就简单的碳钢而言，1095通常是最受欢迎的刀钢，也正是杰米·巴特利制作的这种精细切割菜刀的材料。
预期的切割用途和刀片类型
有助于确定适合您和您选择的刀具的理想合金
这篇文章是节选自2025年度刀，GunDigestStore.com。
制造或选择优质叶片的三个关键方面是刃材、热处理和几何形状。这篇文章集中在第一个方面，任何有抱负的刀匠或爱好者的第一个任务是——为你和你的刀选择正确的刀片钢。
对于不经意的观察者来说，钢材的选择似乎没什么大不了的，但是尽管这篇文章如此深入，它仅仅触及了这个话题的表面。
不是所有的钢都是一样的。每种刀都有不同的样式，并且是为特定的应用而设计的。因此，将正确的钢材与特定的刀片、预期用途以及刀匠或用户相匹配，对于打造优质工具至关重要。为您的目的选择最佳合金可能意味着通过毫不费力地让钢做它最擅长的事情来实现最高性能。
根据我一生为各种工业客户和无数刀具制造商提供冶金咨询服务后的观察，后者很少选择具有与前者相同分析能力的钢材。刀具制造商通常选择其他人都在使用的合金，而不是通过独立研究将钢的化学成分与工艺和产品相匹配。
美国刀匠协会的JS大师·约翰·舒尔茨选择了1075钢，因为它在他的弯刀上具有天然的韧性。
无论是无处不在的旧爱还是“每月之钢俱乐部”的最新时尚，没有一种合金是最适合每把刀、每种用途或每种制造商的。另一方面，刀制造商经常超过我的工业客户的一个领域是让节俭做出选择。不幸的是，许多刀匠告诉我，他们使用特定类型的钢材，因为他们可以获得廉价或免费的供应。
这些方法的问题是，对于许多新手或刀使用者来说，不必要地增加了学习曲线。我已经数不清有多少次听到一个沮丧的刀匠说他们尝试过的合金是坏钢。但是没有所谓的坏钢。工业界不会浪费时间、精力或金钱在不符合其预期目的的钢铁上。有糟糕的应用选择和糟糕的热处理。任何错误都在于刀匠或铁匠，而不是钢。
A36是用于建筑和桥梁的极佳钢材选择，但如果刀匠坚持用它来制造刀片，那将是一个不好的应用。A36的钢属性不利于刀片。像1095或O-1这样的合金可以制成很好的猎刀刀片，但如果钢像5160那样热处理，它们的刀刃性能就达不到标准。我不知道有多少次，当我看到由碳含量不足以达到足够强度或耐磨边缘的钢制成的刀片时，我咬破了自己的舌头。
如果刀具制造商不得不通过非正统的额外步骤偏离标准热处理实践，很可能是因为选择的钢材与其应用或方法不匹配。你可以对1%的碳钢剑进行欠浸或过回火处理，或者使用更适合这种剑刃的合金。你可以增加几个步骤在你的锻造车间对富含合金的钢进行热处理，或者选择一种容易响应热源的钢。
刀具的预期用途
作者凯文·卡申没有使用硬层和软层的夹钢工艺，而是将韧性和耐磨性结合起来职称了大马士革钢，即这把O1/L6剥皮刀所表现的。
问题是我们经常从错误的方向出发。不管是什么原因，许多制刀者在决定他们要制作什么样的刀之前已经选定了他们的钢材，但是在你甚至不知道它的预期用途之前，你怎么能对一种材料做出正确的选择呢？
一个更好的成功模式是让刀应该完成的主要任务决定需求和目标。制定一个计划来实现这些目标，通过设计一个工具来完成一项特定的任务，甚至是多项任务，记住一把刀的预期用途可能比人们想象的要多得多。考虑到带刃工具的预期任务，根据每种钢的特定化学性质所固有的预期属性来选择材料。同样重要的是认识到一个制造商的能力与特定的化学工作的限制。
为了解释如何为你和你的刀选择正确的钢，无数的刀片设计被归结为两个主要类别。第一组是细切刀，旨在执行锋利的切片或积极的砍削。它们最常用于拉伸型切割，这种切割在微观层面上像锯子一样微观锯齿。想想手术刀、剥皮刀和猎刀，还有许多菜刀。它们的刀刃是薄的、平的或中空的，用于切割各种柔软的纤维材料。
这一组有一个刀片子类，包括一些厨房刀具和剃刀，它们在许多设计特征和所需属性方面是相同的，但它们更多地用于推切。不管怎样，冲击韧性远没有像这样的刀的耐磨性重要。
简单钢中碳含量的影响可以在铁碳相图上看出。
相比之下，第二组——劈砍刀——用于直推式运动、劈开或切割，通常涉及冲击。这些刀更像凿子，而不是像锯子一样被拉进切口的刀片。野营刀、一些博伊刀和许多剑都属于这一类。他们受益于抛光，更结实，凸边研磨，不需要耐磨性而是更需要冲击韧性。
顾名思义，刀是一种切割工具。如果我们发现自己在计划的任何部分或执行过程中降低了刀片的切割能力，我们可能需要考虑其他刀或其他工具是否是更好的选择。
因此，这里讨论的所有属性都与切割相关。刀片切穿材料的一个基本条件是它必须比切割介质更坚固。在微观层面上有巨大的负载压力，这是切割开始的地方。所以，几乎从定义上来说，在任何刀刃上，实力都必须是重中之重。
就本文而言，强度是在负载下抵抗变形的能力。与这种珍贵的强度品质相反的是延展性，或者说是在不损坏刀刃或刀片的情况下容易变形的能力。刀具制造商对钢进行热处理，以强度代替延展性。几千年来，刀片制造商的工作是在强度和延展性之间找到最可接受的折衷方案，使刀片能够切割，同时避免脆性断裂。
钢铁强度
该图显示了分别浸泡1分钟和10分钟的钢中适当溶液的总硬度，说明了合金化对加热要求的影响。
钢的强度有很多种。一个例子是抗压强度和抗拉强度。这些和剪切强度在一般刀的使用中并不明显，所以刀匠更容易将它们概念化为硬度。
刀片的另一个重要品质是韧性，这应该被视为钢材承受突然负载冲击的能力，而不是在逐渐负载下以延性方式弯曲。这是两种完全不同的行为，其中一种与用于劈砍的刀片更相关。与浮士德式的用强度换取延展性的交易不同，刀片制造的圣杯是保持高强度和冲击韧性。在劈砍型刀片中，冲击韧性几乎与强度一样重要。
刀片的另一个要考虑的特性是耐磨性。从微观上看，即使切割看似柔软的材料，刀刃也会受到极大的磨损。正是这种磨损导致工具在使用时变钝。耐磨性是钢承受这种摩擦作用的能力。虽然这种性能会随着整体硬度的增加而增加，但钢的独特结构使其耐磨性高于硬度，甚至独立于硬度之外。在钢中，也可能存在硬度远远超过刀片的总体洛氏硬度测量值的碳化物颗粒。精细切割和切片刀片更多地受益于耐磨性而不是冲击韧性。
虽然现代刀具制造商可能选择的钢是无穷无尽的，但为了简单起见，这里的讨论仅限于锻造者和研磨者通常使用的非不锈钢合金。尽管许多刀具制造商已经开始依赖AISI(美国钢铁协会)或SAE(汽车工程师学会)钢名，但与研究单个钢的化学性质以确定其潜在性能相比，1084、W-2或80CrV2等名称缺乏特异性和意义。
合金化越有助于我们更温和地淬火，就越需要注意适当的加热，使一些钢更适合锻造，而另一些钢更适合数字炉。
我强烈鼓励刀匠研究任何潜在钢材选择的化学成分，以决定使用哪一种以及如何加工。为你的钢铁提供化学成分的供应商明白这一点，很值得与之做生意，而不是忽略合金成分的供应商。
碳含量是钢的化学成分中首先要考虑的因素，也许是最重要的。碳是决定钢强度的主要元素。钢的含碳量越多，硬化后的强度就越大。然而，这只在某一点上是真实的；碳钢的最大硬度是在大约0.80%的碳含量时达到的，超过这个值，在这个区域就不会有更多的硬度了。在硬化过程中，向溶液中加入超过0.80%的碳会损害一个铁匠的目标。然而，如果允许碳以碳化物的形式存在，超过这个最佳水平的碳将增加耐磨性。
这个碳含量在0.80%左右的最佳点被称为共析。这是对钢中碳的最有效利用，没有残留的铁(铁素体)或任何残留的碳化物(渗碳体)。含碳量低于0.80%的钢具有内在的韧性和较低的脆性，而含碳量高于0.80%的钢具有更高的耐磨性，但韧性往往较低。这是重要的考虑时，选择钢为您打算刀片的目的。砍刀需要耐磨吗？剥皮刀需要坚韧吗？选择1075作为一个或1095作为另一个可能会有很大的不同，有一种钢将为你工作或反对你创造这种刀片。
在过去的几个世纪里，当使用简单的铁碳材料时，铁匠别无选择，只能在强度和延展性之间妥协。但是，从19世纪初开始，合金化改变了一切。最后，通过有意在钢中添加其他元素，铁匠们可以鱼与熊掌兼得。
钢合金
将它结合在一个图表中有助于根据刀具的用途和刀具制造商的热处理设备选择正确的钢材。
13世纪的剑必须保持在低硬度范围内，现在可以在高得多的硬度水平上制作同形制的剑。精细切片刀具可能具有远远超过简单渗碳体能力的耐磨碳化物增强。但是随着这些性能的提高，对热处理、环境和更精细的叶片淬火的更精确控制有了更大的需求。今天，即使是最基本的碳素钢也有足够的合金从根本上区别于旧钢。任何人谁认为他们会水淬1084，就像传统的tamahagane钢，可以证明这一事实。
因此，在选择合适的钢材时，除了要制造的刀具类型之外，还必须考虑另一个关键因素。这就是为什么这篇文章的前提是为你和你的刀选择正确的钢。我们的现代钢铁炼金术士可能已经为刀匠的应用创造了完美的高科技钢。但是如果他们正在学习诀窍，或者他们所拥有的只是一个简陋的铁匠铺，这对他们的刀来说仍然是一个可怕的选择。
如果你的商店配备了数控烤箱，所有许多现代合金选项都是可用的，如果你知道每种钢选择所需的规则。使一种钢在几乎任何油或空气中硬化的化学物质，使它在淬火前加热时变得更加挑剔。合金钢可能有超越普通碳钢的潜力，但如果你缺乏释放这种潜力所必需的设备，那就不是这样了。
图1显示了一系列测试的淬火硬度结果，这些测试包括简单加热和常用钢的标准10分钟浸泡。在这里，当观察每种钢的时间和温度要求时，增加合金化的效果是显而易见的，许多明火热源或锻造可能难以满足。除非对冶金学有很好的理解，否则一个想继续使用传统工具的铁匠最好使用传统的钢材。简单的碳钢，如“W”或10XX系列，就像锻造最初是为了什么，将允许传统的铁匠毫不费力地生产出一个好的刀片。
了解每一种额外的合金元素对了解在钢中寻找什么是有价值的。如果你在寻找冲击韧性，考虑包含镍或硅的化学物质。这些添加物会影响铁的原子晶格，就像减震器一样。对于需要耐磨性的刀来说，更强大的碳化物形成物可以比简单的渗碳体提供更长的磨损时间，两个最常见的例子是钒(占总元素的0 . 25%以上)或钨。铬在这方面也有一定的帮助。
如果你希望用最少的努力获得完全硬化的刀片，超过1%的锰或相对适度的铬添加量正是让你摆脱水淬的紧张日子的门票。当然，对于简单碳钢会很快生锈的应用，超过11%的铬也有助于抗腐蚀。
图2中的图表汇集了所有这些考虑因素。最后，必须承认的是，一个有着扎实的热处理知识的熟练的铁匠可以将这些合金中的几种推向相邻的类别。不过，在这里，我们已经把重点放在了阻力最小的路径上。
通过利用合金的化学特性，制造商可以花更少的时间让它以期望的方式运行，而花更多的时间最大化它的性能。