刀剑的热处理
使刀剑钢材强度增加 --" 硬化 " harden 方法是将选择过的钢材加热到一定水平 , 然后突然将其冷却 , 冷却的速度逾越钢材自身可承受的临界值。钢材加热到什么水平 , 花多少时间来加热 , 以及冷却的速度都是重要的关键 , 并且相同的条件可以被一再重复执行 , 而得到相同的品质。其它条件还包括了加热及淬火过程中大气本身的状况 , 以及进行热处理之前钢材本身的硬度。拥有好的工程品质 , 以油来淬火的方法如下 : 

1 阅读有关钢材与热度之分析结果 , 选择适合硬度之时间温度曲线。 

2 将刀剑钢材表面清洁去油 , 检查淬火的温度 , 必要时调整一下。 

3 将钢材放入熔炉 , 氮气可避免钢材碳化。 

4 将钢材加热到某一温度上五度或下五度 , 维持一段时间。 

5 使其淬火到室温。 

6 检查一下硬度。 

7 某一温度再回火 ( temper )一段时间。现在来比比看一般的锻造者处理淬火的方法 : 

1 将钢材烧到通红。 

2 锻炼出 刀剑 型状 , 如有必要时再重新加热。 

3 再加热到通红 ( 真的很红 ) 

4 放到油槽中淬火 , 或者像杂志上讲的采中断式淬火。 

5 炉子中锻造 , 温度可能越来越高。不论你相不相信 , 这种锻造法也由一个很有名的 " 俄勒冈州 " 刀子制作者所采用 , 特别是做锻造的刀时就用这样的方式。因为我目的不是要来使那个人难堪 , 所以他名字予以保存。并不是说像那样的锻造方式做不出好刀子 , 但事实上那样的做法依赖人工技术比依赖科学方法还要多。含氧的大气中 , 刀子的淬炼及锻造会流失钢材中的碳 , 碳会被氧分解到空气中。锻造中如果维持温度越久 , 就会失去越多的碳。尤其是经过多次的加热及回火的处置 , 最后做出来的废品中含碳量多少只能用猜的这边要讲的事情很简单 , 如果对于合金自身的特性 , 热处理及最后的硬度没有正确了解的话 , 想要持续的维持产品的高品质就很困难。热处理是这世纪的一门科学 , 而且我也应该将它当成科学看待。最近我看到一位制刀者中很有名的做热处理的人 , 一本光鲜好看的刀的杂志中展示如何做热处理。这个人为业余或是专业的人做热处理的服务。喜欢让刀子的制作者来控制那些热处理时所需的临界条件。有一张图吸引了注意 , 图中很多把刀彼此靠得很近的层架在一个浅盘中。让我思考一下 , 这些刀被层迭在浅盘中差不多有 12" 宽 , 每把刀的长度 , 宽度及厚度都不尽相同 , 假设这些刀都是相同的 AirHarden 合金。 

现在问自己几个问题 , 第一个问题 , 那些在边缘的刀会不会比在中间的刀更快加热 ? 答案是 " 没错 ", 确是这样。问题二 , 这样一次处理一批刀子不是表示了钢材的时间温度曲线会因此而受到影响吗 ? 答案是 " 会啦 ! 当然会 !" 

问题三 , 由于多把刀一起产生并维持大量的热度 , 靠外围的刀会不会比较容易冷却 ? 答案你一定知道。问题四 , 那么对这些刀的硬化处置的品质会不会有不利的影响 ? 保证一定会 ! 您知道我举这个例子的用意吗 ? 这个人拥有世界级的熔炉及设备 , 但却似乎对于基本的热力学方面缺乏了解。这些机器及设备不会自己运转 , 需要有人去使用并且操作它操作的人必需是一流的高手才干运用这些设备做出好的产品。 

接着谈的回火 ( temper) , 如果没有经过好的硬化 , 再多的回火处理也没啥路用。回火在处置时比硬化的温度低 , 主要是使刀子维持一定的抗磨损能力。如果钢材中含有大量的铬则在液态氮中的低温处置会非常有用 , 因为含大量铬的钢材在硬化后会倾向于变成一种钢叫 Austenite, 而不是变成另一种叫 martensit 较有用的钢。 Austenit 这种钢质软酥松富延展性 , 低温处置协助将更多的 Austensit 转成 martensit 而这就是 440C,A TS-34,154CM 不是可以变成良好制刀钢材的重点。 Martensit 钢材是一种针状包含碳化物在中间的结晶 , 经过硬化尚未回火之前 , 硬度高达 61 68HRC, 颇为吸引使用者及制刀者 , 但同样的也非常易碎。 ATS-34 及 400 系列的钢有差不多 30% 还是 austenit 钢。这就是为何需要对硬化过的钢材做回火的动作 , 这样可以减少整体硬度 , 提升强度及抗冲击力。请注意很多钢材在提升其强度的同时也大量降低其抗磨度。而这种高强度低磨损的钢比较合适用在一些便宜且较薄的刀制品 , 像是刮胡刀 , 手术用的刀等。回想起以前的日子 ,GERBER 刀厂用快速钢做出一些可以常保锋利 , 很薄的刀 , 如果我没记错的话 , 这些钢材大部份是 M2 钢材 , 并在上面涂布 hardchrom 防锈。这些刀不够强悍 , 不适合拿来砍劈 , 但因为快速钢的高抗磨性而使得刀子不易磨损。而现在 GERBER 跟它竞争对手一样使用一些经过粉饰的破铜烂铁来蒙混社会大众。用传统技术制造的日本刀并没有经过回火。 

有一些是使用 " 部份硬化 " selectivelyharden 处置 , 只在刀锋部份将钢转成 martensit 钢。这样的处置方式使得刀背不会被硬化 , 刀背的钢为软且有研展性的 pearliteandcementit (译注 : 两种碳化钢 ) 这种部份硬化的技术始于三四百年前 , 当时欧洲人已使用这种技术制作高品质的钢。有一些较坚持的人主张只在刀子的刀锋部份退火 , 并且很高兴的指出其刀上的锻造线 ( temperlin ), 这些不是真的锻造线 , 硬化所产生的线 , 就是这么简单。所造的所有刀都经过完全硬化 ( fullharden 及部份回火 selectivelytemp , 每一把都有回火锻造线 , 而且是真的回火锻造线。不像硬化线那样明显炫目 , 也不是为了装饰而出现在刀上 , 会出现在那边是因为我让刀刃更坚硬并且有更高的强度。