作者:Marty Weiser
介绍
许多初学者和经验丰富的盆景从业者在决定使用碳钢(黑色)工具或通常更昂贵的闪亮不锈钢工具时,往往处于两难境地。
我一直认为,购买质量更高的碳钢工具比使用同等或更昂贵的不锈钢工具更好,更经济。但辩论将永远激烈。
冶金学家和盆景从业者Marty Weiser提供以下关于不锈钢和碳钢之间差异的讨论,以帮助您自己决定。
什么是不锈钢?
通常,不锈钢(SS)通过向铁中添加至少10%的铬(Cr)来制造。然后,SS形成基于铬倍半氧化物的表面氧化物,其粘附到SS并防止进一步腐蚀。这将材料锁定在铁素体相中,该铁素体相是体心立方(BCC)并且具有中等强度并且不具有极好的延展性。
通常将镍(Ni)添加到SS中以将结构转化为更加延展的奥氏体相并增加对高温氧化的抵抗力。最常见的SS级别之一含有18%的Cr和8%的Ni,可用于从工业管道到勺子和叉子的各种产品。在美国,这被称为303型或304型SS。
碳在钢中的作用
通常将碳添加到钢中以增加其硬度。添加低至0.5%的碳可以使钢的硬度产生巨大差异。然而,增加的硬度具有缺点 - 延展性小得多。仔细控制热处理可以控制硬度和延展性之间的权衡 - 但是如果你犯了一个错误,你最终可能会得到一个不会抓住边缘的刀片,或者如果你放下它就会破碎的刀片。非常高品质的日本钢制工具通常将一块高延展性,低碳钢层压成一层薄的低延展性,高碳钢,使刀片具有坚硬的切削刃和合理的延展性车身。
列为具有2%至5%碳的铸铁通常太脆而不能制造出良好的切削工具。然而,它们确实制造了出色的机床,因为它们在尺寸上非常稳定。
不锈钢中碳的问题
但是,我们正在讨论SS。如果你查看钢的定义,你会发现“含有超过0.1%碳的铁合金”。如果你查看大多数SS的成分,你会发现碳含量限制在0.1%以下。因此,SS在技术上不是钢铁。为什么SS的碳含量有限?好吧,如果你搞砸了热处理,那么碳就喜欢与Cr结合形成碳化铬,其配方为Cr23C6。该化合物沿晶界形成(此处未定义)并沿Cr的晶界剥离区域。但是,在材料中添加Cr使其具有耐腐蚀性,因此如果将其取下,则SS不再是不锈钢。这就是SS的碳浓度有限的原因。
因此SS不含大量碳,以确保它仍然是不锈钢。结果是什么?碳足够使钢材变硬,因此它们具有非常好的前沿性。因此,SS不是很硬并且制造糟糕的切削工具。
好吧不是真的。冶金学家认为,一种既不锈钢又具有良好切削刃的金属也会很棒,所以他们开发了一种具有相当好的切削刃的SS。在美国,这些是400系列SS。关键是通过仔细控制成分和热处理,您可以创造出一种在耐腐蚀性和硬度之间良好折衷的金属。但是,如果你最终得到的材料太硬(脆)或太软(不会保持和弯曲),你会犯错误。通常便宜的SS工具(例如刀具)过于柔软,而高质量的工具通常是在太硬的一侧或错误的一侧。
最后
总之,SS是用词不当(它既不是钢也不是完全不锈钢)。良好的SS盆景工具很昂贵,因为它们很难制造。我建议优质的碳钢工具将拥有更好的优势,并且比价格更高的SS工具更长或更长。