本文最初刊登在《田野与小溪》上。
钢是我们大多数人认为理所当然的一种合金。在最简单的形式下，它是铁和碳的混合物。但是刀片钢中还有很多其他的元素会影响刀的性能。这些微量元素可以帮助刀具保持锋利，不会生锈，掉落时也不会碎裂。为了了解更多，我们采访了Benchmade Knives的测试和创新主管Martin Mills。以下是熔化的金属如何变成优质刀片的科学。
刀钢是布特妥协
在一个完美的世界里，一把刀应该是负担得起的，不受腐蚀，而且足够坚韧，必要时可以用作撬棍。然而，所有的刀刃钢都是硬度，耐久性，边缘保持，防锈和价格的折衷。如果钢太硬，它会非常好地保持边缘，但容易剥落或断裂。如果钢是完全防腐蚀的，它可能太软了，不能保持边缘。一些刀片钢也提供了惊人的整体性能，但非常昂贵。
制造好刀钢的元素
每一种刀都有自己的优缺点，在购买刀之前，考虑一下如何使用，在哪里使用很重要。根据不同的应用，冶金学家会在钢中添加不同的元素，从而提高不同类别的钢的性能。以下是一些在优质钢材中常见的成分:
碳
碳是把铁变成钢的主要元素。刀片钢通常被称为“高碳”钢，作为一个规则，硬度会随着你添加更多的碳而增加。碳还可以提高抗拉强度、耐磨性和边缘保持性。不过，好东西也可能吃得太多，因为过量的碳会导致钢铁变得脆弱。
铬
在钢中加入铬可以提高其抗腐蚀能力。钢至少需要有13%的铬才能被归类为“不锈钢”。除了以其未改变的化学状态扩散到整个材料之外，铬与碳结合形成称为碳化物的粒子(下面有更多)。铬碳化物是所有碳化物中最软的，但它们仍然比钢硬，它们的分布有助于整体硬度、抗拉强度和边缘保持。
钼
钼的用量相对较少。这是另一种提高刀片钢韧性的碳化物变形材料。
钒
钒是现代刀刃钢中最硬的碳化物;它可以对刀的属性产生戏剧性的影响。这些坚硬的，极细晶粒的碳化物有助于提高抛光叶片的耐磨性。许多较新的优质刀片钢都含有大量的钒。
在现代不锈钢刀具中普遍发现的其他元素包括镍、钴、锰、硅、铌、钨，甚至铜。
碳化物是如何形成的，它们为什么重要
上述元素在坩埚中熔化在一起，形成一种合金，成为制造刀具的金属。在这个过程中，当它们与碳结合时，它们也会形成称为碳化物的很小的、非常硬的颗粒。米尔斯解释说，这些碳化物的作用很像混凝土中的骨料，与水泥混合可以使其更坚固。碳化物比基础钢更硬，它们有助于保持刃，刀片强度和耐久性。
合金化过程影响钢中碳化物的类型，而制造方法影响碳化物的尺寸、均匀性和分布。这些都有助于叶片钢的整体质量。
刀钢合金是如何铸造和制造的
把刀炼成钢有两种方法。“传统”的方法是将所有元素与碳和铁放在一起，加热，直到它们熔化并完全混合，然后将混合物倒入模具中，形成大块的钢锭。这种冷却后的混合物被称为合金，几百年来刀钢都是这样制造的。
唯一的缺点是钢冷却缓慢且不均匀。组成合金的元素在不同的温度下凝固，这使得它们在微观水平上分离。形成的碳化物在形状或尺寸上不一致，或在合金中均匀分布。这仍然是最常用的钢生产方法，用这种方法制作的刀片钢有1095、440系列钢、154CM、D2等工具钢。
但有一种更新的制造技术，由一家名为Crucible Industries的公司首创，使用粉末金属来解决冷却速度问题。
米尔斯说:“合金元素被添加到钢中，然后像以前一样熔化，但当熔化的液体流从坩埚中倒出来时，我们用高压气体喷射，产生微小的液滴，几乎立即冷却和凝固。”这些冷却的水滴变成了金属粉末的颗粒。在传统方法合金中发现的相同元素均匀地混合在每个晶粒内，晶粒内也形成更小更均匀的碳化物。然后，粉末被放入一个加热和加压的容器中，它被熔合在一起，形成一块固体金属。
更小，更均匀分布的碳化物明显改善了成品刀片。当钢经过磨砺和使用而磨损时，碳化物就会暴露出来，最终会冒出来。在传统制造过程中形成的较大的碳化物在脱落时留下很大的、不均匀的间隙。粉末金属中均匀的碳化物会留下更小的间隙，而剩余的碳化物会继续为钢提供结构支撑。这样可以保持刀口的耐用性和锋利性。
四个优质钢
现在有足够的知识是危险的，让我们看看一些流行的刀片钢在中高端价格范围。记住，所有的刀钢都是一种妥协，不同的制造工艺使得某些刀片在某些任务中比其他刀片更好。
D2工具钢
D2钢不含被认为是真正不锈钢所需的13%的铬，所以它有时被称为“半不锈钢”。从性能角度来看，它比许多钢(包括154CM)具有更好的韧性和边缘保留度。然而，在整体刀片性能上，它无法与S30V等新型粉末金属钢相媲美，而且它在国内也不是最容易磨的钢。为什么要继续使用D2呢?因为它性价比很高，而且经久耐用。D2材质的刀是万能刀的绝佳选择，不会让你倾家倾产。
154厘米钢
推出于1972年，154CM是第一个面向市场的优质不锈钢叶片，它仍然是一个受欢迎的选择。它也是用传统方法制作的，铬含量最低。它还含有大量的碳。
这种钢类似于440C(一种常见的不锈钢)，但添加了钼以提高性能。经适当热处理，具有优异的硬度和耐久性。它还能保持边缘，比D2更抗腐蚀，对普通用户来说更容易锐化。伟大的一个负担得起的EDC口袋刀或通用猎刀，154CM钢可能不会在大多数制造商的价格范围的高端。
CPM S30V钢
CPM S30V(也称为S30V)变得非常普遍，这是有原因的。这是粉末金属制造的优点的一个很好的例子，具有良好的边缘保持，良好的耐久性，和极好的耐腐蚀性。钒也被添加到这种钢和产生的碳化物带来极端硬度的合金结构。虽然S30V制造的刀可能更贵，但提高的性能是值得的，大多数刀制造商可能会开始用S30V在几乎所有的应用中取代154CM。它是完美的EDC口袋刀或固定刀片狩猎刀，可以用于剥皮以及坚固的，通用的野外工作。
S90V钢
使用由S90V制成的刀有点像驾驶赛车。它昂贵，难以维护，并不是对每个应用程序都完美。它需要大量的碳(几乎是D2的两倍)和大量的钒来制造S90V，使其极其坚硬和耐磨。这种钢是用粉末状金属制造的，它能保持刀刃的锋利，这是很少有其他刀具能做到的。
然而，S90V并非没有缺点。它很贵，任何用S90V做的刀都很贵。它不如154CM或S30V防锈，更容易断裂。这种困难也是有代价的。如果S90V的刀片变钝了，你需要的不仅仅是一块磨石，而是钻石，甚至是电动工具。
这与现实世界的表现有什么关系?由S90V制成的刀片非常适合握刃，但它们不能制成坚固耐用的万能刀。S90V刀在剥皮方面非常棒，不过，在这种情况下，没有必要将它插入骨头之间或折断关节。只要确保你附近有一台驱动的Work Sharp就可以了。
