I. 钢的冶金状态与热处理
1.1 磁铁氧体：基本结构
铁素体 是由溶解在 α-Fe 中的碳形成的间隙固溶体，符号为 F。它具有体心立方晶格结构。其碳溶解度极低：在室温下仅为 0.0008%，在 727°C 时达到最大值 0.02%。
铁素体代表了钢的最基本形式。由于碳含量极少，碳以溶解状态存在于铁素体中，室温下碳含量超过0.01%会导致细小的水泥石颗粒在铁素体基体中分散。这些颗粒阻碍了铁原子层的平滑滑动，同时增强了钢的硬度和强度，使结构从铁素体转变为铁碳化物。
1.2 碳钢动力学与珠光体形成
一般来说，较高的碳含量会增加钢的硬度和耐磨性。然而，脆性或软性的极端会造成权衡。当钢被加热到高温并缓慢冷却（提高碳的溶解度）时，会形成水泥石和铁素体交替的分层结构——珍珠岩.
1.3 奥氏体：高温转变
在723°C以上，铁原子重新组织成一种称为奥氏体的面心立方结构。奥氏体能溶解更多的碳：在723°C时为0.8%，在1148°C时可达到2.06%（钢中碳的最大溶解度）。
钢在加热或冷却时会经历固态相变。缓慢加热至723°C会将铁素体、珠光体和渗碳体完全转变为奥氏体。相反，缓慢冷却会逆转这一过程。将奥氏体快速冷却至260–400°C会产生贝氏体，这是一种由渗碳体和铁素体组成的混合结构。
1.4 马氏体：淬火及其后果
当奥氏体在~200°C以下迅速冷却时，热能不足阻止了碳的扩散。这形成了马氏体——一种扭曲的、过饱和的碳-铁素体结构。马氏体赋予了卓越的硬度，但由于热收缩不匹配而引发内部应力。
淬火（使用水、油或空气）实现了这种硬化。然而，残余应力需要 回火——重新加热以缓解应力，代价是硬度降低。淬火和回火的掌握定义了刀刃的质量，正如历史上的剑匠 欧冶子 和 干将 所展示的。
1.5 历史背景：剑制造中的人祭
古老的人祭仪式在剑制造中源于实际挑战：低炉温和碳含量不足。人脂增强了燃烧，而身体有机化合物则引入了碳和微量金属。尽管部分是科学的，这一做法却获得了神秘的象征意义。
1.6 现代技术：差异热处理
刀片主体和边缘现在采用不同的热处理：
- 刀片主体: 高温淬火形成细珠光体和贝氏体。
- 边缘: 低温淬火产生马氏体，通常与金属合金以增强性能。
低温锻造（例如，Zwilling 的 "冰锻" 声称）使用液氮进行快速冷却，将碳锁定在马氏体中，从而获得更密集、更强的钢材。后退火仍然至关重要，以减轻脆性。像 Zwilling J.A. Henckels 这样的品牌通过先进的热处理优化中档钢材（例如，5Cr15MoV）。
II. 大马士革钢的传说与现实
2.1 神话与现代营销
著名的“大马士革钢”最初是指用Wootz铁矿石锻造的刀刃。今天，这个术语被错误地应用于花纹焊接刀刃，这些刀刃具有装饰性层，与历史上的Wootz冶金无关。真正的大马士革钢的锋利源于独特的矿石和冶炼技术，这些技术现在由于Wootz矿床的枯竭而失传。
2.2 模仿与文化表亲
现代“大马士革”刀片将硬钢和软钢（例如，马氏体和贝氏体相）层叠，以实现平衡的韧性和保持刀刃。历史上：
- 中国的 "镔铁" (用于《水浒传》中武松的剑) 和
- 日本的“安木钢” 与Wootz的低温渗碳根源相同，但在锻造方法上有所不同。
III. 洛克韦尔硬度 (HRC)：关键指标
3.1 理解洛克韦尔硬度计
洛克韦尔硬度测量在负载下的塑性变形深度，单位为0.002毫米。常见的刻度：
- HRC: 150kg 负载，使用钻石压头，适用于硬化钢（例如，淬火刀片）。
3.2 刀具的实际影响
- 40Cr13: 最大硬度 HRC58（理论值），但信誉良好的工厂可达到 HRC53–55。
- 50Cr15MoV: 达到 HRC55–58，含 15% Cr/0.5% C；真空硬化确保酸性食品准备的耐腐蚀性。
- 95Cr18MoV: 理论上具有 HRC61 能力 (0.95% C)，通过低温回火稳定在 HRC59–61；专用于高精度切片器。
- 70Cr17MoV: 硬度目标 HRC57–59 (0.7% C/17% Cr)，利用钼-钒协同作用实现精细的晶粒结构和刃口保持，兼顾中档耐用性和抗污性。
- 440C: HRC57–59；低温处理推至HRC61（对刀具来说过度）。
- VG10: HRC61–62 在高硬度与最小脆性之间取得平衡。
高硬度使得刀刃角度更薄，但有崩刃的风险。较软的钢材需要频繁磨锐（例如，屠夫刀）。
3.3 边缘保持与维护
高硬度刀片保持刀刃的时间更长，但更难以磨锐。折中方案：中硬度钢（例如，HRC55–58）在定期维护下在可用性上与高端刀具相匹配。
张小泉的刀片系统体现了战略材料选择——大规模生产的中国切割刀主要使用40Cr13（HRC53–55），优化了成本与抗崩刃的平衡。高端系列采用50Cr15MoV（HRC55–58）和95Cr18Mov（HRC59–61）以增强防腐保护，符合现代厨房对酸性成分的需求。他们的传统锻造技术结合真空热处理，使刀刃稳定性比竞争产品提高15–20%。
概括
- 材料 + 热处理: 小型工厂即使使用“优质”合金（例如，处理不当的9Cr钢与处理良好的5Cr钢）也可能表现不佳。
- 大马士革 ≠ 性能: 优先考虑核心钢材（例如，SG2 粉末钢）而非装饰性图案。
- 硬度与韧性: 根据使用情况的平衡——极硬的刀片容易崩缺；适度硬度的刀具在细心使用下优于被忽视的高端刀具。
