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。