2021年6月24日 星期四

大家喜愛的廚刀材料 - 大馬士革鋼(2/2),摺疊剛

 


大家喜愛的廚刀材料 - 大馬士革鋼(2/2)

花紋鋼大致有二種製作方式,一種是結晶,另一種方式是鍛接,前面提到的烏茲鋼就屬於第一種結晶花紋鋼。
鍛接 Forge Welding花紋鋼
鍛接工法並不是模仿或複製烏茲鋼而發展的,實際上歐洲的凱爾特人(Celts)在西元前幾世紀就已經開發出鍛接工法製鋼。
梅爾吉勃遜在電影英雄本色裡英勇野蠻驍勇善戰,手持長劍所向披靡,飾演的是一位愛爾蘭傳奇人物,為了理念奮鬥不懈而犧牲,最後留傳千古。想像一下如果像梅爾吉勃遜那麼勇猛的戰將組成專門打仗的隊伍,那不就征服世界了嗎!在西元前2000年左右歐洲有一群同語言同文化的人群居在一起,這群人會工匠,會藝術,還會打仗,這族人稱為凱爾特人,到西元前 3 世紀左右為全盛時期,征占領土涵蓋中歐,西歐,不列顛群島等地,帶著凱爾特人征服歐洲需要夠力的武器,鍛接工法製鋼就是那時期由凱爾特人開發出來的,再明確一點,目前發現最早的鍛接花紋鋼是在西元前5~1世紀的拉坦諾文化時期所有的,以此為基準製造出來的刀劍雖不敢拍胸腑說是削鐵如泥,好歹在當時也替凱爾特人闖蕩天下打出名堂,這項技術也因領土擴大而傳到北歐而由維京繼承,馳名千古的維京劍也多由繼承鍛接工法的花紋鋼所製作。後來羅馬帝國興起,日耳曼侵入大不列顛群島,凱爾特人屬地縮到不列顛群島幾個地區,最後剩下蘇格蘭、愛爾蘭等一些地區還保有凱爾特文化,梅爾吉勃遜就是這個故事中的縮影,蘇格蘭梅爾吉勃遜對抗英格蘭人實際上是凱爾特人對抗日耳曼入侵的故事,而那個用拳頭刀劍打敗敵人再用帥勁收服美女的凱爾特人梅爾吉勃遜,就是現今鍛接花紋鋼的開發始祖,如果他們還能持續打造刀劍的話,技術應該早已爐火純青,在冷兵器或廚刀市場上創造出千年老店闖出一片天了。
鍛接法是把兩種以上的金屬,利用高溫高壓壓成一塊,經過高溫結合的不同金屬,沒有意外的話,會緊緊結合跟一塊金屬沒什麼兩樣,但是如果結合處有雜質,溫度壓力沒控制好,結合就可能失敗。
利用不同鋼材特性互補,吸收各優點打消缺點,讓刀劍在英雄手中盡情砍劈而不會漏氣,就有人提出早期凱爾特人打仗常常要中場喊暫停,把砍歪的刀劍扳正才能再續戰,不管是真是假,如果要當英雄,那手中刀劍要夠硬才能砍人,而同時刀劍又要夠強才不會被砍,不然上場第一天的第一劍就劍斷人亡,那後面英雄不會產生,大家也沒電影可以看了。在那時期的刀匠就體會到不是把鋼材的某個特性最大化就一定好,所以利用多種材料互補看能不能創造出更能存活的鋼材,這樣才是生存之道。
當二種不同材料結合,在交界處就可能產生線條紋路,日本刀具稱為霞,可能自然出現也可能要再加工才更明顯,也可能在打磨過程中出現不同質地不同顏色的現象,像某些刀具,用某些磨刀石打磨會出現不同顏色,稱為地黑刃白的現象,可以明顯看出不同材質就是這樣的狀況。
中國歷史中也有類似鍛接的百煉鋼法,大約在西元前7世紀的春秋時期開始,到大約西元前2世紀戰國末期技術較成熟,一直到第5世紀魏晉時期達全盛。古代煉鋼因為鋼材雜質多,透過反覆折疊鍛打來去掉鐵中雜質,去雜質過程中會不斷的消耗,一直到重量不再減少的時候完成,打造過程繁複消耗材料多,但是得到的鋼材質精細密,可以用來製作優質刀具。
摺疊鋼
二種以上不同材質鍛接,再反覆鍛打,摺疊,每摺一次層數就會倍增,以此類推,運用這種方法製造出數十層甚至數百層堆疊的鋼材,再經過酸洗,不同元素產生不同程度化學反應,色差顯現出來,在沒有酸洗之前,紋路是幾乎看不出來的,新的技術運用噴砂技巧來呈現花紋,如果要再明顯一點的紋路,就要用染色方式表現,如果再洗強烈一點,一些材質可能受侵蝕凹陷,藉以呈現不同材質紋路,表現工匠欲呈現的技巧與特色。
如果摺疊不夠看,可以再加以扭曲,不規則彎曲,或直接使用不同材料銲接組合鍛打,或是在表面製造些凹凸,打磨後就會出現各種五花八門的紋路。
摺疊鋼的工法頗耗人力,真正有能力,願意手工製作的人愈來愈少,若有功夫純熟的師傅願意動手,加一加材料與工時,製作出來的產品也不太可能便宜,台灣有極少數還真正投注在手工製刀領域的好手,製作出來的刀子好用又實惠,如果在現實生活面可以得到支持,相信會更有動力製作高品質刀具。
層疊鋼,積層鋼,千層鋼 Cladding
用摺疊鍛打的方式,不容易滿足大量生產的需求,所以現代製作方式,可以用別的做法來做到多層結合的效果,有夾鋼的特性,又帶有花紋鋼的紋路。
有種做法是直接將金屬先加工壓成薄片,一般將鋼鐵鍛打目的是讓結構更緊實,新的製作方式,將鋼材壓更薄,大約3/1000英寸,也就是 0.07 mm左右的薄片,所以金屬分子可以更準確的排列對齊,達到所要的強度,再將數層薄片分兩邊疊起來,中間夾著硬實的主角鋼材,利用高壓壓成一體,省去摺疊鍛造程序,製作更直接,要幾層就有幾層,組出所要的效果。例如將 304/420 交疊的薄鋼片,一邊16層,貼在VG-10鋼材二邊,兩邊加上中間總共就是33層,33層的積層鋼就是這樣來的,完成各層交錯後,斜面打磨再經過噴砂程序代替酸洗,即可呈現紋路,如果覺得這樣花紋不夠,再經過各種加工程序,例如凹點,凹線,再打磨就可形成水滴,波浪等花紋,就是炫目的刀子,通常製造一些特殊紋路的花紋,是從已經層疊堆積好的鋼材,打凹切割或彎出波浪紋,然後再把整支刀磨平整,損失的材料頗多,一般大約是1:3左右,也就是 300 g的刀子要準備約 900 g的材料來製作,而且的彎折曲度不能偷懶打折扣,要不然打磨到刀鋒的時候花紋會失真,整個製作過程難以監控花紋效果,有時候要酸洗或噴砂完成花紋顯現才知成敗,說實在不是很有效率的製作方式。
有些優質的鋼材廠,公司本身並不生產鋼材,而是把需要的鋼材原料買來,加工製作出市場歡迎的材料,然後可能換個名子銷售,就像賣三明治早餐的店家,不一定要自己生產吐司麵包一樣,垂直分工的社會,各自盡力自己最拿手的領域,最後一起滿足消費者需求即可,不亦分工合作乎。

受大家喜愛的廚刀材料 - 大馬士革鋼 Damascus (1/2),烏茲鋼

 受大家喜愛的廚刀材料 - 大馬士革鋼 Damascus (1/2),烏茲鋼

大馬士革是地名,在現今戰火不斷的敘利亞,愛刀人對大馬士革不會陌生,因為大馬士革美麗又優質的鋼,製作出來的刀子鋒利而迷人。
大馬士革鋼是從烏茲(Wootz)鋼製作而成,烏茲鋼原產於南印度,最早來源可回溯至西元前400~600年左右。從南印度開採出來的鐵礦,製成鋼錠後,外銷到其他地區賺外匯去。這神奇鋼材很複製,從成分分析與當代技術推斷,這鋼材除了先天過人,後續製作處理也特殊不凡。製作方式是用坩鍋悶燒的方式,加入含碳、鉻、鎢、釩等各種元素的材料,加熱至融化,所有材料在坩鍋內沸騰反應,又被密封住減少不預期的作用與雜質,這些元素在鋼水中形成特殊的反應;就像是在汽水中灑入一些鹽,造成的激烈反應一樣,不同元素的交互穿插,形成最後鋼材特殊個性與炫目的紋路,而整個冶煉過程對溫度要求嚴格,又不能太高溫,要保持1000度C以下,鍛造也要保持低溫以免損失太多碳;高溫液態的鋼水慢慢冷卻,最後與爐渣分離,取出所要的鋼材,在冷卻過程中,依照冷卻方式不同,有可能在各層形成不同性質鋼材,真正烏茲鋼只占一部份,最後成品是含碳量約在1.3~2% 之間,約飯碗大小的一種高碳波紋鋼,以鋼錠的模式輸出到世界各地。
令人驚豔的烏茲鋼,持續在世界各地方發光發熱,中國,波斯,羅馬,希臘,都曾經用烏茲鋼製作出絕世刀劍,剛硬的特性賦予它鋒利的切削,同時無比的韌性可以讓刀身彎曲90度而不折斷,大約在西元3世紀左右,當時西歐人看到這種由大馬士革來的特殊刀劍,就直接用大馬士革(Damascus)地名來稱呼這神奇兵器,所以有了大馬士革刀的名字。
這種鋼材之所以特殊,是因為它同時兼具硬度與韌度,又帶有迷的紋路,帶著暗灰色的波來鐵和奧斯田鐵,閃亮耀眼的雪明碳鐵,交錯形成圈圈或波紋,不只美觀,鋼材堅硬中又帶著韌性,相較於當時的冶金技術,烏茲鋼製做的刀劍鋒利又耐用,不易斷裂,劈金斷玉,所向無敵。烏茲鋼到了波斯人手中,經過當地工匠的神奇工藝技術處理,將不同特性(含碳量)的二種鋼材銲接鍛造,摺疊七次鍛打,期間再加入所需元素,保持中溫以維持含碳量不流失,溫度太高碳元素流失並破壞結構,溫度太低又難以鍛打,全程精準控溫是成功要素,完成後快速酸洗現出絢麗的默罕默德紋路,製造出千古傳奇。當時的人不一定了解其中原因,只知道用烏茲鋼做成的大馬士革刀,致命又華麗,傳說中的大馬士革彎刀,揮刀一劈可以同時將飄在空中的絲巾與歐洲鐵甲切成二段,揮刀斷刃,來去無阻,以大馬士革鋼製作的兵器,曾帶領波斯人戰勝蒙古與十字軍,更增加了這種神秘材料的神話性。
這些製做大馬士革刀的烏茲鋼,在17世紀左右,終於斷了來源,原因眾說紛紜,有說是開採殆盡,另說是運路阻斷,總之大馬士革鋼卻實已經成為傳說,更添神祕色彩。有趣的是,烏茲鋼名稱由來,反而比大馬士革名字來得晚,在大約18世紀末,一位英國學者,將印度文的ukku-鋼鐵,uruku-熔化,誤植命名為烏茲-wootz,遂有了烏茲鋼的名稱;隨著烏茲鋼幾近消失之後,真正大馬士革鋼已不再可得,世界上各路人馬幾百年來嘗試複製烏茲鋼,重現烏茲鋼風華,這大馬士革鋼幾乎就是花紋鋼的代名詞。
或許大家在納悶,現代科技可以把火星上的成份看得一清二楚,分析個古老鋼材有何困難?的確,大馬士革鋼在現代透過成份分析研究,可以發現含有鎢,釩,鉻等各種元素,也可以依照傳統的密封坩鍋方式來燒鐵,不過,僅僅是複製含有鎢、釩與鉻的高碳鋼並不足夠,還需要當時的製刀工藝,近代不少研究想深入了解大馬士革鋼,甚至加以複製,不過都難以大量重現大馬士革刀的風華,十六世紀曾有歐洲人獲得一批烏茲鋼,交給當時歐洲一流工匠,但卻無法製造出傳說中的大馬士革刀。就像食譜一樣;當你吃到一塊驚為天人的蛋糕,朝思暮想,夜不成眠就是要複製,把這做法學起來,想要得到食譜卻發現原創人已作古,於是透過科學實驗室,精密分析出蛋糕成份,然後寫出食譜,只不過,光有食譜不一定有用,每個人的領悟與背景不同,同一份食譜給十個人做,就可能做出十種不同的蛋糕,同樣道理,光有烏茲鋼成份,少了工藝技術,要再做出揮刀斷刃的大馬士革刀劍,恐怕又要再鑽研幾個世代。不過話說回來,以現代冶金技術與標準來說,烏茲鋼的花紋是鋼材結晶蠻嚴重偏析的狀況下產生的,不算是很理想的冶金結果,高含碳量鋼現代技術也可以生產性能媲美的鋼材,也有表現不錯的新材料可以在硬度與強度二者兩全其美,或至少滿足消費者所需的性能,愈來愈神話的大馬士革刀以各種面貌出現江湖,現代消費者比較在乎大馬士革紋路而不是實際性能,也算是找到新的市場出路。