چاقو یکی از قدیمی ترین ابزار بشر است. اگر از عصر سنگ و برنز چشم پوشی کنیم ، در ساده ترین حالت یک چاقو یک قطعه تیز آهن (فولاد) با دسته ای است که در دست گرفتن راحت است.
قسمت اصلی چاقو که هدف عملکردی آن را تعیین می کند ، تیغه ای با لبه برش است. قابلیت های آن تا حد زیادی توسط مواد ساختاری - فولاد و عملیات حرارتی آن تعیین می شود.
ترکیب و ساختار
خواص فولاد بر اساس ترکیب و ساختار آن تعیین می شود. وجود ناخالصی های خاص (عناصر آلیاژی) می تواند سختی یا مقاومت خوردگی تیغه را افزایش دهد. مشکل اغلب در این واقعیت نهفته است که با افزایش سختی ، می توان همزمان شکنندگی فولاد را افزایش داده و مقاومت آن در برابر خوردگی را کاهش داد. از طرف دیگر ، با افزایش مقاومت در برابر خوردگی ، پارامترهای دیگر را بدتر می کنیم.
به عنوان مثال ، کربن سختی فولاد را افزایش می دهد ، اما چقرمگی و شکل پذیری آن را کاهش می دهد. سایر عناصر آلیاژی نیز خواص مثبت و منفی را به فولاد می افزایند. کروم مقاومت در برابر سایش و خوردگی را افزایش می دهد ، اما شکنندگی را افزایش می دهد. وانادیوم و مولیبدن باعث افزایش چقرمگی و استحکام ، افزایش مقاومت در برابر اثرات حرارتی ، نیکل - افزایش مقاومت در برابر خوردگی ، سختی و چقرمگی فولاد می شود ، وانادیوم باعث افزایش استحکام و مقاومت در برابر سایش فولاد می شود. منگنز و سیلیکون شکل پذیری فولاد را افزایش می دهند. همه این عناصر ویژگیهای مثبت خود را فقط در مقادیر دقیق مشخص دارند ، در نتیجه متالورژیستها باید در انتخاب ترکیب فولاد بسیار دقیق و متعادل باشند.
علاوه بر این ، عناصر آلیاژی اغلب تمایل دارند در نقاط خاصی متمرکز شوند ، که در آن منبع تنش ایجاد می شود ، در نتیجه ، تحت بار ، تیغه دقیقاً در این مکان می شکند.
به همین دلیل ، در قدیم ، فولادهای دمشق و داماسک بوجود آمدند ، که در آن ، با روی هم قرار دادن چندین نوع فولاد و جعل آنها ، یکنواخت ترین توزیع عناصر آلیاژی به دست آمد.
به گفته نویسنده ، سه دوره در آخرین تاریخچه چاقو قابل تشخیص است.
اولین دوره استفاده از فولادهای کربنی "زنگ زدگی" و فولادهای ضد زنگ با سختی کم و ویژگی های حفظ لبه (نیمه اول قرن بیستم) بود.
دوره دوم ظهور فولادهای ضد زنگ با ویژگی های سختی بالا و حفظ لبه برش (نیمه دوم قرن بیستم) است.
دوره سوم ظاهر فولادهای ضد زنگ پودری (آغاز قرن XXI) است.
این دوره ها را می توان بسیار خودسرانه در نظر گرفت ، زیرا حتی در حال حاضر برخی از شرکت ها چاقو از فولاد کربنی تولید می کنند. با این وجود ، در آغاز قرن بیستم بود که اولین فولادهای ضد زنگ ظاهر شد ، از جمله فولاد معروف درجه 420 ، که هنوز تعداد زیادی چاقو از آنها در سراسر جهان تولید می شود. به عنوان مثال ، اگر یک چاقوی چینی ارزان قیمت خریداری شود که چند صد روبل هزینه دارد ، به احتمال زیاد تیغه حاوی 420 فولاد است.
ظاهر در نیمه دوم قرن بیستم از درجه فولاد 440A ، 440B ، 440C (همتایان نزدیک روسیه 65x13 ، 95x18 ، 110x18) ، که دارای مقدار بالای کربن است ، امکان تولید چاقوهای ضد زنگ مشروط با سختی و خواص قابل برش را فراهم کرد. به چاقوها و تیغه های ساخته شده از فولاد کربنی.
چرا "به طور مشروط ضد زنگ"؟
از آنجا که تقریباً هر فولادی می تواند زنگ بزند ، تنها س inال مربوط به محیط و میزان قرار گرفتن در معرض آن است.به عنوان مثال ، اکثر فولادهای ضد زنگ در دریا از آب شور به خوبی خوردگی می کنند. به هر حال ، فولاد قدیمی 420 یکی از فولادهای ضد زنگ است.
با این وجود ، استفاده از چاقوهای فولادی ضد زنگ در زندگی روزمره بسیار راحت تر است - در همان دوره ، در حالی که فولاد ضد زنگ فقط با نقاط زنگ پوشانده شده است ، فولاد کربنی به سوراخ ها زنگ می زند. علاوه بر این ، فولادهای کربنی اغلب هنگام برش ، طعم ناخوشایندی ایجاد می کنند.
ظاهر فولادهای پودری به حل مشکل یکنواختی توزیع عناصر آلیاژی کمک کرد. یکی از راههای بدست آوردن فولاد پودری ، پاشیدن فلز مذاب در محیط گاز بی اثر است ، پس از آن یک پودر خوب با عناصر آلیاژی توزیع شده یکنواخت تشکیل می شود. پس از آن ، پودر با فشار ایزوستاتیک به یک میله یکپارچه متخلخل می شود.
یکی از اولین و رایج ترین فولادهای پودری که برای ساخت چاقو استفاده می شد CPM S30V بود که در سال 2001 توسط دیک باربر ، متخصص در شرکت مواد Crucible Materials سوئد و کریس ریو ، چاقو ساز مشهور توسعه یافت.
علاوه بر فرایند معمول ساخت تیغه ها از نوارها و میله ها ، فولاد پودری راه حل های تکنولوژیکی بسیار جالبی را امکان پذیر می کند.
شرکت آمریکایی Kershaw یک چاقوی تاشو Offset 1597 را با تیغه ای که با استفاده از فناوری MIM (قالب تزریق فلز) ساخته شده است - فناوری ریخته گری پودرها و آلیاژهای تحت فشار ، که MITE (قالب تزریق فلزی با لبه) نیز نامیده می شود ، منتشر کرده است. فناوری MIM / MITE پودر فلز را با اتصال دهنده مخلوط می کند تا اندازه قالب 20 درصد بزرگتر از اندازه تیغه نهایی شود. سپس ، با کمک پخت تحت فشار ، چگالی محصول نهایی به 99.7 the از چگالی فلز اصلی افزایش می یابد (اتصال دهنده در حین پخت می سوزد). نتیجه یک محصول با شکل پیچیده سه بعدی است که به هیچ وجه قابل دستیابی نیست.
امکان توزیع یکنواخت عناصر آلیاژی در فولادهای پودری منجر به افزایش درصد آنها شد که منجر به ظهور به اصطلاح ابر فولادهایی شد ، مانند ZDP 189 یا Cowry-X ، با این حال ، پیچیدگی آنها تیز کردن و هزینه بالا توزیع آنها را محدود می کند.
فولادهای متعادل تر مانند M390 / M398 ، CPM-20CV ، Elmax و سایرین آسان تر برای تولید و نگهداری-CPM S30V / CPM S35V ، CTS-XHP و غیره محبوبیت بیشتری پیدا کرده اند.
در نهایت ، همه چیز به هزینه تیغه بستگی دارد-نه فولادهای فوق العاده و نه حتی فولادهای پودری با کیفیت بالا فولادهای ارزان قیمت بدون پودر را از بازار بیرون نکرده اند. بازار فولاد چاقو را می توان یک هرم در نظر گرفت ، با استحقاق 420 فولاد در پایه و جدیدترین ابر فولادها در بالا ، که با ظهور فولادهایی که حتی بیشتر "فوق العاده" هستند ، نزولی می شود.
علاوه بر این ، نکته در اینجا فقط هزینه مواد اولیه نیست - مهمترین فرایند تکنولوژیکی که ویژگی های فولاد را "آشکار" می کند ، عملیات حرارتی است. هر فولادی نیاز به عملیات حرارتی خاص خود دارد و هنگامی که یک فولاد فوق العاده جدید همراه می شود ، زمان می برد تا تولیدکنندگان بر آن مسلط شوند.
حرارت درمانی
عملیات حرارتی - سخت شدن ، سفت شدن ، عادی سازی ، پخت و انجماد فلز ، به شما امکان می دهد تیغه را به آن ویژگی هایی برسانید که بر اساس درجه فولاد مورد استفاده دلالت دارد. تصفیه حرارتی با کیفیت بالا به شما امکان می دهد حداکثر مقدار ممکن را از فولاد "فشار دهید" ، در حالی که روش اشتباه می تواند محصول نهایی را کاملاً خراب کند ، صرف نظر از مواد گران قیمت در آن. به جرات می توان گفت که بهتر است تیغه ای از فولاد ساده تر ، اما با عملیات حرارتی مناسب انتخاب شود تا تیغه ساخته شده از فولاد فوق العاده ، ساخته شده توسط متخصصی که نحوه گرم کردن آن را نمی داند.
یک شرکت چاقو اغلب به دلیل توانایی خود در کار با یک فولاد خاص مشهور است و محصولات آن از فولاد مدرن تر ممکن است به دلیل فرایندهای ضعیف عملیات حرارتی عملکرد کمتری داشته باشند.
تجهیزات برای عملیات حرارتی نقش مهمی ایفا می کنند. کوره های خاموش کننده مدرن امکان عملیات حرارتی در خلا و در محیط های مختلف - آرگون ، نیتروژن ، هلیوم ، هیدروژن را فراهم می کنند. تجهیزات پردازش سرما در دمای -196 درجه افزایش مقاومت در برابر سایش ، مقاومت چرخه ای ، مقاومت در برابر خوردگی و فرسایش را فراهم می کند.به عنوان مثال ، منابع محصولات با پردازش سرما می تواند 300 افزایش یابد.
نیاز به استفاده از تجهیزات پیچیده و گران قیمت به کارگاه های صنایع دستی اجازه نمی دهد تا تمام عملیات تکنولوژیکی لازم را انجام دهند ، بنابراین این ادعا که "عموی ما کولیا بهترین چاقوهای جهان را در گاراژ می سازد" به سختی قابل توجیه است.
تیغه های کامپوزیت
راه دیگر ساخت تیغه های چاقو ، ایجاد تیغه های کامپوزیتی است.
در اصل ، تیغه های فوق الذکر از فولادهای دمشق و داماسک نیز کامپوزیت هستند - در آنها موادی با محتوای کربن کمتر با موادی با کربن بیشتر ترکیب می شوند. با این حال ، در تیغه های کامپوزیت مدرن ، این فرآیند به روشی کمی متفاوت اجرا می شود.
معمولاً قسمت غالب تیغه از موادی ساخته می شود که خاصیت ارتجاعی بیشتری دارد ، اما سختی و شکنندگی کمتری دارد ، در حالی که لبه برش از مواد سخت تری ساخته شده است. چنین تیغه ای ترکیبی از خواص مکانیکی خوب و لبه برش با کیفیت بالا است. با این حال ، در مدلهای گران قیمت چاقو ، آنها هنوز ترجیح می دهند از فولادهای فوق العاده استفاده کنند.
گزینه دیگر استفاده از فولاد ارزان تر به عنوان پایه و فولاد گران تر اما با کیفیت بالا در لبه برش است. به عنوان مثال ، بر روی چاقوی Kershaw JYD II ، پایه لبه برش از فولاد ارزان قیمت 14C28N چینی و لبه برش از دوام آمریکایی D2 مقاوم تر ساخته شده است.
با این حال ، همانطور که در مورد چاقوهای گران تر ، کاهش هزینه مواد اولیه با پیچیدگی تولید تیغه کامپوزیت جبران می شود ، بنابراین چنین مدل هایی بیش از یک قاعده مستثنی هستند.
محبوب ترین جهت استفاده از تیغه های کامپوزیت ، چاقوهای طراح در مقادیر محدود است. آنها مواد را با هم ترکیب کرده و ظاهر تیغه ای چشمگیر ایجاد می کنند.
گذشته در برابر آینده
در اینترنت ، اغلب می توانید مقالاتی را مشاهده کنید که می گویند راز دمشق واقعی و دمشق مدتهاست از بین رفته است و اکنون همتایان رقت انگیز آن آزاد می شوند. بگویید ، اگر این راز فاش شود ، تیغه های ساخته شده از داماس "واقعی" یا "دمشق" 100 درجه جلوتر از فولادهای مدرن قرار می گیرد.
در واقع ، این بسیار بعید است. پیشرفت تکنولوژیکی ، تجهیزات و مواد مواد در حال حاضر در بالاترین سطح قرار دارد که برای استادان گذشته دست نیافتنی است. بله ، صنعتگران خوب می توانند محصولات خود را از دمشق و دمشق با ویژگی های پیش از زمان خود تولید کنند ، اما اکنون محصولات آنها به احتمال زیاد به همتایان مدرن خود از فولادهای فوق العاده ساخته می شوند.
با این حال ، از لحظه ای که فولادهای ضد زنگ مدرن خط 440 و نمونه های مشابه آنها ظاهر شد ، نیازی به بهبود فولادهای چاقو نیست - تقریباً همه چاقوهای خوش ساخت با عملیات حرارتی مناسب با کارهای روزمره کنار می آیند.
ظاهر فولادهای فوق العاده بر روی چاقوها بیشتر ادای احترام به بازار و تمایل کاربران است ، که بسیاری از آنها طرفداران و جمع آوری چاقوها هستند و می خواهند چیزی جدید و جالب تر دریافت کنند. و هیچ ایرادی در این مورد وجود ندارد ، زیرا نه تنها فولاد در حال پیشرفت است ، بلکه طراحی چاقوها و طراحی نیز بهبود می یابد. بسیاری از چاقوهای مدرن را می توان با اطمینان به اشیاء هنری نسبت داد که ارزش هنری آنها از بوم های هنرمندان برجسته کمتر نیست و ارزش آنها فقط با گذشت زمان افزایش می یابد.
