刀具：钢铁的进化
刀是人类最古老的工具之一。 如果我们忽略石器和青铜器时代，那么在最简单的情况下，刀就是一块锋利的铁（钢），带有握持舒适的手柄。
决定其功能用途的刀具的主要部分是带有刀刃的刀片。 其性能在很大程度上取决于结构材料 - 钢及其热处理。
组成和结构
钢的性能由其成分和结构决定。 某些杂质（合金元素）的存在可以增加刀片的硬度或耐腐蚀性。 问题往往在于，通过增加硬度，我们可以同时增加钢的脆性并降低其耐腐蚀性。 另一方面，通过提高耐腐蚀性，我们会恶化其他参数。
例如，碳会增加钢的硬度，但会降低其韧性和延展性。 其他合金元素也为钢增加了积极和消极的特性。 铬会增加耐磨性和耐腐蚀性，但会增加脆性。 钒和钼增加韧性和强度，增加抗热效应，镍——增加钢的耐腐蚀性、硬度和韧性，钒提高钢的强度和耐磨性。 锰和硅增加钢的延展性。 所有这些元素都只有在严格限定的数量下才能发挥其积极的品质，因此冶金学家在选择钢成分时必须非常小心和平衡。
此外，合金元素往往会集中在某些点，在这些点会产生应力源，因此，在负载下，叶片会恰好在该位置断裂。
碳化物在钢中的分布
为此，在过去出现了大马士革钢和锦缎钢，其中通过多种钢及其锻件的多次叠加，实现了合金元素的最均匀分布。
大马士革钢的花纹是由于其组成层的反复锻造
据作者介绍，在最新的刀 故事 可以区分三个时期。
第一个时期是使用具有低硬度和边缘保持特性的“生锈”碳钢和不锈钢（XNUMX 世纪上半叶）。
第二个时期是具有高硬度和保持切削刃特性的不锈钢的出现（XNUMX世纪下半叶）。
第三个时期是粉末不锈钢的出现（二十一世纪初）。
这些时期可以被认为是相当随意的，因为即使是现在一些公司也生产由碳钢制成的刀具。 然而，在 420 世纪初，出现了第一批不锈钢，包括著名的 420 钢，世界各地仍在生产大量刀具。 例如，如果购买一把便宜的中国刀，花费数百卢布，那么刀片很可能含有 XNUMX 钢。
法国公司 OPINEL 生产经典折叠刀，包括那些带有碳钢刀片的折叠刀
440 世纪下半叶出现的钢种 440A、440B、65C（接近俄罗斯的同类产品 13x95、18x110、18xXNUMX），其特点是碳含量高，使得有条件地生产出硬度和切削性能相当的不锈钢刀具成为可能到由碳钢制成的刀具和刀片。
为什么是“有条件不锈”？
因为几乎任何钢材都会生锈，唯一的问题是环境和暴露程度。 例如，大多数不锈钢在海水中都能很好地腐蚀。 顺便说一句，古老的420钢是最不锈的钢之一。
尽管如此，在日常生活中使用不锈钢刀具要方便得多——在同一时期，不锈钢只是布满锈斑，而碳钢会生锈成孔。 此外，碳钢在切割时通常会产生令人不快的余味。
粉末钢的出现有助于解决合金元素分布的均匀性问题。 获得粉末钢的方法之一是在惰性气体介质中喷射熔融金属，然后形成具有均匀分布的合金元素的细粉末。 之后，通过等静压将粉末烧结成整体棒。
粉末钢
普通钢和粉末钢的结构
用于制造刀具的最早也是最常见的粉末钢之一是 CPM S30V，它由瑞典坩埚材料公司的专家 Dick Barber 和著名刀具制造商 Chris Reeve 于 2001 年开发。
除了从带材和棒材制造叶片的通常过程之外，粉末钢还提供了非常有趣的技术解决方案。
美国公司 Kershaw 发布了折叠刀 Offset 1597，其刀片采用 MIM（金属注射成型）技术 - 一种在压力下铸造粉末金属和合金的技术，也称为 MITE（带边缘的金属注射成型）。 MIM/MITE 技术将金属粉末与粘合剂混合，使模具尺寸比最终刀片尺寸大 20%。 然后在加压烧结的帮助下，成品的密度增加到母材密度的99,7%（烧结过程中粘合剂烧掉）。 结果是产品具有任何其他方式都无法获得的复杂 3D 形状。
克肖偏移 1597
合金元素在粉末钢中均匀分布的可能性导致它们的百分比增加，这导致了所谓的超级钢的出现，例如 ZDP 189 或 Cowry-X，然而，它们的复杂性锐化和高成本限制了它们的分布。
更平衡的钢，如 M390 / M398、CPM-20CV、Elmax 和其他更易于制造和维护的钢 - CPM S30V / CPM S35V、CTS-XHP 等变得更受欢迎。
现代各种刀钢的相对特性
最终，一切都取决于刀片的成本——超级钢，甚至只是高质量的粉末钢都无法从市场上取代更便宜的非粉末钢。 刀钢市场可以被认为是一个金字塔，当之无愧的420钢在底部，最新的超级钢在顶部，随着更“超级”的钢材出现而下降。
此外，这里的重点不仅在于原材料的成本——“揭示”钢特性的最重要的工艺过程是热处理。 每一种钢材都需要自己的热处理，而当一种新的超级钢材出现时，制造商需要时间来掌握它。
热处理
热处理 - 对金属进行淬火、回火、正火、退火和低温处理，使您能够使刀片具有所用钢材等级所暗示的那些特性。 正确的高质量热处理可以让您最大限度地“挤出”钢材，而错误的热处理可能会彻底毁掉最终产品，无论其中使用什么昂贵的材料。 可以肯定地说，与由不知道如何加热的专家制造的超级钢制成的刀片相比，最好选择由较简单的钢制成但热处理良好的刀片。
经典的 Buck Folding Hunter 折叠刀长期以来一直由“普通”420HC 钢制成，但 Buck 热敏师的技能使其能够充分利用它。
刀具公司通常以其使用某种钢材的能力而闻名，其由更现代的钢材制成的产品可能由于热处理工艺不佳而性能较差。
热处理设备起着重要的作用。 现代淬火炉允许在真空和各种介质中进行热处理 - 氩气、氮气、氦气、氢气。 在-196 度的温度下进行低温加工的设备提供了耐磨性、循环强度、腐蚀和抗侵蚀性的增加。 例如，冷冻加工产品的资源可以增加300%。
由于需要使用复杂且昂贵的设备，手工作坊无法进行所有必要的技术操作，因此，“我们的叔叔 Kolya 在车库中制造了世界上最好的刀具”的说法几乎没有道理。
复合刀片
另一种制作刀片的方法是制作复合刀片。
原则上，上述由大马士革钢和锦缎钢制成的叶片也是复合材料 - 其中碳含量较低的材料与碳含量较高的材料相结合。 然而，在现代复合材料叶片中，该过程的实施方式略有不同。
通常，刀片的主要部分由弹性较大但硬度和脆性较小的材料制成，而切削刃由较硬的材料制成。 这种刀片结合了良好的机械性能和高质量的切削刃。 然而，在昂贵的刀具型号上，他们仍然更喜欢使用超级钢材。
另一种选择是使用较便宜的钢材作为基础，使用更昂贵但质量更高的钢材作为尖端。 例如，在Kershaw JYD II 刀上，刀刃的底座是由廉价的中国14C28N 钢制成，刀刃由更耐用的美国D2 制成。
克肖 JYD II 刀
然而，对于更昂贵的刀具，原材料成本的降低被制造复合刀片的复杂性所抵消，因此此类模型是例外而不是规则。
使用复合刀片最流行的方向是限量生产的名牌刀具。 他们结合材料创造出壮观的刀片外观。
零容忍 0777 刀，带复合刀片，刀刃采用 Vanax 35 钢和大马士革钢对接
过去与未来
网上经常可以看到文章说真正的大马士革和大马士革的秘密早已失传，现在它的可怜的同行正在被释放。 比如说，如果这个秘密被揭开，那么由“真正的”锦缎或大马士革制成的刀片将比现代钢材领先 100 分。
事实上，这是极不可能的。 技术进步、设备和材料科学现在处于最高水平，过去的大师们无法达到。 是的，优秀的工匠可以用大马士革和大马士革生产具有超前时代特征的产品，但现在他们的产品很可能会屈服于由超级钢制成的现代同行。
然而，自从 440 系列的现代不锈钢及其类似物出现的那一刻起，全球就不再需要改进刀具钢——几乎所有经过正确热处理的精良刀具都能应对日常工作。
超钢在刀具上的出现，更像是对市场的致敬和对用户的渴望，他们中的许多人都是刀具的粉丝和收藏家，想要得到一些新的、更“酷”的东西。 这并没有错，因为不仅钢在改进，刀具的设计和设计也在改进。 许多现代刀具可以自信地归于艺术品，其艺术价值并不逊色于杰出艺术家的画布，而且价值只会随着时间的推移而增加。
在下一篇文章中，我们将讨论现代刀具中使用的设计解决方案。
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