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              為什么鈦或鈦合金制作的刀具很少見?
              2022-10-08

              鈦合金對比結構鋼的力學優勢主要體現在比強度(強度與密度之比)上,即其優勢主要體現在輕量化上,而非指標的相對數值。除此之外,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注硬度/強度這種指標,而忽略了其他性能指標。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。這一數值較低,意味著鈦合金刀在生產過程中極易出現劇烈抖動,影響刀法的發揮。

              事實上,2012年,美國NEMO Arms公司推出了一款全鈦合金AR10突擊步槍。除了鈦合金加工帶來的高成本問題,由于彈性模量低導致的槍神劇烈抖動也影響其使用性能。顯然,這種性能受限、成本奇高的產品只能像黃金AK一樣成為高級玩具。

              此外,鈦合金在硬度與耐磨性方面,弱于結構鋼。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,優化了刀具內部的微觀組織,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,產生了非平衡的固態相變(碳原子難以實現有效遷移,形成非擴散型相變)。經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,才導致刀變彎了。當然,本身刀具在鍛打過程中形成了雙金屬結構,這也是鈦合金刀具制作難以實現的,這里就不贅述了。


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