Käsitteellä ”veitsi” voidaan kuvata näennäisesti loputtomasti erilaisia tuotteita taitto- ja automaattiveitsistä kiinteisiin teriin ja luurankomaisiin työkaluihin. Veitsiteollisuus suunnittelee ja valmistaa laajalti erilaisia luomuksia vastaamaan yhtä monenlaisia tarpeita lukuisille käyttäjätyypeille. Tämän seurauksena veitsiä valmistavien ihmisten on tehtävä pitkä lista päätöksiä määrittääkseen ja määritelläkseen jokaisen luomansa terän ulkonäön, suorituskyvyn ja käyttötarkoituksen. Luettelon ehkä tärkein yksittäinen päätös koskee sen teräksen valintaa, joka muodostaa veitsen toiminnallisten osien keskipisteen: Sen terä.
Vähemmän kuin koskaan aiemmin veitsiteollisuuden historiassa 2000-luvun veitsentekijät voivat valita teräterästen pitkästä valikoimasta, joista jokaisella on omat etunsa, haittansa, vahvuutensa ja heikkoutensa. Tässä valintaprosessissa mikään ominaisuus tai ominaisuuksien yhdistelmä ei vastaa täydellisyyttä. Jotkut veitsentekijät suosivat tiettyjä teräksiä sen perusteella, miten nämä metallit kykenevät osoittamaan tiettyjä ominaisuuksia, mutta jokainen teräs edustaa yksilöllistä tasapainoilua plus- ja miinuspuolien välillä. Jos yhtä ominaisuutta parannetaan, toinen ominaisuus kärsii heilurireaktiossa. Monet teräterästen väliset päätökset perustuvat valintoihin kovuuden ja sitkeyden, terän pysyvyyden ja teroituksen helppouden, korroosionkestävyyden ja sitkeyden ja niin edelleen välillä.
Nykyaikainen metallurgia on kehittänyt kekseliäitä ratkaisuja ikivanhoihin ongelmiin, joita veitsentekijät kohtaavat. Esimerkiksi jotkin seosteräkset nostavat teränkestävyyden ennennäkemättömälle tasolle, mutta itse metallit vaativat kehittyneitä taitoja teroittaakseen ne oikein ja tehokkaasti. Samaan aikaan jotkin veitsimallit vaativat kuitenkin suhteellisen vanhanaikaisia hyveitä, kuten helposti teroitettavaa terää, jolla saavutetaan hyvä särmä ja joka selviytyy kovista työtehtävistä kestävällä sitkeydellä. Näissä käyttökohteissa jotkut suunnittelijat turvautuvat 1095-hiiliteräksen hyväksi havaittuun suorituskykyyn.
PERUSTERÄSTEN LUOKITTELU
Kun ymmärrät, miten 1095-teräs sopii hiiliterästen luokkaan ja miten hiiliteräksiä verrataan muihin terästyyppeihin, voit alkaa hahmottaa peruskriteerit, jotka auttavat muokkaamaan joitain teräterästen valintoja yksittäistä veistä varten. Hiiliteräkset koostuvat suhteellisen yksinkertaisista, vain muutaman alkuaineen seoksista. Kaikkien terästen lähtökohtana olevan rautapohjan lisäksi hiiliteräkset sisältävät vaihtelevia määriä alkuaineita, joista ne saavat nimensä (0,12-2,00 %), sekä pieniä määriä muita alkuaineita.
Amerikkalaisen rauta- ja terästutkimusinstituutin (American Iron and Steel Institute) hiiliteräksen alkuaineiden kemiallista koostumusta koskevissa rajoissa sanotaan, että hiiliteräksessä ei saa olla enempää kuin 1,65 % mangaania, 0,60 % piitä eikä kuparia eikä kuparia saa olla enempää kuin minimissään 0,40 %. Lisäksi hiiliteräksen kaava ei saa vaatia vähimmäismäärää monista muista alkuaineista, jotka antavat seosteräksille niiden suorituskykyominaisuudet, mukaan lukien kromi, molybdeeni, nikkeli ja vanadiini, joita esiintyy usein monimutkaisissa seoksissa, sekä koboltti, niobium, titaani, volframi ja zirkonium. Kaavassa ei itse asiassa saa määritellä käytännössä mitään muuta pakollista pitoisuutta kuin rautaa ja hiiltä.
Merkintä ”1095-teräs” edustaa SAE:n kansainvälisen teräksen luokitusjärjestelmän mukaista luokitusta, jota sovelletaan metalliin. Tässä järjestelmässä nelinumeroisen luokituksen kaksi ensimmäistä numeroa edustavat pääelementtiä tai -elementtejä, jotka on lisätty rautaan tietyn terästyypin tuottamiseksi. Kaksi viimeistä numeroa edustavat hiilen prosenttiosuutta kaavassa. Teräksen 1095 tapauksessa etunumero ”1” tunnistaa metallin hiiliteräkseksi, ”0” osoittaa, että se ei sisällä sekundaarista seosaineita, ja ”95” edustaa sen hiilipitoisuutta. Hiiliteräksistä 1095-teräksellä on lisäksi se rajoitus, että sen hiilipitoisuus saa olla enintään noin 1,00 prosenttia. 1095-teräs sisältää myös 0,35-0,50 % mangaania, alle 0,05 % rikkiä ja alle 0,04 % fosforia.
Elementit ja suorituskyky
Metallurgit rakentavat seoskaavat luettelosta alkuaineita, jotka lisäävät tuloksena syntyvään metalliin tiettyjä ominaisuuksia ja vähentävät siitä tiettyjä rajoituksia. Enemmän ei ole aina parempi. Jotkin alkuaineet tuottavat ei-toivottuja ominaisuuksia, kun niiden määrät kasvavat. Useimmissa tapauksissa jokainen lisäys alkuaineiden kemiaan edustaa kompromissia kahden ominaisuuden välillä.
Hiili, alkuaine, joka muuttaa raudan teräkseksi, lisää kovuutta, kulutuskestävyyttä ja särmäkestävyyttä. Kromi on jaksollisen järjestelmän kovin alkuaine, joka lisää kovuutta ja kulutuskestävyyttä sekä korroosionkestävyyttä. Koboltti lisää kovuutta ja sitkeyttä ja voi moninkertaistaa muiden seosaineiden vaikutukset. Kupari lisää korroosionkestävyyttä. Mangaani lisää kovuutta ja kulutuskestävyyttä ja voi auttaa poistamaan happea teräksestä tuotantoprosessien aikana. Molybdeeni lisää kovuutta, sitkeyttä ja korroosionkestävyyttä. Nikkeli lisää sitkeyttä samalla, kun se vähentää kovuutta. Niobium voi korvata hiilen ja tuottaa sitkeän, kovan ja korroosionkestävän seoksen. Fosfori lisää kovuutta, mutta voi johtaa haurauteen suurina määrinä; jotkut metallurgit pitävät sitä pikemminkin saastuttavana tekijänä kuin toivottavana osana seoksen reseptiä. Pii auttaa mangaanin tavoin poistamaan happea teräksen valmistuksen aikana; se auttaa myös lisäämään kovuutta. Rikki on yleensä pikemminkin epäpuhtaus kuin komponentti, sillä se vähentää sitkeyttä, vaikka pienet määrät rikkiä voivat tehdä teräksestä helpommin työstettävän. Volframi lisää kovuutta ja sitkeyttä. Vanadiini auttaa kehittämään sitkeyttä, kulumiskestävyyttä ja korroosionkestävyyttä. Titaani vähentää painoa, lisää sitkeyttä ja korroosionkestävyyttä ja voi auttaa kulumiskestävyyden parantamisessa.
Toisin kuin monimutkaisissa alkuaineyhdistelmissä, 1095-teräksessä käytetään paljon yksinkertaisempaa lähestymistapaa teräksen reseptin rakentamiseen.
Epäteräkset ja ruostumattomat teräkset
Hiiliterästen suhteellisesta yksinkertaisuudesta poiketen seosteräkset luottavat monimutkaisiin kemioihin, joihin lisätään muita elementtejä tiettyjen toivottujen suorituskykyominaisuuksien lisäämiseksi ja sellaisten heikkouksien minimoimiseksi, jotka voivat rajoittaa veitsenterän kestävyyttä, suorituskykyä ja monipuolisuutta. Työkaluteräkset koostuvat runsashiilisistä teräksistä, joihin on lisätty kromia, molybdeeniä, volframia ja vanadiinia. Ruostumattomat teräkset ovat riippuvaisia kromin prosentuaalisesta osuudesta seoskemiassaan, jotta ne voivat saada kyseisen nimityksen.
AISI:n perusluokat alkavat hiiliteräksistä numerolla ”1” ja jatkavat luetteloon kahdeksasta seosteräksestä, jotka kukin on merkitty luokitusnumeron ensimmäisen numeron mukaan. Sarja ”2” sisältää nikkeliä. Numerolla ”3” merkitään nikkeli-kromikaavat. Molybdeeniterästen luokitusnumerot alkavat numerolla ”4”. Etunumero ”5” tarkoittaa kromiteräksiä, numero ”6” kromi-vanadiinikaavoja. Numerolla ”7” osoitetaan volframia pääasiallisena seosaineena. Sarjaan ”8” kuuluvat nikkeli, kromi ja molybdeeni. Lopuksi ”9”-sarja sisältää piitä ja mangaania.
Seosterästen lisäksi muut kaavat viittaavat muihin suorituskykyominaisuuksiin. Ruostumattomien terästen on sisällettävä vähimmäismäärä kromia, jotta ne voivat kantaa tätä nimitystä, yleensä 12-14 %. Nämä seokset ovat erinomaisia korroosionkestävyydeltään, ja niiden kulutuskestävyys on suurempi kuin hiiliterästen.
1095-teräs: Vaikka 1095-teräs luokitellaan 0,95-prosenttisen hiilipitoisuuden perusteella, sen kaava voi itse asiassa sisältää 0,90-1,03 prosenttia kyseistä elementtiä riippuen siitä, kuka sen valmistaa ja mitä teräksentekijän asiakas haluaa tietyssä tuotantoerässä. Tämän hiilipitoisuuden vuoksi 1095-teräs luokitellaan runsashiiliseksi teräkseksi.
Korkea hiilipitoisuus voi korreloida haurastumisen kanssa, mikä selittää, miksi 1095-terästä valitaan harvoin pitkiin tai ohuisiin teriin, sillä kumpikin niistä voi korostaa tätä haittaa katastrofaalisesti epäsopivina hetkinä. Tämä potentiaalinen haittapuoli tasapainottuu runsashiilisen teräksen positiivisen puolen, nimittäin sen sitkeyden ja kestävyyden, kanssa. Nämä ominaisuudet tekevät 1095-teräksestä suositun valinnan järeisiin bushcrafting- ja selviytymispuukkoihin, sovelluksiin, jotka luottavat kovaan teräkantaan ja vaativat sitä ja joissa tyypillisesti käytetään paksuja kiinteitä teriä. 1095:n kaltaisia runsashiilisiä teräksiä käytetään myös jousissa ja sahanterissä, jotka molemmat hyötyvät teräksen sitkeydestä, maatalouskoneiden terissä ja rautalangassa.
Hiiliterästen 10-sarjan teräksen numeromerkintä on sitä korkeampi, mitä suurempi hiilen prosenttiosuus teräksessä on ja mitä korkeampi kulumiskestävyys on vastaavasti. Samalla kun hiilipitoisuus nousee, sitkeys laskee, mikä on yksi metallurgisista kompromisseista, jotka ovat tyypillisiä teräksen tuotannolle. 1095-teräs tasapainottaa hiiliterästen hyvät ja huonot puolet niin hyvin, että se on suosituin valinta ”10xx”-sarjan terien valmistukseen.
Ehkä suurin miinus 1095-teräksen suorituskykyominaisuuksien luettelossa on sen luontainen korroosionkestävyyden puute. Koska 1095-teräksessä ei ole kromia tai muita elementtejä, jotka edistävät teräksen kykyä vastustaa hapettumisen voimia, se voi joutua alttiiksi kosteudelle, suolalle, happamille elintarvikkeille ja muille ruosteelle altistaville voimille.
Kolme lähestymistapaa ovat tyypillisiä veitsentekijöiden lähestymistavalle, jolla he pyrkivät torjumaan 1095-teräksen alttiutta hapettumiselle. Kuumavärjäyksellä voidaan lisätä 1095-teräksen korroosionkestävyyttä. Jotkin veitset toimitetaan pinnoitetuilla terillä, jotka on suunniteltu eristämään teräs ympäristöstään ja estämään hapettumista lisäämällä suojaa sen aiheuttajaa vastaan. Toisten veitsien mukana toimitetaan öljypinnoite, joka on tarkoitettu tilapäiseksi suojaksi, ja suositus uuden pinnoitteen levittämisestä tarpeen mukaan.
1095-teräs veitsentuotannossa
Veitsentekijät valitsevat 1095-teräksen sen kovuuden, työstettävyyden, helpon teroitettavuuden ja vaatimattoman hinnan vuoksi. Ruostumattomat teräkset voivat maksaa neljä kertaa enemmän kuin 1095-teräs; hiukkasmetallurgisesti valmistetut teräkset voivat maksaa 10 kertaa enemmän kuin tavalliset hiiliteräkset.
Veitsenterän rakentamisen kaksi päämenetelmää ovat takominen ja materiaalin poisto. Taonnassa terästä muokataan vasaraniskuilla sen jälkeen, kun sitä on kuumennettu riittävästi, jotta se olisi työstettävissä. Materiaalin kovettamiseksi veitsentekijät voivat lämmittää teräksen, sammuttaa sen öljyssä tai vedessä pudottaakseen sen lämpötilaa riittävän nopeasti halutun suorituskyvyn saavuttamiseksi ja sitten lämmittää metallin uudelleen karkaistakseen sen. Käsin tehdystä taontaprosessista tulee epäkäytännöllinen, jos ja kun veitsentekijä päättää valmistaa teriä suurempia määriä kuin ne pienemmät tuotantomäärät, jotka ovat yleisiä uusille käsityöläisille ja niille, jotka työskentelevät yhden hengen yrityksinä.
Taontatarkoituksiin 1095-teräs tarjoaa sellaisia ominaisuuksia, joiden ansiosta sitä on suhteellisen helppo käyttää onnistuneesti. Riippuen valmiin veitsen halutuista ominaisuuksista, teräs voidaan sammuttaa reuna, jolloin saadaan korkea kovuus, joka takaa terän pysyvyyden ja leikkuukyvyn, ja terän muu osa voidaan jättää hieman pehmeämmäksi, jotta se olisi riittävän sitkeä kestämään taivutusta murtumatta.
Sen lisäksi, että 1095-teräs soveltuu taontaan, se soveltuu yhtä hyvin myös tuotantoprosesseihin, jotka nojautuvat aihioitavaan metalliin. Tässä materiaalin poistoprosessissa käytetään vesisuihkua, laseria tai lankaa terän muotojen – aihioiden – leikkaamiseen teräslevystä.
Yksittäisen teräksen soveltuvuus tiettyyn veitsentekotehtävään riippuu muustakin kuin sen valmistuksessa käytettyyn reseptiin sisältyvistä tekijöistä. Lämpökäsittely voi tehdä tai rikkoa tietyn teräksen, muuttaa sen joko kovaksi, sitkeäksi teräksi, joka pystyy ottamaan vastaan tuottavan terävän terän, tai hauraaksi metallilohkareeksi, joka lohkeilee, murtuu ja josta saa paremman paperipainon kuin veitsen.
Perinteisen veitsisuunnittelun ja -valmistuksen lisäksi 1095-teräs esiintyy myös lähes eksoottisessa materiaalissa, jota kutsutaan nimellä Damascus-teräs. Damaskusteräs valmistetaan kahden teräksen yhdistelmästä, joista toinen on kirkas ja toinen tumma, ja siinä on pyörteitä ja pyörteitä kuin mustavalkoisessa kaleidoskoopissa. Nämä kaksi terästä sulautuvat toisiinsa takomalla hitsaamalla, minkä jälkeen ne syövytetään hapolla, mikä korostaa kuvioita, jotka syntyvät, kun metallit taittuvat yhteen kerroksittain. Nämä kuviot voivat muodostaa satunnaisia tai ennalta suunniteltuja muotoja. Damaskusteräksen valmistusprosessi sai alkunsa yrityksistä voittaa muinaisten terästen heikkoudet ja tuottaa taistelukelpoisia teriä. Tuotantovaiheiden sivutuotteena syntyy esteettinen lopputulos, jota arvostetaan itsessään jalometallina riippumatta siitä, millaisia käytännön vahvuuksia sillä on toiminnallisessa terässä.
Jotkut kuluttajat arvostavat damaskoterästä sen muinaisten perinteiden vuoksi, joihin se vetoaa. Vaikka nykyaikaiset menetelmät tämän eksoottisen kahden metallin sekoituksen valmistamiseksi saattavat poiketa muinaisten käyttämistä, kauan sitten kadonneista tekniikoista, tuloksena syntyvällä teräksellä on salaperäisyys, joka perustuu sen vuosituhansia kestäneeseen historiaan miekkojen ja muiden aseiden arvostettuna materiaalina.
Erikoisnäkökohtia
Koska 1095-teräksessä ei ole edes hiventäkään kromia tai muita korroosionkestävyyttä lisääviä alkuaineita, siitä tehdyt veitset vaativat erityishuoltoa ja -huomiota välttääkseen ruosteenkehityksen, joka aiheutuu ympäristöön kohdistuvasta altistumisesta hapettumiselle altistaville aineille ja olosuhteissa. Pelkkä 1095-teräksestä valmistetun veitsen kuiva pyyhkiminen ei välttämättä poista kaikkia epäpuhtauksien jälkiä sen terästä. Jos esimerkiksi leikkaat 1095-teräksisellä terällä sitrushedelmiä tai työskentelet tällaisella veitsellä suolaisessa vedessä tai sen läheisyydessä, terä on puhdistettava enemmän kuin pelkällä liinalla pyyhkimisellä. Samoin jos säilytät veitsiäsi kellariverstaassa, monille maanalaisille tiloille ominainen luontainen taipumus kehittää ja säilyttää kosteutta voi johtaa siihen, että veitsesi alkaa ruostua ilmankosteuden vaikutuksesta. Ellet asu aavikkoilmastossa, samat ongelmat voivat kehittyä, jos säilytät veitsiäsi autotallissa.
Monien veitsenomistajien mielestä paras paikka säilyttää terä on sen mukana toimitettaessa toimitetussa suojatupessa. Valitettavasti päinvastainen pätee, erityisesti 1095:n kaltaisen hiiliteräksen kohdalla. Nahkatupet imevät itseensä kosteutta ja niistä tulee pikemminkin ruosteen lähteitä kuin suojakilpiä sitä vastaan. Lämpömuoviset tupet voivat sitoa kosteutta ympäristöstä tai puhdistuksesta.
Suojellaksesi 1095-teräksestä valmistettuja veitsiä, kun säilytät niitä, puhdista ja kuivaa ne perusteellisesti ja levitä kevyt, tasainen kerros öljyä niiden teriin kuivalla liinalla, ennen kuin laitat ne kosteussäädeltyyn ympäristöön. Katso veitsen valmistajan suositukset, kun valitset öljyä. Harkitse lisäksi investoimista kuivausainepakkauksiin, jollaisia monet veitsenvalmistajat sisällyttävät tuotepakkauksiinsa, kun ne toimittavat uusia ostoksiaan kuluttajille. Työpajan kosteuden poistaminen tai paremman, vähemmän kostean paikan valitseminen auttaa myös vähentämään hapettumisriskiä. On viisasta tarkistaa veitset usein, jotta voit torjua kaikki hapettumisen jäljet ennen kuin ne näkyvät 1095-teräksessä.
Elementtiseosseosten koostumusten vertailut: 1095 High-Carbon Steel vs. 440C ja D2
|
1095 High-Carbon Steel |
440C Stainless Steel |
D2 Tool Steel |
||
|
Carbon |
0.95% – 1.03% |
1.00% |
1.50 % |
|
|
Kromi |
17.50 % |
12.00 % |
||
|
Mangaani |
0.35 % – 0,50 % |
0,50 % |
0,60 % |
|
|
Molybdeeni |
0,50 % |
1.00% |
||
|
Nikkeli |
0.30 % |
|||
|
Typpi |
||||
|
Fosfori |
<0.04% |
0.04% |
||
|
Pii |
0.30% |
0.60% |
||
|
Rikki |
<0.50% |
0.03% |
||
|
Vanadium |
1.00% |
|||
|
Kovuus (Rockwellin C-asteikko) |