1095 Staal

De term “mes” kan een schijnbaar eindeloze reeks producten beschrijven, van vouwmessen en automatische messen tot vaste messen en gereedschap met skelet. De messenindustrie ontwerpt en vervaardigt zeer uiteenlopende creaties om te voldoen aan een even breed scala van behoeften voor talloze soorten gebruikers. Als gevolg daarvan moeten de messenmakers zich door een lange lijst van beslissingen werken om het uiterlijk, de prestaties en de toepassing van elk mes dat zij maken te bepalen. Misschien wel de belangrijkste beslissing op die lijst betreft de keuze van het staal dat het middelpunt vormt van de functionele componenten van het mes: Het lemmet.

Meer dan ooit in de geschiedenis van de messenindustrie, kunnen messenmakers in de 21e eeuw kiezen uit een lange lijst van lemmetstalen, elk met zijn eigen balans van voordelen, nadelen, sterke en zwakke punten. In dat selectieproces is geen enkel kenmerk of combinatie van specificaties gelijk aan perfectie. Sommige messenmakers hebben een voorkeur voor bepaalde staalsoorten op grond van hun specifieke eigenschappen, maar elk staal is een geïndividualiseerde afweging van plussen en minnen. Versterk één eigenschap en een andere lijdt eronder in een wip-reactie. Veel van de beslissingen tussen messtalen komen neer op keuzes tussen hardheid en taaiheid, behoud van snijkwaliteit en slijpgemak, corrosiebestendigheid en taaiheid, enzovoort. Zo zijn er legeringsstalen die de snijkwaliteit tot ongekende hoogten verhogen, maar de metalen zelf vereisen geavanceerde vaardigheden om correct en effectief te slijpen. Tegelijkertijd vragen sommige mesontwerpen om de relatief ouderwetse deugden van een gemakkelijk te slijpen lemmet dat een goede snede heeft en robuuste taken met een blijvende taaiheid aankan. Voor die toepassingen grijpen sommige ontwerpers naar de beproefde prestaties van 1095 koolstofstaal.

Basis staalcategorieën

Als je eenmaal begrijpt hoe 1095 staal in de categorie van koolstofstalen past, en hoe koolstofstalen zich verhouden tot andere soorten, kun je beginnen met het visualiseren van de basiscriteria die helpen bij het vormgeven van enkele van de keuzes tussen bladstalen voor een individueel mes. Koolstofstaal bestaat uit relatief eenvoudige mengsels van slechts een paar elementen. Samen met de ijzerbasis die als uitgangspunt dient voor elk staal, bevat koolstofstaal variërende hoeveelheden van het element dat hen hun benaming geeft (tussen 0,12% en 2,00%), samen met kleine hoeveelheden van andere elementen.

De limieten van het American Iron and Steel Institute voor de elementaire chemie van koolstofstaal stellen dat het niet meer dan 1,65% mangaan, 0,60% silicium, of 0,60% koper mag bevatten, en dat het niet meer dan minimaal 0,40% koper mag bevatten. Bovendien mag een formule voor koolstofstaal geen minimumhoeveelheid vereisen van veel van de andere elementen die aan gelegeerd staal zijn prestatiekenmerken verlenen, met inbegrip van chroom, molybdeen, nikkel en vanadium die vaak voorkomen in complexe legeringen, alsmede kobalt, niobium, titanium, wolfraam en zirkonium. In feite mag de formule vrijwel geen andere verplichte inhoud dan ijzer en koolstof specificeren.

De aanduiding “1095 staal” vertegenwoordigt de classificatie die op het metaal wordt toegepast onder het SAE International numerieke systeem van staalcategorisering. In dit systeem geven de eerste twee cijfers van een viercijferige classificatie het voornaamste element of de voornaamste elementen aan die aan ijzer worden toegevoegd om een bepaalde staalsoort te verkrijgen. De laatste twee cijfers geven het percentage koolstof in de formule aan. In het geval van 1095 staal identificeert het eerste cijfer “1” het metaal als koolstofstaal, de “0” geeft aan dat het geen secundair legeringselement bevat, en de “95” staat voor het koolstofgehalte. Bij koolstofstaal geldt voor 1095 staal verder de beperking dat het koolstofgehalte niet hoger mag zijn dan circa 1,00%. 1095 staal bevat ook 0,35% tot 0,50% mangaan, minder dan 0,05% zwavel, en minder dan 0,04% fosfor.

Elementen en prestaties

Metallurgen bouwen legeringsformules op uit een lijst van elementen die specifieke kenmerken toevoegen aan en specifieke beperkingen aftrekken van het resulterende metaal. Meer is niet altijd beter. Sommige elementen produceren ongewenste kenmerken als de hoeveelheden van hen toenemen. In de meeste gevallen vertegenwoordigt elke toevoeging aan de elementaire chemie een afweging tussen twee eigenschappen.

Koolstof, het element dat ijzer in staal verandert, voegt hardheid, slijtvastheid, en randvastheid toe. Chroom is het hardste element in het periodiek systeem en geeft hardheid en slijtvastheid, samen met corrosiebestendigheid. Kobalt verhoogt de hardheid en taaiheid, en kan de effecten van andere legeringselementen vermenigvuldigen. Koper verhoogt de corrosiebestendigheid. Mangaan verhoogt de hardheid en slijtvastheid, en kan helpen bij het verwijderen van zuurstof uit staal tijdens het productieproces. Molybdeen verhoogt de hardheid, taaiheid en corrosiebestendigheid. Nikkel draagt bij tot de taaiheid en vermindert tegelijk de hardheid. Niobium kan koolstof vervangen en een taaie, harde legering met corrosiebestendigheid produceren. Fosfor verhoogt de hardheid, maar kan in grote hoeveelheden tot brosheid leiden; sommige metallurgen beschouwen het eerder als een verontreinigende factor dan als een wenselijk onderdeel van een legeringsrecept. Net als mangaan helpt silicium bij het verwijderen van zuurstof tijdens de staalproductie; het helpt ook de hardheid te verhogen. Zwavel is eerder een verontreiniging dan een bestanddeel en vermindert de taaiheid, hoewel kleine hoeveelheden ervan een staal gemakkelijker bewerkbaar kunnen maken. Wolfraam verhoogt de hardheid en taaiheid. Vanadium helpt taaiheid, slijtvastheid en corrosiebestendigheid te ontwikkelen. Titanium vermindert het gewicht, verhoogt de taaiheid en corrosieweerstand, en kan helpen bij het opbouwen van slijtvastheid.

In tegenstelling tot complexe elementaire mengsels, kiest 1095 staal voor een veel eenvoudigere aanpak bij het opbouwen van een recept voor staal.

Niet roestvrij Versus Stainless Steels

In tegenstelling tot de relatieve eenvoud van koolstofstaal, berusten gelegeerde staalsoorten op complexe chemie die andere elementen toevoegen om bepaalde wenselijke prestatiekenmerken op te voeren en zwakheden te minimaliseren die het uithoudingsvermogen, de prestaties en de veelzijdigheid van messen kunnen beperken. Gereedschapsstaal bestaat uit hoog-koolstofstaal met toevoeging van chroom, molybdeen, wolfraam en vanadium. Roestvaste staalsoorten zijn afhankelijk van het percentage chroom in hun legeringschemie om voor die aanduiding in aanmerking te komen.

De basiscategorieën van AISI beginnen met koolstofstaal bij “1” en gaan verder met een lijst van acht gelegeerde staalsoorten, elk aangeduid met het eerste cijfer in zijn classificatienummer. De “2”-reeks bevat nikkel. Een “3” duidt op nikkel-chroom formules. De classificatienummers van molybdeenstaal beginnen met “4”. Het voorloopcijfer “5” duidt op chroom-staal; het “6” op chroom-vanadium-formules. Een “7” wijst op wolfraam als voornaamste legeringselement. De “8”-reeks omvat nikkel, chroom en molybdeen. Tenslotte bevat de “9”-serie silicium en mangaan.

Naast gelegeerd staal wijzen andere formules op aanvullende prestatiekenmerken. Roestvrij staal moet een minimum hoeveelheid chroom bevatten om die benaming te dragen, meestal tussen 12% en 14%. Deze legeringen blinken uit in corrosieweerstand, en tonen grotere hoeveelheden slijtageweerstand dan koolstofstaal kan opbrengen.

1095 staal: Attributes and Performance

Hoewel 1095 staal wordt gecategoriseerd op basis van 0,95% koolstof, kan de formule eigenlijk overal van 0,90% tot 1,03% van het element bevatten, afhankelijk van wie het vervaardigt en wat de klant van de staalproducent vraagt in een specifieke productiepartij. Vanwege dat koolstofgehalte kwalificeert 1095 als een staal met een hoog koolstofgehalte.

Hoog koolstofgehalte kan correleren met brosheid, wat verklaart waarom 1095 staal zelden de keuze wordt voor lange of dunne messen, die beide dit nadeel catastrofaal zouden kunnen accentueren op ongelegen momenten. Dat potentiële negatieve wordt gecompenseerd door de positieve kant van hoog koolstofstaal, namelijk zijn taaiheid en duurzaamheid. Deze eigenschappen maken 1095 staal tot een populaire keuze voor ruige bushcrafting en survival messen, toepassingen die een hard lemmet nodig hebben, en meestal dikke vaste messen gebruiken. Staal met een hoog koolstofgehalte zoals 1095 komt ook voor in veren en zaagbladen, die beide baat hebben bij zijn taaiheid, in landbouwwerktuigen met bladen, en in draad.

Van de 10-serie koolstofstalen, hoe hoger de numerieke aanduiding, hoe groter het percentage koolstof in het staal, en de overeenkomstige grotere mate van slijtvastheid. Op hetzelfde ogenblik dat de koolstofinhoud stijgt, daalt de hardheid in één van de metallurgische afwegingen die de staalproductie typeren. 1095 staal heeft genoeg balans tussen de plussen en minnen van koolstofstaal om te dienen als de meest populaire keuze voor het maken van messen onder de “10xx” series.

Misschien wel het grootste minpunt op de lijst van prestatiekenmerken van 1095 staal is zijn aangeboren gebrek aan corrosiebestendigheid. Verstoken van enig chroom of andere elementen die bijdragen aan het vermogen van een staal om de krachten van oxidatie te weerstaan, kan 1095 staal ten prooi vallen aan vocht, vocht, zout, zure voedingsmiddelen, en alle andere roest-inducerende krachten die het tegenkomt.

Drie benaderingen typeren de aanpak van messenmakers om de kwetsbaarheid van 1095 staal voor oxidatie tegen te gaan. Hot bluing kan enige corrosiebestendigheid toevoegen aan 1095 staal. Sommige messen worden geleverd met gecoate lemmeten, ontworpen om het staal te isoleren van de omgeving, waardoor oxidatie wordt voorkomen door bescherming te bieden tegen de oorzaak ervan. Andere messen zijn voorzien van een laagje olie dat dient als tijdelijke bescherming, en de aanbeveling om opnieuw een laagje aan te brengen als dat nodig is.

1095 staal in de messenproductie

Messenmakers kiezen voor 1095 vanwege de hardheid, verwerkbaarheid, gemakkelijk slijpen, en bescheiden prijs. Het roestvrije staal kan vier keer zo veel als 1095 staal kosten; het staal dat door deeltjesmetallurgie wordt geproduceerd kan 10 keer zo veel als standaardkoolstofstaal kosten.

De twee belangrijkste methodes van de bouw van het mesblad omvatten het smeden en materiaalverwijdering. Bij het smeden wordt het staal met hamerslagen gevormd nadat het voldoende is verhit om het bewerkbaar te maken. Om het materiaal te harden, kunnen messenmakers het staal verhitten, het in olie of water blussen om de temperatuur snel genoeg te laten dalen om de gewenste prestatie te bereiken, en dan het metaal opnieuw verhitten om het te harden. Het handgemaakte proces van smeden wordt onpraktisch als en wanneer de messenmaker ervoor kiest om messen te produceren in grotere hoeveelheden dan de kleinere productieniveaus die gebruikelijk zijn bij nieuwe ambachtslieden en degenen die werken als eenmansbedrijven.

Voor smeeddoeleinden biedt 1095 staal het soort eigenschappen die het relatief gemakkelijk maken om het met succes te gebruiken. Afhankelijk van de gewenste eigenschappen van een afgewerkt mes, kan het staal aan de rand worden uitgeblust om een hoge graad van hardheid voor randbehoud en scherpe prestaties te produceren, verlatend de rest van het blad lichtjes zachter om het genoeg taaiheid te geven om het buigen te weerstaan zonder te breken.

Naast zijn geschiktheid voor het smeden, leent het 1095 staal zich ook even goed voor productieprocessen die op blankable metaal steunen. Dit proces van materiaalverwijdering gebruikt een waterstraal, een laser, of een draad om bladvormen te snijden-blanks-uit plaatstaal.

De wenselijkheid van een individueel staal voor een specifieke messenmakende taak komt neer op factoren buiten de elementen die in het recept worden opgenomen dat wordt gebruikt om het te produceren. De hittebehandeling kan een bepaald staal maken of breken, transformerend het of in een hard, taai blad geschikt om een productief scherpe rand aan te nemen, of een brosse plak van metaal die chips, breuken, en een betere presse-papier dan een mes maakt.

Naast traditioneel messenontwerp en productie, verschijnt het 1095 staal ook in het meer bijna exotische materiaal dat als Damascusstaal bekend is. Geproduceerd uit een combinatie van twee staalsoorten, een blank en een donker, vertoont Damascus staal wervelingen en krullen van patronen als iets dat zichtbaar is door een zwart-wit caleidoscoop. De twee staalsoorten smelten samen door middel van een gesmeed lasproces, gevolgd door een etsing met zuur die de patronen accentueert die ontstaan wanneer de metalen in lagen in elkaar vouwen. Deze patronen kunnen willekeurige of vooraf geplande vormen vormen. De oorsprong van het productieproces van Damascusstaal ligt in pogingen om de zwakke punten van oude staalsoorten te overwinnen en slagklare zwaarden te produceren. Het bijprodukt van de produktiestappen levert een esthetisch resultaat op dat op zichzelf al gewaardeerd wordt als een kostbaar metaal, ongeacht de praktische sterke punten die het vertoont in een functioneel lemmet.

Sommige consumenten waarderen Damascusstaal vanwege de oude tradities die het oproept. Hoewel moderne methodes om dit exotische twee-metalen mengsel te produceren kunnen verschillen van de lang verloren technieken die de ouden zouden hebben gebruikt, draagt het resulterende staal een mystiek gebaseerd op zijn millennia geschiedenis als een gewaardeerd materiaal voor zwaarden en andere wapens.

Speciale overwegingen

Omdat 1095 staal zelfs geen spoor van chroom of andere elementen die kunnen bijdragen tot corrosiebestendigheid bevat, vereisen messen gemaakt van dit staal speciale zorg en aandacht om de ontwikkeling van roest te voorkomen als gevolg van blootstelling aan oxiderende stoffen en omstandigheden in de omgeving. Het simpelweg droogwrijven van een mes van 1095 staal kan niet alle sporen van verontreiniging van het lemmet verwijderen. Als u bijvoorbeeld citrusvruchten snijdt met een 1095 stalen lemmet, of met zo’n mes werkt in of nabij een zoutwatermeertje, moet u het lemmet meer reinigen dan met een vluchtige veeg met een doek kan worden gedaan. Ook als u uw messen in een kelder opslaat, kan de natuurlijke neiging tot het ontwikkelen en vasthouden van vocht, die kenmerkend is voor veel ruimtes onder de grond, betekenen dat uw mes begint te roesten door blootstelling aan de vochtigheid in de lucht. Tenzij u in een woestijnklimaat woont, kunnen dezelfde problemen ontstaan als u uw messen in een garage bewaart.

Veel messenbezitters denken dat de beste plaats om een mes te bewaren, de beschermende schede is die het mes bij verzending heeft gekregen. Helaas is het omgekeerde waar, vooral voor een koolstofstaal zoals 1095. Leren schedes absorberen vocht en worden eerder bronnen van roest dan beschermende schilden ertegen. Thermoplastische omhulsels kunnen vocht bevatten als gevolg van blootstelling aan de omgeving of als gevolg van het schoonmaken.

Om messen van 1095 staal te beschermen wanneer u ze opbergt, moet u ze grondig schoonmaken en drogen, en een lichte, gelijkmatige laag olie op het lemmet aanbrengen met een droge doek voordat u ze in een door vochtigheid gecontroleerde omgeving plaatst. Raadpleeg de aanbevelingen van de messenfabrikant bij het kiezen van de olie. Daarnaast kunt u overwegen te investeren in droogmiddelenpakketten, zoals die veel messenfabrikanten in hun productdozen bijsluiten wanneer zij nieuwe aankopen naar consumenten verzenden. Het ontvochtigen van uw werkplaats, of het kiezen van een betere locatie met minder vocht, helpt ook om het risico van oxidatie te verminderen. Het is verstandig om uw messen regelmatig te controleren, zodat u elk spoor van oxidatie kunt afwenden voordat het verschijnt op 1095 staal.

Elemental Alloy Formulation Comparisons: 1095 hoog-koolstofstaal vs. 440C en D2

	1095 hoog-koolstofstaal	440C roestvast staal	D2 gereedschapsstaal
koolstofstaal	0.95% tot 1,03%	1,00%	1.50%
Chromium		17,50%	12,00%
Mangaan	0.35% tot 0,50%	0,50%	0,60%
Molybdeen		0,50%	1.00%
Nikkel			0.30%
Stikstof
Fosfor	<0.04%	0.04%
Silicium		0.04%
Silicon		0.30%	0.60%
Zwavel	<0.50%	0.03%
Vanadium			1.00%
hardheid (Rockwell C Schaal)