Cuchillos: la evolución del acero
El cuchillo es una de las herramientas más antiguas de la humanidad. Si ignoramos las edades de piedra y bronce, entonces, en el caso más simple, un cuchillo es una pieza afilada de hierro (acero) con un mango que es cómodo de sostener.
La parte principal del cuchillo, que determina su funcionalidad, es una hoja con filo. Sus capacidades están determinadas en gran medida por el material estructural: el acero y su tratamiento térmico.
Composición y estructura
Las propiedades del acero están determinadas por su composición y estructura. La presencia de determinadas impurezas (elementos de aleación) puede aumentar la dureza o la resistencia a la corrosión de la hoja. El problema a menudo radica en el hecho de que al aumentar la dureza, podemos aumentar simultáneamente la fragilidad del acero y reducir su resistencia a la corrosión. Por otro lado, al aumentar la resistencia a la corrosión, empeoramos otros parámetros.
Por ejemplo, el carbono aumenta la dureza del acero, pero disminuye su tenacidad y ductilidad. Otros elementos de aleación también añaden propiedades tanto positivas como negativas al acero. El cromo aumenta la resistencia al desgaste y a la corrosión, pero aumenta la fragilidad. El vanadio y el molibdeno aumentan la tenacidad y la resistencia, aumentan la resistencia a los efectos térmicos, el níquel aumenta la resistencia a la corrosión, la dureza y la tenacidad del acero, el vanadio mejora la resistencia y la resistencia al desgaste del acero. El manganeso y el silicio aumentan la ductilidad del acero. Todos estos elementos llevan sus cualidades positivas solo en cantidades estrictamente definidas, por lo que los metalúrgicos deben ser extremadamente cuidadosos y equilibrados en la selección de la composición del acero.
Además, los elementos de aleación a menudo tienden a concentrarse en ciertos puntos, en los que puede surgir una fuente de tensión, como resultado de lo cual, bajo carga, la cuchilla se romperá exactamente en ese lugar.
Distribución de carburos en aceros
Por ello, en los viejos tiempos surgieron los aceros de Damasco y Damasco, en los que, mediante la superposición múltiple de varios tipos de aceros y su forja, se consiguió la distribución más uniforme de los elementos de aleación.
El patrón del acero de Damasco se debe a la forja repetida de sus capas constituyentes.
Según el autor, en el cuchillo más nuevo historias Se pueden distinguir tres períodos.
El primer período fue el uso de aceros al carbono "oxidados" y aceros inoxidables con características de baja dureza y retención de filo (primera mitad del siglo XX).
El segundo período es la aparición de aceros inoxidables con altas características de dureza y retención del filo (segunda mitad del siglo XX).
El tercer período es la aparición de los aceros inoxidables en polvo (principios del siglo XXI).
Estos períodos pueden considerarse bastante arbitrarios, ya que incluso ahora algunas empresas producen cuchillos de acero al carbono. Sin embargo, fue a principios del siglo XX cuando aparecieron los primeros aceros inoxidables, incluido el famoso acero de grado 420, del que todavía se producen una gran cantidad de cuchillos en todo el mundo. Por ejemplo, si se compra un cuchillo chino económico, que cuesta varios cientos de rublos, lo más probable es que la hoja contenga acero 420.
La empresa francesa OPINEL produce navajas clásicas, incluidas las que tienen hojas de acero al carbono.
La aparición en la segunda mitad del siglo XX de los grados de acero 440A, 440B, 440C (homólogos rusos cercanos 65x13, 95x18, 110x18), caracterizados por un alto contenido de carbono, hizo posible producir cuchillos condicionalmente inoxidables con dureza y propiedades de corte comparables. a cuchillos y hojas de acero al carbono.
¿Por qué "condicionalmente inoxidable"?
Debido a que casi cualquier acero puede oxidarse, la única cuestión es el medio ambiente y el grado de exposición. Por ejemplo, la mayoría de los aceros inoxidables se corroen bien en el mar por el agua salada. Por cierto, el antiguo acero 420 es uno de los más inoxidables.
Sin embargo, es mucho más conveniente usar cuchillos de acero inoxidable en la vida cotidiana: durante el mismo período, mientras que el acero inoxidable solo está cubierto de manchas de óxido, el acero al carbono se oxidará y hará agujeros. Además, los aceros al carbono a menudo producen un regusto desagradable cuando se cortan.
La aparición de aceros en polvo ayudó a resolver el problema de la uniformidad de la distribución de los elementos de aleación. Una de las formas de obtener acero en polvo es rociar metal fundido en un medio de gas inerte, después de lo cual se forma un polvo fino con elementos de aleación distribuidos uniformemente. Después de eso, el polvo se sinteriza en una barra monolítica mediante prensado isostático.
Acero en polvo
Estructura de acero liso y en polvo
Uno de los primeros y más comunes aceros en polvo utilizados para fabricar cuchillos fue el CPM S30V, desarrollado en 2001 por Dick Barber, un especialista de la Swedish Crucible Materials Corporation, y Chris Reeve, un renombrado fabricante de cuchillos.
Además del proceso habitual de fabricación de palas a partir de tiras y barras, el acero en polvo permite soluciones tecnológicas muy interesantes.
La empresa estadounidense Kershaw ha lanzado una navaja plegable Offset 1597, con una hoja fabricada con tecnología MIM (Metal Injection Moulding), una tecnología para fundir metales en polvo y aleaciones bajo presión, también llamada MITE (Metal Injection Moulding with an Edge). La tecnología MIM / MITE mezcla el polvo de metal con el aglutinante para hacer que el tamaño del molde sea un 20% más grande que el tamaño final de la hoja. Luego, con la ayuda de la sinterización a presión, la densidad del producto terminado aumenta al 99,7% de la densidad del metal base (el aglutinante se quema durante la sinterización). El resultado es un producto con una forma 3D compleja que no se puede obtener de ninguna otra forma.
Compensación de Kershaw 1597
La posibilidad de una distribución uniforme de los elementos de aleación en los aceros en polvo provocó un aumento de su porcentaje, lo que dio lugar a la aparición de los llamados súper aceros, como, por ejemplo, ZDP 189 o Cowry-X, sin embargo, la complejidad de sus el afilado y el elevado coste limitan su distribución.
Aceros más equilibrados como M390 / M398, CPM-20CV, Elmax y otros más fáciles de fabricar y mantener: CPM S30V / CPM S35V, CTS-XHP, etc. se han vuelto más populares.
Características relativas de varios aceros para cuchillos modernos.
En última instancia, todo depende del costo de la hoja: ni los súper aceros, ni siquiera los aceros en polvo de alta calidad han desplazado del mercado a los aceros sin polvo más baratos. El mercado del acero para cuchillos se puede considerar como una pirámide, con el bien merecido acero 420 en la base y los últimos súper aceros en la parte superior, descendiendo a medida que emergen aceros que son aún más “súper”.
Además, el punto aquí no está solo en el costo del material de partida: el proceso tecnológico más importante que "revela" las características del acero es el tratamiento térmico. Cada acero requiere su propio tratamiento térmico, y cuando aparece un nuevo súper acero, los fabricantes necesitan tiempo para dominarlo.
Tratamiento térmico
El tratamiento térmico: endurecimiento, revenido, normalización, recocido y tratamiento criogénico del metal, le permite llevar la hoja a las características que implica el grado del acero utilizado. El tratamiento térmico correcto de alta calidad le permite "exprimir" el acero al máximo posible, mientras que el incorrecto puede arruinar por completo el producto final, sin importar los materiales costosos que se utilicen en él. Es seguro decir que es mejor elegir una hoja de acero más simple, pero con buen tratamiento térmico, que una hoja de súper acero, hecha por un especialista que no sabe calentarla.
La clásica navaja plegable Buck Folding Hunter se ha fabricado durante mucho tiempo con acero 420HC "plano", pero las habilidades de los termistas de Buck hacen posible sacarle el máximo partido.
Una empresa de cuchillos a menudo es conocida por su capacidad para trabajar con cierto acero, y sus productos hechos de acero más moderno pueden tener un rendimiento inferior debido a procesos deficientes de tratamiento térmico.
El equipo para el tratamiento térmico juega un papel importante. Los hornos de enfriamiento modernos permiten el tratamiento térmico al vacío y en varios medios: argón, nitrógeno, helio, hidrógeno. El equipo para crioprocesamiento a una temperatura de -196 grados proporciona un aumento en la resistencia al desgaste, resistencia cíclica, corrosión y resistencia a la erosión. Por ejemplo, el recurso de productos por crioprocesamiento se puede incrementar en un 300%.
La necesidad de utilizar equipos complejos y costosos no permite que los talleres artesanales realicen todas las operaciones tecnológicas necesarias, por lo que apenas se justifica la afirmación de que “nuestro tío Kolya fabrica los mejores cuchillos del mundo en el garaje”.
Cuchillas compuestas
Otra forma de hacer hojas de cuchillo es crear hojas compuestas.
En principio, las cuchillas mencionadas anteriormente hechas de damasco y acero damasco también son compuestas: en ellas, los materiales con un contenido de carbono más bajo se combinan con materiales con un contenido de carbono más alto. Sin embargo, en las hojas compuestas modernas, el proceso se implementa de manera algo diferente.
Por lo general, la parte predominante de la hoja está hecha de un material que tiene más elasticidad, pero menos dureza y fragilidad, mientras que el filo está hecho de un material más duro. Una hoja de este tipo combina buenas propiedades mecánicas y un filo de alta calidad. Sin embargo, en modelos caros de cuchillos, todavía prefieren usar súper aceros.
Otra opción es usar acero menos costoso como base y acero más costoso pero de alta calidad en el filo. Por ejemplo, en el cuchillo Kershaw JYD II, la base del filo está hecha de acero chino 14C28N de bajo costo, y el filo está hecho del D2 estadounidense más duradero.
Cuchillo Kershaw JYD II
Sin embargo, como ocurre con los cuchillos más caros, la reducción del coste del material de partida se compensa con la complejidad de fabricar una hoja compuesta y, por tanto, estos modelos son la excepción y no la regla.
La dirección más popular en la que se utilizan las hojas compuestas son las cuchillas de diseño producidas en cantidades limitadas. Combinan materiales para crear una apariencia de hoja espectacular.
Cuchillo Zero Tolerance 0777 con hoja compuesta que incluye acero Vanax 35 en el filo y culata de acero Damasco
Pasado versus futuro
En la red, a menudo puede ver artículos que dicen que el secreto del damasco real y el damasco se ha perdido hace mucho tiempo, y ahora se están publicando sus lamentables contrapartes. Digamos, si se revela ese secreto, entonces las hojas hechas de damasco "real" o damasco darán una ventaja de 100 puntos por delante de los aceros modernos.
De hecho, esto es muy poco probable. El progreso tecnológico, los equipos y la ciencia de los materiales están ahora al más alto nivel, inalcanzable para los maestros del pasado. Sí, los buenos artesanos podrían producir productos de damasco y damasco con características adelantadas a su tiempo, pero ahora es probable que sus productos cedan a sus contrapartes modernas hechas de súper aceros.
Sin embargo, desde el momento en que aparecieron los aceros inoxidables modernos de la línea 440 y sus análogos, no existe una necesidad global de mejorar los aceros para cuchillos; casi todos los cuchillos bien hechos con el tratamiento térmico correcto hacen frente a las tareas diarias.
La aparición de super aceros en cuchillos es más bien un homenaje al mercado y al deseo de los usuarios, muchos de los cuales son fanáticos y coleccionistas de cuchillos y quieren conseguir algo nuevo, más "cool". Y no hay nada de malo en eso, ya que no solo se está mejorando el acero, sino también el diseño de los cuchillos y el diseño. Muchos de los cuchillos modernos se pueden atribuir con confianza a objetos de arte, cuyo valor artístico no es inferior a los lienzos de artistas destacados, y el valor solo aumenta con el tiempo.
En el próximo artículo, hablaremos sobre las soluciones de diseño utilizadas en los cuchillos modernos.
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