Messer: die Evolution von Stahl

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Anonim
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Das Messer ist eines der ältesten Werkzeuge der Menschheit. Wenn wir die Stein- und Bronzezeit außer Acht lassen, dann ist ein Messer im einfachsten Fall ein geschärftes Stück Eisen (Stahl) mit einem angenehm zu haltenden Griff.

Der Hauptteil des Messers, der seinen funktionellen Zweck bestimmt, ist eine Klinge mit einer Schneide. Seine Fähigkeiten werden weitgehend vom Konstruktionsmaterial - Stahl und seiner Wärmebehandlung - bestimmt.

Zusammensetzung und Struktur

Die Eigenschaften von Stahl werden durch seine Zusammensetzung und Struktur bestimmt. Das Vorhandensein bestimmter Verunreinigungen (Legierungselemente) kann die Härte oder Korrosionsbeständigkeit der Klinge erhöhen. Das Problem liegt oft darin, dass wir durch die Erhöhung der Härte gleichzeitig die Sprödigkeit des Stahls erhöhen und seine Korrosionsbeständigkeit verringern können. Andererseits verschlechtern wir durch die Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit andere Parameter.

Kohlenstoff erhöht beispielsweise die Härte von Stahl, verringert jedoch seine Zähigkeit und Duktilität. Auch andere Legierungselemente verleihen dem Stahl sowohl positive als auch negative Eigenschaften. Chrom erhöht die Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit, erhöht aber die Sprödigkeit. Vanadium und Molybdän erhöhen die Zähigkeit und Festigkeit, erhöhen die Beständigkeit gegen thermische Einwirkungen, Nickel - erhöht die Korrosionsbeständigkeit, Härte und Zähigkeit von Stahl, Vanadium verbessert die Festigkeit und Verschleißfestigkeit von Stahl. Mangan und Silizium erhöhen die Duktilität des Stahls. Alle diese Elemente tragen ihre positiven Eigenschaften nur in genau definierten Mengen, weshalb Metallurgen bei der Wahl der Stahlzusammensetzung äußerst sorgfältig und ausgewogen sein müssen.

Zudem neigen Legierungselemente häufig dazu, sich an bestimmten Stellen zu konzentrieren, an denen eine Spannungsquelle entstehen kann, wodurch die Klinge unter Belastung genau an dieser Stelle bricht.

Messer: die Evolution von Stahl
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Aus diesem Grund entstanden früher Damast- und Damaststähle, bei denen durch mehrfache Überlagerung mehrerer Stahlsorten und deren Schmieden eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Legierungselemente erreicht wurde.

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In der jüngsten Messergeschichte lassen sich laut Autor drei Perioden unterscheiden.

Die erste Periode war die Verwendung von "rostenden" Kohlenstoffstählen und rostfreien Stählen mit geringer Härte und Schnitthaltigkeit (erste Hälfte des 20. Jahrhunderts).

Die zweite Periode ist das Aufkommen von nichtrostenden Stählen mit hohen Härte- und Schnitthaltigkeitseigenschaften (zweite Hälfte des 20. Jahrhunderts).

Die dritte Periode ist das Auftreten von pulverförmigen rostfreien Stählen (Anfang des XXI. Jahrhunderts).

Diese Zeiträume können als eher willkürlich angesehen werden, da einige Unternehmen bereits Messer aus Kohlenstoffstahl herstellen. Dennoch tauchten Anfang des 20. Jahrhunderts die ersten rostfreien Stähle auf, darunter der berühmte 420er Stahl, aus dem noch heute weltweit eine Vielzahl von Messern hergestellt wird. Wenn beispielsweise ein billiges chinesisches Messer gekauft wird, das mehrere hundert Rubel kostet, enthält die Klinge höchstwahrscheinlich 420-Stahl.

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Das Aufkommen der Stahlsorten 440A, 440B, 440C (enge russische Gegenstücke 65x13, 95x18, 110x18), die sich in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts durch einen hohen Kohlenstoffgehalt auszeichnen, ermöglichte es, bedingt rostfreie Messer mit vergleichbaren Härte- und Schneideigenschaften herzustellen bis hin zu Messern und Klingen aus Kohlenstoffstahl.

Warum "bedingt rostfrei"?

Da fast jeder Stahl rosten kann, stellt sich nur die Frage nach der Umgebung und dem Grad der Belastung. Zum Beispiel korrodieren die meisten Edelstähle auf See durch Salzwasser gut. Übrigens ist der uralte 420er Stahl einer der rostfreisten Stähle.

Dennoch ist es im Alltag viel bequemer, Edelstahlmesser zu verwenden - während der Edelstahl im gleichen Zeitraum nur mit Rostflecken bedeckt ist, rostet der Kohlenstoffstahl zu Löchern. Außerdem erzeugen Kohlenstoffstähle beim Schneiden oft einen unangenehmen Nachgeschmack.

Das Auftreten von Pulverstählen half, das Problem der Gleichmäßigkeit der Verteilung von Legierungselementen zu lösen. Eine der Möglichkeiten, Stahlpulver zu erhalten, besteht darin, geschmolzenes Metall in einer Inertgasumgebung zu sprühen, wonach ein feines Pulver mit gleichmäßig verteilten Legierungselementen gebildet wird. Danach wird das Pulver durch isostatisches Pressen zu einem monolithischen Stab gesintert.

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Einer der ersten und am häufigsten verwendeten Pulverstähle für die Messerherstellung war CPM S30V, der 2001 von Dick Barber, einem Spezialisten der schwedischen Crucible Materials Corporation, und Chris Reeve, einem renommierten Messermacher, entwickelt wurde.

Neben dem üblichen Verfahren zur Herstellung von Klingen aus Bändern und Stäben ermöglicht Pulverstahl sehr interessante technologische Lösungen.

Das amerikanische Unternehmen Kershaw hat ein Klappmesser Offset 1597 auf den Markt gebracht, dessen Klinge mit der MIM-Technologie (Metal Injection Molding) hergestellt wird - einer Technologie zum Gießen von Pulvermetallen und Legierungen unter Druck, auch MITE (Metal Injection Molding with an Edge) genannt. Die MIM / MITE-Technologie mischt das Metallpulver mit dem Bindemittel, um die Formgröße 20 % größer als die endgültige Klingengröße zu machen. Anschließend wird mit Hilfe des Sinterns unter Druck die Dichte des Fertigprodukts auf 99,7 % der Dichte des Grundmetalls erhöht (der Binder brennt beim Sintern aus). Das Ergebnis ist ein Produkt mit einer komplexen 3D-Form, die anders nicht zu erhalten ist.

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Die Möglichkeit der gleichmäßigen Verteilung von Legierungselementen in Pulverstählen führte zu einer Erhöhung ihres Anteils, was zum Auftreten sogenannter Superstähle wie z. B. ZDP 189 oder Cowry-X führte, jedoch die Komplexität ihrer Schärfen und hohe Kosten begrenzen ihre Verbreitung.

Ausgeglichenere Stähle wie M390 / M398, CPM-20CV, Elmax und andere, die einfacher herzustellen und zu warten sind - CPM S30V / CPM S35V, CTS-XHP usw. sind beliebter geworden.

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Letztlich hängt alles vom Preis der Klinge ab – weder Superstähle, noch auch nur hochwertige Pulverstähle haben billigere Nicht-Pulverstähle vom Markt verdrängt. Der Markt für Messerstahl kann man sich als Pyramide vorstellen, mit dem wohlverdienten 420er Stahl an der Basis und den neuesten Superstählen an der Spitze, die absteigen, wenn Stähle auftauchen, die noch „super“sind.

Dabei geht es nicht nur um die Kosten des Ausgangsmaterials – der wichtigste technologische Prozess, der die Eigenschaften von Stahl „enthüllt“, ist die Wärmebehandlung. Jeder Stahl erfordert seine eigene Wärmebehandlung und wenn ein neuer Superstahl auf den Markt kommt, brauchen die Hersteller Zeit, um ihn zu beherrschen.

Wärmebehandlung

Wärmebehandlung - Härten, Anlassen, Normalisieren, Glühen und kryogene Behandlung des Metalls ermöglicht es Ihnen, die Klinge auf die Eigenschaften zu bringen, die durch die verwendete Stahlsorte impliziert werden. Die richtige hochwertige Wärmebehandlung ermöglicht es Ihnen, das Maximum aus Stahl zu "quetschen", während die falsche das Endprodukt völlig ruinieren kann, egal welche teuren Materialien darin verwendet werden. Man kann mit Sicherheit sagen, dass es besser ist, eine Klinge aus einfacherem Stahl mit guter Wärmebehandlung zu wählen, als eine Klinge aus Superstahl, die von einem Spezialisten hergestellt wird, der nicht weiß, wie man sie erhitzt.

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Ein Messerhersteller ist oft für seine Fähigkeit bekannt, mit einem bestimmten Stahl zu arbeiten, und seine Produkte aus modernerem Stahl können aufgrund schlechter Wärmebehandlungsverfahren eine unterlegene Leistung aufweisen.

Geräte zur Wärmebehandlung spielen eine wichtige Rolle. Moderne Abschrecköfen ermöglichen die Wärmebehandlung im Vakuum und in verschiedenen Medien - Argon, Stickstoff, Helium, Wasserstoff. Ausrüstung für die Kryoverarbeitung bei einer Temperatur von -196 Grad bietet eine Erhöhung der Verschleißfestigkeit, Zyklenfestigkeit, Korrosions- und Erosionsbeständigkeit. Zum Beispiel kann die Ressource von Produkten durch Kryoverarbeitung um 300% erhöht werden.

Die Notwendigkeit, komplexe und teure Geräte zu verwenden, ermöglicht es Handwerksbetrieben nicht, alle notwendigen technologischen Operationen durchzuführen, daher ist die Behauptung, dass „unser Onkel Kolya die besten Messer der Welt in der Garage herstellt“, kaum gerechtfertigt.

Verbundklingen

Eine andere Möglichkeit, Messerklingen herzustellen, besteht darin, Verbundklingen herzustellen.

Grundsätzlich sind auch die oben genannten Klingen aus Damast- und Damaststählen Verbundwerkstoffe – bei ihnen werden Materialien mit geringerem Kohlenstoffgehalt mit Materialien mit höherem Kohlenstoffgehalt kombiniert. Bei modernen Kompositschaufeln wird der Prozess jedoch etwas anders implementiert.

Üblicherweise besteht der überwiegende Teil der Klinge aus einem Material mit höherer Elastizität, aber weniger Härte und Sprödigkeit, während die Schneide aus einem härteren Material besteht. Eine solche Klinge vereint gute mechanische Eigenschaften und eine hochwertige Schneide. Bei teuren Messermodellen bevorzugen sie jedoch immer noch Superstähle.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, billigeren Stahl als Basis und teureren, aber hochwertigen Stahl als Schneide zu verwenden. Beim Kershaw JYD II-Messer beispielsweise besteht die Basis der Schneide aus kostengünstigem chinesischem 14C28N-Stahl und die Schneide aus dem haltbareren amerikanischen D2.

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Wie bei teureren Messern wird jedoch die Reduzierung der Kosten des Ausgangsmaterials durch die Komplexität der Herstellung einer Verbundklinge kompensiert, und daher sind solche Modelle eher die Ausnahme als die Regel.

Die beliebteste Richtung, in der Composite-Klingen verwendet werden, sind Designermesser, die in begrenzter Stückzahl hergestellt werden. Sie kombinieren Materialien zu einer spektakulären Klingenoptik.

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Vergangenheit gegen Zukunft

Im Internet sieht man oft Artikel, die besagen, dass das Geheimnis von echtem Damast und Damast längst verloren gegangen ist und jetzt seine erbärmlichen Gegenstücke veröffentlicht werden. Sagen wir, wenn dieses Geheimnis gelüftet wird, dann haben Klingen aus "echtem" Damast oder Damast einen Vorsprung von 100 Punkten vor modernen Stählen.

Tatsächlich ist dies sehr unwahrscheinlich. Technologischer Fortschritt, Ausrüstung und Materialwissenschaft sind heute auf höchstem Niveau, unerreichbar für die Meister der Vergangenheit. Ja, gute Handwerker könnten Produkte aus Damast und Damast herstellen, deren Eigenschaften ihrer Zeit voraus waren, aber jetzt dürften ihre Produkte ihren modernen Pendants aus Superstählen weichen.

Seit dem Erscheinen moderner rostfreier Stähle der 440er Linie und ihrer Analoga besteht jedoch kein globaler Bedarf an der Verbesserung von Messerstählen - fast alle gut verarbeiteten Messer mit korrekter Wärmebehandlung meistern die täglichen Aufgaben.

Das Auftauchen von Superstählen auf Messern ist eher eine Hommage an den Markt und den Wunsch der Anwender, von denen viele Fans und Sammler von Messern sind und etwas Neues, "Cooler" haben wollen. Und daran ist nichts auszusetzen, denn nicht nur Stahl wird verbessert, sondern auch das Design von Messern und Design. Viele der modernen Messer lassen sich getrost Kunstgegenständen zuordnen, deren künstlerischer Wert den Leinwänden herausragender Künstler in nichts nachsteht und der Wert nur mit der Zeit steigt.

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