Acciai nella coltelleria

La qualità dell'acciaio è la base per ottenere la massima efficacia e durata di una lama realizzata per utensili da taglio (coltelli, forbici, bisturi di precisione o chirurgici ecc.) E' importante che l'acciaio sia duro affinché mantenga a lungo un filo tagliente, ma che allo stesso tempo sia sufficientemente flessibile da piegarsi senza spezzarsi. E' indispensabile che sia oltretutto inossidabile, che abbia quindi una buona resistenza alla corrosione. L'acciaio da solo naturalmente non è sufficiente per determinare le prestazioni della lama, trattamento termico, geometria della lama, geometria e costruzione del manico, sono fattori determinanti per avere un buon prodotto per ottenere lo scopo prefissato. Purtroppo alcune qualità in una lama sono difficili da individuare nella scelta all'acquisto, non si può riconoscere "a vista" il tipo di trattamento termico ad esempio, ma conoscendo la composizione dell'acciaio utilizzato possiamo avere una idea di come si comporterà durante l'utilizzo.

Resistenza all'usura e tenuta del tagliente
Per resistenza all'usura intendiamo la capacità di sostenere abrasioni durante l'uso. Generalmente parlando, la quantità, il tipo e la distribuzione di carburi all'interno dell'acciaio sono gli elementi che determinano questo fattore. La tenuta tagliente è un fattore legato si alla resistenza all'usura, ma non solo. Il tagliente deve essere in grado di resistere anche a dei piccoli urti durante il taglio di materiali solidi, qui entra in gioco anche la durezza.

Resistenza alle deformazioni
La capacità di carico senza deformazioni permanenti. Per molti usi la resistenza è un fattore determinante ed è spesso correlata con la durezza, più duro l'acciaio, più forte è la resistenza.

Reistenza alle ossidazioni
Ovviamente, questa proprietà può essere utile negli ambienti corrosivi, quale l'acqua salata e alcuni materiali silicei ( per esempio determinati alimenti). Le micro-ossidazioni non sono fenomeni da sottovalutare in quanto possono, in un determinato lasso di tempo, condurre alla perdita del filo. La resistenza alla corrosione degli acciai inossidabili è dovuta alla formazione di uno strato superficiale passivo, chiamato "film passivo". Affinché si formi questa finissima superficie, la percentuale di cromo presente nell'acciaio, deve essere superiore al 12. Questo elemento genera sulla superficie del metallo, un ossido che ha la proprietà di arrestare la corrosione. Si deve comunque tenere in considerazione che tutti gli acciai (anche gli inossidabili), avendo una forte matrice ferrosa, sono soggetti ad ossidazione e soltanto una buona manutenzione li preserva totalmente integri.

Durezza
La capacità di lavorare senza conseguenti danni. Si ricordi che l'aumento di durezza comporta l'aumento del punto di deformazione permanente (cioè il punto dopo il quale la deformazione del materiale cambia da elastica a plastica e aumenta il punto di rottura a tensione), ma diminuisce la resistenza agli urti e la duttilità. Viceversa l'incremento della tenacità ed elasticità si traduce nella maggiore capacità ad assorbire gli urti, maggiore duttilità e lavorabilità, ma anche una diminuzione del punto di deformazione. Si capisce da questi esempi che se l'acciaio in trattamento è destinato alla produzione di spade o machete, si privilegerà l'ultimo aspetto con tempre meno drastiche e rinvenimenti più spinti per evitare facili rotture agli urti. Viceversa se si utilizzerà l'acciaio per la produzione di lame di coltelli, dove l'urto è raro ma è invece frequente il taglio, si privilegerà una tempra drastica e un rinvenimento appena inteso a distendere il materiale cercando di mantenere la durezza al massimo livello compatibile. Un ottimo metro di valutazione di questi aspetti, è il test della durezza Rockwell.

Facilità di manutenzione del tagliente
Alcuni acciai sembrano prendere un tagliente molto più sottile che altri, anche se affilati nello stesso identico modo. Il fatto è dovuto principalente alla presenza del “grano degli acciai”. Quelli a grana sottile riescono ad avere un tagliente sottile ed un taglio pulito, dove invece è presente una “grana grossolana” l’operazione risulta essere più difficoltosa. Per ovviare questa problematica si aggiunge del Vanadio.

Tempra e rinvenimento

I materiali normalmente usati dalle coltellerie produttrici di lame, sono acciai temprabili al cromo, ad alto contenuto di carbonio "AISI (Arerican Iron and Steel Institute) 440 e AISI 420", in altre parole gli acciai inossidabili martensitici, che contengono almeno il 12 di cromo, le cui potenzialità possono essere sviluppate con un appropriato ciclo di costruzione e di trattamento termico. Gli acciai martensitici sono leghe di ferro, carbonio e cromo, alle quali molto spesso, per migliorare ed aumentare l'inossidabilità, la durezza, e la tenacità, vengono aggiunti altri elementi quali vanadio, molibdeno, nickel, tungsteno. La migliore ripartizione, unione e fusione di questi elementi tra di loro, permette di realizzare un acciaio di ottima qualità.

Tempra
Per sfruttare nel modo migliore le potenzialità dell'acciaio inossidabile martensitico, ci si avvale del trattamento termico o tempra. L'acciaio legato ad altri elementi sviluppa particolari proprietà secondo le caratteristiche che si vogliono esaltare in funzione dell'uso. In genere ciò che trasforma un acciaio legato in un acciaio ottimale per la coltelleria è il trattamento termico (tempera e rinvenimento). Ogni acciaio legato è caratterizzato da una temperatura critica alla quale la struttura cristallina dell'acciaio muta aumentando la solubilità del carbonio nella matrice ferritica: tale temperatura deve essere mantenuta per ottenere l'austenizzazione dell'acciaio ma non tanto da favorire la crescita della dimensione della granulosità (che specialmente per le lame dei coltelli si preferisce mantenere bassa). Il passo successivo è quello di raffreddare bruscamente la temperatura (operazione di tempera) con vari mezzi (acqua, olio, emulsioni saline, ghiaccio, aria, ecc.) per ottenere il livello di durezza desiderato.

Rinvenimento
Dopo la tempra, l'acciaio è molto duro ma anche molto fragile: per ottenere un buon compromesso fra durezza (che si traduce in maggiore durata del filo) e diminuzione della fragilità (che si traduce in maggiore resistenza agli urti), viene sempre eseguito un secondo trattamento termico (operazione di rinvenimento), il cui scopo è quello di distendere il materiale assoggettato allo stato di coazione interna, indotta dalla tempra e rimuovere le tensioni residue.

Elementi degli acciai

Carbonio C
Presente in tutti gli acciai è l'elemento che trasforma il ferro in acciaio caratterizzando l'elasticità della lama aumentando la durezza e la durata del tagliente. Si consideri che di media l'acciaio deve avere un >.5% di carbonio per essere definito "alto tenore di carbonio”.

Cromo Cr
Elemento che aumenta resistenza all'usura, a fatica ed a corrosione. Un acciaio con almeno il 13-14% di cromo è solitamente ritenuto acciaio “inossidabile„, anche se la definizione non sarebbe del tutto esatta anche perchè, malgrado il nome, tutto l'acciaio può ossidare se non viene effettuata nessuna manutenzione.

Cobalto Co
Incrementa resistenza e durezza e permette di resistere alle alte temperature moltiplica gli effetti di altri elementi di lega.

Manganese Mn
Elemento importante, in quanto il manganese aiuta la struttura ad elevare la capacità di durezza e migliora l'acciaio, disossida e degasa i metalli durante i trattamenti termici. Presente in maggior parte della coltelleria tranne che nel A-2, L-6 ed il CPM 420V.

Molibdeno Mo
Impedisce la fragilità ( malattia di Krupp fragilità al rinvenimento ) ed aumentando tenacità e resistenza a fatica, aumenta la lavorabilità e la resistenza alla corrosione.

Nichel Ni
Aumenta la durezza e resistenza. Presente in L-6 e AUS-6 e AUS-8. Il nichel può svolgere anche un ruolo nella resistenza alla corrosione pure, ma non è sicuramente valido come il cromo e dovrebbe essere usato con alte percentuali a discapito della della tenuta di filo.

Fosforo P
Diminuisce la fragilità se in alte concentrazioni aumenta la resistenza, lavorabilità, e durezza.

Rame Cu
Aumenta la resistenza alla corrosione e resistenza a fatica.

Silicio Si
Contribuisce ad aumentare la resistenza. Come il manganese, rende all'acciaio più duttile durante la costruzione per l'effetto della deossidazione e degasazione.

Zolfo S
Spesso evitato nella coltelleria, migliora la lavorazione ma diminuisce la durezza degli acciai.

Tungsteno W
Aumenta la resistenza all'usura e tenacità.

Vanadio V
Contribuisce ad aumentare la resistenza all'usura ed agli urti. Altra caratteristica non poco importate è che è in grado di raffinare la crescita granulare nell'acciaio, ciò aumenta la durezza che permette di avere un taglio estremamente pulito e funzionale. Diversi sono gli acciai che hanno questo componente, ma i più significativi sono i CPMS60 e CPMS90.

Wolframio W
Aumenta la resistenza all'usura e tenacità.

Acciai non inossidabili


Solitamente sono acciai forgiati e che si prestano bene anche a tempre differenziate, tecnica usata per la forgiatura per lame di katana, questo per dare un tagliente con una maggiore durezza ed una elasticità maggiore della costa. Nel sistema di indicazione SAE, gli acciai che hanno indicazione una lettera ( per esempio, W-2, A-2 ) sono acciai generalmente per utensili professionali. Esiste una classificazione ASM, ma non interessa la coltelleria. Spesso, gli ultimi numeri del nome di questi acciai, stanno ad indicare il grado di carbonio contenuto. Così 1095 è contiene carbonio per ~0.95%, il 52100 contiene carbonio per ~1.0%, il 5160 ha la percentuale di ~0.60%.

D-2
Il D-2 a volte è denominato “un semi-inossidabile„. Ha una elevata percentuale di Cromo (12%), ma non sufficiente per classificarlo come inossidabile, ma resta comunque migliore alle ossidazioni degli acciai non inossidabili descritti in precedenza. Ha una resistenza all'usura eccellente, è molto più duro degli acciai inossidabili come ATS-34, La combinazione di resistenza all'usura, di quasi inossidabilità e durezza rendono questo acciaio tra i più apprezzati per un utilizzo utensili (frese o altri utensili che debbono lavorare a elevate temperature) ma anche da costruttori di coltelli di livello, basti pensare a Cris Reeve o Benchmade che lo hanno utilizzato per diverso tempo.

M2
Usato prevalentemente nell'industria per l'utilizzo di utensili da taglio che lavorino ad alta velocità con conseguente surriscaldamento. Può infatti tenere il relativo temperamento anche ad elevate temperature. È leggermente più duro e po' più resistente all'usodel D-2. Tuttavia, questo acciaio ossida molto facilmente facilmente. Benchmade ha utilizzando questo acciaio in alcuni modelli di AFCK .

A-2
Acciaio da utensili più duro di D-2 e di m2, ma con meno resistenza all'usura. L'ottima durezza lo rende un eccellente scelta per lame da combattimento, attualemnte Chris Reeve e Phil Hartsfield usano A-2.

O-1
Acciaio molto popolare ed usato dai forgiatori. È un acciaio eccellente per il compromesso tra tenuta e manutenzione del tagliente. Ossida facilmente se non viene applicata nessuna manutenzione. Randall e Mad Dog sono tra i più rinomati costruttori di coltelli che utilizzano queste lame.

Serie 10XX
1095 (e 1084, 1070, 1060, 1050, ecc.) molti degli acciai di 10XX sono utilizzati per la coltelleria, ma il 1095 è il più utilizzato tra i citati. Quando andate nell'ordine da 1095-1050, più la numerazione finale è elevata, maggiore sarà la percentuale di carbonio, quindi più resistenza e maggiore durezza. Il 1060 e 1050, sono spesso usati per le spade. Per la coltelleria il 1095 è un ottimo compromesso tra costi e qualità, è ragionevolmente duro e tiene un buon filo e, cosa da non sottovalutare, è facile da affilare, purtroppo ossida facilmente se non viene effettuata nessuna manutenzione.E' un acciaio semplice, che contiene soltanto due leganti: .95% carbonio e .4% manganesi. I vari Ka-ba utilizzano del 1095 come acciaio con un rivestimento per proteggere dalle ossidazioni.

Carbon V
Il Carbon V è un brevetto Cold Steel e non è nello specifico nessun particolare acciaio, descrive piuttosto quale acciaio viene utilizzato nella propria produzione. Sembra che tale acciaio sia una via intermedia tra il 1095 e O-1, e se non viene effetuata manutenzione ossida. Da fonti attendibili e da prove effettuate tramite misuratori specifici, indicano il Carbon V nel 50100-B, vale a dire lo 0170-6 ( sono lo stesso acciaio vedere sotto)

0170-6 50100-B
Queste sigle indicano la stessa cosa, 0170-6 è la classificazione d'acciaio dei creatori, mentre 50100-B è l'indicazione di AISI. Un buon acciaio cromo-vanadio simile la O-1 ma meno costoso. Blackjack utilizzava del O170-6.

L-6
Acciao prevalentemente usato negli anni 90, piuttosto duro tiene bene l'affilatura, ma ossida molto facilemnte.

5160
Acciaio popolare tra i forgiatori che creano lame di generose dimensioni dimensioni. Ha buona resistenza all'usura, ma è conosciuto per la sua eccezzionale durezza dovuta all'aggiunta di cromo. Solitamente viene portato massimo a 50 HRC per le spade, mentre nella coltelleria possiamo raggiungere i 60 HRC.

52100
Usato nell'indistria nella costruzione di cuscinetti è usato solo dai forgiatori, ma ora si può trovare anche in barre. È simile a 5160, ha carbonio di intorno 1% contro 5160 ~0.60%. Usato per le lame di caccia quando di cerca una migliore resistenza all'usura a discapito qu qualche grado di durezza inferiore.

CPM 10V
Acciaio piuttosto resistente alle ossidazioni ed ha una elevata resistenza all'usura, ma discapito della durezza. Può essere una valida alternativa al D2 .

CPM 3V
I CPM 3V incredibilmente duro dà la resistenza all'usura eccellente e buona resistenza alle ossidazioni. Utilizzando quando si vuole un prodotto estremamente duro con un'ottima resistenza all'usura, naturalmente a discapito della resistenza.

Acciai inossidabili


Premesso che, anche se così definiti, tutti gli acciai possono ossidarsi. Sicuramente la gamma definita inossidabile, sopratutto per la virtù di avere percentuali di cromo di circa il 13%, ha una resistenza maggiore alle ossidazioni. Di seguito sono elencati i principali acciai utilizzati nella fabbricazione di lame in gruppi. Questo perchè molti acciai inossidabili hanno caratteristiche quasi identiche e le loro caratteristiche vengono migliorate o esaltate dal tipo di trattamento termico e dal tipo di oggetto costruito.
Classificati in ordine di qualità :

420 e 420J
Il più basilare degli acciai inossidabili. Sono estremamente resistenti alle ossidazioni, ma assai teneri. Sono generalmente utilizzati per oggetti espositivi, tipo spade o coltelli fantasy da collezione.

440A-425M-420HC-12C27-6A
Usati nella coltelleria di piccole dimensioni, possono essere induriti più del gruppo precedente, per avere una maggiore resistenza all'usura naturalmente con il giusto trattamento termico.

Gin-1 ATS-55 8A 440C
Questi acciai saranno solitamente più forti del gruppo precedente e più resistenti all'uso. Mantengono le proprietà eccellenti di resistenza alle ossidazioni, comunque ATS-55 attaccano fuori qui come non specialmente macchia resistente. 8A è tra quelli di questo gruppo che merita una menzione particolare, avendo una consistente percentuale di vanadio può essere molto tagliente ma tra il gruppo è il più debole ed il meno resistente all'uso.

ATS-34/154CM VG-10 S60V
Difficile distinguere le differenze sostanziali tra ATS-34 e 154-CM , sono molto usati e le loro caratteristiche variano da azienda ad azienda a seconda dei trattamenti. Si prestano a molteplici utilizzi poichè tengono abbastanza bene il tagliente e sono piuttosto duri, anche se non sono estremamente resistenti alle ossidazioni. VG-10 ha nel suo interno del vanadio che permette la formazione di grani sottili, qualità che permette di avere un taglio sottile e pulito .S60V è quello che resiste meglio all'usura ed è quello tra i citati del gruppo quando occorre resistenza alle abrasioni per dei lavori ad utilizzo generale

BG-42 S90V S30V
I migliori. BG-42 ha resistenza all'usura migliore tra gli acciai descritti. È più duro e pi resistente all'ossidazione di un ATS-34, ma è di difficile riaffilatura. S90V è il top nella resistenza all'usura e nella resistenza alle ossidazioni. Anche esso può essere di difficile riaffilatura. Di difficile lavorazione sono poche le case che producono lame con questo acciaio, prevalentemente si parla di coltelli costruiti dietro ordinazione. S30V recede sulla resistenza all'usura del S90V, ma è significativamente più duro e più facile da affilare. È più resistente all'uso di BG-42. S30V è attualmente utilizzato in alcuni Spyderco, Chris Reeve e Benchmade.

420
Il soddisfare più basso del carbonio (<.5%) che le marche di 440 serie questo acciaio estremamente delicatamente ed esso non tiene bene un bordo. È usato spesso per le lame di diving, poichè è estremamente macchia resistente. Inoltre usato spesso per le lame molto economiche. Uso esterno dell'acqua salata, è troppo morbido per essere una buona scelta per una lama pratica.

420HC
Viene aggiunto del carbonio a del 420 per aumentarne la capacità di taglio.

440 A - 440 B - 440C
Il contenuto del carbonio di questo acciaio inossidabile è di circa : A (.75%) B (.9%) C (1.2%). 440C è un acciaio inossidabile eccellente, solitamente intorno ai 56-58 Rc, molto duro e con la buona tenuta del taglio. Il 440C era il re degli acciai inossidabili negli anni 80, prima che ATS-34 e VG10 prendessero fama nei decenni seguenti. Tutti e tre le resistono bene alle ossidazioni. Sog ha usato del 440A per il Seal 2000, Randall a quanto sembra utilizza del 440B per le proprie lame inossidabili.

425M 12C27
Simili al 440A il 425M (0.5% carbonio) è stato usato in passato da Buck. Il 12C27 (.6% carbonio) è un acciaio di scandinavo che se trattato in maniera idonea risulta essere migliore per leggerezza e resistenza alla famiglia dei 440. Diverse aziende utilizzano questo acciaio per i propri pieghevoli, Viper, Laguiole En Aubrac, Mongin, sono degli esempi.

AUS-6 AUS-8 AUS-10
(aka 6A 8A 10A)
Acciai inossidabili giapponesi paragonabili per quantità di carbonio alla famiglia dei 440 : 440A ( AUS-6, .65% carbonio ) ; 440B ( AUS-8, 0.75% carbonio) ; 440C (AUS-10, carbonio 1.1%). Tutti e 3 gli acciai hanno una quantità di vanadio aggiunto (cosa che i 440 non hanno), per migliorare la resistenza all'usura e raffinare i grani per migliorare la capacità di taglio.

GIN-1
(aka G-2)
Acciaio con un po' meno di carbonio ed un po' più di cromo. Utilizzato da Spyderco nella produzione a metà degli anni 90 per le linee meno costose. In definitiva è un acciaio inossidabile molto buono, meno costoso ma con una punta in meno resistenza all'usura e resistenza che ATS-34.

H1
Acciaio ad alta percentuale di Cromo che offre elevate prestazioni a livello di resistenza alle corrorsioni. Usato prevalentemente per coltelli da utilizzare in mare.

ATS-34 154-CM
Di produzione giapponese negli anni 90 era l'inossidabile al top di produzione. Il 154-CM è la versione americana oggi utilizzato prevalentemente da aziende statunitensi come la Microtech. Di norma questi acciai sono intorno ai 60 Rc e riescono a tenere un buon tagliente anche se molto duri.

ATS-55
Simile al precedente ma con gli elementi rimossi ed alcuni altri aggiunti. Questo acciaio è un buon acciaio da coltelleria. Con il molibdeno rimosso, ATS-55 non sembra tenere il tagliente come ATS-34.

VG-10
Altro acciaio inossidabile con aggiunta di vanadio. Il VG10 prende facilmente il filo ed è estremamente resistente alle ossidazioni. Uno dei migliori come rapporto qualità prezzo. Viene utilizzato da Spyderco.

BG-42
BG-42 è simile a ATS-34, con due differenze importanti: ha il doppio manganese ed ha vanadio 1.2% ( ATS-34 non ha vanadio ), ciò per aumentare la tenuta del tagliente.

S60V (CPM T440V) - S90V(CPM T420V)
Due degli acciai migliori commercio. Entrambi gli acciai hanno un alta percentuale di vanadio che rappresenta una resistenza all'usura ottima ma a dei costi elevati.

CPM S30V
Questo acciaio dà la durezza di un A2 con al resistenza all'usura di un S90V, tenendo una durezza ragionevole (~59-60 Rc). Questa miscela rende questo acciaio tra i top sul mercato. Chris Reeve attualmente usa questo acciaio per i suoi pieghevoli.

NCo690
Quest’acciaio è prodotto in Austria da una piccola acciaieria specializzata in acciai di alta qualità. N 690 è un acciaio inossidabile martensitico con il 17di cromo e nei confronti dell'acciaio AISI 440 C si distingue per un più alto tenore di molibdeno (doppio). Il molibdeno oltre ad essere un forte formatore di carburi (miglioramento delle caratteristiche di taglio), aumenta la resistenza alla corrosione negli acciai alto legati al cromo. Inoltre le aggiunte in lega vanadio (anch'esso formatore di carburi con conseguente incremento della resistenza all'usura e quindi mantenimento del tagliente) e di cobalto (ostacola l'ingrossamento del grano a temperature più alte e migliora sensibilmente la capacità di rinvenimento e la resistenza ad alta temperatura) elevano le proprietà di questo acciaio. Alle caratteristiche di alta resistenza alla corrosione, usura, tenuta del filo tagliente e buona lucidabilità unisce alti valori di durezza superiori a 60 HRC (Durezze maggiori rispetto al tradizionale acciaio AISI 440 C) ottenibili mediante il trattamento termico di tempra. Per questi motivi il suo impiego è orientato alla produzione di lame e coltelli professionali e grazie alla particolare tenuta del tagliente ed alla resistenza all'ossidazione è impiegato nel settore della coltelleria industriale (alimentare ed ittica) per la lavorazione delle carni. Inoltre nel settore medicale viene utilizzato per la produzione di strumenti chirurgici. Questo acciaio viene usato su tutta la gamma Extrema Ratio.

Damasco


Gli acciai di Damasco sono ottenuti tramite forgiatura e "saldatura" di uno o più acciai che poi vengono battuti, torti o tagliati a seconda del motivo che si desidera. Successivamente può essere acidado per far risaltare le trame del disegno. Oggigiorno il damasco viene costruito più per fornire un effetto scenico che per un utilizzo prestazionale.

Titanio


Le nuove leghe di titanio forniscono alte prestazioni, sono estremamente resistenti alle ossidazioni, leggeri, resistenti alle abrasioni e amagnetici. Per il costo elevato e la difficoltà nella lavorazione, poche sono le aziende che utilizzano questo materiale, tra queste la "Mission Knives" che utilizza una lega denominata Beta Titanium.

Ceramica


I coltelli in ceramica hanno lame durissime ottenute utilizzando del zirconio arricchito con magnesio, silicio e calcio. Prevalentemente usate per coltelleria da cucina offrono caratteristiche uniche quali, una tenuta del tagliante superiore alla media, massima igiene grazie al materiale inerte di costruzione che non provoca reazioni con l'alimento tagliato e facile pulizia. Quasi nullo l'impiego nell'ambito sportivo per la fragilità della lama.

Bibliografia

 :
www.zknives.com/knives/articles/knifesteelfaq.shtml
www.spyderco.com
www.extremaratio.com
www.ajh-knives.com/metals.html
www.zknives.com/knives/articles/knifesteelfaq.shtml
www.metal-mart.com/Dictionary/dictlist.htm
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