工匠使命——打鐵還需自身硬

幾年前趁著促銷買了一套雙立人的菜刀回家。

爹孃非常不屑:你這玩意兒,花花架子。也就落個好看,不見得比我地攤上十塊錢淘回來的好使。

用了幾天切菜還算順手。本著省事的精神,我媽經常喜歡用刀背砸點東西,杏核啊、藥片啊一類。

沒幾下就拿著刀來找我:“說你的刀不行吧!你看,輕輕幾下刀背全是坑!”哎,這……面子要往哪兒擱?

工匠使命——打鐵還需自身硬

槓精是什麼?不服氣不甘心!

咱問問專業人士唄!回答如下:比較好的刀都會採用複合結構。刀刃採用高硬度材料,切削便利;刀背採用低硬度高韌性材料,防止刀具斷裂。再精細一些的還有複雜的局部熱處理工藝使刀具更加好用、耐用。

如果都採用高硬材料,這把刀命不長。

工匠使命——打鐵還需自身硬

哈!扳回一局。

遠古時代,金屬罕見而珍貴,世上只有銅與金天然存在。金屬實在是太過神奇,既硬如頑石又能隨意塑形。人類進步與金屬材料開發利用息息相關。

現在咱們知道金屬都是晶體,當中獨特的晶體瑕疵:位錯,移動起來令金屬可以變形而不斷裂。金屬的熔點越高,晶體內的化學鍵強度越大,就會越堅硬。兩種或多種金屬合在一起能改變晶體結構,往往會比純金屬更加堅硬。

一旦到了末世,再也不要指望能花小小錢極其方便地購買到各種金屬製品。一切靠自己,不得不召喚回那古老的行業:鐵匠。

工匠使命——打鐵還需自身硬

前工業化時代,幾乎所有的金屬加工都由鐵匠完成。可別小看鐵匠,集技術、力氣、運氣於一身,社會地位往往挺高,不但家住中心位置,還常常擔任一些重要社會職務。當然收入也不錯,據說做武器的高級匠人掙得比普通騎士還多,玩日常用品的匠人收入也比普通市民高出好幾倍。

將金屬燒至紅熱狀態,用錘和砧就能改變它的形狀,而且金屬單單靠著捶打也能越來越硬。之後再次加熱,金屬又會變軟。所謂千錘百煉就這個意思。

工匠使命——打鐵還需自身硬

從這裡我們可以看到,掌握好捶打和熱處理基本入了鐵匠的行。

打鐵既要力氣又要恆心,在水資源充沛的地方,完全可以交給水力來完成。

熱處理非常依賴經驗與技術水平。從十五世紀起,日本武士刀獨步天下五百年未被超越,靠的就是選材與熱處理。

來看看鋼鐵的劃分。

生鐵:含碳量大於2%的鐵碳合金,除去鐵碳之外的雜質後又叫鑄鐵,硬度高、較脆,可以用模具鑄造工件。

熟鐵:由生鐵精煉而成,含碳量在0.02%以下。又叫鍛鐵、純鐵,其質地軟、塑性延展性好,可以拉成絲,易鍛造和焊接。

鋼:是對含碳量質量百分比介於0.02%至2.11%之間的鐵碳合金的統稱。其各方面特性都很好。

而熱處理就是四把火:退火、正火、淬火、回火。

淬火最為有名。把鋼材加熱到很高的溫度,鋼的內部結構會發生變化(馬氏體是最硬的一種結構);之後突然冷卻鋼材,鋼材結構來不及變回較軟形態,就此凍結。

工匠使命——打鐵還需自身硬

工匠使命——打鐵還需自身硬

這個時候鋼材非常硬,也脆。還需要回火工藝來降低一點點強度換回韌性。

繼續將工件加熱到較低溫度,保持一段時間,再慢慢冷卻即可。

淬火和回火常常一起使用。為了得到不同性質的材料,淬火衍生出多種工藝:雙介質淬火、分級淬火、等溫淬火等等。

正火與退火是加熱後緩慢冷卻工件,多為前處理工藝。

當然,並不是加工所有工件都必須如此複雜。相比與鍛打,鑄造效率高出很多倍。

工匠使命——打鐵還需自身硬

先手工雕刻好所需零件的木質原型,再做兩個相同大小的木框架。用水拌和粘土、細沙,分兩次在框架中將模型包裹起來。完全乾透之後,這一對可以分開的框架叫做模具。

將(鑄鐵)高碳鐵水直接倒入模具中,冷卻成型即可。

不是所有生鐵都可以直接用於鑄造。

生鐵當中碳存在形態的不同,可分為鍊鋼生鐵、鑄造生鐵和球墨鑄鐵幾種。鍊鋼生鐵又叫白口鐵,主要含碳化鐵,敲擊斷面呈白色。它機械性能過脆,只能用來鍊鋼。鑄造生鐵又叫灰口鐵,主要含石墨,敲擊斷面呈灰色。石墨本身質地較軟,有潤滑作用,故灰口鐵機械性能耐磨、易切削、易鑄造。多用於加工機床床座、鐵管等零件。球墨鑄鐵主要含球形石墨。其機械性能優良很接近鋼材,比灰口鐵更有彈性,廣泛用於加工曲軸、齒輪、活塞等高級零件。球墨鑄鐵與灰口鐵外觀接近,需要仔細分辨。球墨鑄鐵敲擊斷面呈黑灰色,晶粒細小;零件表面也較灰口鐵更加光滑;還可以通過敲擊聲響判斷,球墨鑄鐵清脆,灰口鐵沉悶。

鑄鐵造件不能濫用,它易碎不抗拉,這個特徵引發過很多大災難。曾經位於蘇格蘭陽斯的泰灣鐵路橋是當時是世界上最長橋樑。一八七九年十二月二十八日,這座剛剛建成一年半橫跨泰晤士河的鐵橋被大風吹垮,一輛載有七十五名乘客的火車墜河,無人生還。

...The End...

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