QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO THÉP

Thép bắt buộc phải được tạo từ sắt và các-bon, thêm một số nguyên tố có hàm lượng nhỏ khác như mangan (Mn), lưu huỳnh (S), silic (Si), và phốt pho (P). Nếu không có các thành phần khác thêm vào thì thép ở đây được coi là thép các-bon (plain carbon steel). Thép sử dụng cho lưỡi dao được cải tiến với các phụ chất thêm vào gọi là thép hợp kim (alloy steel). Chính các phụ chất này đem lại những thuộc tính khác nhau cho những loại thép khác nhau. Thép hợp kim loại có thêm đặc tính chống ăn mòn (corrosion-resitant) được gọi là thép không gỉ (stainless steel), đây là loại thép được dùng phổ biến nhất để làm lưỡi dao.
 

Quá trình chế tạo thép không gỉ bắt đầu bằng việc nung chảy thép trong lò. Các chất dùng để tạo thành thép hợp kim được thêm vào thép nóng chảy đó, hỗn hợp thép nóng chảy được đổ vào khuôn để tạo thỏi. Một khi các thỏi thép được làm cho rắn lại, chúng được đưa vào máy cán để tạo hình dạng và kích cỡ thích hợp cho việc sử dụng sau này (thép tấm, thép cuộn …). Để chế tạo dao, người ta sử dụng cả thép dạng tấm và dàng vòng, tuỳ thuộc vào loại thép và độ dày của thép. Thép tấm được cắt laser để tạo thành các bộ phân của dao còn thép dạng vòng được tạo hình sử dụng máy ép thuỷ lực.
 
THUỘC TÍNH CỦA THÉP
 
Việc lựa chọn thép để ứng dụng vào những công việc cụ thể được dựa trên thuộc tính của thép và một số yếu tố khác, như phù hợp sản xuất – loại thép khó chế tạo sẽ không thiết thực để sử dụng trong môi trường sản xuất. Những thuộc tính của thép được tạo nên bởi các hợp kim được thêm vào thép và các phương thức chế tạo. Một số thuộc tính rất quan trọng cho việc chế tạo lưỡi dao:

Bởi không có yếu tố nào là vượt trội hẳn trong các thuộc tính, bởi vậy vật liệu chế tạo dao được lựa chọn để tối ưu cho từng mục đích sử dụng

KÝ HIỆU CỦA THÉP
 
Ký hiệu được sử dụng để mô tả các loại thép, các thuộc tính của thép thường được mang lại bởi cấu trúc bên trong của chúng. Khi thép được nung nóng hay làm nguội, cấu trúc bên trong này thay đổi. Những cấu trúc được hình thành bởi sự thay đổi đó được đặt tên, ví dụ: Austenite, Mertensite. Mertensite là cấu trúc rất chắc chắn, có thể được hình thành bằng việc làm lạnh đột ngột một số loại thép trong quá trình nhiệt luyện. Những loại thép có khả năng hình thành cấu trúc Martensite được gọi là thép martensite (hay thép mactenxit), và đây là loại thép được quan trọng nhất trong ngành công nghiệp sản xuất dao đa năng, dao dã ngoại. S30V, BG-42, 154CM, 420HC và 420J2 là các loại thép không gỉ martensite.
 
HỢP KIM BỔ SUNG
 
Các thuộc tính của thép có thể được biến đổi bằng cách thêm một số chất vào trong thép trong quá trình nung chảy. Các thành phần hợp kim quan trọng đôi với ngành chế tạo dao được liệt với dưới đây với mô tả ngắn gọn về ảnh hưởng của chúng tới các thuộc tính của thép.

Các-bon (Carbon – C): không phải thành phần hợp kim vì nó vốn dĩ có mặt trong thép các-bon. Tuy nhiên, việc tăng lượng các-bon sẽ làm tăng độ cứng của thép.

Crôm (Chronium – Cr): cải thiện khả năng làm cứng, chống mài mòn và ăn mòn. Crôm là thành phần chính trong thép không gỉ martensite, loại thép được dùng phổ biến nhất trong sản xuất dao dã ngoại, da đa năng.

Mô-líp-đen (Molybdenum – Mo): tăng khả năng làm cứng, chịu lực căng, chống ăn mòn (đặc biệt là rỗ).

Ni-ken (Nickel – Ni): tăng độ bền và khả năng làm cứng, chống ăn mòn. Ni-ken là nguyên tố chính trong Thép không gỉ austenite, loại thép đôi khi được sử dụng trong dao lặn.

Vanadi (Vanadium – V): tăng khả năng làm cứng và cho hạt mịn. Cấu trúc hạt trong thép là một yếu tố quan trọng khác giúp chống mài mòn và tăng độ chắn chắn. Nhìn chung, cấu trúc hạt mịn khá hấp dẫn

PHÂN LOẠI THÉP

Các nhà sản xuất thép luôn tuân theo một công thức nghiêm ngặt để đảm bảo mỗi lần họ chế tạo một hợp thì hợp kim đó có chính xác các thuộc tính. Những công thức này được biết đến như các đặc tính kỹ thuật, chúng chỉ rõ hàm lượng mỗi hợp kim. Mỗi công thức hay loại hợp kim được gọi tên theo một con số quy ước. Thép không gỉ martensite được đánh số, ví dụ, 410, 420, và 425.
 
THÉP ĐƯỢC SỬ DỤNG CHẾ TẠO DAO DÃ NGOẠI, DAO ĐA NĂNG
 
S30V: Được phát triển chủ yếu cho ngành sản xuất dao kéo bởi Crucible Steel, S30V chứa một hàm lượng các-bon và vanadi cao hơn BG-42 một cách rõ rệt. Việc tăng hàm lượng các-bon và vanadi này giúp khả năng giữ độ sắc bén và chống mài mòn vượt trội. S30V là thép cho dao tốt nhất hiện nay.

 
BG-42: Một hợp kim độc quyền của tập đoàn Timken (Mỹ), BG-42 là loại thép martensite không gỉ có hiệu năng cao được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ. Bởi độ chịu lực và khả năng đạt độ cứng Rockwell cao (Rc 61-62), BG-42 rất phù hợp cho các lưỡi dao dùng cho mục đích đặc biệt.

154CM: 154CM là loại thép các-bon không gỉ có Mô-líp-đen. Do 154CM cho khả năng giữ độ sắc bén tốt hợn các loại thép (không gỉ) tiểu chuẩn, nên loại thép này là một lựa chọn tốt cho dao sử dụng nhiều để cắt

* Ram là một phương pháp nhiệt luyện các kim loại và hợp kim gồm nung nóng chi tiết đã tôi đến nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tới hạn (Ac1), sau đó giữ nhiệt một thời gian cần thiết để mactenxit và austenit dư phân hoá thành các tổ chức thích hợp rồi làm nguội. (Trích Wikipedia)

420HC: Một phiên bản chứa nhiều các-bon hơn là loại thép không gỉ martensite 420 tiêu chuẩn . Lượng Các-bon, kết hợp với lượng Crôm cao, cho độ chống xước và khả năng giữ độ sắc bén tốt. Không thể nhầm lẫn loại này với thép không gỉ 420 chuẩn. 420HC là loại thép tuyệt vời cho các dao với chức năng thông thường khi được nhiệt luyện theo quy trình độc quyển của Paul Bos

 

 
420J2: Loại thép đa năng với hàm lượng các-bon thấp hơn. 420J2 có độ cứng tương đối, chống ăn mòn và dễ dàng mài lại. 420J2 phù hợp cho các lưỡi dao sử dụng ở múc ít tới trung bình, trong các công việc thường ngày.

 
17-7 PH: Loại thép không gỉ có Crôm/Ni-ken/Nhôm được chế tạo bằng phương pháp hoá già (precipitation hardening – age hardening). Hợp kim này được sử dụng trong các công việc yêu cầu chịu lực cao, đòi hỏi chống ăn mòn bởi muối, nước. 17-7PH là một sự hài hòa giữa thép không gỉ martensite (có thể nhiệt luyện) và austenite (dòng 300 series - không thể nhiệt luyện). Điều này có được nhờ hàm lượng cao Crôm/Ni-ken/Nhôm.

  
 

**** : Tốt nhất

*** : Khá tốt

** : Tốt

* : Trung bình

 
NHỮNG LOẠI THÉP KHÁC ĐƯỢC SỬ DỤNG CHẾ TẠO DAO DÃ NGOẠI, DAO ĐA NĂNG
 
AUS-8 (còn gọi là 8A): Từ "thép không gỉ" được hiểu không đúng, bởi vì, trên thực tế tất cả thép đều sẽ đổi màu hoặc mất màu nếu để ở môi trường có hại trong một thời gian đủ dài. Thép được làm "không gỉ" bằng việc thêm Crôm và giảm lượng Các-bon trong quá trình nung. Một số chuyên gia cho rằng có một sự đánh đổi nghiêm trọng với thép không gỉ: khi Crôm tăng và Các-bon giảm, thép sẽ trở nên "không gỉ", nhưng nó cũng đông thời càng trở nên khó để sắc, và khả năng khả năng giữ độ sắc bén có khả năng bị suy giảm trầm trọng. Tuy nhiên, một công ty sản xuất dao đã tuyên bố rằng, họ nhận thấy phần lớn lưỡi dao bằng thép không gỉ đều sắc như lưỡi dao bằng các chất liệu khác nhưng giữ được độ sắc bén lâu hơn. AUS 8A là loại thép không gỉ có hàm lượng các-bon và, hàm lượng crôm thấp, là loại thép, qua thời gian, đã và đang chứng minh sự hài hoà giữa độ chắc chắn, chịu lực, độ bền, khả năng giữ độ sắc bén và chống mài mòn.

AST-34: đẳng cấp cao của thép không rỉ, được sử dụng trong hầu hết dao thủ công và các dao sản xuất công nghiệp. Đây là loại thép Nhật, sở hữu bởi Hitachi Steels. 145CM của Mỹ là phiên bản tương tự với ATS-34, là loại thép được quảng bá bởi nhà sản xuất nổi tiếng Bob Loveless.

GIN-1 (tên cũ là G2): Một loại thép giá rẻ khác, nhưng mềm dẻo hơn AUS-8.

CPM-T440V: đôi khi còn được gọi  là "siêu thép", nó dùng được lâu hơn tất cả các loại thép không gỉ trên thị trường hiện nay. Nó khó mài hơn (vì khả năng giữ độ sắc bén tốt chưa từng thấy), nhưng lợi thế là bạn không cần phải mài thường xuyên. CPM-T440V được sử dụng rộng rãi bởi các công ty sản xuất dao đặt làm, và đang từ từ tìm được đường đến những nhà máy sản xuất dao cao cấp.

420J2: Do chứa lượng crôm cao và các-bon thấp, loại thép này là sự lựa chọn tuyệt vời để làm các lưỡi dao bền, chống sốc với độ chống ăn mòn tốt và khả năng giữ độ sắc bén tương đối. Đây là ứng viên lý tưởng cho lưỡi dao dùng chịu được nhiều điều kiện môi trường khác nhau, bao gồm cả nhiệt độ hay độ ẩm cao, ăn mòn vì muối trong môi trường gần biển. Khả năng chống ăn mòn cực nhờ lượng crome cũng khiến loại thép này trở thành lựa chọn hoàn hảo cho những loại dao sử dụng để mang bên mình hay trong bao mà ít khi hay hầu như không được bảo dưỡng.



San Mai III ® - San Mai có nghĩa là "ba lớp". Đây là từ để chỉ những lưỡi dao nhiều lớp truyền thông trong kiếm hay dao găm được sử dụng bởi người Nhật. Cấu trúc nhiều lớp rất quan trọng vì nó cho phép nhiều loại thép có thể ghép vào trong một lưỡi dao. Một cách đơn giản để hình dung ra cấu trúc này đó là tưởng tượng đến bánh sandwich (bánh mỳ kẹp thịt). Thịt ở giữa là thép cứng với hàm lượng các-bon cao, miếng bánh ở hai bên là thép có hàm lượng các-bon thấp hơn đóng vai trò là các vách dẻo dai và bền. Cạnh của lưỡi phải cứng để nó có khả năng giữ độ sắc bén tối đa, nhưng nếu cả lưỡi dao đều cứng thì nó có thể bị hỏng trong những “trận chiến”. Để tăng độ bền đến mức tốt nhất, thân lưỡi dao phải có khả năng chịu được va chạm và các áp lực ở bên. Độ bền thường được gắn với "độ mềm" và "độ dẻo dai" của thép, vì vậy, thật đáng ngạc nhiên nếu một lưỡi dao có phần cạnh sắc có đồ bền tốt lại không đủ cứng để giữ độ sắc bén một cách vượt trội. San Mai III ® mang đến cho lưỡi dao chất liệu thép cứng (hàm lượng các-bon cao) nằm ở giữa để tạo phần cạnh sắc bén, có tuổi thọ cao và chất liệu thép bền (hàm-lượng các-bon thấp hơn) hơn chạy dọc hai bên để tăng độ dẻo dai.

VG-1 Thép không gỉ (sản phẩm của Cold Steel) - Các thử nghiệm vật lý về độ sắc, khả năng giữ độ sắc bén tốt, độ chắc chắn của mũi, sự va chạm và độ chắc chắn của lưỡi dao cho thấy VG-1 thể hiện sự phát triển về hiệu suất hoạt động tốt nhất trong khả năng giữ độ sắc bén, chứng tỏ được độ chắc chắn của lưỡi dao và mũi dao. VG-1 đem lại cho người dùng một hiệu suất hoạt động vượt trội chưa từng thấy trong một lưỡi thép không gỉ.

4116 Thép không gỉ Krupp: 4116 là thép không gỉ hạt mịn tạo bởi ThyssenKrupp ở Đức và được dùng trong các ứng dụng vệ sinh (thiết bị y tế và công nghiệp dược) và quy trình sản xuất thực phẩm, trở thành chất liệu xuất sắc cho chế tạo dụng cụ nhà bếp, dao bếp. Sự cân bằng giữa lượng các-bon và crôm tạo độ chống ăn mòn cao, và các đặc điểm vật lý ấn tượng như độ chịu lực và khả năng giữ độ sắc bén tốt . Khả năng giữ độ sắc trong các thử nghiệm cắt, chặt thực tế vượt xa thép không gỉ 420 và 440. Các thành phần hợp kim khác giúp tạo hạt mịn, tăng khả năng chịu lực của lưỡi, đồ bền cạnh và cũng cho phép làm lưỡi dao sắc hơn và nhỏ hơn.

1055 Thép các-bon: Thép 1055 nằm giữa thép có lượng các-bon trung bình và thép các-bon cao, với hàm lượng các-bon khoảng 0.50%-0.60% và mangan khoảng 0.60%-0.90% là thành phần hợp kim duy nhất. Lượng các-bon như vậy với ít hợp kim làm cho nó dễ đúc và với độ cứng sau khi nguội vào khoảng Rc 60-64 tùy vào lượng các-bon. Sự kết hợp cả các nhân tố này làm thép 1055 trở thành loại thép bền nhất hiện nay bởi, khi tôi, nó tạo ra cấu trúc martensite gần bão hoà với lượng cacbua cho phép, ngăn ngừa độ giòn của vật liệu có thành phần các-bon cao. Loại thép này đặc biệt phù hợp với các hoạt động mà yêu cầu quan trọng nhất là độ chịu lực, chống va chạm, và nó tạo những lưỡi cực bền.

SK-5 Thép các-bon cao: SK-5 là loại thép các-bon cao của Nhật, tương đương với 1080 của Mỹ, với lượng các-bon khoảng 0.75%-0.85% và mangan khoảng 0.60%-0.90%. Khi nguội, nó có độ cứng gần Rc 65 và tạo hỗn hợp martensite giàu các-bon và lượng nhỏ carbua không phân hủy. Lượng carbua dư làm tăng độ chống mài mòn và thép có sự cân bằng lý tưởng của lưỡi rất bền và khả năng Khả năng giữ độ sắc bén. Vì những đặc điểm đó, loại thép này được sử dụng truyền thống trong rất nhiều dụng cụ cầm tay bao gồm đục, cưa gỗ, và vượt được qua nhiều thử thách về thời gian cũng như sự hữ ích trong suốt nhiều năm ở nhiều nước khác nhau.
 

Ethan Nguyen