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乌兹钢的最新研究

2021-10-02 21:09:19

在之前美国科学家再对索林根刀厂对乌兹钢的分析的后续深入研究中,也同样提到了该转变中先共析铁素体在乌兹钢花纹形成过程中 的重要作用。
图为美国科学家对索林根式样进行的电镜分析
请注意以上两张照片,一个是20um一个是100um,由于尺寸放大差异会显得一些细节不同,但他们存在着极大地共同点就是先共析铁素体中析出的2次碳化物偏聚成带。
之前索林根刀厂所提供的照片中的四个式样,被鉴定为4种典型的乌兹钢成分。第三例因为检测到其带状组织是由有害元素偏析所导致,被否定为不是高质量的乌兹钢。在其他三例中全部观测到了先共析铁素体。因此可以看出,先共析铁素体和乌兹钢花纹形成之间具有极大的相关性。
在美国人的实验中,有些乌兹钢式样基体为珠光体组织,其花纹对比度很高,但硬度非常之低,只有23hrc。这与国内研究者镔铁兄弟会在制做和热处理过程中得出的经验一致,珠光体组织的对比度非常高。
另外在照片中用红圈圈出的是一个锈痕,通过很多国外资料和国内研究者镔铁兄弟会的实践表明:乌兹钢并不具备良好的防锈性,乌兹钢历经百年的不锈如新只不过是一个以讹传讹的故事。镔铁兄弟会的成员当中有从事地质矿产专业的从业人员,职业知识证明,在印度矿区的铁矿石成分当中并不含有大量的铬,并且由于古代的冶炼技术所限不可能人为向坩埚当中添加百分之十几的铬,因此用含高铬的乌兹钢锭锻造不锈兵器完全是一种误导。在德国科学家和美国科学家对乌兹钢的成分分析当中也证实了这一点。
国外其他仿制的尝试——布拉特枝晶钢
还有另外一种枝晶花纹钢,一度被认为是外貌上最接近古代乌兹钢的模仿品,称为布拉特钢。起源于19世纪俄国。在俄罗斯,从沙俄时期开始冶金学家就一直对如何消除有害液相偏析进行非常深入研究。这也使得俄国科学界对如何制造枝晶组织偏析有很大帮助。19世纪初期**冶金学家阿诺佐夫成功利用液态偏析法制造出了带有枝晶花纹的钢材,俄国人称其为布拉特钢。其成分在很大程度上更接近铸铁。在俄国的论文当中曾经认为所谓“灰色布拉特”即为亚共晶灰口铸铁,“灰色布拉特”因断口和表面呈灰色而得名,这一点有别于乌兹钢酸洗后较高对比度的深色。布拉特钢花纹成因是大量的粗大一次碳化物枝晶经过锻造扭曲组成的带状组织。由于其制做工艺的原因,冷速要求非常缓慢,有时甚至需要刻意长时间高温等温,内部往往存在大量方形枝晶。缩孔甚至氧化。这种布拉特很好辨别。
右图为俄国布拉特枝晶钢
其中可以看到大量粗大的一次碳化物支晶交叉排列,甚至在大量锻造形变以后仍旧无法消除。这是由于阿诺佐夫派布拉特的工艺所致。其工艺要求缓慢冷却,由于钢液中的热液交带作用,产生了粗大方形组织。这种情况大量存在于俄国制造的布拉特,和所谓不锈布拉特。
下图是 俄制布拉特钢锭:从图中可以看到,可以看到俄制布拉特中存在大量热液交带网格、粗大缩孔等。
这些网格经过锻造拉伸就会成为粗大交叉状的扭曲纹路分布在刀身上。看上去貌似裂纹。如果经过可锻化处理的铸铁经过耐心的反复低温锻造(如果有幸不打裂的话)也可以出 现类似的纹路。布拉特钢因为有以上特性,并且往往含碳量较高(超出钢铁的范围),常常高达2%以上(有些甚至达到6%),所以锻造难度非常大(有些需要进行石墨化处理),经常需要低温锻造,更有甚者需要进行石墨化处理方可锻造,使碳化物不可逆的成为稳定的石墨(现代热处理规范中严格规定一旦出现石墨化即为报废)。经淬火回火的成型制品很硬,淬火回火之后可以到61-63hrc,但是其枝晶骨架几乎没有任何塑性和韧性,非常之脆。而且由于其长期高温保温,缩孔和氧化程度严重,甚至大量的碳变成石墨存在与钢铁当中,金相组织在电镜下很“脏”。制做出的刀,尤其是长刀,上面往往会出现类似长时间锈蚀后留下的凹陷。
从金相组织上来看传统的印度-波斯乌兹钢的组织是由先共析铁素体中析出的2次碳化物偏聚集导致的。还包括由珠光体和碳化物组成的带状组 织。而俄国布拉特钢则由大量一次偏析枝晶导致 。
阿诺佐夫派的俄式布拉特和乌兹钢有本质上的区别,这也是过去刀剑界认为阿诺索夫复制乌兹钢失败的最主要原因。
另外俄国布拉特与传统乌兹钢在视觉上也有明显区别。下面是几组对比图,可以轻易进行鉴别。如出现热液交代网格即可认为是铸铁类原 料锻造而成的结果,而非乌兹钢花纹。
此图为乌兹钢花纹,纹路卷曲而没有裂纹状热液交代特征
此图为布拉特花纹,有明显裂纹状热液交代特征

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