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如果用航母甲板的钢材做把刀,能不能做到削铁

2019-09-23 16:14 来源:未知

问:如果用航母甲板的钢材做把刀,能不能做到削铁如泥呢?

这真是一个有意思的问题,能削铁如泥的刀,绝对是一把好刀,越王勾践的都几千年过去了,还能寒光闪闪的削铁如泥,绝对是一把旷古绝今的宝器。



其实航母上的钢铁分很多种,不同部位需要不同的钢铁,有的地方需要耐腐蚀,有的地方需要耐高温,但最重要的一点,就是航母上的钢材都需要有一定的屈服度和抗拉性,而不是硬度,硬住太高不结实,容易崩,而硬度是判断一把刀好不好用的标准之一,如果你用航母上的刀剁骨头,估计两下就能把刀给剁两半。



虽然他们在航母上可以发挥自己的作用,但是未必可以在烹饪界有所建树,我家里有钢刀有铁刀,但是一把铁刀已经用了十几年,几年磨一次刀还很锋利,钢刀却换了一茬又一茬,所以未必钢刀就好,而航母的钢材就更加不是做菜刀的好材料了。



以前印度的巴贾杰公司曾经购买过“维克兰特”航母,拆下来以后回去融掉,然后就做了摩托车,一经推出就大受欢迎,这款车的外形设计复古,有流线的仪表盘罩,巨大的方形车灯,最酷的是上面还有一个特殊的海军徽章,“用不可战胜的金属来制造”的摩托车大受欢迎,据说质量很好,一次性可载58人。

首先,“削铁如泥”是一个夸张化形容词,所形容的程度非常意象化,并非一个可以确切比较的值,但若真的以航母甲板钢打造一把刀,其绝对说不上特别锋利。


对于一把刀来说,选用的钢材有几个重要标杆:硬度、韧性、耐磨性、边缘保留、耐腐蚀性。


除去硬度和耐磨、耐腐蚀、韧性这样大家都了解的性质,边缘保留这项性质也非常重要,该词描述的是刀锋保持锋利的时间,本质上是耐磨与抵抗变形的组合。

(图为大马士革钢,大马士革钢以其独特的花纹闻名)


一把好的刀并非将这些性质最大化,而是根据自身用途,有机地平衡这些性质,以达到领域内的最佳。若是一把刀的硬度非常高,但缺乏韧性,那么它就容易断裂,不适宜切割硬质材料;相对的,一把刀的韧性极佳,但缺乏硬度,那它就会变得非常难以打磨,也无法用以切割。


在刀具钢中,也有真正字面意思上“削铁如泥”的钢材,比较有代表性的就是CPM M4高速钢高剂量的钼,钒和钨以及相当高水平的碳,其中添加了高剂量的钼,钒和钨以及相当高水平的碳,使其拥有非凡的耐磨性与韧性水平,成为如今市面是最好的切割钢之一,其打造的刀具主要用于机床。

(钻头一类刀具使用的工具钢需要超高的耐磨性)


而像CPM S90V、CMP S100V这样主要用于打造我们印象里的那种“刀”(并非机床上那种)的钢材,都具有一个同样的特性:高含碳量。90V与其表亲100V之所以从如此多高碳钢中脱颖而出,成为性能非凡的刀片钢,还要归功于大量的钒令其耐磨性达到“变态级”,不过向钢材中添加钒会显著增加其成本,显然,成本也是钢材权衡的一部分。


相对于刀具钢,航母钢所并不追求极致的耐磨与硬度,因为要承受数十吨重舰载机的起飞与降落,航母甲板需要及其高的屈服强度,以对抗舰载机带来的巨大冲击,我们常见的工具钢Q235屈服强度为235Mpa,而福特级甲板所用的HSLA115已经达到了705Mpa。

(福特级航母首块钢板切割仪式)


HSLA字面意思就是高强度低合金钢,是英文High Strength Low Alloys的缩写,这一系列钢材在熔融时加入了稀有金属,以获得极高的强度,由于不进行热处理,该种钢材的含碳量非常低,用于制作刀具是会具有一定的强度、韧性与耐腐蚀性,但在边缘保留与耐磨上会有显著缺陷,并非顶级的刀具用钢。


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用航母甲板钢做的刀,想要砍穿平常的铁皮是没有问题的,但是想要砍断铁棍就比较难了。刀剑“削铁如泥”的情况主要出现在古代,古代的时候冶铁技术水平参差不齐,一些专门的铸剑师能够做出高质量的刀剑,而普通士兵使用的铁器质量都比较差,因此一些名刀、名剑可以做到“削铁如泥”。现代的冶铁技术相当成熟,铁器的硬度都比较高,除了特殊的切割器械,其他物品都很难做到“削铁如泥”。

▲(越王勾践剑)

例如作为湖北省博物馆,镇馆之宝的越王勾践剑,在土中埋藏了2400多年,至今肉眼看不到一点的锈迹,主要是因为铸造宝剑使用的铜锡合金又加上在宝剑的表面镀了一层铬,因而千年不锈。同时反应出我国古代高超的冶炼水平。据说出土时,考古人员为测试它的锋利程度,用它去割16层纸,不需要用力,轻轻一滑,就轻易割开。

航母甲板采用的钢材,的确是精益求精的好钢材,这些钢材在制造的时候,需要考虑到三个重要的因素。

第一点:能否承受战斗机起降时产生的热量,航母战斗机起降的时候,产生的热量温度高达1500摄氏度。由于航母的飞机起降位置相对固定,这些起降点会长期受到高温的灼烧,这就对航母甲板的耐热性和抗氧化性要求较高。因此航母甲板在制造的时候,都会加入一些镍、钒和铌,来提升航母甲板抗高温抗氧化的能力。

第二点:能否承受战斗机降落的冲击力量,以及能否承受敌方的导弹袭击。这两项对航母甲板的韧性和硬度要求比较高,战斗机在起降的时候都会产生冲击力,假如甲板的硬度不高韧性不强,时间一长就会出现变形,影响飞机的起降。在遭到导弹袭击之后,如果航母的甲板被损坏,航母就等于是失去了鹰爪的老鹰,根本无法继续作战。因此航母在海战中,甲板能否承受住敌方的饱和性攻击,也是非常重要的一项指标。

第三点:航母甲板的耐久度要足够长,航母的使用寿命在三十年以上,一般不会更换甲板。因此航母甲板在制造出来的时候,就会考虑到使用年限的问题。哪怕是航母五十年不退役,航母甲板也不能出现任何的损坏。所以航母甲板的质量都是非常高的,不打仗的情况下,可以说怎么用也用不坏。

从这几点来看,航母甲板使用的钢材肯定是最好的一类钢材。然而从做刀剑的角度来看,航母使用的钢材,并不是做刀剑最好的钢材。刀剑对于钢材的要求,同航母对钢材的要求不同,航母钢材虽然功能众多,但是其中的很多功能对于刀剑来说都是画蛇添足。术业有专攻,航母的钢材用在航母上是最佳的甲板用料,用到刀剑上的时候,充其量只是质量不错的刀剑,还远达不到一流刀剑的水平。而现在一流的刀剑,也很难能够做到“削铁如泥”,航母甲板铸成的刀剑就更不可能“削铁如泥”了。

不能!航母用的甲板钢材是不适合当刀具的,别说削铁,连切菜切肉都会特别费力,还不如剃须刀好用。这是因为钢材的属性不同,航母甲板需要的是韧性而不是刚性。

航母的飞行甲板只有5厘米厚,最多不能超过6厘米,因为增加厚度会导致船体上层重量变大,造成头重脚轻翻船。航母舰载机在降落的时候是以20几吨的重量130公里以上时速着舰的,这会给航母甲板造成很大的撞击,普通钢材在这种撞击之下早就已经断裂掉了。所以欧美钢材厂生产了记忆钢材,这种钢材韧性足,一般来说会在与舰载机接触的时候造成整体40厘米左右的下沉(再反弹),缓冲掉舰载机的着舰撞击力。有韧性的钢材往往硬度都不高,拿去当刀具都是不够锋利的。

其次,耐磨性。航母甲板的设计要求是起降舰载机高达几万架次,这舰载机的轮子整天都在跟甲板摩擦,给甲板造成的磨损也是很大的,因此耐磨性也是考量钢材的重要指标。假如拿这种钢材去当刀具的话,那么单单磨刀就会累得够呛。

做菜刀最好的选择是高碳钢,这种钢材坚硬,砍啥啥缺,而且高碳钢不耐磨,一旦刀钝了随便去磨刀石上划拉两下也就能用了。

这得看我们怎么理解削铁如泥这个概念了,如果只是用来切切平常的细铁丝,用航母甲板钢做成的刀具还是没有任何问题的(家里普通的菜刀其实也能够做到),但是要拿刀切铁块,这就属于强人所难了。实际上航母用钢并不是做刀具的最好材料,因为与刀具所要求的设计性能以及内部成分相比二者千差万别,所以千万别想当然的认为,只要用军工材料来制造民用产品就一定是最佳的选择。如果有这样想法的小伙伴,我推荐可以去考虑购买印度“维克兰特号”航母拆解钢板制作而成的开挂摩托。
(印度“巴贾杰”摩托车,使用退役航母钢回炉重铸)

航母甲板钢因为使用环境严峻且苛刻,从整体上来说,加工难度大,工艺复杂,目前全世界能够批量生产航母甲板钢的国家只有五常加上日本、印度算半个。首先航母甲板钢必须在高温高湿高盐的环境下使用,因此必须具备较好的耐腐蚀性能,所以甲板钢内一般加入少量的铬元素以提高抗海水腐蚀性能。其次甲板钢面对战斗机尾焰1500℃以上的高温烧灼时也必须具备强大的稳定性,因此甲板钢内还会添加一些镍、钒、铌元素,提高甲板钢的高温抗氧化性能。
(舰载机起飞喷射尾焰)

而甲板钢最重要的一个指标就是必须承受舰载机几十吨机体以200千米/小时以上速度着舰冲击,这就必须让其具备良好的屈服强度。而屈服强度其实并不是我们寻常意义上的强度,它更接近韧性这个概念,也就是钢板在面对外界冲击后产生一定的形变后能够自我回复,而不使内部结构遭受不可逆转破坏的性能。普通轮船甲板钢的屈服强度在200MPA左右,而航母甲板钢的屈服强度则普遍在450MPA以上,一般选择在钢材中添加稀土元素以及铝元素提高屈服强度。
(舰载机拦阻着舰)

钢在本质上其实就是碳铁合金,所以除了以上几种金属和稀土元素,甲板钢中最不容忽视的还有碳含量,钢材一般分为高碳钢(>0.6%)、中碳钢(0.25%—0.6%)、低碳钢(≤ 0.25%)三种。碳含量越高,钢材的强度也会随之增加,韧性和可塑性则会随之减少。甲板钢当然不是越硬越好,屈服韧性才是关键,更重要的是,甲板钢往往有几万平米的宽大面积,它们都是用几十米长的轧制钢板一块块焊接而成,因此必须具备良好的可塑焊接性,所以甲板钢一般不是软软的低碳钢,也不是脆硬的高碳钢,而是焊接性能良好且强度适中的中碳钢。
(美国福特级航母甲板钢切割)

知道了甲板钢的大致成分,那我们再来了解一下一把削铁如泥的钢刀(简称宝刀)对钢材的要求?要提高刀刃强度,选择强度最高的高碳钢混合加入锰元素是最好的搭配,如果要将刀刃的锋利程度增加,适当再添加一些改变钢材性能的稀土元素是为最好,要保证削铁如泥的宝刀质量,再掺入一定量的铬元素就完美了。

(这个算削铁如泥吗?)

对比甲板钢和宝刀的材料,我们发现两者虽然成分上有些许相似,但是总体上却完全是两个门派,一个是中碳钨镍铝稀土合金钢,一个是高碳锰合金钢,甲板钢韧性有余而强度不足,宝刀则强度超高但其他性能略弱。使用甲板钢去制造刀具,如果只是普通的切瓜砍菜肯定没有丝毫问题,如果不担心卷刃,那么去砍断细铁丝也不在话下,但是要做到削铁如泥,甲板钢还是那句话:臣妾做不到啊!
(福特级航母下水)

说实话难;

众所周知“削铁如泥”只是过去用来形容刀剑锋利程度的一个形容词,真正的刀剑在锋利程度上离削铁如泥相去甚远。

不过在现代刀具中,到确实有一类刀具具有削铁如泥的特性,那就是现代车床刀具。

▲作为专业加工各种材料的车刀,能称的上“削铁如泥”的恐怕也只有它了,而车刀的种类繁多,根据硬度大小可分为金刚石刀具、立方氮化硼刀具、陶瓷刀具、硬质合金钢刀具、高速钢刀具等几种。

而根据我国车刀工具牌号来看,硬质合金钢刀具削铁是完全没有问题的(由于不懂机床,如果有错误的话还望大家谅解)

▲图表中红色为常用刀具,其中Y-硬质合金、G-钴(其后数据表示含量)、X-细精粒合金、T-碳化钛(其后数字表示含量)、A-含TaC(NbC)的钨钴类合金、W-通用合金、N-以镍、钼作粘结剂的合金。

而航母甲板用钢,用的虽然也是高强度合金钢,但是成份不同,因为航母甲板钢材比如福特号航母上所采用的HSLA115,其高强度主要是指屈服强度,材料特性主要为追求低成本、易焊接。而车刀工具则不同,它不要求低成本,而是要求高强度、耐磨损。

所以这两种是完全不一样的材料,成份完全不同!

而古代刀剑所要求的特性也不一样,其要求的是能兼顾韧性和高强度,虽然在极端性能上是不如车刀的,但是韧性则要比车刀强很多,也就是说无论是航母甲板钢还是车刀或者传统刀具,它们所要求的材料特性都是各不相同的。

再一个还有加工工艺的问题,传统刀剑或者车刀之所以能做到削铁如泥,并不是单靠材料,还要有好的加工工艺。

▲过去我们总强调铸剑大师才能铸好剑,而这些大师靠的其实就是独到的铸造工艺,不然材料一样就可以铸好剑的话,大家都能造了。

而现代铸造工艺很复杂,像什么热处理、真空自耗、电渣重熔、粉末冶金之类,非常复杂,所以光拿一块航母甲板钢就想造出“削铁如泥”的宝刀……很难!

怎样定义削铁如泥?如果仅仅可以把铁给砍断的话,那么你用家里的菜刀也能砍断铁丝,这样也算是“削铁如泥”了,而如果想要真的做到把铁块当木头削,亦或者是吹毛短发的那种程度,难度就大了去了,不是说人类造不出“削铁如泥”的东西,想要造出来太简单了,毕竟今天的科技上天入地、排山填海都不在话下,不说其他,比如在工业生产中用来加工其他材料的车床刀具就能做到“削铁如泥”,这些玩意削铁真的跟削豆腐一样!

而航母甲板上的钢材,却并不适合用来制造这些“刀具”,因为甲板用钢的突出特点是屈服强度大、韧性高(能承受几十吨舰载机的高速冲击),并且耐高温(舰载机起飞时尾焰会烧灼甲板),像美国佬福特级航母上的甲板用钢是新型的HSLA-115钢,这种钢材的屈服强度接近800Mpa,这种是一种怎样的概念呢?我们日常生活中各种基建用的工程用钢屈服强度通常也不超过300Mpa,其实航母甲板用钢的工艺标准是非常高的了,用这些钢材打造一把普通的刀具,砍断一些铁钉、铁丝之类的完全没问题,但是如果想要做到跟车床刀具那样雪铁如泥应该不行!

而用来造刀具的钢材,需要满足这几个要求:高硬度、高韧性、高耐磨性等,所以,广泛用来制造刀具的是硬质合金,因为硬质合金基本上满足了刀具需要的一切要求,比如高硬度、高强度、高耐磨性、高韧性,以及耐热、耐腐蚀等,比如由wc、Tac(NbC)和co材料构成的钨钽(铌)钴类硬质合金,可以用来加工高锰钢、合金钢、高温合金以及合金铸铁等难以加工的材料,所以,想要打造一把“削铁如泥”的刀具,还不如直接用那些硬质合金来锻造,其效果应该比用航母甲板上的钢材好多了!

是什么让你产生了航母钢材非常好的错觉?

又是什么让你产生了世界上没有使用航母甲板钢,或者说战舰装甲钢制成的小刀的错觉?

第一,印度海军的维克兰特号航空母舰,在其被拆解之后,印度一家摩托车公司果断买下的这一航母拆下来的废钢铁,然后熔了造摩托去了。然后骂差评如潮。

至于装甲钢,做的小刀,那也有,在欧洲战后重建期间,一群人挪威人将眼神瞄到了已经沉没了的提尔皮茨号战列舰。接着就是打捞起来重新熔铸打小刀去了。

挪上图,了,自己看刀柄上写的是什么

接下来这就是第二个问题,那就是能不能削铁如泥?呵呵。

你要明白,钢铁是不分家的,很明显那群铸铁是铁,装甲钢归根到底它依旧是铁。

如果真想打一把削铁如泥的刀不是不可以,就是你需要有足够大的力气,那个东西他一定要足够的尖,或者说直接拿钨心脱壳穿甲弹的弹芯打一把小刀出来,会是更好的选择。(然后能不能砍动就是另一个问题了


图片里HY-100钢就是目前“弗吉尼亚级”核潜艇耐压壳体的钢牌号;HSLA-100就是“福特级”航母的用钢,从化学成分表来看这俩钢牌号都是低碳低合金高强度钢,但是它们根本不适合做成“高速工具钢”使用。

现代工业加工机床使用的切削刀具普遍使用:高速工具钢和和硬质合金做为“刀头”,唯有比加工材质更坚硬才能进行切削,否则根本切不下要加工的材料。

国内“钨系”通用型高速工具钢W18cr4v(钨18铬4钒)的化学成分表,可以与上面的HSLA-100钢对比一下,高速钢完全是高碳高合金钢!

高速钢要想切削金属,在冶炼过程中必须要加入钨、钼、钒…等高密度金属进行合金化,只有加入这些有色金属高速钢才会变得坚硬、有韧性,在高速切削过程中耐摩擦高温,这里面钨是世界上最难溶的金属之一,需要3400℃的高温才能让它熔化,所以它的耐高温性能非常好,适合高速旋转状态下切削金属而不至于较短时间内刀头红热。

而航母用钢里面根本没有钨,并且碳也很低硬度不够,而且航母用钢弹性是很高的根本不适合制造成用做金属切削的材料。
图片上的文字很模糊,它也是一种“钨系”
高速钢叫做:W6Mo5cr4v2(钨6钼5铬4钒2)那么这种高速钢是做什么的?它是制造切割锯条、锯片用的,就是将很大一块金属材料切成小块的那种锯条锯片。

航母用钢和高速钢是两种相差“十万八千里”的钢铁材料,它们之间根本不能互用,航母用钢就是做成一般老百姓用的菜刀都不行,就是太软了,别说砍排骨,就是切肉用不了三五斤刃口就堆了。
而制造这些漂亮的工艺刀的钢材有都是含碳量含有色金属高的9cr18Mo刀具专用钢制造的,美军M9军刺也是使用了这种钢材。
而这个纹理漂亮的大马士革纹工艺刀的材质是1080钢+15N20或者1095钢+15N20钢叠锻而成,1080钢就是钢丝绳用钢、1095钢就是我们日常用的板锉用钢,最早的美军M7军刺用材。这两种含碳都很高,所以它才坚硬。

人类冶铁工艺已经有2000年的历史了,到了现代对于钢的研究已经进入到了分子化水平,可以随心所欲的研制出来新型钢材,并且钢材的用途划分的非常细致,基本上类别划分出来的钢种不能用在其它方面…所以航母用钢还是老老实实的建造航母或者其它建筑用、结构件用方面为好!

懂“力学”的都知道,钢材的性能指标分为最基本的硬度和韧性,钢的韧性比铁好因此适合用来作各种刀具,但是韧性好的钢强度不够,制成刀刃容易砍出豁口,所以古代刀匠采用夹钢工艺,刀剑剑身的芯部采用低碳钢保持剑身的韧性,而刀剑的刀刃则采用高碳钢保证强度。很明显削铁如泥的刀剑不是一种钢材制成的,航母的甲板使用的钢材固然属于上品,但却未必能满刀剑的需要。

航母甲板是舰载机的起降平台,在拦阻起降状态下舰载机狠狠砸在甲板上,因此航母甲板钢材需要极高的韧性、屈服强度抵挡舰载机起降的冲击力,而且还要有耐高温性能承受舰载尾焰的高温灼烧,这显然和刀剑的要求有很大出入。根据网络上的消息,福特级航母的甲板使用了HSLA-100钢的升级版新型HSLA-115钢,这种钢材的屈服强度为795Mpa,而常见的Q235钢的屈服强度也才235Mpa,后者已经是很常用的工程材料了!

(疑似制作航母甲板的车间)

屈服强度越高能承受的冲击力就越大,航母的甲板需要承受舰载机十几吨重量的敲击,因此屈服强度是最重要的指标,但是这种钢材未必适合制作刀剑,即便是在古代夹钢工艺中也只适合制作刀刃,必须要有材料能保证刀剑芯部结构安全。如果是采用航母甲板钢材制作的刀刃,强度和锋利程度确实会很高,砍断一般的低碳铁是没有问题的,但是像电影里一样“削铁如泥”还是不太现实。

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