)烏茲鋼那樣的花紋。
而加了合金元素以后又會(huì)形成合金元素的碳化物顆粒,它們比構(gòu)成滲碳體的碳化鐵更硬。不同的合金元素形成碳化物的硬度也不同。比較順序?yàn)椋?/p>
錳 < 鐵 < 鉻 < 釩 < 鉬 < 鎢 < 鈮
其顆粒硬度越高,鋼的耐磨性就越強(qiáng)。這里邊錳是個(gè)例外,刀具鋼中,錳的含量很少超過(guò)1%。
但由于碳化鉻的晶粒比碳化鐵大,在刃口容易脫落,這使不銹鋼達(dá)不到碳鋼那樣的極致鋒利度。
理想的刀應(yīng)該是鋒利且不折不彎,鋒利需要硬度來(lái)保障;不彎,需要較高的強(qiáng)度;不折就需要較高的韌性,韌性特別好的強(qiáng)簧鋼,在彎曲以后還能自動(dòng)恢復(fù)原來(lái)的形狀。馬氏體硬度很高,但韌性不好,珠光體硬度較低,但韌性非常好,彈簧鋼都是熱處理成珠光體或珠光體與鐵素體的結(jié)合。
最好的碳鋼刀,往往采用局部熱處理。比如日本武士刀,是通過(guò)覆土燒刃的技術(shù),使刀刃部分形成馬氏體,刀背部分形成珠光體?,F(xiàn)代刀中,瘋狗可算是碳鋼刀的頂級(jí)產(chǎn)品,它是通過(guò)局部回火,達(dá)到和日本武士刀同樣的目的。
日本武士刀的淬火
日本武士刀形成一條明顯的“刃紋”,刃的部分為馬氏體,刀背部分為珠光體。
瘋狗 Taiho
通過(guò)局部熱處理,碳鋼中的馬氏體可以提供足夠的硬度和強(qiáng)度,珠光體可以提供足夠的韌性。至于生銹的問(wèn)題,可以通過(guò)表面氧化、涂層的方式解決。當(dāng)然表面的抗氧化層如何保證不脫落,也需要很高的技術(shù)保障。
在刀具鋼來(lái)說(shuō),一般只分為碳鋼和不銹鋼兩大類(lèi)。不銹鋼都是加了13%以上的鉻元素,因此鉻是不銹鋼耐腐蝕作用的決定性元素,其他的都只是起輔助作用。沒(méi)有哪種不銹鋼是不加鉻的。它的原理是加了鉻以后,鋼表面的氧化物會(huì)形成一層致密的保護(hù)膜,阻止它進(jìn)一步氧化,從而起到防銹的效果。
初級(jí)刀迷往往有一個(gè)誤區(qū),就是以鋼材的價(jià)格來(lái)判斷刀的價(jià)值,這種方法非常片面。不銹鋼肯定比碳鋼貴,但在三十年前的美國(guó),有一種觀點(diǎn)很流行,就是說(shuō)碳鋼刀才真的牛,不銹鋼都弱爆了。這個(gè)當(dāng)然也比較片面,主要是因?yàn)槟菚r(shí)候的不銹鋼都不是為了做刀生產(chǎn)的,自然效果不佳。現(xiàn)在,有不少專(zhuān)門(mén)為做刀的不銹鋼,效果好了很多。但即便在今天,碳鋼仍然可以通過(guò)高超的熱處理技術(shù)挑戰(zhàn)任何不銹鋼的極限。
不銹鋼的最大劣勢(shì),就是不能像日本武士刀那樣做局部熱處理,因?yàn)樗腃曲線右移太多,不銹鋼要形成珠光體,需要幾分鐘,這樣無(wú)論你怎么覆土,冷卻速度也下降不了那么多,得到的仍然全是馬氏體?,F(xiàn)在是鐵了心要讓你當(dāng)模特,腰圍不超過(guò)6尺不許拒絕。因此,不銹鋼如果和成功局部熱處理的碳鋼相比,一般是比不過(guò)的。它無(wú)法達(dá)到那種剛?cè)嵯酀?jì)的效果。
即便不考慮局部熱處理,鉻對(duì)鋼的韌性也存在負(fù)面影響。至于說(shuō)增加了硬度和強(qiáng)度,也只是相對(duì)于熱處理不好的碳鋼而言。實(shí)際上1095、1084碳鋼的硬度可達(dá)HRC66,而不銹鋼的硬度一般最多也就是HRC62。
可以這么說(shuō),碳鋼刀的價(jià)值主要在技術(shù),不銹鋼呢,一半在技術(shù),一半在鋼材。因此,現(xiàn)在的量產(chǎn)刀,絕大多數(shù)都是不銹鋼的,因?yàn)楫a(chǎn)量大,沒(méi)有條件做那么精細(xì)的熱處理,用不銹鋼至少可以保障一個(gè)基本的質(zhì)量水平。而手工刀,不銹鋼和碳鋼各占半壁江山。手工刀用不銹鋼的,多是追求完工度、藝術(shù)性。碳鋼的手工刀,主要是ABS這種鍛造工藝的崇尚者,因?yàn)椴讳P鋼不適合鍛造。而在一部分不銹鋼刀匠看來(lái),有些熱衷鍛造的人只不過(guò)是在裝13。現(xiàn)代條件下,鍛造的確并不能使鋼材的性能有什么提升,但鍛造有一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是可以鍛出獨(dú)特的大馬士革花紋。大馬士革鋼從理論上講,可以兼具兩種或三種鋼的性能優(yōu)勢(shì),但現(xiàn)在的大馬士革鋼主要還是為了好看。
ABS大師J 尼爾森做的博伊 采用1095、5100、15N20三種鋼材鍛造大馬士革鋼
ABS大師羅恩·牛頓的短劍 1095、15N20鍛造大馬士革鋼
ABS大師羅恩·牛頓的短劍 15N20、15N20、1084 鍛造大馬士革鋼
不銹鋼的真正好處,其實(shí)也就兩點(diǎn),一是耐腐蝕,二是淬火技術(shù)容易掌握。還有一個(gè)是耐磨,如果是做機(jī)器零件,那么耐磨性要重要得多,這直接決定它的使用壽命。但對(duì)做刀,這個(gè)要分兩方面說(shuō),耐磨對(duì)刃保持性有利,缺點(diǎn)是研磨比較費(fèi)勁。但刃保持性并不完全取決于耐磨性,和淬火、刃口研磨的精度都有關(guān)系;而研磨費(fèi)勁倒也不是大問(wèn)題,選擇更好的磨石就行,比如金剛砂磨石。當(dāng)然,耐磨性好,刀就不容易“變舊”,但這個(gè)指標(biāo),對(duì)實(shí)用性關(guān)系不大。而有些刀上配件,如襯鎖折刀的內(nèi)襯簧片,每次開(kāi)關(guān)都有磨損,所用材料對(duì)耐磨性要求也很高。
440系列不銹鋼: 錳1%;鉻16~18%;鉬0.75%;而碳的含量不同,
440A 0.6~0.75%;
440B 0.75~0.95%;
440C 0.95~1.2% ;
440系列在刀具中應(yīng)用極為廣泛,差不多可以看作基本的不銹刀具鋼。它通過(guò)添加鉻和鉬元素,使鋼材具有很好的耐磨性。在系列中從440A到440C耐磨性依次增強(qiáng),但韌性、耐腐蝕性依次減弱。
德國(guó)PUMA公司“大師”口袋折刀 440A不銹鋼
蜘蛛C129GP 440C不銹鋼
154CM:碳1.05%,錳0.5%;鉻14%;鉬4%,硬度HRC58~63;
154CM實(shí)際上是改進(jìn)的440C,減少了鉻,增加了鉬。但其中碳化鉻的顆粒反而增多,而碳化鉬比碳化鉻硬度更高,這使154CM在綜合性能上都超過(guò)了440C。154CM耐磨性非常出色,但由于其晶粒粗大,所做的刀往往刃口較脆。
一代宗師R.W.拉威利斯的小刀 154CM不銹鋼,他是最早用154CM的
戈博銀色三叉戟 154CM不銹鋼
在154CM之后,又有日本產(chǎn)的ATS34,成分完全相同,相當(dāng)于日本版的154CM。又有美國(guó)坩堝公司的CPM-154CM,和瑞典的RWL34,都是用粉末冶金技術(shù)所生產(chǎn)的154CM,使基本性能得到較大提升。RWL34在其中又多加入了0.5%的釩,起到優(yōu)化內(nèi)部晶粒的作用。
巴克/Strider折刀 ATS34不銹鋼
傳統(tǒng)不銹鋼的煉制,都是先把鋼加熱為液態(tài),按比例添加各種合金元素,然后倒入鑄模,冷卻形成鋼錠。這里的問(wèn)題是,這種合金元素在冷卻過(guò)程中,會(huì)發(fā)生聚集。這就叫物以類(lèi)聚、人以群分。一樣的東西容易聚到一塊。因?yàn)檫@種聚集的發(fā)生,鋼中的元素分布就不均勻了,使性能大打折扣。因此煉鋼行業(yè)有“爐中是金,包中是銀,冷卻成屎”的說(shuō)法。因?yàn)樵跓掍摖t的鋼水化學(xué)成分完全均勻,冷卻成鋼錠就不均勻了。
而粉末冶金,是用完全不同的方法。它是在無(wú)氧環(huán)境下,把液態(tài)的鋼水用氮?dú)夤娘L(fēng),在最短的時(shí)間內(nèi)吹成極為細(xì)小的粉末。這樣合金元素還沒(méi)有來(lái)得及聚集,就被強(qiáng)行分離了。然后再將粉末施以高溫高壓,保持一段時(shí)間,就形成粉末不銹鋼。粉末不銹鋼由于成分更為均勻合理,比相同成分的普通不銹鋼性能會(huì)有明顯提升。
瑞典的DAMASTEEL公司,是以粉末技術(shù)制造大馬士革鋼,它不再使用傳統(tǒng)的折疊鍛造方式,而是直接將兩種鋼材(RWL34和PMC27)的粉末層層疊加,再高溫高壓制成鋼材。因此DAMASTEEL是不銹鋼的大馬士革,而傳統(tǒng)方法做大馬士革必須用碳鋼。但粉末不銹鋼大馬士革的缺點(diǎn)是花紋品種有限,且價(jià)錢(qián)要貴得多。
DAMASTEEL(瑞粉)大馬士革鋼
VG-10:碳0.95~1.05%,錳0.5%,鉻14.5~15.5,鉬0.9~1.2%,釩0.1~0.3%,鈷1.5%,硬度HRC58~62;
和154CM相比,VG-10減少了鉬,增加了一點(diǎn)釩和鈷,測(cè)驗(yàn)表示VG-10在耐腐蝕性、鋒利程度、刃保持性方面都勝過(guò)ATS34。
??四嵛腍1直刀 VG-10不銹鋼
BG42:碳1.15%,錳0.5%,鉻14.5%,鉬4%,釩1.2%,硅0.3%,硬度HRC55~62;BG42相對(duì)于154CM來(lái)說(shuō),主要就是增加了1.2%的釩,比VG-10的釩多了不少,性能也較154CM更佳,在耐腐蝕方面也勝過(guò)VG-10。它還具有非常好的耐高溫的性能。
索格X-42偵察員戰(zhàn)術(shù)刀 BG42不銹鋼
上面這些鋼材,實(shí)際上還都是在440C的基礎(chǔ)上做改進(jìn),也就是以高鉻含量為基礎(chǔ),增加少量的鉬、釩等元素作調(diào)節(jié),使其性能得到優(yōu)化。
CPM-S30V:碳1.45%,鉻14%,鉬2%,釩4%,硬度:HRC58~60;
S30V是美國(guó)坩堝公司所做的一種全新的粉末刀具鋼。和上面的不同之處,就是它大大增加了釩的用量。但鋼材的規(guī)律并不是那么簡(jiǎn)單,釩雖然是好東西,但顯然它對(duì)性能的提高并不是簡(jiǎn)單的正比關(guān)系。S30V的實(shí)際表現(xiàn)并不理想,主要問(wèn)題是在硬度高60時(shí)刃口脆性高。雖然不是都有問(wèn)題,但對(duì)它的名聲有不小影響。
蜘蛛軍用折刀 S30V粉末不銹鋼
S35VN:碳1.45%,鉻14%,鉬2%,釩3%,鈮0.5%,硬度:60-62;
S35VN是在S30V的基礎(chǔ)上,減少了1%的釩,增加了0.5%的鈮。使它更為易于打磨、韌性有所增強(qiáng),較有效地解決了S30V的問(wèn)題?,F(xiàn)在S35VN已經(jīng)成了非常常用的一種高端刀具不銹鋼。硬度也有所提高。
克利斯里夫綠貝雷直刀 S35VN不銹鋼
我們可以看到1084、1095碳鋼的硬度都可以達(dá)到HRC66,而一般的不銹鋼都達(dá)不到這個(gè)數(shù)值。說(shuō)好的那些合金元素能提高硬度、強(qiáng)度呢?實(shí)際上,不銹鋼還是被韌性拖了后腿,不銹鋼不是達(dá)不到高硬度,再高一些的硬度,也可以通過(guò)改變熱處理參數(shù)達(dá)到。但太硬了以后,整體上就脆了,變得容易折斷。因此,一種鋼材給出的硬度值,是廠家考慮綜合性能而給的建議而已。
坩堝公司還有含釩更高的鋼材,S90V、S110V,含釩達(dá)9%;S125V,含釩高達(dá)11.85%。這使它們的耐磨性極高,由于釩對(duì)韌性有利,硬度也可以做高。S90V、S110V可達(dá)HRC62 ,S125V可達(dá)HRC64。
蜘蛛FB36CFP S90V不銹鋼
范托尼 HB01 折刀 S125V不銹鋼
CPM 3V:碳0.8%,鉻7.5%,鉬1.3%,釩2.75%,硬度:58-62;
CPM 3V鉻含量只有7.5%,不算不銹鋼,它和一般碳鋼的區(qū)別是釩含量比較高。這使它熱處理為較高硬度的同時(shí),也能保持極佳的韌性。
蝴蝶200樸寇獵刀,最新出的芬蘭風(fēng)格的獵刀,CPM 3V
強(qiáng)力掰彎,并沒(méi)有折斷
CPM 3V這種,不是不銹鋼,但說(shuō)它是碳鋼也有點(diǎn)勉強(qiáng),或許叫釩鋼比較準(zhǔn)確,它應(yīng)該還是算一種比較特別的刀具鋼。但它的兩個(gè)兄弟,就有點(diǎn)奇葩了。
CPM 10V:碳2.45%,錳0.5%,鉻5.25%,鉬1.3%,釩9.75%,硬度:58-64;
CPM 15V:碳3.4%,錳0.5%,鉻5.25%,鉬1.3%,釩14.5%,硬度:58-66;
這兩種鋼在3V的基礎(chǔ)上,繼續(xù)降低了鉬的含量,又瘋狂地增加了碳和釩。這種碳含量按說(shuō)已經(jīng)不是鋼了,而是達(dá)到了鑄鐵的數(shù)值。這樣的結(jié)果就是形成大量的碳化釩,耐磨性極高,同時(shí)韌性也還不錯(cuò),硬度也可以進(jìn)一步提高。這個(gè)結(jié)果就是超強(qiáng)的刃保持性。它們的問(wèn)題是不易加工,且熱處理時(shí)需要的溫度太高、耐腐蝕不行。因此用的并不多。
美國(guó)加州刀匠菲爾·威爾森的直刀 CPM 10V
蜘蛛K-2折刀,可能是量產(chǎn)刀里惟一用10V鋼的了。
合金元素對(duì)鋼材的影響,大致來(lái)說(shuō),鉻是耐腐蝕的基本保證,同時(shí)提高耐磨性,鉬可進(jìn)一步提高耐磨性,如果再加入釩,可使被鉻、鉬搞壞了的韌性得以改善。鎢對(duì)鋼的耐高溫性作用最大,甚至燒紅了仍然可以保持硬度。同時(shí)所有合金元素都可提高鋼的淬透性。但實(shí)際當(dāng)中還要復(fù)雜得多,特殊情況下還可能出現(xiàn)相反的效果,不可能看看鋼材的元素成分比例,就直接能知道它的性能如何,而只能是大致推測(cè)。做成之后,還需要各種測(cè)試,才能得出結(jié)論。
作者:青銅 來(lái)源:刀匠情報(bào)局