Con dao là một trong những công cụ cổ xưa nhất của loài người. Nếu chúng ta bỏ qua thời kỳ đồ đá và đồ đồng, thì trong trường hợp đơn giản nhất, một con dao là một miếng sắt (thép) được mài sắc với tay cầm thoải mái khi cầm.
Bộ phận chính của dao, xác định mục đích chức năng của nó, là một lưỡi dao với một lưỡi cắt. Khả năng của nó phần lớn được xác định bởi vật liệu cấu trúc - thép và xử lý nhiệt của nó.
Thành phần và cấu trúc
Các tính chất của thép được quyết định bởi thành phần và cấu trúc của nó. Sự hiện diện của một số tạp chất (các nguyên tố hợp kim) có thể làm tăng độ cứng hoặc khả năng chống ăn mòn của lưỡi dao. Vấn đề thường nằm ở chỗ, bằng cách tăng độ cứng, chúng ta có thể đồng thời tăng độ giòn của thép và giảm khả năng chống ăn mòn của nó. Mặt khác, bằng cách tăng khả năng chống ăn mòn, chúng ta làm xấu đi các thông số khác.
Ví dụ, cacbon làm tăng độ cứng của thép, nhưng làm giảm độ dẻo dai và độ dẻo của nó. Các nguyên tố hợp kim khác cũng bổ sung cả tính chất tích cực và tiêu cực cho thép. Crom làm tăng khả năng chống mài mòn và ăn mòn, nhưng làm tăng độ giòn. Vanadi và molypden làm tăng độ dẻo dai và sức mạnh, tăng khả năng chống lại các tác động nhiệt, niken - tăng khả năng chống ăn mòn, độ cứng và độ dẻo dai của thép, vanadi cải thiện độ bền và khả năng chống mài mòn của thép. Mangan và silic làm tăng độ dẻo của thép. Tất cả các nguyên tố này chỉ mang phẩm chất tích cực của chúng với số lượng được xác định nghiêm ngặt, do đó các nhà luyện kim phải cực kỳ cẩn thận và cân đối trong việc lựa chọn thành phần thép của họ.
Ngoài ra, các nguyên tố hợp kim thường có xu hướng tập trung tại một số điểm nhất định, tại đó nguồn ứng suất có thể phát sinh, do đó, dưới tải trọng, lưỡi dao sẽ gãy chính xác tại nơi này.
Vì lý do này, ngày xưa, thép Damascus và thép gấm hoa đã ra đời, trong đó, bằng cách chồng chất nhiều loại thép và quá trình rèn của chúng, đã đạt được sự phân bố đồng đều nhất của các nguyên tố hợp kim.
Theo tác giả, có thể phân biệt ba thời kỳ trong lịch sử ca dao gần đây nhất.
Thời kỳ đầu tiên là việc sử dụng thép cacbon và thép không gỉ "rỉ sét" có độ cứng và đặc tính giữ cạnh thấp (nửa đầu thế kỷ 20).
Thời kỳ thứ hai là sự xuất hiện của các loại thép không gỉ với đặc tính cao về độ cứng và độ bền cắt (nửa sau thế kỷ 20).
Thời kỳ thứ ba là sự xuất hiện của thép không gỉ dạng bột (đầu thế kỷ XXI).
Những giai đoạn này có thể được coi là khá tùy tiện, vì ngay cả bây giờ một số công ty sản xuất dao từ thép carbon. Tuy nhiên, vào đầu thế kỷ 20, những loại thép không gỉ đầu tiên xuất hiện, bao gồm cả thép cấp 420 nổi tiếng, từ đó một số lượng lớn dao vẫn được sản xuất trên khắp thế giới. Ví dụ, nếu một con dao rẻ tiền của Trung Quốc được mua, có giá vài trăm rúp, thì rất có thể lưỡi dao sẽ chứa 420 thép.
Sự xuất hiện vào nửa sau của thế kỷ 20 của các loại thép 440A, 440B, 440C (các loại thép gần giống của Nga 65x13, 95x18, 110x18), đặc trưng bởi hàm lượng carbon cao, giúp sản xuất dao không gỉ có điều kiện với độ cứng và tính chất cắt tương đương. đến dao và lưỡi làm bằng thép cacbon.
Tại sao "không gỉ có điều kiện"?
Bởi vì hầu hết mọi loại thép đều có thể bị gỉ, câu hỏi duy nhất là trong môi trường và mức độ tiếp xúc. Ví dụ, hầu hết các loại thép không gỉ ăn mòn tốt trên biển từ nước mặn. Nhân tiện, thép 420 cổ là một trong những loại thép không gỉ nhất.
Tuy nhiên, việc sử dụng dao bằng thép không gỉ trong cuộc sống hàng ngày sẽ tiện lợi hơn rất nhiều - trong cùng khoảng thời gian đó, trong khi thép không gỉ chỉ được bao phủ bởi các vết gỉ, thì thép cacbon sẽ rỉ thành các lỗ. Ngoài ra, thép cacbon thường tạo ra dư vị khó chịu khi cắt.
Sự xuất hiện của thép bột đã giúp giải quyết vấn đề về tính đồng nhất của sự phân bố các nguyên tố hợp kim. Một trong những cách để có được thép bột là phun kim loại nóng chảy trong môi trường khí trơ, sau đó một loại bột mịn được tạo thành với các nguyên tố hợp kim phân bố đồng đều. Sau đó, bột được thiêu kết thành thanh nguyên khối bằng phương pháp ép đẳng áp.
Một trong những loại thép bột đầu tiên và phổ biến nhất được sử dụng để làm dao là CPM S30V, được phát triển vào năm 2001 bởi Dick Barber, một chuyên gia tại Tập đoàn Vật liệu Crucible Thụy Điển, và Chris Reeve, một thợ dệt kim nổi tiếng.
Ngoài quy trình sản xuất lưỡi dao từ dải và thanh thông thường, thép bột cho phép tạo ra các giải pháp công nghệ rất thú vị.
Công ty Kershaw của Mỹ đã cho ra đời loại dao gấp Offset 1597, với phần lưỡi được làm bằng công nghệ MIM (Metal Injection Molding) - công nghệ đúc kim loại và hợp kim dạng bột dưới áp lực, còn được gọi là MITE (Metal Injection Molding with a Edge). Công nghệ MIM / MITE trộn bột kim loại với chất kết dính để làm cho kích thước khuôn lớn hơn 20% so với kích thước lưỡi dao cuối cùng. Sau đó, với sự trợ giúp của quá trình thiêu kết dưới áp suất, mật độ của thành phẩm được tăng lên đến 99,7% mật độ của kim loại mẹ (chất kết dính cháy hết trong quá trình thiêu kết). Kết quả là một sản phẩm có hình dạng 3D phức tạp mà không thể có được bằng bất kỳ cách nào khác.
Khả năng phân bố đồng đều các nguyên tố hợp kim trong thép bột dẫn đến sự gia tăng tỷ lệ phần trăm của chúng, dẫn đến sự xuất hiện của cái gọi là siêu thép, chẳng hạn như ZDP 189 hoặc Cowry-X, tuy nhiên, sự phức tạp của chúng mài sắc và chi phí cao hạn chế sự phân phối của chúng.
Các loại thép cân bằng hơn như M390 / M398, CPM-20CV, Elmax và các loại thép khác dễ sản xuất và bảo trì hơn - CPM S30V / CPM S35V, CTS-XHP, v.v. đã trở nên phổ biến hơn.
Cuối cùng, mọi thứ phụ thuộc vào giá thành của lưỡi dao - không phải thép siêu, hoặc thậm chí chỉ thép bột chất lượng cao đã thay thế các loại thép không bột rẻ hơn trên thị trường. Thị trường thép làm dao có thể được coi như một kim tự tháp, với thép 420 xứng đáng ở đáy và các loại siêu thép mới nhất ở trên cùng, giảm dần khi các loại thép xuất hiện thậm chí còn “siêu” hơn.
Hơn nữa, mấu chốt ở đây không chỉ là chi phí nguyên liệu ban đầu - quy trình công nghệ quan trọng nhất mới “bộc lộ” đặc tính của thép là nhiệt luyện. Mỗi loại thép yêu cầu xử lý nhiệt riêng và khi một loại siêu thép mới xuất hiện, các nhà sản xuất cần có thời gian để làm chủ nó.
Xử lý nhiệt
Xử lý nhiệt - làm cứng, tôi luyện, thường hóa, ủ và xử lý đông lạnh kim loại, cho phép bạn mang lại cho lưỡi dao những đặc điểm được ngụ ý bởi cấp thép được sử dụng. Xử lý nhiệt chất lượng cao đúng cách cho phép bạn "ép" tối đa thép ra ngoài, trong khi xử lý sai có thể làm hỏng hoàn toàn sản phẩm cuối cùng, bất kể vật liệu đắt tiền nào được sử dụng trong đó. Có thể nói là an toàn khi chọn loại lưỡi làm bằng thép đơn giản hơn nhưng được xử lý nhiệt tốt hơn là loại lưỡi làm bằng thép siêu bền, được chế tạo bởi một chuyên gia không biết cách gia nhiệt.
Một công ty sản xuất dao thường nổi tiếng về khả năng làm việc với một loại thép nhất định và các sản phẩm làm bằng thép hiện đại hơn có thể có hiệu suất kém hơn do quy trình xử lý nhiệt kém.
Thiết bị xử lý nhiệt đóng một vai trò quan trọng. Các lò làm nguội hiện đại cho phép xử lý nhiệt trong chân không và trong các môi trường khác nhau - argon, nitơ, heli, hydro. Thiết bị xử lý lạnh ở nhiệt độ -196 độ giúp tăng khả năng chống mài mòn, độ bền chu kỳ, chống ăn mòn và xói mòn. Ví dụ, tài nguyên của các sản phẩm bằng phương pháp xử lý lạnh có thể tăng lên 300%.
Nhu cầu sử dụng các thiết bị phức tạp và đắt tiền không cho phép các xưởng thủ công thực hiện tất cả các thao tác công nghệ cần thiết, do đó, khẳng định rằng “chú Kolya của chúng tôi làm ra những con dao tốt nhất thế giới trong nhà để xe” là khó có cơ sở.
Lưỡi tổng hợp
Một cách khác để chế tạo lưỡi dao là tạo ra các lưỡi dao composite.
Về nguyên tắc, các cánh quạt nói trên được làm bằng thép Damascus và thép gấm hoa cũng là composite - trong đó vật liệu có hàm lượng cacbon thấp hơn được kết hợp với vật liệu có hàm lượng cacbon cao hơn. Tuy nhiên, trong các loại lưỡi composite hiện đại, quy trình được thực hiện theo một cách hơi khác.
Thông thường, phần chủ yếu của lưỡi cắt được làm bằng vật liệu có độ đàn hồi cao hơn, nhưng độ cứng và giòn kém hơn, trong khi lưỡi cắt được làm bằng vật liệu cứng hơn. Một lưỡi cắt như vậy kết hợp các đặc tính cơ học tốt và một lưỡi cắt chất lượng cao. Tuy nhiên, trên các mẫu dao đắt tiền, họ vẫn ưu tiên sử dụng các loại thép siêu bền.
Một lựa chọn khác là sử dụng thép rẻ tiền hơn làm nền và thép đắt hơn nhưng chất lượng cao trên lưỡi cắt. Ví dụ, trên dao Kershaw JYD II, đế của lưỡi cắt được làm bằng thép 14C28N rẻ tiền của Trung Quốc và lưỡi cắt được làm bằng D2 của Mỹ bền hơn.
Tuy nhiên, như trong trường hợp của các loại dao đắt tiền hơn, việc giảm chi phí nguyên liệu ban đầu được bù đắp bởi sự phức tạp của việc sản xuất một lưỡi dao composite, và do đó các mô hình như vậy là ngoại lệ chứ không phải là quy luật.
Hướng phổ biến nhất mà lưỡi composite được sử dụng là dao thiết kế được sản xuất với số lượng hạn chế. Họ kết hợp các vật liệu để tạo ra một hình dạng lưỡi dao ngoạn mục.
Quá khứ và tương lai
Trên Internet, bạn có thể thường thấy những bài báo nói rằng bí mật về gấm hoa và gấm hoa thật đã bị thất lạc từ lâu, và bây giờ những bản sao đáng thương của nó đang được tung ra. Giả sử, nếu bí mật đó được tiết lộ, thì những lưỡi dao làm bằng vải gấm hoa hoặc vải gấm "thật" sẽ có khởi đầu vượt trội hơn 100 điểm so với các loại thép hiện đại.
Trong thực tế, điều này rất khó xảy ra. Tiến bộ công nghệ, thiết bị và khoa học vật liệu hiện nay đã ở trình độ cao nhất, không thể đạt được đối với các bậc thầy trong quá khứ. Đúng vậy, những người thợ thủ công giỏi có thể sản xuất các sản phẩm từ gấm hoa và gấm hoa với những đặc điểm đi trước thời đại, nhưng giờ đây các sản phẩm của họ có khả năng nhường chỗ cho các đối tác hiện đại làm bằng thép siêu.
Tuy nhiên, kể từ thời điểm thép không gỉ hiện đại thuộc dòng 440 và các chất tương tự của chúng xuất hiện, toàn cầu không có nhu cầu cải tiến thép dao - hầu hết tất cả các loại dao được chế tạo tốt với xử lý nhiệt chính xác đều có thể đáp ứng được các công việc hàng ngày.
Sự xuất hiện của siêu thép trên dao là một sự tri ân đối với thị trường và mong muốn của người sử dụng, trong đó có nhiều người hâm mộ và sưu tầm dao và muốn có được một cái gì đó mới hơn, "ngầu" hơn. Và không có gì sai với điều đó, vì không chỉ thép đang được cải tiến, mà còn cả thiết kế của dao và thiết kế. Nhiều ca dao hiện đại có thể được tự tin cho là những đối tượng nghệ thuật, có giá trị nghệ thuật không thua kém những bức tranh sơn dầu của những nghệ sĩ xuất chúng, và giá trị chỉ tăng lên theo thời gian.
