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13823617505鈦合金刀具沒有成為主流,有以下幾方面原因:
1. 使用性能弱于鋼材刀具
衡量使用性能方面需要綜合考慮服役條件。初入刀圈的新愛好者往往關(guān)注硬度/強度這種指標(biāo),而忽略了其他性能指標(biāo)。鈦合金作為刀具材料比較大的問題來自于彈性模量。鈦的彈性模量在常溫時為106.4 GPa,為鋼的57%。而彈性模量代表材料抵抗彈性變形的能力。這一數(shù)值較低,意味著鈦合金刀在生產(chǎn)過程中極易出現(xiàn)劇烈抖動,影響刀法的發(fā)揮。此外,鈦合金在硬度與耐磨性方面,弱于結(jié)構(gòu)鋼。鈦合金不易磨削加工給人帶來耐磨的錯覺。事實上鈦合金的耐磨性并不好,極易發(fā)生粘著磨損。把玩一陣子后,鏡面上的劃痕給有強迫癥刀具愛好者帶來了困擾。
鈦合金作為刀具材料大的阻礙在于強韌匹配問題。
在鋼材刀具的制作過程中,手工鍛打是常見工序,優(yōu)化了刀具內(nèi)部的微觀組織,提高了強韌性。更重要的,鋼材具備獨特的強韌化屬性——馬氏體相變。在加熱至完全奧氏體化溫度后,將鋼材快速冷卻至室溫,產(chǎn)生了非平衡的固態(tài)相變(碳原子難以實現(xiàn)有效遷移,形成非擴散型相變)。經(jīng)過淬火后的鋼材強度、硬度較高而韌性不足,配合回火工序是馬氏體轉(zhuǎn)化為回火馬氏體,則形成良好的強韌匹配。另外,可以通過其他手段控制馬氏體相變的過程。例如日本刀在淬火之前,在刀背部位圖上特制的黏土。在淬火時黏土覆蓋的部位冷卻速度慢低于臨界值,導(dǎo)致刀背不形成馬氏體。這樣就形成了刀刃/刀背的良好強韌組合。事實上,日本刀在淬火之前是直的。淬火后,刀刃部位馬氏體相變體積膨脹,才導(dǎo)致刀變彎了。當(dāng)然,本身刀具在鍛打過程中形成了雙金屬結(jié)構(gòu),這也是鈦合金刀具制作難以實現(xiàn)的,這里就不贅述了。
反觀鈦合金,雖然α型及α+β型鈦合金具備同素異構(gòu)相變,有產(chǎn)生馬氏體相變的基礎(chǔ)。但是由于不存在類似鋼材中碳元素的遷移機制,因此韌性下降,強度未見得有提升。所以這制約了鈦合金刀具的使用性能。
2. 加工困難,制造成本高
鈦元素在地球上的儲量并不少,高成本是由于其加工困難。鈦本身活性很高,室溫耐腐蝕是因為形成了氧化膜。高溫加工時很容易吸氧、吸氮。一般都要涉及真空設(shè)備。此外,鈦合金磨削加工困難。這顯然與傳統(tǒng)刀具加工工序(鍛打、熱處理、磨削)不匹配。硬要使用鈦合金做刀,將使制造成本做著火箭飛上天,而且使用性能也未必很好。如果有錢任性,就要較貴的不要較好的。為什么不用黃金或白銀來打造呢?成本主要體現(xiàn)在原料上,加工損耗并不高。除了有逼格,還能抵御通脹,了解一下?
3. 潛在的腐蝕問題
鈦合金本身很抗腐蝕。但是問題也出在這上面。因為一把刀很難從頭到腳用一種材料打造。一旦鈦和鋁、鋼等其他金屬接觸,就有產(chǎn)生電偶腐蝕的危險。一把高成本打造的鈦合金寶刀,在經(jīng)過愛好者收藏多年后,發(fā)現(xiàn)刀把、護手以及刀鞘都不見了。
以上是鈦合金刀具沒成為主流的大致原因。當(dāng)然,鈦合金刀具具備輕量化、順磁性或抗磁性以及可以形成美麗的氧化膜等特性,還是具備存在意義的。
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