Il coltello è uno degli strumenti più antichi dell'umanità. Se ignoriamo l'età della pietra e del bronzo, nel caso più semplice un coltello è un pezzo di ferro affilato (acciaio) con un manico comodo da impugnare.
La parte principale del coltello, che determina il suo scopo funzionale, è una lama con un tagliente. Le sue capacità sono in gran parte determinate dal materiale strutturale - acciaio e dal suo trattamento termico.
Composizione e struttura
Le proprietà dell'acciaio sono determinate dalla sua composizione e struttura. La presenza di determinate impurità (elementi di lega) può aumentare la durezza o la resistenza alla corrosione della lama. Il problema spesso risiede nel fatto che aumentando la durezza si può contemporaneamente aumentare la fragilità dell'acciaio e ridurne la resistenza alla corrosione. Al contrario, aumentando la resistenza alla corrosione, si peggiorano altri parametri.
Ad esempio, il carbonio aumenta la durezza dell'acciaio, ma ne diminuisce la tenacità e la duttilità. Anche altri elementi di lega aggiungono proprietà sia positive che negative all'acciaio. Il cromo aumenta la resistenza all'usura e alla corrosione, ma aumenta la fragilità. Vanadio e molibdeno aumentano la tenacità e la resistenza, aumentano la resistenza agli effetti termici, il nichel - aumenta la resistenza alla corrosione, la durezza e la tenacità dell'acciaio, il vanadio migliora la resistenza e la resistenza all'usura dell'acciaio. Il manganese e il silicio aumentano la duttilità dell'acciaio. Tutti questi elementi portano le loro qualità positive solo in quantità rigorosamente definite, per cui i metallurgisti devono essere estremamente attenti ed equilibrati nella scelta della composizione dell'acciaio.
Inoltre, gli elementi di lega spesso tendono a concentrarsi in determinati punti, in cui può sorgere una fonte di stress, per cui, sotto carico, la lama si romperà esattamente in questo punto.
Per questo motivo, ai vecchi tempi, sorsero damasco e acciai damascati, nei quali, per sovrapposizione multipla di più tipi di acciaio e loro forgiatura, si otteneva la distribuzione più uniforme degli elementi di lega.
Secondo l'autore, si possono distinguere tre periodi nell'ultima storia del coltello.
Il primo periodo fu l'utilizzo di acciai al carbonio "arrugginiti" e acciai inossidabili con bassa durezza e caratteristiche di ritenzione del tagliente (prima metà del XX secolo).
Il secondo periodo è la comparsa degli acciai inossidabili con elevate caratteristiche di durezza e ritenzione del tagliente (seconda metà del XX secolo).
Il terzo periodo è la comparsa degli acciai inossidabili in polvere (inizio del XXI secolo).
Questi periodi possono essere considerati piuttosto arbitrari, poiché anche ora alcune aziende producono coltelli in acciaio al carbonio. Tuttavia, fu all'inizio del XX secolo che apparvero i primi acciai inossidabili, tra cui il famoso acciaio di grado 420, dal quale vengono ancora prodotti un numero enorme di coltelli in tutto il mondo. Ad esempio, se viene acquistato un coltello cinese economico, che costa diverse centinaia di rubli, molto probabilmente la lama conterrà acciaio 420.
L'apparizione nella seconda metà del 20 ° secolo dei gradi di acciaio 440A, 440B, 440C (vicini controparti russi 65x13, 95x18, 110x18), caratterizzati da un alto contenuto di carbonio, ha permesso di produrre coltelli condizionatamente inossidabili con durezza e proprietà di taglio comparabili a coltelli e lame in acciaio al carbonio.
Perché "condizionatamente inossidabile"?
Poiché quasi tutti gli acciai possono arrugginire, l'unica questione riguarda l'ambiente e il grado di esposizione. Ad esempio, la maggior parte degli acciai inossidabili si corrodono bene in mare dall'acqua salata. A proposito, l'antico acciaio 420 è uno degli acciai più inossidabili.
Tuttavia, è molto più comodo usare coltelli in acciaio inossidabile nella vita di tutti i giorni: durante lo stesso periodo, mentre l'acciaio inossidabile è coperto solo da macchie di ruggine, l'acciaio al carbonio si arrugginisce fino ai buchi. Inoltre, gli acciai al carbonio spesso producono un retrogusto sgradevole al taglio.
L'aspetto degli acciai in polvere ha aiutato a risolvere il problema dell'uniformità della distribuzione degli elementi di lega. Uno dei modi per ottenere l'acciaio in polvere è spruzzare metallo fuso in un ambiente di gas inerte, dopo di che si forma una polvere fine con elementi di lega uniformemente distribuiti. Successivamente, la polvere viene sinterizzata in una barra monolitica mediante pressatura isostatica.
Uno dei primi e più comuni acciai in polvere utilizzati per la fabbricazione di coltelli è stato il CPM S30V, sviluppato nel 2001 da Dick Barber, specialista presso la Swedish Crucible Materials Corporation, e Chris Reeve, un rinomato coltellinaio.
Oltre al consueto processo di realizzazione di lame da nastri e barre, l'acciaio in polvere consente soluzioni tecnologiche molto interessanti.
L'azienda americana Kershaw ha rilasciato un coltello chiudibile Offset 1597, con una lama realizzata con tecnologia MIM (Metal Injection Moulding) - una tecnologia per la fusione di metalli in polvere e leghe sotto pressione, chiamata anche MITE (Metal Injection Moulding with an Edge). La tecnologia MIM/MITE mescola la polvere metallica con il legante per rendere la dimensione dello stampo più grande del 20% rispetto alla dimensione finale della lama. Quindi, con l'aiuto della sinterizzazione sotto pressione, la densità del prodotto finito viene aumentata al 99,7% della densità del metallo di base (il legante si brucia durante la sinterizzazione). Il risultato è un prodotto con una forma 3D complessa che non può essere ottenuta in altro modo.
La possibilità di distribuzione uniforme degli elementi di lega negli acciai in polvere ha portato ad un aumento della loro percentuale, che ha portato alla comparsa dei cosiddetti super acciai, come, ad esempio, ZDP 189 o Cowry-X, tuttavia, la complessità del loro l'affilatura e l'alto costo ne limitano la distribuzione.
Acciai più bilanciati come M390 / M398, CPM-20CV, Elmax e altri più facili da produrre e mantenere - CPM S30V / CPM S35V, CTS-XHP, ecc. Sono diventati più popolari.
In definitiva, tutto dipende dal costo della lama: né i super acciai, né solo gli acciai in polvere di alta qualità hanno sostituito gli acciai non in polvere più economici dal mercato. Il mercato degli acciai per coltelli può essere pensato come una piramide, con il meritato acciaio 420 alla base e gli ultimi super acciai in cima, che scendono man mano che emergono acciai ancora più “super”.
Inoltre, il punto qui non è solo il costo del materiale di partenza: il processo tecnologico più importante che "rivela" le caratteristiche dell'acciaio è il trattamento termico. Ogni acciaio richiede il proprio trattamento termico e quando arriva un nuovo super acciaio, i produttori impiegano tempo per padroneggiarlo.
Trattamento termico
Il trattamento termico - tempra, rinvenimento, normalizzazione, ricottura e trattamento criogenico del metallo, permette di portare la lama a quelle caratteristiche che sono implicite nel grado dell'acciaio utilizzato. Un corretto trattamento termico di alta qualità consente di "spremere" il massimo possibile dall'acciaio, mentre quello sbagliato può rovinare completamente il prodotto finale, indipendentemente dai materiali costosi utilizzati. È sicuro dire che è meglio scegliere una lama in acciaio più semplice, ma con un buon trattamento termico, rispetto a una lama in super acciaio, realizzata da uno specialista che non sa come riscaldarla.
Un'azienda di coltelli è spesso rinomata per la sua capacità di lavorare con un determinato acciaio e i suoi prodotti realizzati con acciaio più moderno possono avere prestazioni inferiori a causa di scarsi processi di trattamento termico.
Le apparecchiature per il trattamento termico svolgono un ruolo importante. I moderni forni di tempra consentono il trattamento termico sotto vuoto e in vari mezzi: argon, azoto, elio, idrogeno. L'attrezzatura per il crioprocesso a una temperatura di -196 gradi fornisce un aumento della resistenza all'usura, della resistenza ciclica, della corrosione e della resistenza all'erosione. Ad esempio, la risorsa dei prodotti mediante crioprocesso può essere aumentata del 300%.
La necessità di utilizzare attrezzature complesse e costose non consente alle officine artigianali di eseguire tutte le operazioni tecnologiche necessarie, pertanto l'affermazione che "nostro zio Kolya produce i migliori coltelli del mondo in garage" è difficilmente giustificata.
Lame composite
Un altro modo per realizzare lame di coltello è creare lame composite.
In linea di principio, anche le suddette lame in damasco e acciai damascati sono composite: in esse i materiali con un contenuto di carbonio inferiore sono combinati con materiali con un contenuto di carbonio più elevato. Tuttavia, nelle moderne lame composite, il processo viene implementato in modo leggermente diverso.
Solitamente la parte predominante della lama è costituita da un materiale che ha più elasticità, ma meno durezza e fragilità, mentre il filo tagliente è realizzato con un materiale più duro. Tale lama combina buone proprietà meccaniche e un tagliente di alta qualità. Tuttavia, su costosi modelli di coltelli, preferiscono ancora utilizzare acciai super.
Un'altra opzione è quella di utilizzare acciaio meno costoso come base e acciaio più costoso ma di alta qualità sul tagliente. Ad esempio, sul coltello Kershaw JYD II, la base del tagliente è realizzata in acciaio cinese 14C28N economico e il tagliente è realizzato con il più resistente D2 americano.
Tuttavia, come nel caso di coltelli più costosi, la riduzione del costo del materiale di partenza è compensata dalla complessità della realizzazione di una lama composita, e quindi tali modelli rappresentano l'eccezione piuttosto che la regola.
La direzione più popolare in cui vengono utilizzate le lame composite sono i coltelli di design prodotti in quantità limitate. Combinano i materiali per creare un aspetto spettacolare della lama.
Passato contro futuro
Su Internet, puoi spesso vedere articoli che dicono che il segreto del vero damasco e damasco è stato perso da tempo e ora vengono rilasciate le sue pietose controparti. Diciamo, se quel segreto viene rivelato, le lame fatte di damasco "reale" o damasco daranno un vantaggio di 100 punti davanti agli acciai moderni.
In realtà, questo è altamente improbabile. Il progresso tecnologico, le attrezzature e la scienza dei materiali sono oggi ai massimi livelli, irraggiungibili per i maestri del passato. Sì, i bravi artigiani potrebbero produrre prodotti da damasco e damasco con caratteristiche in anticipo sui tempi, ma ora è probabile che i loro prodotti cederanno alle loro controparti moderne fatte di super acciai.
Tuttavia, dal momento in cui sono comparsi i moderni acciai inossidabili della linea 440 e i loro analoghi, non è necessario migliorare gli acciai per coltelli: quasi tutti i coltelli ben fatti con un corretto trattamento termico affrontano le attività quotidiane.
La comparsa dei super acciai sui coltelli è piuttosto un omaggio al mercato e al desiderio degli utenti, molti dei quali sono appassionati e collezionisti di coltelli e vogliono ottenere qualcosa di nuovo, più "cool". E non c'è niente di sbagliato in questo, poiché non solo l'acciaio viene migliorato, ma anche il design dei coltelli e il design. Molti dei coltelli moderni possono essere tranquillamente attribuiti a oggetti d'arte, il cui valore artistico non è inferiore alle tele di artisti eccezionali e il valore aumenta solo nel tempo.
