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貝斯特講述粉末冶金對大馬士革鋼的影響因素

time:2020-06-04Views:2183 Author:Best Seiko

大馬士革鋼,現(xiàn)代泛指表面具有花紋的鋼材。傳統(tǒng)的大馬士革鋼按成因主要分為兩種:

第 一種是鑄造型大馬士革鋼,也稱烏茲鋼,產(chǎn)于古代印度,其紋路是在鑄造過程中結(jié)晶而成,現(xiàn)在工藝已經(jīng)失傳;

第二種是鍛造型大馬士革鋼,也稱焊接紋路鋼,其紋路通過兩種或兩種以上鋼材折疊鍛打而成。這種技術(shù)很普遍,各個地區(qū)都沿用,只是風(fēng)格有所不同。

但在現(xiàn)代,傳統(tǒng)的大馬士革鋼無論是性能還是成本都已經(jīng)不是不銹鋼產(chǎn)品的對手。

然而就在大馬士革鋼趨于衰退的時候,采用粉末冶金新技術(shù)的當(dāng)代大馬士革鋼進(jìn)入人們的視線,使人們對這種古老鋼材的重新應(yīng)用看到了希望……

用現(xiàn)代術(shù)語來說,只含一種成分的鋼稱為單體鋼,含兩種以上成份的鋼稱為復(fù)合鋼,大馬士革鋼可以看作是呈現(xiàn)出明 顯紋路的復(fù)合鋼。

大馬士革鋼在古代是高 檔優(yōu)質(zhì)鋼材的代表,因為對于單體鋼來說,其硬度和韌性永遠(yuǎn)是一對不可調(diào)和的矛盾——鋼材的含碳量越高,硬度越高,而韌性則越低,韌性低則易折、易崩口;含碳量越低,韌性越高,硬度低則使制成的兵器易彎、易卷刃。而大馬士革鋼由于是以兩種鋼材復(fù)合而成,因此在硬度和韌性上取得了很好的平衡。此外,大馬士革鋼所呈現(xiàn)的特殊紋路也是其獨 有的身份特征,不僅從外觀上與其他鋼材區(qū)分開來,其千姿百態(tài)的紋路還具有相當(dāng)高的藝術(shù)效 果,體現(xiàn)了不同地區(qū)乃至不同制作者的獨特風(fēng)格。

到了近現(xiàn)代以后,現(xiàn)代工業(yè)煉鋼技術(shù)飛速發(fā)展,人們不僅能夠控制鋼材中碳元素的含量,還可以隨心所欲地控制鉻、鉬、釩、錳、鎢、硫、磷等元素的含量,這在古代是很難做到的。這些元素對鋼材的性能起到很重要的作用,如鉻可提高鋼材的硬度、強(qiáng)度,并提高其抗 氧 化性,形成不銹鋼,而硫、磷是有害元素,在鋼材中的含量越少越好。

現(xiàn)代技術(shù)可使化學(xué)元素含量達(dá)到很佳狀態(tài),從而使得現(xiàn)代單體鋼的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了古代的水平。這種情況令大馬士革鋼日趨沒落,在很多人眼里,大馬士革鋼已成為一種“中看不中用”的奢 侈品,只能作為單純觀賞性的工藝品把玩。

那么,假如使用兩種現(xiàn)代單體鋼結(jié)合制成大馬士革鋼,是不是性能更加優(yōu)異呢?理論上說這是肯定的,但在實際操作當(dāng)中,則面臨著似乎無法克服的困難。

由于現(xiàn)代優(yōu)質(zhì)鋼材都是合金不銹鋼,在高溫條件下,鋼材表面必然發(fā)生氧化,而現(xiàn)代優(yōu)質(zhì)鋼中的鉻、鎢等元素的氧化物熔點高于鋼的熔點,這些氧化物夾在欲鍛合的兩片鋼材中間,使它們無法合為一體,即使勉強(qiáng)鍛合,也會有“夾灰”的現(xiàn)象,層間結(jié)合得很不緊密。

因此,合金元素能使單體鋼的性能大大提高,但同時又給折疊鍛打技術(shù)制造了嚴(yán)重的障礙。有人采用的解決方法是在無氧環(huán)境下鍛造,雖然可以成功,但這種方式成本太高,過程過于繁瑣,操作難度很高,難以得到廣泛應(yīng)用。

但是,正所謂“山重水復(fù)疑無路,柳暗花明又一村”。20世紀(jì)后期,瑞典發(fā)展起來的粉末冶金煉鋼技術(shù),為大馬士革鋼帶來了新的轉(zhuǎn)機(jī)。

1992~1995年間,瑞典 Erasteel公司在粉末鋼的生產(chǎn)工藝流程中,增加了一套粉末分模的設(shè)備,使兩種鋼材的粉末通過這套分模設(shè)備按一層層的方式排列起來,再進(jìn)行下一步的高溫高壓焊接過程,就形成了平行紋路的粉末冶金大馬士革鋼。

現(xiàn)代煉鋼技術(shù)可使化學(xué)元素達(dá)到很佳配比,但這種技術(shù)并非完善。傳統(tǒng)的煉鋼方法,是在煉鋼爐中將液態(tài)鋼水通過吹氬處理、真空脫氣、爐外脫硫、直接加入某種金屬等方法達(dá)到所需的各種元素的配比,然后進(jìn)入由耐火磚或耐火水泥制成的鋼包中,再由鋼包中倒入鑄模中冷卻,得到鋼錠。在這個過程中,煉鋼爐中的各種化學(xué)元素分布是很均勻的理想狀態(tài),而進(jìn)入鋼包以后,溫度開始降  低,這時鋼水中的同種成分就會發(fā)生聚集現(xiàn)象,等到進(jìn)入鑄模中完 全冷卻,聚集現(xiàn)象更加嚴(yán)重,化嚴(yán)成分就遠(yuǎn)不及在爐中時均勻了。有一句俗語說“爐中是金,包里是銀,冷卻是石”,就是這個意思。

從理論上說,利用粉末冶金制造大馬士革鋼,可以選取世 界上任意兩種鋼材熔合,但實際操作還要有所把握的。原始鋼材的選擇一般要考慮以下幾方面因素:

1、性能互補(bǔ)——成分搭配應(yīng)滿足于特定的應(yīng)用;

2、熱處理參數(shù)——兩種鋼材應(yīng)該有相同或近似的熱處理工藝參數(shù);

3、熱工效應(yīng)—兩種鋼材應(yīng)有相同或近似的熱工效應(yīng),以保證鍛打或熱處理時不影響鋼材性能;

4、腐蝕紋路—兩種鋼材中至少一種元素含量有足夠差異,以保證紋路的清晰程度。

大馬士革刀具鋼材主要用于制作各種形式的刀具,不受其外形的限制。有人用它做獵刀,用來剝皮、割肉,都很好用;也可以做成小巧的折刀,隨身攜帶,遇到割繩子、開紙箱等事情,都可以用它輕松搞定。雖然這些事用普通刀具也能完成,但用大馬士革的感覺是不一樣的。還有人用它制作傳統(tǒng)的長劍,光是鋼材成本就要幾千元,極盡奢華之能事。

現(xiàn)在,用粉末冶金大馬士革首飾鋼制成的飾品很受歡迎。從風(fēng)格上講, “大馬士革鋼”這個名稱顯示著一種尚武精神,因此更適合男士佩戴。如果一個男士總是穿金戴銀的,也許會讓人感到少了一些陽剛之氣,而佩戴大馬士革鋼的首飾不會有這種“副作用”。從原料價格來看,粉末冶金大馬士革首飾鋼和白銀的價格相仿,但白銀制作產(chǎn)品,邊角料收集起來仍然能用,而大馬士革鋼的邊角料就完 全成了廢鐵,因此其成品價格則高于白銀。粉末冶金大馬士革首飾鋼還可以用來制作各種各樣的產(chǎn)品,如餐具,汽車、家具的配件,據(jù)說國內(nèi)已經(jīng)有手機(jī)生產(chǎn)商在準(zhǔn)備開發(fā)大馬士革鋼的手機(jī)外殼。

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