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匠人工坊戶外課堂:最佳刀具鋼指南!

圖片來源:大馬士革刀丨匠人工坊

人們在選擇戶外刀時,最看重的莫過於刀具鋼。經常有讀者問匠人工坊,你們的大馬士革刀是用什麼鋼材鍛造的?這個問題既好回答,又不好回答。保守商業秘密只在其次,更主要的是,現在不像古代,只有烏茲鋼等有限的幾種鋼材可供選擇。現代工業造就了成百上千種優質鋼材,雖然他們當中絕大部分不是為了鍛造刀劍而特意生產的,但刀匠通常會嘗試用很多新型鋼材作為摺疊鍛打的基礎材料。事實上,對於一個刀匠來說,不斷搜集各種各樣的鋼材,嘗試進行混合鍛打,積累經驗並期待奇蹟發生,已經成為一種樂此不疲的職業病。以下內容由匠人工坊整理,轉載請註明出處。

圖:匠人工坊手鍛大馬士革刀

今天就來介紹一些適合作為刀具鋼的現代鋼鐵材料。這些鋼材,也是工匠鍛造大馬士革刀的基礎材料。把它們和熟鐵、輔料混合鍛打,可以製作成各種性能的手鍛合金鋼,即手鍛大馬士革鋼。

先來溫習一下什麼是鋼。鋼基本上是碳和鐵的合金(即混合物),通常富含一些元素以改善鐵的某些特性。

在刀具工業中,通過改變添加元素的類型,以及軋制和加熱的工藝,來生產不同類型的鋼。最終,能否成為優秀的刀具鋼,主要看這五個關鍵特性:

1、硬度

硬度是在鋼受到壓力時抵抗變形的能力。刀具鋼的硬度與刀的強度直接相關, 通常使用Rockwell C(又名「HRC」)測量。

2、韌性

韌性是指在受到衝擊或「突然負載」時能夠抵抗裂縫或破碎等損壞的能力。簡言之就是抗崩口和折斷的能力。崩口是刀具最大的敵人,很難修復。有許多不同的測量韌性的方法(夏比Charpy,伊佐德Izod)。一般來說,鋼越硬,它的韌性就越差。

3、耐磨性

耐磨性是鋼能夠承受磨損的能力。當較硬的顆粒通過較軟的表面時會發生磨損。當碎屑從一個表面移出並附著在另一個表面上時會發生粘合劑磨損。耐磨性通常與鋼的硬度相關,但也受鋼的特定化學性質的影響很大。在硬度相同的鋼中,具有較大碳化物的鋼(認為是微觀的,堅硬的,耐磨的顆粒)通常會更好地抵抗磨損。然而,碳化物會變脆並且開裂,從而降低韌性。

4、耐腐蝕性

耐腐蝕性是抵抗腐蝕的能力,例如由濕氣、鹽等外部因素引起的生鏽。請注意,較高的耐腐蝕性,往往要以犧牲硬度和切割能力為代價。

5、銳度保持性

鋼材打磨成刀刃之後,刃口邊緣保持其銳度的時間。這方面還沒有統一的測量尺度,目前只能通過主觀判斷來做比較。

圖:匠人工坊手鍛大馬士革刀

不幸的是,「最好的刀具鋼」並不能使一塊鋼材的各項指標全部最大化,而只能是一個折衷和平衡。其中最重要的平衡,是強度和韌性。有些刀具可以做得特別硬,但如果將它們和更加堅硬的物體碰撞,就會碎裂。換一種情況,如果刀身非常堅硬並且能夠有很好的彈性,又很難讓它的邊緣保持銳度,也就意味著將要在鋒利度上做出妥協。基本上,給鋼增加更多的碳或者碳化物可以使鋼變強,但通常會降低韌性。另外需要注意,「不鏽鋼」這一術語其實是一種誤導,大多數類型的鋼暴露在環境中,經過一定時間都會發生變色。通過添加一些物質,可以使鋼材對外界的影響變得盡量遲鈍,但同樣要以犧牲強度和邊緣銳度為代價。

圖:匠人工坊手鍛大馬士革刀


普通刀具鋼

最常見的刀具鋼分以下幾類:

1、工具鋼

主要用於切削工具的硬質合金鋼。流行的有D2,O1和Crucible的CPM系列(即CPM 3V),以及更先進的高速鋼,如M4。

2、碳鋼

通常用於粗糙使用,更看重韌性和耐用性。比如生存刀和砍刀。它們可以打磨得非常鋒利,並且相對容易多次打磨。一旦鋒利度降低,在大青石上重新磨一下,就又鋒利如初。由於碳鋼當中的鉻含量低,所以更容易發生腐蝕。最受歡迎的刀具碳鋼是1095。

3、不鏽鋼

不鏽鋼基本上是用碳鋼添加鉻,以抵抗腐蝕。有時也會同時添加其他元素,來獲得進一步的性能。這些元素提高了刀具的抗腐蝕能力,但通常要以犧牲韌性和強度為代價。常用的刀具不鏽鋼有400,154CM,AUS,VG,CTS,MoV,Sandvik和Crucible SxxV系列鋼。請注意,要獲得真正的不鏽鋼,至少要含有13%的鉻。

主流的刀具鋼

以下介紹一些世界各地刀匠使用比較多的刀具鋼。

CPM S110V

邊緣保持性:10;耐腐蝕性:6;易於打磨:1;市場人氣:1。

CPM S90V

邊緣保持性:9;耐腐蝕性:5;易於打磨:1;市場人氣:3。

Crucible的CPM S90V鋼,在耐磨性和邊緣保持性可以達到常用鋼材的頂峰。它的碳含量非常高,並且含有大量的釩,價格相對昂貴。本文由匠人工坊整理髮布,轉載請註明出處。匠人工坊傳承古法,專業製作手鍛大馬士革獵刀,茶刀,工藝收藏刀。

M390

邊緣保持性:9;耐腐蝕性:7;易於打磨:2;市場人氣:6。

M390是新型的超級鋼之一,由Bohler-Uddeholm公司製造。它採用第三代粉末金屬技術,專為需要特殊耐腐蝕性和極高硬度的刀具而開發,具有出色的耐磨性。鋼材中添加了鉻,鉬,釩、鎢,以促進鋒利度和邊緣保持性。與ZDP-189不同,它的大多數碳化物由釩和鉬形成,留下更多的遊離鉻以抵抗腐蝕。

M390的硬度可以達到60-62 HRC(匠人工坊手鍛大馬士革刀的硬度通常為58-62。一般認為,硬度達到55以上,即屬於高硬度刀具)。Bohler稱這種鋼為「Microclean」,它可以拋光成真正的鏡面。

ZDP-189

邊緣保持性:8;耐腐蝕性:4;易於打磨:1;市場人氣:2。

日立生產的ZDP-189,是另一種含有大量碳和鉻的新型超級鋼,可以達到難以置信的超高硬度。ZDP-189平均硬度約為64HRC。一些刀具製造商經過加工,甚至可以令其達到66HRC的變態級硬度。當然,在這種硬度水平下,您可以獲得出色的邊緣保持力,但代價是打磨極為困難。它的鉻含量約為20%,照常理來說應該有很好的抗腐蝕性,但事實卻並非如此。ZDP-189中大量的碳與鉻配對形成碳化物,只留下了較少的遊離鉻。因此,雖然它比S30V更硬,更耐磨,但也更容易腐蝕。

ELMAX

邊緣保持性:8;耐腐蝕性:5;易於打磨:3;市場人氣:6。

歐洲Uddeholm公司(現為Bohler-Uddeholm)推出的Elmax,是一種高鉻,高釩,高鉬的粉末合金鋼,具有極高的耐磨性和耐腐蝕性。Elmax屬於不鏽鋼,但在很多方面可以媲美碳鋼的性能。它可以獲得極好的邊緣保持力,同時保持極佳的抗銹性,可以說是最好的全能型刀具鋼。

CPM-20CV

邊緣保持性:9;耐腐蝕性:7;易於打磨:2;市場人氣:4。

CPM-20CV是一種粉末冶金(PM)工具鋼,其耐磨性和邊緣保持性令人印象深刻。由於鉻含量高,同時具有高度耐腐蝕性。

CTS-XHP

邊緣保持性:8;耐腐蝕性:6;易於打磨:5;市場人氣:4。

產自美國Carpenter的 CTS-XHP,是另一種相對較新的刀具鋼,具有非常好的邊緣保持力,硬度可以達到61HRC。它也是一種粉末冶金鋼。Carpenter的技術人員開發出了極細的粉末顆粒,從而實現了目前相對卓越的性能。它比S30V在邊緣保持力方面略有優勢,但在打磨過程中需要花費更多精力。

圖:匠人工坊手鍛大馬士革刀

CPM M4

邊緣保持性:9;耐腐蝕性:2;易於打磨:2;市場人氣:2。

CPM M4是一種高性能工具鋼,韌性優於絕大多數碳鋼。與所有的CPM鋼一樣,CPM M4採用Crucible專利的Crucible Particle Metallurgy製造,與傳統工藝相比,材質更加均勻,穩定和可研磨。CPM M4含有高劑量的鉬(M代表鉬),另外含有釩和鎢,以及相當多的碳,極好地平衡了耐磨性和韌性水平。它的可以達到62-64HRC。但注意M4是碳鋼,不是鉻含量相對較低的不鏽鋼。因此,M4的抗銹性能並不高。一些刀商喜歡在M4鋼刀上增加塗層,以提高抗腐蝕性,但這又會給刀具帶來新的弱點,這裡就不細說了。本文由匠人工坊整理,轉載請註明出處。匠人工坊是一家手工刀坊,傳承古法製作手鍛大馬士革獵刀,茶刀,工藝收藏刀。

CPM S35VN

邊緣保持性:7;耐腐蝕性:7;易於打磨:5;市場人氣:8。

2009年,Crucible和Chris Reeve推出了一款優質S30V鋼,並命名為S35VN。通過使用更精細的晶粒結構,並添加少量的鈮(N代表鈮),使S30V更容易加工,同時提高了韌性和銳化能力。

CPM S30V

邊緣保持性:7;耐腐蝕性:7;易於打磨:5;市場人氣:7。

CPM S30V(通常簡稱為S30V)由美國Crucible公司生產,具有出色的邊緣保持性,可輕鬆抵抗生鏽。在美國,S30V通常用於製作高埠袋刀和昂貴的廚房餐具。釩碳化物的引入為鋼合金基體帶來了極高的硬度。

154CM

邊緣保持性:6;耐腐蝕性:6;易於打磨:5。

一種相對較硬的鋼,是在440C基礎上添加鉬的升級版。與440C相比,它具有優良的邊緣保持性。雖然鉻含量不高,在耐腐蝕方面仍然有表現的不錯。它的韌性足以滿足大多數用途,打磨也相對容易。

ATS-34

邊緣保持性:6;耐腐蝕性:6;易於打磨:5。

這種鋼可以認為是日本版的154CM,它與美國154CM的特性極為相似。ATS-34具有很好的邊緣保持力,但比440C更容易生鏽。

D2

邊緣保持性:8;耐腐蝕性:2;易於打磨:3。

D2鋼是一種工具鋼,屬於半不鏽鋼。13%的鉻含量使它還不足以稱為全不鏽鋼,但它的耐腐蝕性仍然優於多數碳鋼。另一方面,D2鋼比具有抗銹性能的同類鋼更硬,例如154CM或ATS-34,因此它的邊緣保持性更好一些。

VG-10

邊緣保持性:6;耐腐蝕性:7;易於打磨:6。

VG-10鋼非常類似於154CM和ATS-34,鉻含量略高,可提高耐腐蝕性,但也含有釩,這使得它比這兩種鋼更加堅韌。它起源於日本,並被Spyderco等刀具製造商引入美國市場。它相對較硬,可以非常鋒利,同時具有合理的韌性。

H1

邊緣保持性:2;耐腐蝕性:9;易於打磨:8。

來自日本的Myodo Metals的H1鋼,是目前市面上最佳的耐腐蝕鋼,基本不會生鏽。當然,這是有代價的,邊緣保持性相對較差,而且價格高昂,更適合作為潛水設備上的金屬部件使用。或者做一把潛水員專用刀。

N680

邊緣保持性:5;耐腐蝕性:8;易於打磨:6。

N680鋼含有約0.20%的氮,和17%以上的鉻,因此具有極強的耐腐蝕性。如果您的刀經常跟鹽水接觸,可以考慮用N680。它是一種細晶粒鋼,可以打磨出極為精細的刀鋒。

440C

邊緣保持性:4;耐腐蝕性:4;易於打磨:6。

440C曾經被認為是美國刀具鋼當中的高端產品,一種優質的全能鋼,隨著越來越多新型超級鋼的出現,440C逐漸黯然失色。這是一種不鏽鋼,常用於大批量生產小刀。它具有一定的堅韌性和耐磨性,尤其在抗污性方面非常出色。

AUS-8

邊緣保持性:3;耐腐蝕性:4;易於打磨:8。

AUS-8鋼由日本製造,性能與440B非常相似,比440C更耐腐蝕,但硬度更低。

CTS-BD1

邊緣保持性:4;耐腐蝕性:6;易於打磨:6。

CTS-BD1是一種來自美國Carpenter的真空熔化不鏽鋼,經常被拿來和AUS-8和8Cr13MoV相提並論,它在邊緣保持性方面略微領先於這兩種鋼材。CTS-BD1的鉻含量稍高,耐腐蝕性強。含有中等尺寸的碳化鉻(一種堅硬,耐磨的顆粒),相對容易打磨,與154CM等高碳化物鋼的耐磨性不相上下。本文由匠人工坊整理髮布,轉載請註明出處。匠人工坊是一家手工刀坊,傳承古法製作手鍛大馬士革獵刀、茶刀、工藝收藏刀。

14C28N

邊緣保持性:4;耐腐蝕性:6;易於打磨:6。

瑞典製造商山特維克的14C28N不鏽鋼,被認為是13C26的升級版。14C28N中的鉻含量略高,碳含量更少,它的秘訣是添加氮氣以提高耐腐蝕性。整體而言,在中檔鋼材中的優勢還是很明顯,可以說是30美元的刀具鋼中性能最好的。

440A

邊緣保持性:3;耐腐蝕性:5;易於打磨:9。

它與420HC非常相似,但碳含量略高,可提高耐磨性和邊緣保持性,但抗腐蝕性能較差。

420HC

邊緣保持性:3;耐腐蝕性:8;易於打磨:9。

420HC通常被認為是420鋼之王,它的碳含量在420基礎上增加(HC代表高碳),因而更硬。

圖:匠人工坊手鍛大馬士革刀


新一代超級鋼

以上介紹的各種刀具鋼,其中大多數在剛剛面世時都屬於性能卓越的超級鋼,但在鋼材競爭激烈的今天,沒有一種鋼材能夠長期佔據鰲頭。下面介紹幾種目前處於前沿的新一代超級鋼。

Maxamet

Maxamet是Carpenter(又名CarTech)的最新粉末鋼。它是一種極端合金,具有極高的硬度和強大的邊緣保持性,同時保持了合理韌性,但在耐腐蝕性方面卻不盡如人意。

Cru-Wear

Cru-Wear是一種坩堝工具鋼,通過提升釩和鎢含量的同時調低碳和鉻,可以看做D2鋼的改良版。它具有出色的韌性和耐磨性。

圖:匠人工坊手鍛大馬士革刀淬火


鋼材是刀的全部嗎?遠遠不是!

刀身表現的一個重要因素來自熱處理。每個刀具製造商都有自己的一套熱處理工藝,讓鋼材在固有特性基礎上發揮出最佳的性能。手鍛大馬士革刀則更為複雜,先經過幾種材質的摺疊鍛打,再經過特定的熱處理,從而達到意想不到的效果。當然,如果操作不當,也有可能還不如它的原始材料表現出色。


奧氏體與馬氏體鋼

奧氏體鋼含有大量的鎳(約8%),這使得它具有非磁性和相對柔軟的性能,通常不適用於制刀。然而,奧氏體鋼的優點在於韌性和耐腐蝕性,可以用來製作一些日常用品諸如叉子,勺子,廚房水槽等。馬氏體鋼含有較少的鉻,同時仍符合不鏽鋼的標準。刀匠可以通過快速淬火將奧氏體轉變為馬氏體。

圖:匠人工坊手鍛大馬士革刀硬度測試


大馬士革鋼怎麼樣?

大馬士革鋼是古代人發明的手工合金鋼。刀匠用各種現代鋼材摺疊鍛打,來製作期望中的理想刀劍。現代製作大馬士革刀,一方面有性能方面的追求,另一方面則是一種對於手工藝時代的歷史情懷。有人可能會說,手鍛大馬士革刀匠完全就是在浪費材料,因為在理論上說,任何一種手鍛大馬士革鋼的性能,都可以經過專業分析,用高科技的手鍛達到。然而,仍然有無數刀匠樂此不疲,仍然有無數人為大馬士革刀而痴迷甚至瘋狂。

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