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匠人工坊户外课堂:最佳刀具钢指南!

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

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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