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匠人工坊户外课堂:最佳刀具钢指南!

 匠人工坊小铁匠 2018-08-10


图片来源:大马士革刀丨匠人工坊

人们在选择户外刀时,最看重的莫过于刀具钢。经常有读者问匠人工坊,你们的大马士革刀是用什么钢材锻造的?这个问题既好回答,又不好回答。保守商业秘密只在其次,更主要的是,现在不像古代,只有乌兹钢等有限的几种钢材可供选择。现代工业造就了成百上千种优质钢材,虽然他们当中绝大部分不是为了锻造刀剑而特意生产的,但刀匠通常会尝试用很多新型钢材作为折叠锻打的基础材料。事实上,对于一个刀匠来说,不断搜集各种各样的钢材,尝试进行混合锻打,积累经验并期待奇迹发生,已经成为一种乐此不疲的职业病。以下内容由匠人工坊整理,转载请注明出处。

△图:匠人工坊手锻大马士革刀

今天就来介绍一些适合作为刀具钢的现代钢铁材料。这些钢材,也是工匠锻造大马士革刀的基础材料。把它们和熟铁、辅料混合锻打,可以制作成各种性能的手锻合金钢,即手锻大马士革钢。

先来温习一下什么是钢。钢基本上是碳和铁的合金(即混合物),通常富含一些元素以改善铁的某些特性。

在刀具工业中,通过改变添加元素的类型,以及轧制和加热的工艺,来生产不同类型的钢。最终,能否成为优秀的刀具钢,主要看这五个关键特性:

1、硬度

硬度是在钢受到压力时抵抗变形的能力。刀具钢的硬度与刀的强度直接相关, 通常使用Rockwell C(又名“HRC”)测量。

2、韧性

韧性是指在受到冲击或“突然负载”时能够抵抗裂缝或破碎等损坏的能力。简言之就是抗崩口和折断的能力。崩口是刀具最大的敌人,很难修复。有许多不同的测量韧性的方法(夏比Charpy,伊佐德Izod)。一般来说,钢越硬,它的韧性就越差。

3、耐磨性

耐磨性是钢能够承受磨损的能力当较硬的颗粒通过较软的表面时会发生磨损。当碎屑从一个表面移出并附着在另一个表面上时会发生粘合剂磨损。耐磨性通常与钢的硬度相关,但也受钢的特定化学性质的影响很大。在硬度相同的钢中,具有较大碳化物的钢(认为是微观的,坚硬的,耐磨的颗粒)通常会更好地抵抗磨损。然而,碳化物会变脆并且开裂,从而降低韧性。

4、耐腐蚀性

耐腐蚀性是抵抗腐蚀的能力,例如由湿气、盐等外部因素引起的生锈。请注意,较高的耐腐蚀性,往往要以牺牲硬度和切割能力为代价。

5、锐度保持性

钢材打磨成刀刃之后,刃口边缘保持其锐度的时间。这方面还没有统一的测量尺度,目前只能通过主观判断来做比较。

△图:匠人工坊手锻大马士革刀

不幸的是,“最好的刀具钢”并不能使一块钢材的各项指标全部最大化,而只能是一个折衷和平衡其中最重要的平衡,是强度和韧性。有些刀具可以做得特别硬,但如果将它们和更加坚硬的物体碰撞,就会碎裂。换一种情况,如果刀身非常坚硬并且能够有很好的弹性,又很难让它的边缘保持锐度,也就意味着将要在锋利度上做出妥协。基本上,给钢增加更多的碳或者碳化物可以使钢变强,但通常会降低韧性。另外需要注意,“不锈钢”这一术语其实是一种误导,大多数类型的钢暴露在环境中,经过一定时间都会发生变色。通过添加一些物质,可以使钢材对外界的影响变得尽量迟钝,但同样要以牺牲强度和边缘锐度为代价。

△图:匠人工坊手锻大马士革刀

普通刀具钢

最常见的刀具钢分以下几类:

1、工具钢

主要用于切削工具的硬质合金钢。流行的有D2,O1和Crucible的CPM系列(即CPM 3V),以及更先进的高速钢,如M4。

2、碳钢

通常用于粗糙使用,更看重韧性和耐用性。比如生存刀和砍刀。它们可以打磨得非常锋利,并且相对容易多次打磨。一旦锋利度降低,在大青石上重新磨一下,就又锋利如初。由于碳钢当中的铬含量低,所以更容易发生腐蚀。最受欢迎的刀具碳钢是1095。

3、不锈钢

不锈钢基本上是用碳钢添加铬,以抵抗腐蚀。有时也会同时添加其他元素,来获得进一步的性能。这些元素提高了刀具的抗腐蚀能力,但通常要以牺牲韧性和强度为代价。常用的刀具不锈钢有400,154CM,AUS,VG,CTS,MoV,Sandvik和Crucible SxxV系列钢。请注意,要获得真正的不锈钢,至少要含有13%的铬。

主流的刀具钢

以下介绍一些世界各地刀匠使用比较多的刀具钢。

CPM S110V

边缘保持性:10;耐腐蚀性:6;易于打磨:1;市场人气:1。

CPM S90V

边缘保持性:9;耐腐蚀性:5;易于打磨:1;市场人气:3。

Crucible的CPM S90V钢,在耐磨性和边缘保持性可以达到常用钢材的顶峰。它的碳含量非常高,并且含有大量的钒,价格相对昂贵。本文由匠人工坊整理发布,转载请注明出处。匠人工坊传承古法,专业制作手锻大马士革猎刀,茶刀,工艺收藏刀。

M390

边缘保持性:9;耐腐蚀性:7;易于打磨:2;市场人气:6。

M390是新型的超级钢之一,由Bohler-Uddeholm公司制造。它采用第三代粉末金属技术,专为需要特殊耐腐蚀性和极高硬度的刀具而开发,具有出色的耐磨性。钢材中添加了铬,钼,钒、钨,以促进锋利度和边缘保持性。与ZDP-189不同,它的大多数碳化物由钒和钼形成,留下更多的游离铬以抵抗腐蚀。

M390的硬度可以达到60-62 HRC(匠人工坊手锻大马士革刀的硬度通常为58-62。一般认为,硬度达到55以上,即属于高硬度刀具)。Bohler称这种钢为“Microclean”,它可以抛光成真正的镜面。

ZDP-189

边缘保持性:8;耐腐蚀性:4;易于打磨:1;市场人气:2。

日立生产的ZDP-189,是另一种含有大量碳和铬的新型超级钢,可以达到难以置信的超高硬度。ZDP-189平均硬度约为64HRC。一些刀具制造商经过加工,甚至可以令其达到66HRC的变态级硬度。当然,在这种硬度水平下,您可以获得出色的边缘保持力,但代价是打磨极为困难。它的铬含量约为20%,照常理来说应该有很好的抗腐蚀性,但事实却并非如此。ZDP-189中大量的碳与铬配对形成碳化物,只留下了较少的游离铬。因此,虽然它比S30V更硬,更耐磨,但也更容易腐蚀。

ELMAX

边缘保持性:8;耐腐蚀性:5;易于打磨:3;市场人气:6。

欧洲Uddeholm公司(现为Bohler-Uddeholm)推出的Elmax,是一种高铬,高钒,高钼的粉末合金钢,具有极高的耐磨性和耐腐蚀性。Elmax属于不锈钢,但在很多方面可以媲美碳钢的性能。它可以获得极好的边缘保持力,同时保持极佳的抗锈性,可以说是最好的全能型刀具钢。

CPM-20CV

边缘保持性:9;耐腐蚀性:7;易于打磨:2;市场人气:4。

CPM-20CV是一种粉末冶金(PM)工具钢,其耐磨性和边缘保持性令人印象深刻。由于铬含量高,同时具有高度耐腐蚀性。

CTS-XHP

边缘保持性:8;耐腐蚀性:6;易于打磨:5;市场人气:4。

产自美国Carpenter的 CTS-XHP,是另一种相对较新的刀具钢,具有非常好的边缘保持力,硬度可以达到61HRC。它也是一种粉末冶金钢。Carpenter的技术人员开发出了极细的粉末颗粒,从而实现了目前相对卓越的性能。它比S30V在边缘保持力方面略有优势,但在打磨过程中需要花费更多精力。

△图:匠人工坊手锻大马士革刀

CPM M4

边缘保持性:9;耐腐蚀性:2;易于打磨:2;市场人气:2。

CPM M4是一种高性能工具钢,韧性优于绝大多数碳钢。与所有的CPM钢一样,CPM M4采用Crucible专利的Crucible Particle Metallurgy制造,与传统工艺相比,材质更加均匀,稳定和可研磨。CPM M4含有高剂量的钼(M代表钼),另外含有钒和钨,以及相当多的碳,极好地平衡了耐磨性和韧性水平。它的可以达到62-64HRC。但注意M4是碳钢,不是铬含量相对较低的不锈钢。因此,M4的抗锈性能并不高。一些刀商喜欢在M4钢刀上增加涂层,以提高抗腐蚀性,但这又会给刀具带来新的弱点,这里就不细说了。本文由匠人工坊整理,转载请注明出处。匠人工坊是一家手工刀坊,传承古法制作手锻大马士革猎刀,茶刀,工艺收藏刀。

CPM S35VN

边缘保持性:7;耐腐蚀性:7;易于打磨:5;市场人气:8。

2009年,Crucible和Chris Reeve推出了一款优质S30V钢,并命名为S35VN。通过使用更精细的晶粒结构,并添加少量的铌(N代表铌),使S30V更容易加工,同时提高了韧性和锐化能力。

CPM S30V

边缘保持性:7;耐腐蚀性:7;易于打磨:5;市场人气:7。

CPM S30V(通常简称为S30V)由美国Crucible公司生产,具有出色的边缘保持性,可轻松抵抗生锈。在美国,S30V通常用于制作高端口袋刀和昂贵的厨房餐具。钒碳化物的引入为钢合金基体带来了极高的硬度。

154CM

边缘保持性:6;耐腐蚀性:6;易于打磨:5。

一种相对较硬的钢,是在440C基础上添加钼的升级版。与440C相比,它具有优良的边缘保持性。虽然铬含量不高,在耐腐蚀方面仍然有表现的不错。它的韧性足以满足大多数用途,打磨也相对容易。

ATS-34

边缘保持性:6;耐腐蚀性:6;易于打磨:5。

这种钢可以认为是日本版的154CM,它与美国154CM的特性极为相似。ATS-34具有很好的边缘保持力,但比440C更容易生锈。

D2

边缘保持性:8;耐腐蚀性:2;易于打磨:3。

D2钢是一种工具钢,属于半不锈钢。13%的铬含量使它还不足以称为全不锈钢,但它的耐腐蚀性仍然优于多数碳钢。另一方面,D2钢比具有抗锈性能的同类钢更硬,例如154CM或ATS-34,因此它的边缘保持性更好一些。

VG-10

边缘保持性:6;耐腐蚀性:7;易于打磨:6。

VG-10钢非常类似于154CM和ATS-34,铬含量略高,可提高耐腐蚀性,但也含有钒,这使得它比这两种钢更加坚韧。它起源于日本,并被Spyderco等刀具制造商引入美国市场。它相对较硬,可以非常锋利,同时具有合理的韧性。

H1

边缘保持性:2;耐腐蚀性:9;易于打磨:8。

来自日本的Myodo Metals的H1钢,是目前市面上最佳的耐腐蚀钢,基本不会生锈。当然,这是有代价的,边缘保持性相对较差,而且价格高昂,更适合作为潜水设备上的金属部件使用。或者做一把潜水员专用刀。

N680

边缘保持性:5;耐腐蚀性:8;易于打磨:6。

N680钢含有约0.20%的氮,和17%以上的铬,因此具有极强的耐腐蚀性。如果您的刀经常跟盐水接触,可以考虑用N680。它是一种细晶粒钢,可以打磨出极为精细的刀锋。

440C

边缘保持性:4;耐腐蚀性:4;易于打磨:6。

440C曾经被认为是美国刀具钢当中的高端产品,一种优质的全能钢,随着越来越多新型超级钢的出现,440C逐渐黯然失色。这是一种不锈钢,常用于大批量生产小刀。它具有一定的坚韧性和耐磨性,尤其在抗污性方面非常出色。

AUS-8

边缘保持性:3;耐腐蚀性:4;易于打磨:8。

AUS-8钢由日本制造,性能与440B非常相似,比440C更耐腐蚀,但硬度更低。

CTS-BD1

边缘保持性:4;耐腐蚀性:6;易于打磨:6。

CTS-BD1是一种来自美国Carpenter的真空熔化不锈钢,经常被拿来和AUS-8和8Cr13MoV相提并论,它在边缘保持性方面略微领先于这两种钢材。CTS-BD1的铬含量稍高,耐腐蚀性强。含有中等尺寸的碳化铬(一种坚硬,耐磨的颗粒),相对容易打磨,与154CM等高碳化物钢的耐磨性不相上下。本文由匠人工坊整理发布,转载请注明出处。匠人工坊是一家手工刀坊,传承古法制作手锻大马士革猎刀、茶刀、工艺收藏刀。

14C28N

边缘保持性:4;耐腐蚀性:6;易于打磨:6。

瑞典制造商山特维克的14C28N不锈钢,被认为是13C26的升级版。14C28N中的铬含量略高,碳含量更少,它的秘诀是添加氮气以提高耐腐蚀性。整体而言,在中档钢材中的优势还是很明显,可以说是30美元的刀具钢中性能最好的。

440A

边缘保持性:3;耐腐蚀性:5;易于打磨:9。

它与420HC非常相似,但碳含量略高,可提高耐磨性和边缘保持性,但抗腐蚀性能较差。

420HC

边缘保持性:3;耐腐蚀性:8;易于打磨:9。

420HC通常被认为是420钢之王,它的碳含量在420基础上增加(HC代表高碳),因而更硬。

△图:匠人工坊手锻大马士革刀

新一代超级钢

以上介绍的各种刀具钢,其中大多数在刚刚面世时都属于性能卓越的超级钢,但在钢材竞争激烈的今天,没有一种钢材能够长期占据鳌头。下面介绍几种目前处于前沿的新一代超级钢。

Maxamet

Maxamet是Carpenter(又名CarTech)的最新粉末钢。它是一种极端合金,具有极高的硬度和强大的边缘保持性,同时保持了合理韧性,但在耐腐蚀性方面却不尽如人意。

Cru-Wear

Cru-Wear是一种坩埚工具钢,通过提升钒和钨含量的同时调低碳和铬,可以看做D2钢的改良版。它具有出色的韧性和耐磨性。

△图:匠人工坊手锻大马士革刀淬火

钢材是刀的全部吗?远远不是!

刀身表现的一个重要因素来自热处理。每个刀具制造商都有自己的一套热处理工艺,让钢材在固有特性基础上发挥出最佳的性能。手锻大马士革刀则更为复杂,先经过几种材质的折叠锻打,再经过特定的热处理,从而达到意想不到的效果。当然,如果操作不当,也有可能还不如它的原始材料表现出色。

奥氏体与马氏体钢

奥氏体钢含有大量的镍(约8%),这使得它具有非磁性和相对柔软的性能,通常不适用于制刀。然而,奥氏体钢的优点在于韧性和耐腐蚀性,可以用来制作一些日常用品诸如叉子,勺子,厨房水槽等。马氏体钢含有较少的铬,同时仍符合不锈钢的标准。刀匠可以通过快速淬火将奥氏体转变为马氏体。

△图:匠人工坊手锻大马士革刀硬度测试

大马士革钢怎么样?

大马士革钢是古代人发明的手工合金钢。刀匠用各种现代钢材折叠锻打,来制作期望中的理想刀剑。现代制作大马士革刀,一方面有性能方面的追求,另一方面则是一种对于手工艺时代的历史情怀。有人可能会说,手锻大马士革刀匠完全就是在浪费材料,因为在理论上说,任何一种手锻大马士革钢的性能,都可以经过专业分析,用高科技的手锻达到。然而,仍然有无数刀匠乐此不疲,仍然有无数人为大马士革刀而痴迷甚至疯狂。

 

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