• 打造削铁如泥的宝刀 不是光有硬度就够了_科技频道_东

  • 发布日期:2020-08-16 05:33   来源:未知   阅读:

本文转自【科技日报】;

在影视作品中,我们经常看到人们称赞一把宝刀:“削铁如泥,吹毛断发。”古代名刀制造技术真有这么神乎其技吗?

答案不得而知。从公元前6世纪开始,一直到大约1750年,大马士革刀都是顶级刀剑的代表。然而如今,我们也难一睹它的风采。

如今我们可能无法百分之百复刻一把大马士革刀,但要制造出达到古代“至高标准”的刀具,现代技术是完全可以实现的。以削铁如泥为例,工业机床上用来加工其他金属零件的各种刀具,切削起铁来轻松程度堪比砍瓜切菜。

打造一把锋利的刀,需要分几步

首先,硬度是决定锋利程度的首要因素。从微观角度来看,硬度的含义是材料内部原子发生移动的难易程度。当两种材料相遇,相互发生摩擦时,加工与被加工关系的决定因素就是材料的硬度,硬度越高越耐磨,硬度越低则越容易被划伤。

以较为常见的切削工具钢??高速钢为例,它的洛氏硬度(HRC硬度)可以达到62甚至更高,而普通钢材的出厂硬度大约只有25?35,在高速钢刀具面前完全就是小巫见大巫。当然,如果需要加工的材料本身硬度就达到了高速钢级别,那就只能采用硬度更高的刀具材质,例如粉末冶金烧结材料、金刚石以及陶瓷刀头等。

其次,光有硬度还不够,韧性同样重要。因为硬度和材料的脆性是息息相关的,正常情况下,硬度越大脆性越大,韧性越低。想提高钢材的硬度其实很容易,钢材冶炼过程中,往往离不开淬火这道工序。经过淬火的钢材硬度都会有显著提升,但同时脆性也会极大增加,如不经处理直接使用,很可能硬度虽高,但稍微受到冲击就会出现豁口。

解决这个问题的办法就是在淬火后加上一个叫做“回火”的工序,大致可以理解为把加热后经过极速冷却的钢材,再重新加热到适当温度并保持一定时间。通过这样的操作,就可以让刀具本身尤其是刃口处既有耐磨性,又不至于在切到硬物时立即崩裂。

最后,刃口的几何形状同样是刀具,尤其是厨用刀具锋利程度的关键因素。较长的刃口,侧面呈现锐角,不仅在切削时拥有更小的接触面积(拥有更大的压强就会更锋利),还有着打磨方便等特点。

总体来说,硬度、韧性、刃口几何形状共同决定了刀刃的锋利度,其中韧性又决定了刀刃抗豁、抗弯的能力,刃口形状决定了维护的难易程度。

好刀不应只求锋利,综合性能很关键

锋利当然是刀的核心要素,但一味追求锋利并不明智。与刀的使用场合相应的综合性能更为重要。

比如,剔骨时所用的剔骨刀,为了使用方便经常会设计为非常细窄的形状。这是因为剔骨时往往会把肉吊在高处,过重的刀身会造成作业疲劳,另外刀在肉内部划动时细小的刀身也可以降低阻力。由于在剔骨时要根据骨骼与肉类的连接情况不断转换进刀方向,刀身经常会受到扭转作用力。而在进行长度很大的切割时(比如从颈部一直切到臀部),刀身又会受到很大的侧向弯折作用力,如果材质过硬,就容易发生折断。所以,剔骨刀一般都会采用材质相对较软、韧性好的钢材。

又如闻名世界的越王勾践剑,被埋藏于地下2000年后仍然能有非常高的锋利度,可以一次切开十几张叠着的白纸。不过越王勾践剑材质属于青铜,综合力学性能比钢要低很多,尤其是韧性比较差,所以越王勾践剑在出国展出的时候出现过刃口人为损坏的事故。而类似的青铜剑在掉落地面时也发生过断裂为很多截的情况。

因此,硬度和韧性的恰当组合对于一把好刀而言是非常重要的。