焠火、回火與熱處理 @ 流光暗藏

市面上大多數的刀具都是以鋼鐵為主要材料，所以我們稍微說一下鋼鐵的一個特性：

以下這是美國一間非常有名的鋼鐵廠所生產的部分不鏽鋼熱處理表，裡面到底是甚麼意思呢?

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資料來源: https://www.crucible.com/eselector/prodbyapp/stainless/stainlessheattbl.html

最簡單來說，就是鋼鐵這材料是多變且善變的，在不同溫度/時間下，同樣的基礎材料，會有不同的物理現象發生。中文英文裡都用很多種鐵來表示這不同的程度。這是很專業的領域，我們這邊僅稍微談一些。

鋼鐵晶體結構變化分析圖

麻田散鐵、沃斯田鐵、波來鐵，這三種都是鐵元素，只是在不同結晶時有不同的物理特性。

麻田散鐵(Martensite)：質地硬但極脆基本上無法承受衝擊。

沃斯田鐵(Austenite) ：質地與麻田散鐵相反，柔軟而延展性強。

波來鐵(Pearlite)：強度與硬度遠超過沃斯田鐵，延展性較差。

基本上會拿來做刀子的鋼材，都會出現上面三種變化。一把能夠當作工具的刀，刃口要有一定的硬度，才不會用沒多久又要磨利。刀身要有強度與韌性，才不會在稍微嚴苛的使用下變形或折斷。鐵匠或是鐵工廠多以焠火的方式，在攝氏723~760度左右，快速冷卻鋼材，將高溫的鐵分子變成麻田散鐵結構後，再回到火爐內（回火）以較低溫加熱以產生混著麻田散鐵與波來鐵的鋼材。而粗細波來鐵多寡與分布狀況則決定了鋼鐵強韌性。第二張圖（鋼鐵晶體結構變化分析圖）則些微的表示出在含碳量不同的鋼材上，溫度對這幾種同元素的鐵結晶變化關係。當然在目前市面上超過1000種商用鋼材，這是一個既龐大且精細的學問，我們在此僅稍作介紹，知道說一般上我們會希望在刀刃刃口上有多一點的麻田散鐵晶格以求刃口鋒利度的保持，不用切幾塊肉就得磨一次刀，同時也希望在刀身上有多一些的波來鐵之類的來穩定刀身尺寸與型態而不會常常出現刀身歪曲的情形。這是很數據化很精確的科學，不是古早味就會比較好。請先看看下面的解釋。我們要知道現在市售鋼材有超過1000種，大多數的鋼鐵廠會在鋼材介紹上同時把最前面所貼上的熱處理溫度，最佳方式與預計強度列表出來給鐵工廠或熱處理廠作參考。製造各類不同工具所需要的材料特性，依其個別需求在這龐大的資料庫中挑選出最合適的材料與熱處理方式，所以在沒有電腦或報表資料的年代，這些知識都被各鐵匠當作是不傳之密，而師傅多年累積的經驗則更是秘密中的秘密。在古老的年代我們沒有熱成像儀器來迅速測量火爐內鋼鐵的溫度，也沒有精確可靠的生產方式來確認我們鋼材裡到底各種元素比例是多少，所以這類經驗一直是各家不外傳的秘密，也讓打鐵做刀這行業蒙上了一層神秘的色彩。

但是隨著科技演進與平民化，電腦也從一房間大而且貴得嚇人的設備變成了可以直接拿在手上的便宜工具時，高階現代化的鋼鐵廠不僅能夠將每批量的鋼材元素以百分比甚至更精準的混合，甚至能夠控制在哪個特定溫度下，該混入多少顆粒大小的預定元素以及用多大壓力製造；各種能夠快速測量溫度、重量、時間，甚至如何在加/降溫時隔絕掉空氣以減少變數的方式與手段在過去100多年內快速而且大量的出現。當然，如果追求的是與古老技藝結合的浪漫情懷，那麼用傳統的煤炭爐與手拉風箱，再經手工鍛造與冰水焠火等，耗時三個月到半年打造出的強度高低偏移量穩定度不可預測的傳統鍛造刀具，或許更能夠滿足心裡的夢幻；但在這個個人電腦，真空電磁感應爐，粉末冶金，可視紅外線顯像溫控設備已經逐漸平價、平民化的現代，把鋼鐵廠提供的鋼材與熱處理資料以資料庫方式建立好，利用各種現代化的手段來減少變數與不穩定因素，同時用先進的設備與加工方式製作，讓更多的使用者能夠在日常生活上用到100年前要當作傳家寶的好工具，不是更好更能讓更多人知道刀藝之美嗎?