怎样让刀更加锋利 （109）
2013-10-28 22:03阅读：
怎样让刀更加锋利
使用好刀具的人，有时会对自己那把既锋利又耐用刀具赞不绝口。“好刀，好刀！”至少他心里是这样美的。使用劣质刀具的人，常常埋怨自己的刀具不够锋利，不得不经常磨刀。磨快后再用，用不久又钝了；再磨……再钝……。他心里烦。“要是我有把锋利的好刀……”这位主人可能有这样的念头。
要实现拥有好刀的愿望，还得从金属微观结构分析刀为什么锋利。
钢是金属晶体，结晶过程中原子按规律排列：两种立方晶格和一种六方晶格。碳或合金挤在一种“面心立方”晶格中，在910℃时这种晶格称奥氏体。热处理骤冷“淬火”时，奥氏体转变成含碳过饱和的“α固溶体”马氏体。马氏体是长方体晶体结构，结实稳固，硬而脆，不易变形。马氏体比例高，意味着刀不易磨损、锋利、硬度大。刀具钢是在淬火中易形成恰当马氏体的钢种。，
刀具钢至少有两大类：碳钢和含其他元素的合金钢。它们分别适合不同用途的刀具。工业刀具用于切削金属，形状独特，要求耐磨、硬度[1]大，削铁如泥，多用高碳钢、合金工具钢如CrWMn、9SiCr、高速钢W18Cr4V或硬质合金材料制作；医疗用手术刀片要求小而薄、锋利而光滑，常用不锈合金钢9Cr18。篾匠的篾刀、木匠的斧要厚重，宜用中碳钢和低合金工具钢；鞋匠的皮刀、理发师的刀剪要求轻巧；厨师的厨刀、百姓的水果刀和随身小折刀，都要求是锋利耐用，一般用45号钢或低合金钢如40Cr，更好是合金钢3Cr13，再好可用4C
r13；军刀用
9Cr18Mo钢。——看来刀具钢多含铬。
（注：数字加字母序列是合金钢牌号）
不是有了好钢，铁匠将刀锻打出来，磨快就好用的。好钢锻出来的刀，还要经过几道“热处理”工序，才能有合适比例的马氏体，变得坚硬，磨得锋利。热处理不到家的刀具，不是容易卷刃，就是刀口脆、易崩裂出缺口。
古人也造过优秀的刀剑。最先用青铜铸剑，铁冶炼技术发明后，从生铁炼出中低碳钢，锻打成为剑坯，再放入高温的、碳纯度很高的木炭炉内“煅炼”，目的之一是“渗碳”，让炉内碳元素渗入剑坯表面，在一定深度形成高碳钢的表层，为淬火后得到马氏体准备条件。然而含碳量也不能太高，太高了钢会变脆、失去韧性且磨不锋利。渗碳温度、时间及热处理方案，全凭造剑师主观判断。造剑师的水平高、经验丰富，火候看得准，剑渗碳量就均匀合适，就可造出好剑。春秋时代著名的造剑大师欧冶子，他曾经造过很多剑，其中最好的五柄青铜宝剑：湛卢、巨阙、胜邪、鱼肠、纯钧。凭的就是他的经验。有一柄据说是欧冶子铸的越王勾践的青铜宝剑，现存湖北省博物馆，至今仍然锋利无比。
刀剑坯必须锻打成形，但锻打特别是低温锻打，虽然也形成一些马氏体，但机械力使晶粒滑移错位、晶粒拉长、破碎和纤维化，出现“加工硬化”现象：搅乱了钢中晶格原来正常排列，内部结构发生无序畸变，形成内应力，材质变得硬而脆，非常容易崩裂，不能直接磨快用作刀具。必须加热坯材，让微观粒子的热运动使晶格恢复有序，消除加工硬化。这是第一步热处理[2]—“退火”。
“退火”是将锻打后的坯材加热达到一个“临界温度”，这个温度对不同品种的钢种有所不同，通常在700℃到800℃间。在临界温度保温一段时间再缓冷到室温，便消除了加工硬化，坯料内部组织变得细密均匀，韧性也很好，但马氏体少了，硬度降低了，不满足刀具要求。必须进行下两步的热处理[2]—“淬火”、“回火”，增加马氏体结构，使刀坯回归到硬度大、韧性好的状态。
淬火是将刀坯加热到临界温度以上某点（不同材质温度有别，约在800℃到900，如钢号CrWMn
830℃淬火，9SiCr
850℃淬火）,保持一定时间，然后在水、油或特种液体中急速冷却，急冷使金属体积骤然变小，金属原子来不及归于一个受力最小的平衡位置（这是一种自然规律——物体总趋向处于受力最小的位置），就被卡在某些受内力很大的地方，使坯内形成内应力，出现大量的马氏体。马氏体是一种长方结构，硬度大，可以磨得很锋利，砍东西不卷口，但是也有一个大缺点，就是非常脆，很容易断裂崩口。不宜直接用作刀坯。需再作一次缓热缓冷的“回火”处理，回火炉温度通常在150℃到200℃左右，保温适当时间后冷到室温。可以消除绝大部分内应力、降低脆性，提高韧性，改善钢的力学性能。这样得到的刀坯可以正式磨利成刀了。热处理各阶段温度、保温时间、淬火介质的选用等，在金相学理论指导下，有一套完整的工艺规范，按图索骥可以达到我们需要的性能。
热处理工艺改善钢内部的微观结构，以满足人对刀具的宏观要求。
古人造出优品青铜剑和钢剑，凭的是工匠个人经验：计时凭估计、测温凭眼力、热处理看火候，主观因素干扰很大，品质不稳定。今人生产刀具的工序几乎和古人一样。但今人有精炼冶金炉、热处理炉，化验技术和计控技术，能够按科学理论设计热处理程序，保证刀剑品质。现代工厂那些削铁如泥的机床刀具，就是现代冶炼和热处理技术的结晶，古代技术不可与之同日而语。而古代，即使是名剑，因为当时科学技术条件的限制，较之现代刀剑也是逊色的。
媒体报道过今人造出了锋利的仿古宝剑，浙江的龙泉宝剑，河南的棠溪宝剑，每柄价值达数千元到二万元。这些纯手工打造的宝剑，原料是现代化方法冶炼的优质钢，宝剑质量重点在热处理，凭的是工匠师傅的认真和长期积累的经验。我们有理由认为，这些现代名剑绝不会亚于它们的老祖宗。
要使刀出类拔萃，必须按用途选钢种，请名匠锻打和热处理。得到了硬度和韧性好的刀坯，你还要按用途选择刃口形状，就可以磨出非常锋利耐用的刀。
【注1】：刀具的硬度是一个技术指标，用“洛氏硬度(HRC)”表示，对刀具而言：
机械刀具：HRC
60~80，柴刀HRC
55，军刀HRC
60，医疗手术刀HRC
60，
【注2】：钢件的退火，正火，淬火，回火热处理浅谈
热处理是一项非常重要的、涉及许多领域的工业技术，是正在广泛研究的一个热门了几千年的技术命题，这个命题的热烈会永远继续下去。估计每年都有几万篇与热处理有关的论文发表、几万份热处理的技术报告，和几十万个热处理试验。没有人能够用短小文字把热处理说透。这里的“浅谈”不过是词典式的名词解释而已。
刀的大小，形状以及刀刃的角度是根据用途制作的。需要
1. 退火
把钢加热到一定温度并在此温度下保温一段时间，然后缓冷却至室温，这里简单介绍几种退火。
①
将钢加热到预定温度，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却称为完全退火．目的是降低钢的硬度，消除钢中不均匀组织和内应力．
②
把钢加热到7500C，保温一段时间，缓慢冷却至5000C下，最后在空气中冷却叫球化退火．目的是降低钢的硬度，改善切削性能，主要用于高碳钢．
③
去应力退火又叫低温退火，把钢加热到500～6000C，保温一段时间，随炉缓冷到3000C以下，再室温冷却．退火过程中组织不发生变化，主要消除金属的内应力．
2. 正火
将钢件加热到临界温度以上30～
50℃,保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺称为正火。正火的主要目的是细化组织，改善钢的性能，获得接近平衡状态的组织。正火与退火工艺相比，其主要区别是正火的冷却速度稍快，所以正火热处理的生产周期短。故退火与正火同样能达到零件性能要求时，尽可能选用正火。
3. 淬火
将钢件加热到临界点以上某一温度（45号钢淬火温度为840-860℃,碳素工具钢的淬火温度为760～780℃）,保持一定的时间，然后以适当速度在水（油）中冷却以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。淬火与退火、正火处理在工艺上的主要区别是：淬火冷却速度快，目的是为了获得马氏体组织。马氏体组织是钢经淬火后获得的不平衡组织，它的硬度高，但塑性、韧性差。马氏体的硬度随钢的含碳量提高而增高。
4. 回火
钢件淬硬后，再加热到临界温度以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。淬火后的钢件一般不能直接使用，必须进行回火。因为淬火钢的硬度高、脆性大，直接使用可能发生脆断。通过回火可以消除或减少内应力、降低脆性，提高韧性；另一方面可以调整淬火钢的力学性能，达到钢的使用性能。根据回火温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火三种。A
低温回火150～2500C．降低内应力，脆性，保持淬火后的高硬度和耐磨性．B
中温回火350～5000C；提高弹性，强度．C
高温回火500～6500C；淬火钢件在高于500℃的回火称为高温回火。淬火钢件经高温淬火后，具有良好综合力学性能（既有一定的强度、硬度，又有一定的塑性、韧性）。所以一般中碳钢和中碳合金钢常采用淬火后的高温回火处理。轴类零件应用最多。淬火+高温回火称为调质处理。
