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几年前趁着促销买了一套双立人的菜刀回家。
爹娘非常不屑:你这玩意儿,花花架子。也就落个好看,不见得比我地摊上十块钱淘回来的好使。
用了几天切菜还算顺手。本着省事的精神,我妈经常喜欢用刀背砸点东西,杏核啊、药片啊一类。
没几下就拿着刀来找我:“说你的刀不行吧!你看,轻轻几下刀背全是坑!”哎,这……面子要往哪儿搁?
杠精是什么?不服气不甘心!
咱问问专业人士呗!回答如下:比较好的刀都会采用复合结构。刀刃采用高硬度材料,切削便利;刀背采用低硬度高韧性材料,防止刀具断裂。再精细一些的还有复杂的局部热处理工艺使刀具更加好用、耐用。
如果都采用高硬材料,这把刀命不长。
哈!扳回一局。
远古时代,金属罕见而珍贵,世上只有铜与金天然存在。金属实在是太过神奇,既硬如顽石又能随意塑形。人类进步与金属材料开发利用息息相关。
现在咱们知道金属都是晶体,当中独特的晶体瑕疵:位错,移动起来令金属可以变形而不断裂。金属的熔点越高,晶体内的化学键强度越大,就会越坚硬。两种或多种金属合在一起能改变晶体结构,往往会比纯金属更加坚硬。
一旦到了末世,再也不要指望能花小小钱极其方便地购买到各种金属制品。一切靠自己,不得不召唤回那古老的行业:铁匠。
前工业化时代,几乎所有的金属加工都由铁匠完成。可别小看铁匠,集技术、力气、运气于一身,社会地位往往挺高,不但家住中心位置,还常常担任一些重要社会职务。当然收入也不错,据说做武器的高级匠人挣得比普通骑士还多,玩日常用品的匠人收入也比普通市民高出好几倍。
将金属烧至红热状态,用锤和砧就能改变它的形状,而且金属单单靠着捶打也能越来越硬。之后再次加热,金属又会变软。所谓千锤百炼就这个意思。
从这里我们可以看到,掌握好捶打和热处理基本入了铁匠的行。
打铁既要力气又要恒心,在水资源充沛的地方,完全可以交给水力来完成。
热处理非常依赖经验与技术水平。从十五世纪起,日本武士刀独步天下五百年未被超越,靠的就是选材与热处理。
来看看钢铁的划分。
生铁:含碳量大于2%的铁碳合金,除去铁碳之外的杂质后又叫铸铁,硬度高、较脆,可以用模具铸造工件。
熟铁:由生铁精炼而成,含碳量在0.02%以下。又叫锻铁、纯铁,其质地软、塑性延展性好,可以拉成丝,易锻造和焊接。
钢:是对含碳量质量百分比介于0.02%至2.11%之间的铁碳合金的统称。其各方面特性都很好。
而热处理就是四把火:退火、正火、淬火、回火。
淬火最为有名。把钢材加热到很高的温度,钢的内部结构会发生变化(马氏体是最硬的一种结构);之后突然冷却钢材,钢材结构来不及变回较软形态,就此冻结。
这个时候钢材非常硬,也脆。还需要回火工艺来降低一点点强度换回韧性。
继续将工件加热到较低温度,保持一段时间,再慢慢冷却即可。
淬火和回火常常一起使用。为了得到不同性质的材料,淬火衍生出多种工艺:双介质淬火、分级淬火、等温淬火等等。
正火与退火是加热后缓慢冷却工件,多为前处理工艺。
当然,并不是加工所有工件都必须如此复杂。相比与锻打,铸造效率高出很多倍。
先手工雕刻好所需零件的木质原型,再做两个相同大小的木框架。用水拌和粘土、细沙,分两次在框架中将模型包裹起来。完全干透之后,这一对可以分开的框架叫做模具。
将(铸铁)高碳铁水直接倒入模具中,冷却成型即可。
不是所有生铁都可以直接用于铸造。
生铁当中碳存在形态的不同,可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁几种。炼钢生铁又叫白口铁,主要含碳化铁,敲击断面呈白色。它机械性能过脆,只能用来炼钢。铸造生铁又叫灰口铁,主要含石墨,敲击断面呈灰色。石墨本身质地较软,有润滑作用,故灰口铁机械性能耐磨、易切削、易铸造。多用于加工机床床座、铁管等零件。球墨铸铁主要含球形石墨。其机械性能优良很接近钢材,比灰口铁更有弹性,广泛用于加工曲轴、齿轮、活塞等高级零件。球墨铸铁与灰口铁外观接近,需要仔细分辨。球墨铸铁敲击断面呈黑灰色,晶粒细小;零件表面也较灰口铁更加光滑;还可以通过敲击声响判断,球墨铸铁清脆,灰口铁沉闷。
铸铁造件不能滥用,它易碎不抗拉,这个特征引发过很多大灾难。曾经位于苏格兰阳斯的泰湾铁路桥是当时是世界上最长桥梁。一八七九年十二月二十八日,这座刚刚建成一年半横跨泰晤士河的铁桥被大风吹垮,一辆载有七十五名乘客的火车坠河,无人生还。
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