Dao: sự phát triển của thép
Con dao là một trong những công cụ cổ xưa nhất của loài người. Nếu chúng ta loại bỏ Thời Đồ Đá và Đồ Đồng, thì trong trường hợp đơn giản nhất, con dao là một miếng sắt (thép) được mài sắc với tay cầm thoải mái khi cầm.
Bộ phận chính của dao, xác định mục đích chức năng của nó, là một lưỡi dao với một lưỡi cắt. Khả năng của nó phần lớn được xác định bởi vật liệu cấu trúc - thép và xử lý nhiệt của nó.
Thành phần và cấu trúc
Các tính chất của thép được xác định bởi thành phần và cấu trúc của nó. Sự hiện diện của một số tạp chất (các nguyên tố hợp kim) có thể làm tăng độ cứng hoặc khả năng chống ăn mòn của lưỡi dao. Vấn đề thường nằm ở chỗ, bằng cách tăng độ cứng, chúng ta có thể đồng thời tăng độ giòn của thép và giảm khả năng chống ăn mòn của nó. Mặt khác, bằng cách tăng khả năng chống ăn mòn, chúng ta làm xấu đi các thông số khác.
Ví dụ, cacbon làm tăng độ cứng của thép, nhưng làm giảm độ dẻo dai và độ dẻo của nó. Các nguyên tố hợp kim khác cũng bổ sung cả tính chất tích cực và tiêu cực cho thép. Crom cải thiện khả năng chống mài mòn và ăn mòn, nhưng làm tăng độ giòn. Vanadi và molypden làm tăng độ dẻo dai và sức mạnh, tăng khả năng chống lại các tác động nhiệt, niken - tăng khả năng chống ăn mòn, độ cứng và độ dẻo dai của thép, vanadi cải thiện độ bền và khả năng chống mài mòn của thép. Mangan và silic làm tăng độ dẻo của thép. Tất cả các nguyên tố này chỉ mang phẩm chất tích cực của chúng với số lượng được xác định nghiêm ngặt, do đó các nhà luyện kim phải cực kỳ cẩn thận và cân đối trong việc lựa chọn thành phần thép.
Ngoài ra, các nguyên tố hợp kim thường có xu hướng tập trung tại một số điểm nhất định mà tại đó trung tâm ứng suất có thể xảy ra, do đó, khi được tải, lưỡi dao sẽ bị gãy tại vị trí cụ thể này.
Sự phân bố cacbua trong thép
Vì lý do này, thép Damascus và thép gấm hoa đã ra đời từ xa xưa, trong đó, bằng cách áp dụng nhiều lần một số loại thép và rèn chúng, đã đạt được sự phân bố đồng đều nhất của các nguyên tố hợp kim.
Hình dạng của thép Damascus là do quá trình rèn lặp đi lặp lại các lớp cấu thành của nó.
Theo tác giả, trong ca dao mới nhất những câu chuyện ba thời kỳ có thể được phân biệt.
Thời kỳ đầu tiên là việc sử dụng thép cacbon và thép không gỉ "rỉ sét" với độ cứng thấp và các đặc tính duy trì tính cắt gọt (nửa đầu thế kỷ XNUMX).
Thời kỳ thứ hai là sự xuất hiện của các loại thép không gỉ có độ cứng cao và các đặc tính duy trì độ bền cao (nửa sau của thế kỷ XNUMX).
Thời kỳ thứ ba là sự xuất hiện của thép không gỉ dạng bột (đầu thế kỷ XNUMX).
Những giai đoạn này có thể được coi là khá tùy tiện, vì ngay cả bây giờ một số công ty sản xuất dao làm bằng thép carbon. Tuy nhiên, vào đầu thế kỷ 420, thép không gỉ đầu tiên xuất hiện, bao gồm cả thép 420 nổi tiếng, từ đó một số lượng lớn dao vẫn được sản xuất trên khắp thế giới. Ví dụ, nếu một con dao rẻ tiền của Trung Quốc được mua, có giá vài trăm rúp, thì rất có thể lưỡi dao sẽ có loại thép XNUMX.
Công ty OPINEL của Pháp sản xuất các loại dao gấp cổ điển, bao gồm cả những loại có lưỡi thép carbon.
Sự xuất hiện vào nửa sau của thế kỷ 440 của các loại thép 440A, 440B, 65C (tương tự của Nga 13x95, 18x110, 18xXNUMX), được đặc trưng bởi hàm lượng carbon cao, giúp sản xuất dao không gỉ có điều kiện với độ cứng và tính chất cắt tương đương. đến dao và lưỡi làm bằng thép cacbon.
Tại sao "không gỉ có điều kiện"?
Bởi vì hầu hết mọi loại thép đều có thể bị gỉ, câu hỏi duy nhất là môi trường và mức độ tiếp xúc. Ví dụ, hầu hết các loại thép không gỉ ăn mòn tốt trên biển từ nước mặn. Nhân tiện, thép cổ 420 là một trong những loại thép không gỉ nhất.
Tuy nhiên, việc sử dụng dao bằng thép không gỉ trong cuộc sống hàng ngày sẽ tiện lợi hơn rất nhiều - so với thời kỳ này, trong khi thép không gỉ chỉ được bao phủ bởi các vết gỉ, thì thép cacbon sẽ bị rỉ thành các lỗ. Ngoài ra, thép cacbon thường tạo cho sản phẩm một dư vị khó chịu khi cắt.
Sự xuất hiện của thép bột đã giúp giải quyết vấn đề về sự phân bố đồng đều của các nguyên tố hợp kim. Một trong những cách để có được thép bột là phun kim loại nóng chảy trong môi trường khí trơ, sau đó một loại bột mịn với các nguyên tố hợp kim phân bố đều được tạo thành. Sau đó, bột được thiêu kết thành thanh nguyên khối bằng phương pháp ép đẳng áp.
thép bột
Cấu trúc của thép thường và thép bột
Một trong những loại thép bột đầu tiên và phổ biến nhất được sử dụng để làm dao là thép CPM S30V, được phát triển vào năm 2001 bởi Dick Barber của công ty Thụy Điển Crucible Materials Corporation và thợ dệt kim nổi tiếng Chris Reeve.
Ngoài quy trình sản xuất lưỡi dao từ dải và thanh thông thường, thép bột cho phép tạo ra các giải pháp công nghệ rất thú vị.
Công ty Kershaw của Mỹ đã cho ra đời con dao gấp Offset 1597, với phần lưỡi được làm bằng công nghệ MIM (Metal Injection Molding), một công nghệ đúc kim loại và hợp kim dạng bột dưới áp lực, còn được gọi là MITE (Metal Injection Molding with a Edge). Theo công nghệ MIM / MITE, bột kim loại được trộn với chất kết dính, trong khi kích thước của khuôn lớn hơn 20% so với kích thước cuối cùng của lưỡi dao. Sau đó, với sự trợ giúp của quá trình thiêu kết dưới áp suất, mật độ của thành phẩm được tăng lên đến 99,7% mật độ của kim loại ban đầu (chất kết dính cháy hết trong quá trình thiêu kết). Kết quả là một sản phẩm có hình dạng 3D phức tạp, không thể có được theo bất kỳ cách nào khác.
Kershaw bù đắp 1597
Tuy nhiên, khả năng phân bố đồng đều các nguyên tố hợp kim trong thép bột dẫn đến sự gia tăng tỷ lệ phần trăm của chúng, dẫn đến sự xuất hiện của cái gọi là siêu thép, chẳng hạn như ZDP 189 hoặc Cowry-X, tuy nhiên, sự phức tạp của việc mài giũa chúng và chi phí cao hạn chế sự phân phối của chúng.
Các loại thép cân bằng hơn như M390 / M398, CPM-20CV, Elmax và các loại thép khác dễ sản xuất và bảo trì hơn - CPM S30V / CPM S35V, CTS-XHP, v.v. đã trở nên phổ biến rộng rãi.
Đặc điểm tương đối của các loại thép dao hiện đại khác nhau
Cuối cùng, tất cả phụ thuộc vào chi phí của lưỡi dao - không phải thép siêu, hoặc thậm chí chỉ thép bột chất lượng cao đã buộc các loại thép không bột rẻ hơn ra khỏi thị trường. Thị trường thép làm dao có thể được coi như một kim tự tháp, với 420 rất xứng đáng ở đáy và siêu thép mới nhất ở trên cùng, giảm dần khi có nhiều loại thép “siêu” hơn nữa xuất hiện.
Hơn nữa, mấu chốt ở đây không chỉ là chi phí nguyên liệu đầu vào - quy trình công nghệ quan trọng nhất, “bộc lộ” đặc tính của thép là nhiệt luyện. Mỗi loại thép yêu cầu xử lý nhiệt riêng, và khi một loại siêu thép mới xuất hiện, các nhà sản xuất cần thời gian để làm chủ nó.
Xử lý nhiệt
Xử lý nhiệt - làm cứng, tôi luyện, chuẩn hóa, ủ và xử lý kim loại đông lạnh, cho phép bạn mang lại cho lưỡi dao các đặc tính mà loại thép được sử dụng ngụ ý. Xử lý nhiệt chất lượng cao đúng cách cho phép bạn “ép” tối đa có thể ra khỏi thép, trong khi xử lý không đúng cách có thể làm hỏng hoàn toàn sản phẩm cuối cùng, bất kể vật liệu đắt tiền được sử dụng trong đó như thế nào. Có thể nói là an toàn khi chọn một lưỡi dao từ loại thép đơn giản hơn nhưng được xử lý nhiệt tốt, còn hơn là một loại lưỡi siêu thép do một chuyên gia không biết cách xử lý nhiệt chế tạo ra.
Con dao gấp Buck Folding Hunter cổ điển từ lâu đã được làm từ thép 420HC "trơn", nhưng kỹ năng của các chuyên gia nhiệt của Buck đã giúp bạn có thể tận dụng tối đa nó.
Một công ty sản xuất dao cụ thể thường nổi tiếng về khả năng làm việc với một loại thép cụ thể và các sản phẩm thép hiện đại hơn của nó có thể có hiệu suất kém hơn do quy trình xử lý nhiệt được điều chỉnh kém.
Thiết bị xử lý nhiệt đóng một vai trò quan trọng. Các lò luyện cứng hiện đại cho phép xử lý nhiệt trong chân không và trong các môi trường khác nhau - argon, nitơ, heli, hydro. Thiết bị xử lý lạnh ở nhiệt độ -196 độ cho phép tăng khả năng chống mài mòn, độ bền theo chu kỳ, chống ăn mòn và xói mòn. Ví dụ, tài nguyên của sản phẩm bằng phương pháp xử lý lạnh có thể tăng 300%.
Nhu cầu sử dụng thiết bị phức tạp và đắt tiền không cho phép các xưởng thủ công thực hiện tất cả các thao tác công nghệ cần thiết, vì vậy khẳng định “chú Kolya của chúng tôi làm ra những con dao tốt nhất thế giới trong nhà để xe” là không có cơ sở.
Lưỡi tổng hợp
Một cách khác để có được lưỡi dao là tạo ra các lưỡi dao bằng composite.
Về nguyên tắc, các lưỡi thép Damascus và thép Damascus được đề cập ở trên cũng là composite - trong đó, vật liệu có hàm lượng carbon thấp hơn được kết hợp với vật liệu có hàm lượng carbon cao hơn. Tuy nhiên, trong các loại lưỡi composite hiện đại, quá trình này được thực hiện hơi khác.
Thông thường, phần chủ yếu của lưỡi cắt được làm bằng vật liệu có độ đàn hồi lớn hơn, nhưng độ cứng và giòn kém hơn, trong khi lưỡi cắt được làm bằng vật liệu cứng hơn. Một lưỡi cắt như vậy kết hợp các đặc tính cơ học tốt và một lưỡi cắt chất lượng cao. Tuy nhiên, trên những mẫu dao đắt tiền, họ vẫn ưu tiên sử dụng siêu phẩm hơn.
Một lựa chọn khác là sử dụng thép rẻ tiền hơn làm nền và thép đắt hơn nhưng chất lượng cao trên lưỡi cắt. Ví dụ, trên dao Kershaw JYD II, đế của lưỡi cắt được làm bằng thép 14C28N rẻ tiền của Trung Quốc và lưỡi cắt được làm bằng D2 của Mỹ bền hơn.
Knife Kershaw JYD II
Tuy nhiên, như trong trường hợp của các loại dao đắt tiền hơn, việc giảm chi phí của vật liệu gốc được bù đắp bởi sự phức tạp của việc sản xuất một lưỡi dao composite, và do đó các mô hình như vậy là ngoại lệ chứ không phải là quy luật.
Hướng được yêu cầu nhiều nhất trong đó các lưỡi composite được sử dụng là các loại dao thiết kế được sản xuất với số lượng hạn chế. Trong đó, các vật liệu được kết hợp để có được vẻ ngoài ngoạn mục của lưỡi kiếm.
Zero Tolerance 0777 Lưỡi tổng hợp với lưỡi cắt Vanax 35 và báng thép Damascus
Quá khứ và tương lai
Trên mạng, bạn có thể thấy những bài báo nói rằng bí mật về thép gấm hoa thật và Damascus đã bị thất lạc từ lâu, và bây giờ những hình ảnh đáng thương của nó đang được sản xuất. Giả sử, nếu bí mật đó được tiết lộ, thì những lưỡi dao làm bằng thép gấm hoa “thật” hoặc Damascus sẽ có khởi đầu vượt trội hơn 100 điểm so với các loại thép hiện đại.
Trên thực tế, điều này cực kỳ khó xảy ra. Tiến bộ công nghệ, thiết bị và khoa học vật liệu hiện nay đã ở trình độ cao nhất, không thể đạt được đối với các bậc thầy trong quá khứ. Đúng vậy, những người thợ giỏi có thể sản xuất các sản phẩm từ gấm hoa và gấm hoa với các đặc tính đi trước thời đại, nhưng hiện nay các sản phẩm của họ có khả năng thua kém rất nhiều so với các sản phẩm hiện đại làm từ vải siêu bền.
Tuy nhiên, bắt đầu từ thời điểm thép không gỉ hiện đại thuộc dòng 440 và các chất tương tự của chúng xuất hiện, toàn cầu không có nhu cầu cải tiến thép dao - hầu như tất cả các loại dao được chế tạo tốt với xử lý nhiệt chính xác đều đáp ứng được các công việc hàng ngày.
Sự xuất hiện của siêu phẩm trên dao là để tri ân thị trường và mong muốn của người sử dụng, trong đó có nhiều người hâm mộ và sưu tầm dao và muốn có được một cái gì đó mới hơn, “hay ho” hơn. Và không có gì sai với điều đó, vì không chỉ thép được cải tiến, mà còn cả thiết kế của dao, thiết kế. Nhiều người trong số các ca dao hiện đại có thể được tự tin gán cho những đồ vật nghệ thuật, có giá trị nghệ thuật không thua kém những bức tranh sơn dầu của những nghệ sĩ xuất sắc, và giá trị chỉ tăng lên theo thời gian.
Trong bài tiếp theo, chúng tôi sẽ nói về các giải pháp thiết kế được sử dụng trong dao hiện đại.
tin tức