钢的几种形态和热处理铁素体的关系

1、钢的几种形式及热处理

铁素体：铁素体是碳溶解在α-Fe中的间隙固溶体，常用符号F表示。具有体心立方晶格，溶碳能力很低。 常温下只能溶解0.0008%的碳，727℃时最大溶解碳能力为0.02%。

铁素体是钢最基本的形式。 碳含量很少，碳以溶解的形式保留在铁素体中。 室温下，当碳含量超过0.01%时，细小的渗碳体晶粒散布在铁素体中，阻挡了铁原子层。 它使钢材更加光滑，也增加了钢材的硬度和强度。 它从铁素体转变为碳化铁。

说到这里，就不得不说说钢和碳的关系。 一般来说，碳含量越高，钢的硬度越高，耐磨性越好。 但俗话说：强者不长久，弱者不可守。 硬的容易折断，软的容易弯曲。 太硬则易折断，韧性差； 太软则韧性好，但硬度和保持力变差。 所以我们需要的是找到两者之间的平衡点。

话虽如此，当钢被加热到高温，然后缓慢冷却时（高温下溶解的碳量会大大增加），会以交错的逐层形式形成新的渗碳体和铁素体层。 这种结构我们称之为珠光体。

723℃以上，固体铁中的铁原子会形成由许多立方铁原子组成的新结构。 这就是我们常听到的奥氏体。 更多的碳可以溶解在奥氏体中。 在723℃时可固溶0.8%的碳，在1148℃时可固溶2.06%的碳，达到钢中固溶碳的上限。

钢是一种在不同温度下表现出不同状态的物质。 当钢缓慢加热到723℃时，其铁素体、珠光体、渗碳体全部转变为奥氏体。 这种结构转变称为固态相变。 另一方面，如果钢缓慢冷却，也会发生上述相反的固态相变。 此时奥氏体将转变为铁素体、珠光体、渗碳体。

当高温奥氏体突然降至260～400℃并保持在该温度范围内时，会转变为渗碳体和铁素体的新混合组织，称为贝氏体。

当奥氏体突然冷却到略低于 200°C 时，热能非常少，碳原子无法再在铁中扩散。 结果是奥氏体试图返回到铁素体状态，但没有办法将其去除。 溶解和吸收的碳。 从图中可以看出，马氏体就像扭曲的奥氏体状态。 在这种状态下，碳过度“溶解”在铁中。 我们可以将其称为“碳溶解在铁素体中的过饱和固体”。 这种状态下的钢具有非凡的硬度水平。

这就是我们所说的钢材的“淬火”。 我们可以使用水、油或空气作为冷却材料。

钢材从700多度的高温骤然降至200多度。 在这种情况下，会发生热膨胀和收缩。 钢材会收缩。 然而，坚硬的固体形式会阻碍它的收缩，所以它的内部有两股线。 实力的较量。 一旦在长期使用过程中这两种力失去平衡，简单来说，钢材本身就无法承受收缩力，钢材就会断裂。 因此，我们还需要对淬火后已形成稳定组织的马氏体进行重新加热，以释放部分收缩力。

这就是我们所说的回火。 但回火温度和时间会在一定程度上降低钢的硬度。

所以我们知道，除了材料本身的质量外，淬火和回火是刀具质量的保证。 这就是为什么有些人在无法精确控制温度的情况下被称为名匠、名剑匠的原因。 比如我国古代的欧冶子，以及他的弟子。 目前，在各种小说和神话中，龙源、太阿、巨雀、湛卢、玉昌等仍然是脍炙人口的中国名剑。

说到这里，顺便说一下，远古时期就逐渐出现了人类祭祀刀剑的场景。 造成这种情况的最大问题是炉火温度低，钢的含碳量低。 人体含有大量的脂肪，可以进一步提高煅烧温度。 同时，众所周知，人类也是碳水化合物的一种，甚至还富含各种微量金属元素。 因此，在这种半科学半迷信的情况下，通过活人祭祀，用剑来加热炉火，通过添加各种微量金属元素来增加钢的含碳量，也成为了一种神秘的仪式。

另一方面，随着不断的实践和探索，叶片和叶片往往采用不同的热处理技术。 刀片在较高温度下淬火，形成细小的珠光体和贝氏体，而刀片在较低温度下淬火，转变为马氏体，并掺杂多种金属，以提高刀具的整体性能。

我们在这里再多说一点。 关于双立人，我们经常看到，虽然材质不明，但在其产品介绍中却经常看到“冰锻”一词。 于是，不少国产刀具纷纷效仿，声称采用“冰锻”工艺。 虽然没有明确解释这个所谓的冰锻指的是什么，但如果从字面上理解的话，它指的是低温技术，可以算是一种淬火技术。 深冷冷却利用液氮将高温钢材快速冷却至零以下，同时利用低温尽可能保持内外温度一致。 我们前面提到，随着温度的降低，溶解在钢中的碳会从钢中析出，马氏体钢会将碳锁住，使其无法析出，成为过饱和状态。 据我粗浅的理解，深冷技术可以快速完成钢铁的转变，并锁住尽可能多的碳。 同时，低温使钢结构致密，强度进一步提高。 但后续的回火还是必要的。 虽然硬度高，但材质太脆，很容易断裂。 因此，双立人汉克斯三爪Perfect Fu可以利用其技术与5Cr15Mov等中档材料玩得这么好。 热处理工艺对成品质量影响很大。

2. 从大马士革出发

说到著名的大马士革刀，即使是对刀具和武器不感兴趣的人可能也听说过。 所谓大马士革钢并不是钢材的一种，而是特指用乌兹铁矿石制成的钢刀，所以每当听到大马士革钢这个词，总感觉很穿越。 如今，大马士革钢这个词总是与图案联系在一起，它逐渐成为商家的营销工具。

首先我们要知道的是，现在已经不再有所谓的大马士革钢了，那就是乌兹钢了。 因此，买刀的时候一定要看材质。 所谓大马士革钢完全是指刀刃上的花纹，与真正的大马士革刀无关。

例如，上图所示的大马士革系列中KRAMER的双立人合作型号之所以如此昂贵，是因为核心钢材使用了武山特殊钢的粉末钢SG2，而不是刀片上的云纹图案。 这把刀虽然价格比较贵，但主要是钢材。 如果材质换成4铬钢，相信没有人会花钱买这把刀。 当然，大师不会效仿淘宝风格，做出这种降低自身价值的事情。

真正的大马士革是锻钢，也就是说它在锻造的时候就有自己的云纹，是先天自然形成的，不是后来加上去的。 现在多采用折叠、锻压、焊接、夹钢、压铸等方式人为制造图案，只能得其形而不能得其实。 大马士革刀的锋利来自于独特的乌兹铁矿石和冶炼工艺，而不是来自刀刃上的花纹。 自从五子铁矿枯竭后，这种古老的冶炼技术就逐渐出现在历史舞台上。

Uzi Steel有两个兄弟。 虽然长得不太像，但确实是同根同源。 一个是中国的“宾铁”（水浒传中的行者武松用的是一对宾铁剑），一个是日本的“安来钢”。 两者同样采用低温渗碳冶炼工艺，加工方法的不同导致成品风格不同。 虽然Binite使用Utz钢锭并且有图案，但它与大马士革并不相似。 亚索钢使用折叠锻造刀片，但没有莫尔图案。 现代所谓的大马士革钢使用两种或多种类型。 一般采用高韧性软钢和高刚性硬钢锻造而成，使马氏体组织和贝氏体组织形成复杂组织，刀片具有足够的韧性。 不易折断，刀刃保持锋利度非常好。 它的灵感也来自乌兹钢。

3、洛氏硬度是硬指标

洛氏硬度是根据压痕塑性变形深度确定硬度值的指标，以0.002毫米为硬度单位。 在洛氏硬度测试中使用不同的压头和不同的试验力会产生不同的组合，对应不同的洛氏硬度标度。 常用的标尺有三种，其应用几乎涵盖了所有常用的金属材料。 即根据实验材料硬度的不同，HRA、HRB、HRC应采用不同硬度范围的标度来表示。

我们一直在讨论材料，但是材料对刀具有什么影响呢？

我们经常看到一个比较刀具的指标：HRC。 HRC是使用150Kg负载和金刚石锥体压入器获得的硬度，用于硬度较高的材料。 例如：淬火钢、铸铁等。

例如4Cr13，经过热处理后，最高硬度可以达到HRC58。 然而，这只是一个理论值。 如果是正规的大厂家，技术成熟，能做到HRC55-57就已经很了不起了。 但普通厂家只能做到HRC50左右，硬度低于HRC50的洛氏材料不适合人体材料。

再比如我们上一篇文章提到的440C（这是我非常喜欢的材质，而且性价比很高）。 如果处理得好，洛氏硬度可以达到HRC57-59，如果经过深冷处理，甚至可以达到HRC61（不过，不是必须做刀的）。 可以看到材质的差异主要体现在这里。

又如VG10，热处理后可达HRC61-62。 我们之前说过，超高硬度也代表着材料的韧性较差，因此体现出材料的差距。 有些材料在高硬度下还能保证一定的韧性。 有些材料虽然可以通过特殊处理提高硬度，但在使用过程中很容易出现碎裂和裂纹。 VG10等材料可在高硬度下使用。 这就保证了刀片的韧性，所以高端材料的优势在这里体现出来。

然后是刀刃的强度。 硬度较高的材料可以使刀片保持足够“薄”。 如果硬度太低，切削角度太小，铁原子会导致刀片因硬度不足而剥落，影响锋利度。

第三点是保持准确性。 很多人都认为肉摊的厨师有一把好刀，切肉的时候锋利无比。 然而很少有人注意到，师傅在切肉之前，总会在磨刀棒上来回摩擦两遍。 为了防止切肉时肉刀的刀刃崩刃，肉刀的材质一般不会太硬。 在磨刀棒上摩擦并不是为了磨利，而是为了矫正变形的刀片，使其能够磨利。 刀刃处于最精确的角度，其特点是经常磨利、锋利。 很多家用菜刀一般几个月都不磨一次，刀刃角度也没有刻意修正。 如果保持力更差的话，预计会很难使用。 家里还有很多刀刃已经磨好的。 虽然在碗底摩擦两下后，它们会变得极其锋利，但只需要切割两下，就立即被撞回原来的形状。 这样的刀基本上可以宣告退役了。 。 硬度高的刀具会更好地保留其性能，但副作用是，由于耐磨性太好，磨刀变得很困难。

总结以上内容：

1、一方面取决于材质，另一方面也取决于热处理技术。 硬度受工艺影响很大。 小厂的9铬钢如果加工不好，甚至可能不如大厂的5铬钢。

2、大马士革无论是外观还是使用效果都很好。 买刀时，不要被云纹和羽毛图案所迷惑。

3、硬度和韧性成反比。 你需要找到一把适合你平衡点的刀。 较硬的刀速度更快、更耐用，但也更容易碎裂。 如果你经常保养的话，中等硬度的刀就和高档菜刀一样好用。