A “kés” kifejezés a termékek látszólag végtelen sorát írhatja le, az összecsukható és automata késtől a rögzített pengékig és a csontvázas szerszámokig. A késipar széleskörűen különböző alkotásokat tervez és gyárt, hogy a felhasználók számos típusának ugyanilyen széleskörű igényeit kielégítse. Ennek eredményeképpen a késeket készítő embereknek döntések hosszú listáján kell végigdolgozniuk, hogy meghatározzák és meghatározzák minden egyes általuk készített penge megjelenését, teljesítményét és feladatmegoldását. Talán a legfontosabb döntés ezen a listán az acél kiválasztására vonatkozik, amely a kés funkcionális összetevőinek középpontját képezi: A penge.
A 21. századi késkészítők a késipar történetében minden korábbinál nagyobb mértékben választhatnak a pengeacélok hosszú listájából, amelyek mindegyike az előnyök, hátrányok, erősségek és gyengeségek saját mérlegével rendelkezik. Ebben a kiválasztási folyamatban egyetlen tulajdonság vagy specifikáció-kombináció sem egyenlő a tökéletességgel. Egyes késkészítők bizonyos acélokat részesítenek előnyben a fémek azon képességei alapján, hogy bizonyos tulajdonságokat mutatnak, de minden acél egy egyedi egyensúlyozás az előnyök és hátrányok között. Ha az egyik tulajdonságot fokozzuk, egy másik egy másik tulajdonság szenved a hullámvasút reakcióban. A pengeacélok közötti sok döntés a keménység és a szívósság, az él megtartása és a könnyű élezhetőség, a korrózióállóság és a szívósság közötti választáson múlik.
A modern kohászat találékony megoldásokat fogalmazott meg a késkészítők előtt álló ősi problémákra. Például egyes ötvözött acélok soha nem látott szintre emelik az él megtartását, de maguk a fémek fejlett készségeket igényelnek a helyes és hatékony élezéshez. Ugyanakkor azonban egyes késtervek a viszonylag régimódi erényeket követelik meg: a könnyen élezhető pengét, amely jó élességet biztosít, és tartós szívóssággal felel meg a durva munkafeladatoknak. Ezekhez az alkalmazásokhoz egyes tervezők az 1095-ös szénacél bevált teljesítményéhez nyúlnak.
Az alapvető acélkategóriák
Ha megértette, hogyan illeszkedik az 1095-ös acél a szénacélok kategóriájába, és hogyan viszonyulnak a szénacélok más típusokhoz, akkor elkezdheti elképzelni azokat az alapvető kritériumokat, amelyek segítenek kialakítani a pengeacélok közötti néhány választást az egyes késekhez. A szénacélok csak néhány elem viszonylag egyszerű keverékéből állnak. A minden acél kiindulási alapjául szolgáló vasalapanyag mellett a szénacélok különböző mennyiségben tartalmazzák az elnevezésüket adó elemet (0,12% és 2,00% között), valamint kis mennyiségben más elemeket.
Az Amerikai Vas- és Acélipari Intézet által a szénacél elemi kémiájára vonatkozóan meghatározott határértékek szerint a szénacél nem tartalmazhat több mint 1,65% mangánt, 0,60% szilíciumot vagy 0,60% rezet, és nem igényel több mint 0,40% rezet. Ezenkívül egy szénacél-formulának nem kell minimális mennyiségben tartalmaznia számos más elemet, amelyek az ötvözött acélok teljesítményjellemzőit adják, beleértve az összetett ötvözetekben gyakran előforduló krómot, molibdént, nikkelt és vanádiumot, valamint a kobaltot, nióbiumot, titániumot, volfrámot és cirkóniumot. Valójában a képletben a vason és a szénen kívül gyakorlatilag semmilyen más kötelező tartalmat nem szabad megadni.
A “1095 acél” megnevezés a fémre az SAE nemzetközi acélkategorizálási számrendszerében alkalmazott besorolást jelenti. E rendszer szerint a négyjegyű osztályozás első két számjegye azt a fő elemet vagy elemeket jelöli, amelyeket a vashoz adnak hozzá egy adott acélfajta előállításához. Az utolsó két számjegy a szén százalékos arányát jelöli a képletben. Az 1095-ös acél esetében az “1” vezető számjegy a fémet szénacélként azonosítja, a “0” azt mutatja, hogy nem tartalmaz másodlagos ötvözőelemet, a “95” pedig a széntartalmat jelöli. A szénacélok közül a 1095-ös acél további korlátozása, hogy széntartalma nem haladhatja meg az 1,00%-ot. A 1095-ös acél 0,35% és 0,50% közötti mangánt, kevesebb mint 0,05% ként és kevesebb mint 0,04% foszfort is tartalmaz.
Elemek és teljesítmény
A kohászok az ötvözési képleteket olyan elemek listájából állítják össze, amelyek meghatározott tulajdonságokat adnak hozzá a kapott fémhez, és meghatározott korlátozásokat vonnak le belőle. A több nem mindig jobb. Egyes elemek nemkívánatos tulajdonságokat produkálnak, ahogy a mennyiségük növekszik. A legtöbb esetben az elemkémia minden egyes hozzáadása két tulajdonság közötti kompromisszumot jelent.
A szén, az az elem, amely a vasat acéllá alakítja, keménységet, kopásállóságot és éltartást ad hozzá. A króm a periódusos rendszer legkeményebb eleme, amely keménységet és kopásállóságot, valamint korrózióállóságot biztosít. A kobalt növeli a keménységet és a szívósságot, és megsokszorozza a többi ötvözőelem hatását. A réz növeli a korrózióállóságot. A mangán növeli a keménységet és a kopásállóságot, és segíthet eltávolítani az oxigént az acélból a gyártási folyamatok során. A molibdén növeli a keménységet, a szívósságot és a korrózióállóságot. A nikkel hozzájárul a szívóssághoz, ugyanakkor csökkenti a keménységet. A nióbium helyettesítheti a szenet, és szívós, kemény, korrózióálló ötvözetet eredményezhet. A foszfor növeli a keménységet, de nagy mennyiségben törékenységhez vezethet; egyes kohászok inkább szennyező tényezőnek tartják, mint az ötvözet receptjének kívánatos részének. A mangánhoz hasonlóan a szilícium is segít eltávolítani az oxigént az acélgyártás során; szintén hozzájárul a keménység növeléséhez. A kén általában inkább szennyező anyagnak, mint alkotóelemnek minősül, mivel csökkenti a szívósságot, bár kis mennyiségben könnyebben megmunkálhatóvá teheti az acélt. A volfrám növeli a keménységet és a szívósságot. A vanádium hozzájárul a szívósság, a kopásállóság és a korrózióállóság fejlesztéséhez. A titán csökkenti a súlyt, növeli a szívósságot és a korrózióállóságot, és segíthet a kopásállóság kialakításában.
A bonyolult elemkeverékekkel ellentétben az 1095-ös acél sokkal egyszerűbb megközelítést alkalmaz az acél receptjének kialakításában.
Nem rozsdamentes acélok a rozsdamentes acélokkal szemben
A szénacélok viszonylagos egyszerűségével ellentétben az ötvözött acélok összetett kémiai összetételekre támaszkodnak, amelyek más elemeket adnak hozzá bizonyos kívánatos teljesítményjellemzők fokozása és a gyengeségek minimalizálása érdekében, amelyek korlátozhatják a késpenge tartósságát, teljesítményét és sokoldalúságát. A szerszámacélok magas széntartalmú acélokból állnak, amelyekhez krómot, molibdént, volfrámot és vanádiumot adnak hozzá. A rozsdamentes acélok az ötvözetükben lévő króm százalékos arányától függ, hogy megfelelnek-e ennek az elnevezésnek.
Az AISI alapkategóriái a szénacélokkal kezdődnek az “1”-es számmal, és tovább haladnak a nyolc ötvözött acél felsorolásával, amelyek mindegyikét az osztályozási szám első számjegye jelöli. A “2” sorozat nikkelt tartalmaz. A “3” a nikkel-króm formulákat jelöli. A molibdénacélok osztályozási száma “4”-gyel kezdődik. Az “5” vezető számjegy a krómacélokat jelöli; a “6” a króm-vanádium képleteket. A “7” jelöli a volfrámot, mint fő ötvözőelemet. A “8” sorozat a nikkelt, krómot és molibdént tartalmazza. Végül a “9” sorozat szilíciumot és mangánt tartalmaz.
Az ötvözött acélokon kívül más képletek további teljesítményjellemzőkre utalnak. A rozsdamentes acéloknak minimális mennyiségű krómot kell tartalmazniuk ahhoz, hogy viselhessék ezt a megnevezést, általában 12% és 14% között. Ezek az ötvözetek kiemelkednek a korrózióállóságban, és nagyobb kopásállóságot mutatnak, mint a szénacélok.
1095 acél: Bár az 1095-ös acélt 0,95% szén alapján kategorizálják, a képlete valójában 0,90% és 1,03% között tartalmazhatja az elemet, attól függően, hogy ki gyártja, és hogy az acélgyártó ügyfele mit kér egy adott gyártási tételben. E széntartalom miatt a 1095 magas széntartalmú acélnak minősül.
A magas széntartalom összefügghet a ridegséggel, ami megmagyarázza, hogy a 1095-ös acélt miért ritkán választják hosszú vagy vékony pengékhez, amelyek mindegyike katasztrofálisan kiemelheti ezt a hátrányt alkalmatlan időben. Ez a potenciális negatívum ellensúlyozza a magas széntartalmú acél pozitív oldalát, nevezetesen a szívósságát és tartósságát. Ezek a tulajdonságok teszik az 1095-ös acélt népszerű választássá a strapabíró bushcrafting és túlélő késekhez, olyan alkalmazásokhoz, amelyek kemény pengeállományra támaszkodnak és igénylik azt, és jellemzően vastag fix pengéket használnak. Az olyan magas széntartalmú acélok, mint a 1095, megjelennek a rugókban és a fűrészlapokban is, amelyek mindkettőnek előnyös a szívósság, a pengés mezőgazdasági berendezésekben és a drótban.
A szénacélok 10-es sorozatában minél magasabb a numerikus jelölés, annál nagyobb az acélban a szén aránya, és ennek megfelelően nagyobb a kopásállósági fok. A széntartalom emelkedésével egyidejűleg a szívósság csökken az acélgyártásra jellemző kohászati kompromisszumok egyikében. A 1095-ös acél eléggé egyensúlyban tartja a szénacélok előnyeit és hátrányait ahhoz, hogy a “10xx” sorozatból a legnépszerűbb választás legyen a pengék készítéséhez.
A 1095-ös acél teljesítményjellemzőinek listáján talán a legnagyobb negatívum a veleszületett korrózióállóság hiánya. Mivel a 1095-ös acél nem tartalmaz krómot vagy más olyan elemeket, amelyek hozzájárulnak ahhoz, hogy az acél ellenálljon az oxidációs erőknek, a 1095-ös acél áldozatul eshet a nedvességnek, a nedvességnek, a sónak, a savas élelmiszereknek és minden más rozsdát előidéző erőnek, amellyel találkozik.
Három megközelítés jellemzi a késkészítők megközelítését az 1095-ös acél oxidációval szembeni sebezhetőségének ellensúlyozására. A forró kékesítés némi korrózióállóságot adhat az 1095-ös acélnak. Egyes késeket bevonatos pengékkel szállítanak, amelyeket úgy terveztek, hogy elszigeteljék az acélt a környezetétől, megakadályozva az oxidációt azáltal, hogy védelmet nyújtanak az oxidáció oka ellen. Más kések egy olajbevonatot tartalmaznak, amelyet ideiglenes védelemként terveztek, és azt javasolják, hogy szükség szerint újból tegyenek fel egy friss bevonatot.
1095 acél a késgyártásban
A késkészítők a keménysége, megmunkálhatósága, könnyű élezhetősége és szerény ára miatt választják az 1095-öst. A rozsdamentes acélok négyszer annyiba kerülhetnek, mint az 1095-ös acél; a részecskemetallurgiával előállított acélok tízszer annyiba kerülhetnek, mint a hagyományos szénacélok.
A késpenge gyártásának két fő módszere a kovácsolás és az anyagleválasztás. A kovácsolás során az acélt kalapácsütésekkel alakítják, miután eléggé felmelegítették ahhoz, hogy megmunkálhatóvá váljon. Az anyag keményítéséhez a késkészítők felmelegíthetik az acélt, olajban vagy vízben árasztják, hogy a hőmérséklet elég gyorsan csökkenjen a kívánt teljesítmény eléréséhez, majd újra felmelegítik a fémet az edzéshez. A kézi kovácsolás folyamata akkor és akkor válik kivitelezhetetlenné, ha a késkészítő úgy dönt, hogy nagyobb mennyiségben gyárt pengéket, mint az új kézművesek és az egyszemélyes vállalkozásként dolgozók körében szokásos kisebb termelési szintek.
Kovácsolási célokra az 1095-ös acél olyan típusú tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek viszonylag könnyűvé teszik a sikeres felhasználását. A kész kés kívánt tulajdonságaitól függően az acél élét ki lehet oltani, hogy az él megtartása és a vágási teljesítmény érdekében nagy keménységű legyen, a penge többi része pedig kissé lágyabb maradjon, hogy elegendő szívósságot adjon ahhoz, hogy törés nélkül bírja a hajlítást.
A kovácsolásra való alkalmassága mellett az 1095-ös acél ugyanolyan jól alkalmazható olyan gyártási folyamatokhoz is, amelyek a nyers fémre támaszkodnak. Ez az anyageltávolítási eljárás vízsugárral, lézerrel vagy huzallal vágja ki az acéllemezből a pengeformákat – az alaplapokat.
Az egyes acélok kívánatossága egy adott késkészítési feladathoz a gyártáshoz használt receptúrába beépített elemeken túlmutató tényezőkön is múlik. A hőkezelés teheti vagy megtörheti az adott acélt, átalakítva azt vagy kemény, szívós pengévé, amely képes elfogadni a produktívan éles élezést, vagy törékeny fémlapkává, amely forgácsolódik, törik, és jobb papírnehezék, mint kés.
A hagyományos késtervezés és -gyártás mellett az 1095-ös acél a damaszkuszi acél néven ismert, inkább egzotikus anyagban is megjelenik. A damaszkuszi acél két acél – egy világos és egy sötét – kombinációjából készül, és olyan örvénylő és kavargó mintázatot mutat, mint ami egy fekete-fehér kaleidoszkópon keresztül látható. A két acél egy kovácsolt hegesztési eljárás során olvad össze, majd savmaratás következik, amely kiemeli a fémek réteges összecsukódásakor kialakuló mintákat. Ezek a minták véletlenszerű vagy előre megtervezett formákat alkothatnak. A damaszkuszi acél gyártási folyamatának eredete az ősi acélok gyengeségeinek leküzdésére és harcra alkalmas pengék előállítására tett kísérletekben rejlik. A gyártási lépések mellékterméke olyan esztétikai eredményt eredményez, amelyet önmagában is értékes fémként értékelnek, függetlenül a funkcionális pengében mutatkozó gyakorlati erősségeitől.
A damaszkuszi acélt egyes fogyasztók az általa felidézett ősi hagyományok miatt értékelik. Bár ennek az egzotikus kétfémkeveréknek a modern előállítási módszerei eltérhetnek az ókoriak által használt, rég elfeledett technikáktól, az így kapott acél titokzatosságát az évezredes történelme adja, amely a kardok és más fegyverek értékes anyagaként szolgál.
Speciális szempontok
Mivel az 1095 acélból hiányzik a króm vagy bármely más, a korrózióállósághoz hozzájáruló elem, az ebből készült kések különleges gondosságot és figyelmet igényelnek, hogy elkerüljék az oxidáló anyagoknak és körülményeknek való környezeti kitettségből eredő rozsdásodás kialakulását. Egy 1095-ös acélból készült kés egyszerű szárazra törlése nem feltétlenül távolítja el a szennyeződések minden nyomát a pengéről. Ha például 1095-ös acélpengével citrusféléket vág, vagy ilyen késsel dolgozik sós vízben vagy annak közelében, akkor a pengét többször kell megtisztítani, mint amit egy felületes ruhával való áttörléssel el lehet érni. Hasonlóképpen, ha a késeket egy alagsori műhelyben tárolja, a természetes hajlam a nedvesség kialakulására és megtartására, amely sok föld alatti helyiségre jellemző, azt jelentheti, hogy a kés rozsdásodni kezd a levegő páratartalmának való kitettség miatt. Hacsak nem sivatagi éghajlaton él, ugyanezek a problémák akkor is kialakulhatnak, ha a késeket garázsban tárolja.
Sok késtulajdonos úgy véli, hogy a pengét a legjobb helyen, a szállításkor mellékelt védőhüvelyben tárolni. Sajnos ennek az ellenkezője is igaz, különösen az olyan szénacélok esetében, mint az 1095. A bőrhüvelyek magukba szívják a nedvességet, és inkább a rozsda forrásává válnak, mint védőpajzzá ellene. A termoplasztikus hüvelyek a környezeti hatásoktól vagy a tisztítás során keletkező nedvességet is magukba fogadhatják.
Az 1095-ös acélból készült kések tárolás közbeni védelme érdekében alaposan tisztítsa meg és szárítsa meg őket, és száraz ruhával kenje be a pengét egy könnyű, egyenletes olajréteggel, mielőtt páratartalom-szabályozott környezetbe helyezi őket. Az olaj kiválasztásakor vegye figyelembe a kés gyártójának ajánlásait. Ezenkívül fontolja meg, hogy befektessen olyan nedvszívó csomagokba, mint amilyeneket sok késgyártó mellékel a termékdobozában, amikor új vásárlásokat küld a fogyasztóknak. A műhely párátlanítása, vagy egy jobb, kevesebb nedvességet tartalmazó hely kiválasztása szintén segít csökkenteni az oxidáció kockázatát. Bölcs dolog gyakran ellenőrizni a késeket, hogy az oxidáció minden nyomát elháríthassa, mielőtt az 1095-ös acélon megjelenne.
Elemi ötvözetek összetételének összehasonlítása: 1095 High-Carbon Steel vs. 440C és D2
|
1095 High-Carbon Steel |
440C Stainless Steel |
D2 Tool Steel |
|
|
Carbon |
0.95% – 1,03% |
1,00% |
1.50% |
|
Króm |
17.50% |
12.00% |
|
|
Mangán |
0.35%-0,50% |
0,50% |
0,60% |
|
Molibdén |
0,50% |
1.00% |
|
|
Nikkel |
0.30% |
||
|
Nitrogén |
|||
|
Foszfor |
<0.04% |
0.04% |
|
|
Silícium |
0.30% |
0.60% |
|
|
Kén |
<0.50% |
0.03% |
|
|
Vanádium |
1.00% |
||
|
Keménység (Rockwell C skála) |