2020年4月20日 星期一

440A/440B/440C 鋼材的迷失 (不銹鋼刀、不鏽鋼刀、冷兵器)

 
【刀客天下】440A/440B/440C 鋼材的迷失

緣起:中華文化博大精深,華人教育歷史長達數千年之久,國民政府遷台後台灣人深受中華文化教育薰陶與洗禮,腦袋日趨空古力,封建奴化教育造就不懂思考的人,往往對事人云亦云,盲從甚至盲目,喜歡隨波逐流,一窩瘋(蜂)五分鐘熱度,對人愛之欲其生恨之欲其死。這是個推廣收藏刀具的網+站,常常有人來問你的刀硬度有沒有多少多少,是不是440C啊?鋒利不鋒利?

這裡不可能扭轉全部人根深蒂固的思考模式,只希望能拋磚引玉,讓來訪者有個思考的起點。由於忙碌工作中斷斷續續書寫,無法一氣呵成,難免有前後各自發展,或是重複贅述之處,還請來訪專家能人多多包涵並感謝您的瀏覽。



1.鋼材
 
偶而就會有人在賣場問那把刀是什麼材質?440哪一種?A,B或C?有時回答:"大概是440A吧!",對方應該會回答:"啊!好可惜啊。...."
說實在的,對這類問題很無可奈何,尤其你賣的如果不是440C,而你一直說這刀怎樣好,變成好像你在詐騙他買你的刀一樣,其實我最想回答他的是:"這把刀不適合您喔,請慢慢找適合的吧。"不過,最後大多是回答:"不知道ㄟ,只知道是不銹鋼。"來結束。

像這種問題,即使有半吊子的玩家可以回答一大堆頭頭是道從各地方得來、看來或聽來的資訊,並不代表這把刀就是好的或壞的,這些資訊有時反而加重提問題者的執著,讓事情變得更複雜更難懂,甚至扭曲對鋼材的使用觀念,鑽進無法覺醒的牛角尖內。

很多賣刀的商家並非具有工程相關背景的人,但是常常有人會問他們販售的不銹鋼刀具是不是不銹鋼4xx嗎?這真是強人所難,賣刀還要有化學分析透視眼,可以知道不銹鋼是什麼規格。





一把刀大概重0.5公斤,以中國為例,一公斤440不銹鋼價格約40-60元人民幣不等,一隻刀鋼材也大概20-30元人民幣,相差一美元多而已,在競爭激烈的鋼鐵市場買到比440A/B便宜的440C是常有的事,事實上有的鋼廠這些440A/B/C報價是一起報一個價的,並非絕對是某些人所說,買10000公噸時,兩者成本是有差別的。
再說,即使售價有差有時也是市場供需的結果,不是因為規格不同的差異。當然有的刀廠是一率使用440A的,但是並不是440A會讓他省下可觀的成本,而是考量鋼料品質和供貨穩定與否,這是工廠生產管理中很大的學問,就不在這裡贅述了。
還有以前440C比較貴是因為440A/B的鋼帶是整捲的,所以加工可以用機具夾住,直接加工,而440C大多是鋼板,必須用人工送料,但是現在440C鋼帶也可以做到快4公分厚,所以也可以不用人工送料,加工成本和440A/B是一樣的。


順便一提,如果你認為不銹鋼是不會生銹的鋼種,那你十足是個對鋼材特性和應用並不熟悉的人,還得多讀些書多請教真正懂不銹鋼的人,現在有的小學生的課本已經有介紹"不銹鋼會生銹"這個觀念,所以不銹鋼會生銹已經是常識了,你是不是還自陷於一些治學不深"專家"網頁看到就接受誤導的"某某鋼材號稱超級不銹鋼"的泥淖中呢?
"不銹鋼這名詞本身就是一個翻譯錯誤誤人子弟的例子,Stain是瑕疵、污漬的意思,英文Stain還有Tarnish的意思,Tanish是物件受氧化褪色、失去光澤、生銹的意思,less是少的意思,所以Stainless steel是少瑕疵鋼,少污漬鋼,也是"少"生銹的鋼鐵的意思,不是抗銹Anti-stain或防銹Stain-proof不會生銹的意思,應該是對銹有高阻抗力High Resistance,比較正確的中文說法應該是"少"銹鋼、"耐"銹鋼或耐酸鋼。
有一個很簡單"不銹鋼生銹"的例子,就是經常被拿來做樓梯的所謂不銹鋼條,往往在彎折的地方因為受到應力破壞了晶體結構而產生應力腐蝕,所以常常會看到住家內上屋頂樓梯鋼條生銹,很多人都以為是用碳鋼冒充不銹鋼用假料的結果。
即使在西方,英文Stainless一詞本身也是一種誤導,包括很多工程人員在內,對不銹鋼不完全瞭解,認為它可以抵抗銹蝕污染的老外也很多。



2.特性
 
440C為440系列鋼材代表鋼種,是上世紀80年代廣受歡迎刀具不銹鋼鋼材之王,世界上有些地區或國家甚至只供應440C而買不到440A/B。
440C具有較高的碳含量0.95-1.2%,較高硬度,強度,和耐磨性,工業上很多軸承和閥類的組件都使用440C製造,而440A,440B含有較低碳含量,分別為0.60 - 0.75%和0.75 - 0.95%,同樣地也因為這個特性,它們都比440C具有較低硬度和較高的抗蝕性。碳分子可以增強硬度,相同的也會降低延展性,所以440A/B在延展性扳回一城。

再者,碳分子和銹蝕有必然的關係,所以防污防銹,440C是較差的,甚至所有440系列在防銹能力上,因為高碳含量,所以都比其他低碳不銹鋼材如420,410差。
而440系列鋼材中,440A在很多多水潮濕或有鹽份環境如海水中,就比440C來得耐用,所以潛水刀大多使用440A。機械特性上,440C在抗拉力、降伏點上是優於440A/B,但是韌性、抗腐蝕性和延展性440C就比440A/B稍差些。

還有磨刃時440C會帶給缺乏經驗者不少困擾,會感覺有挫折感,這點440A/B就比較容易處理些,這點中國刀會讓你很高興,很有成就感,但是也會讓你變成三天兩頭磨刀的人,研磨處理難易對某些人而言有時也是一項重要考量。

實務上部分煉鋼廠的440A/B會添加少部份硫,增加其機器切割(如鑽孔、切削等)特性,這只是特殊需求,無關優缺點。此外,拋光的效果,440A/B都比440C來得容易亮麗耀眼,這也是為什麼裝飾刀、禮儀指揮刀、復刻版紀念刀、純觀賞展示刀都使用440A。

注重亮麗外觀的餐具,絕大部分也是使用440A製造,不但比440C來得容易保養,也閃亮耀眼感覺很好。從規格編號來看,440是大類,而A/B/C是小區分,也就是它們都屬於無重大差異的同"門"兄弟,事實上一些測試數據也在伯仲之間,如果硬要說440C好過440A/B多少多少,甚至說440C比440A好多了,那真的就是不知所云了。
當然440較不同級的420就差很多了。



3.攸關技術
 

最近有一個人花40多美元買兩把克蕭戰術刀,想送朋友當禮物,收到時上面有蝕刻德國不銹鋼1.4116 German Stainless Steel,刀根上有"中國"鋼印,收到時傻眼了,本來以為是德國製的刀,卻變成中國刀,德國刀當禮物是不錯的點子,中國刀嗎,那可就是代表其他的意義了,於是這把刀被"退貨"了結。

近年來,中國一些刀廠宣稱他們部分高品質刀具改用高級的德國鋼材製造,不是使用中國本身生產的440C不銹鋼材了,希望價格能提高同時也真的開始慢慢漲價試探市場接受度,有人認為中國人很精明,懂得用德國鋼種來提升中國刀的三流品質形象,事實上,這件事西班牙和義大利早就做過了,雖然如此,還是有人認為這些刀具可能是在歐盟製造,再將組件送到中國組合。

但是不論怎樣,這類刀具就像烏鴉撿拾孔雀掉落的羽毛插在自己身上,還是沒辦法變成孔雀一樣,主要是中國雖然是粗鋼生產最大國家,但也是冶金工業技術落後國家,基本上刀具製造技術仍無法獲得重點突破,尤其熱處理技術還是遠遠落後先進工業國家甚遠。

80年代末期美國刀廠紛紛將製造業務轉移到第三世界,但是輸回美國的刀具,仍被視為垃圾、廢物,這並不是美國人對中國貨特別有偏見,德國、日本貨早期在美國也是便宜貨、劣質品,甚至粗製濫造品的代名詞,常常在賣場角落地上擺一堆一件99分錢在賣,不過經過自動化和模組化的製造技術提升,慢慢地也被美國人接受了,有的價格甚至超越美國貨,這是為什麼?

以施拉德為例,美國施拉德已經徹底脫胎換骨成為了中國施拉德,但是價格卻一落千丈,好像貼上MIC(Made in China)的符咒,就翻不了身一樣。有人說這就好像宮本武藏的無名正宗寶刀到了陣內智則(日本知名搞笑藝人)的手裏,就變成抓癢棒一樣,無什X用一樣。
中國施拉德刀具雖然加上絨布內襯精美展示盒,外表轉變成大帥哥,但是本質仍是不堪檢驗的。

美英德都是工業先進國家,具有較高的煉鋼技術這是毋庸爭議的事實,早年台灣打算自製多項重要工業設備,如幫浦、砲管、坦克扭力桿、工業加熱器等等,這些設備都和我的工作有密切相關,據我專業接觸如台機、中船、中油等相關公司瞭解,最後都是敗在熱處理技術上,而第三世界國家在這方面比台灣更差得遠了。

以前有句話說爛鐵打不了好鋼,這句話在以前或許是正確的,但是拜科技進步之賜,只要有好的熱處理技術,不太差的鋼材仍然可以打造好鋼好刀,這是絕對沒有問題的,換句話說:工匠的技術和熱處理才是決定鋼的好壞的重要因素,有好熱處理的壞鋼所作的刀,品質遠優於好鋼壞熱處理的刀。

很多不銹鋼刀僅標明440而已,並不指明為哪一種類,因為就一般用途,它們並無很大差別。在物理特性上Physical Properties,440A/B/C也無什差別,其他特性非專業技術人士,是分辨不出來的。

巴克BUCK在1993年開始使用420HC製造部分刀具,大家知道420HC雖是高碳鋼0.46%,但是和440系列相比則差多了,但是巴克獨步"刀林"的熱處理技術可以讓它的420HC刀具達到洛氏57或甚至到59度,甚至超越440A/B,這點已經被無數使用者證實,也是很多其他使用420HC的刀廠自嘆不如的,這就是技術和品管重於鋼材的明證。

有人想要買420HC製造的刀具,因為巴克很多刀像知名的BUCK 110系列都使用,所以他認為420HC是好刀用的鋼材,這就是一種無知盲從的迷失,事實上巴克有些昂貴的刀具是使用154CM鋼材的,但是這並不表示154CM就是最好的鋼材。

420是碳含量高於410但低於440的碳鋼,含碳量只有0.15-0.4%,當然比440較軟,持刃能力自然較差,不過卻有較佳的耐蝕力,所以很多潛水刀是用420製造的,跳出海水後,很明顯並不如使用較硬鋼材的工具刀來得耐用,所以大多用於非高檔刀具。

420的高碳鋼版420HC同樣也屬於低檔刀具使用鋼材,但是含碳量增加到0.44-0.46%,也變成高碳鋼的一種,當然由HC就可以看出它High Carbon的內涵,這是一種針對性的規格,好的熱處理和優良的品管,是可以讓420HC比440A(甚至可能440C)更強韌更有耐蝕力。

440A不但很多知名刀廠使用,甚至美國軍方的合約製刀,都是使用440A,雖然軍刀上的標識可能只是刀廠編號,但是熟諳軍方招標刀具規格和需求的行家知道,這些軍刀由知名得標廠商以440A製造,品質都超出軍方規格多多,根本不需要用到440C。

有經驗的刀廠在製程和熱處理技術上,已經可以掌控440A到相當接近440C的的品質,一般日常用刀和較短直刀,用440A絕對製作放心用得安心,他們很清楚知道在製造什麼,事實上,440鋼材不是上個月才開發,歷經這些年風光歲月,經驗可以累積,技術可以突破,品質可以提升,知名刀廠的440A刀具,品質已經超越次級刀廠的440C刀具,當然更非鋼鐵工業落後技術零零落落習慣偷工減料的第三世界國家刀廠的440C刀具可以相提並論。

知識必須與時俱進,適時更新,不要還停留在上個世紀。很多中國製的刀具輸出時,每隻刀刀面上都貼有洛氏硬度58的黃色標籤,刀根上有440C鋼印,有的甚至學德國飆馬PUMA在刀面還有硬度沖擊測試點,但是卻是使用尼龍刀套,你相信它真的有這個硬度嗎?他會比只打上440的日本刀或甚至台灣刀性能高嗎?

就算中國刀確實是使用440C製造,但是中國刀是以沒有"持刃久"這個"特性"聞名的,而很多知名刀廠使用440製造的刀具則是以"持刃久"著稱,如CASE刀具等,這不是和我們熟知的440A和440C的特性互相矛盾嗎?總之,歸根究底還是回到熱處理技術上。

知名製刀大師和名編輯韋恩‧古德曾說過:"有好熱處理的爛鋼可以作出非常優良的刀。"
鋼材是以噸為單位在販售,一般價格在200-300美元間,不同規格鋼種有的價差僅數美元到20美元,為什麼一隻不到半公斤的刀價差卻是數十、數百或甚至數千美元?
這是鋼材價差造成的嗎?
很顯然不是,這是加工過程創造了價值的差異,當然可能還牽涉到品牌、聲譽、原創性、數量、產地等等,和鋼材沒有絕對的關係。


4.功能考量/導向
 
SOG海軍海豹部隊戰鬥刀Seal 2000並不是用440C而是440A和AUS 8製造的,為什麼?
以手術鋼為例,Surgical Steel只是一個普通名詞,和"不銹鋼"只是在明確性程度上有所不同,手術鋼被用來製作手術器材,需要高硬度和鋒利的需求,早期手術鋼係使用316系列,後來改為420,近年的440系列,所以無法給他一個明確的規格或標準,刀廠捨棄使用規格編號,

而用手術鋼註記,就是為了擺脫無意義的規格競逐,掉入數字遊戲的陷阱,當然也包括使用低檔鋼材的這個理由。
這和冷鋼的碳鋼五號被使用的意義,並不相同,碳鋼五號只是冷鋼為了突顯他們使用鋼種有別其他廠家而用的商業混淆手法吧了,沒必要隨之起舞,甚至當起啦啦隊來。
事實上,手術鋼標準在美國材料和實驗協會標準中確有規定,共有ASTM A262, A473等數十種標準適合製作手術鋼器具,當然很顯然並不是某一種標準規格編號才稱為手術鋼。

適合製作刀刃的鋼材條件不多,最主要規格有:
1.持刃長久,也就是能長久保持銳利。
2.正常作業如在砧板上切割或剁骨頭不會折斷。
3.在正常廚房作業不易銹蝕。
4.適度鋒利。

這些440系列都可以達到,一般常識認為440C在熱處理後有較硬的硬度,然而較高的溫度,某些鋼種可以達到洛氏硬度65度,顯見硬度不是問題,硬度增加,脆性就增加,上述規格中第一項就攸關硬度,很多鋼材都可達到絕沒問題。

買刀應該按需求選擇,也就是功能導向,如果你要切割魚肉,一般人認為什麼刀都可,便宜就行了,事實上一把堅硬的大馬士革鋼刀才是適當的,用硬刀切軟的食材才是王道,這樣老媽就不必三不五時用破鑼嗓喊著:阿明啊!有空幫我磨一磨刀啊!

除了這些,有時還要考慮使用狀況,如果你要刮鬍子,那麼440C不銹鋼可能不太適合,因為太硬,刮硬鬍子會卡卡的,使用比較有韌性的碳鋼剃刀或較軟一點的440A會較適合些,什麼樣鋼材製造的剃刀最好,老師傅會告訴你,當然絕對不是不銹鋼。

440C被稱為高檔刀具鋼材,但是並不是很多刀廠都使用440C,甚至製刀名家倫戴爾Randall都是使用440B,他們的刀一隻賣到6-700美元,也沒有人會懷疑它的性能不如440C,Gerber的傳奇名刀Mark II和Gator都是使用420HC。
當然個人因素也有人會列入考量,喜歡露營活動的懶骨頭大概就需要一把較有韌性重級鋒利又耐腐蝕的刀,而不是高硬度的大馬士革鋼刀了。
 

硬度

很多人一生都在追求硬度,把硬度等同於強度,好像什麼都要越硬越好,非硬不可無可救藥的死硬派。事實上,物品的好壞常常不是經由硬度來判斷,而是由強度來判斷,有強度的物品,可以在一段特定時間內接受應力或負載而不會永久變形,也就是具有橈性,
當外力消失後可以馬上或是經過一段時間還原過來,而太硬的東西就缺少橈性,無法承受短暫變形,但是在大多數作業中物體承受應力都會導致變形,即使切割食材,刀刃劃過食材時橫向的應力都會導致刀刃變形,光有硬度沒有強度的鋼材如果變形就很難還原,高頻率的變形會造成碎裂或折斷,較常看見的就是造成刀刃刃緣的缺口。

巴克110是知名的傳統折刀,基本上使用較便宜的420HC鋼材,但是熱處理可以到達洛氏58度或甚至到59度,如使用不同的較昂貴鋼材如SV30的BUCK 110甚至可以高達61度。下圖是一隻在撓性試驗折斷的名牌折刀,相同試驗硬度較低的316和440A鋼材在負載產生形變,並在卸載後還原而通過試驗。

事實上,好的鋼材是一些特性的函數,有較高強度、韌性、耐磨、持刃久、抗蝕等特性,可見硬度絕對不是最重要的,高強度鋼材可以吸收外力不致產生永久性變形,或甚至斷裂;高韌性的鋼材,在重度作業如砍劈木頭或受衝擊時不會碎裂或破損;

耐磨性佳的鋼材可以在長時間切割性摩擦或甚至高速和同質或異質材料摩擦也不容易缺損,甚至會造成相對摩擦的物質損耗而自己安然無恙或缺損極微小;持刃久的特性使刃緣仍長時間保持鋒利不輕易鈍化,刀具展現的持刃性會因不同用途而異,瞭解自己刀具的用途,再選購特定鋼材刀具是必要的;抗銹性在近代變成一種非常重要的特性,抗氧化、抗髒污、防銹和抗腐蝕變成絕大多數鋼材的必要條件。

硬度試驗是測試物體對塑性形變的抵抗能力,對特定標準的壓痕器給予一定的荷重和加速度,在材料表面壓下,利用該材料局部所造成的抵抗結果以量化表示硬度的一種試驗,常見的勃氏、洛氏、維氏等硬度試驗都是這類,而蕭氏硬度試驗則係使用衝擊方式來取得硬度測量值。

事實上,硬度試驗測試的是鋼基質排列結構的硬度,是測量很多分子的平均硬度,而不是個別化學物的顆粒結構,就好像打戰或比賽的佈陣一樣,不是設某一成員的能力(硬度),而是測試宏觀的整體硬度,所以兩種結構(佈陣)不同的材料,是有可能具有相同的硬度測試值。
常常有人把硬度和耐磨損畫上等號,技術上,即使不是也是有相對正比關係,好像就是這麼回事,這樣的話硬度就變成鋼材很重要的特性了。理論上硬度和鋼材強度中的....


待續....有問有後續,沒問就等有時間再寫下去了

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