菜刀是人类生活的最重要工具。人类的进化史是一部工具进化史。刀是人类最早使用,并且是最重要的工具,用来切、割、斩、削、砍、刺、铡,用于狩猎、战争、自卫、生产以及庖厨。刀的材料、制造工艺、造型也都可以反映人类科技与文化的进步,尤其是与生活最相关的菜刀最能体现。
从发展历史来看,距今约4500年前龙山出土的青石菜刀可以算是中华菜刀的鼻祖。及至春秋时期,“庖丁解牛”一词即可窥见中华菜刀的进步与庖厨刀功之精妙。到宋朝,随着冶铁技术与烹饪方法的进步,现代菜刀的雏形开始形成,并于明清时期最终定型。“百炼成钢”、“好钢用在刀刃上”、“杀鸡焉用牛刀”等成语与俗语都可以很好地反映菜刀材料、工艺、功能演变与作用。
当代的中华厨刀在材料上不断进步。总体来讲,当代制造菜刀的材料主要可分为四类:碳钢、不锈钢、复合钢与陶瓷。其中碳钢制造的刀具性能虽然优异,但是却不易保养。陶瓷刀锋利度和持久度较好,但加工性和韧性较差。因此,目前最主流的刀具材料是不锈钢和复合钢。复合钢往往以碳钢或高碳不锈钢为芯,以不锈钢为面复合而成,因此从材料上来讲,仍可按照芯材归类为碳钢或不锈钢。
刀具用不锈钢主要是马氏体不锈钢,可以简单以碳含量分为低碳,中碳和高碳等三类马氏体不锈钢。碳及铬含量较低的2Cr13,3Cr13,4Cr13等广泛用于中低端刀具的制造。其硬度较低,约在51-55HRC范围内。因此锋利度、耐磨性及使用寿命有限。随着碳含量提高,材料硬度会相应增加,5Cr与6Cr材料使用硬度一般在55-58HRC,7Cr与8Cr使用硬度在56-59HRC,9Cr及以上碳含量钢的使用硬度可达58-61HRC。然而为了提高耐腐蚀性能,传统高碳马氏体不锈钢的铬含量往往也比较高,但是当铬含量较高时(≥15%),会使材料韧性下降。440C及国产9Cr18MoV的不锈钢虽然硬度可以达到61HRC,但是硬度越高,其韧性越低。因此在制造有韧性要求的刀具时,实际使用硬度范围大多在56-59HRC。另一方面,当碳含量超过0.7%时碳容易和铬形成共晶碳化物,在开刃时可能会产生刃缺口,因此目前高端刀具不锈钢发展方向有:降低铬含量,并添加如Mo(4wt.%),V(1wt.%)等合金元素,如154CM,ATS-34,BG-42等,但是相应的合金化与生产成本增加;同时降低碳和铬含量,如国际上较高档菜刀通常选用1.4116(5Cr15MoV)不锈钢。5Cr15MoV韧性、耐磨及加工性能都较好,但是其硬度和耐蚀性能有所不足。因此,仍需进一步研发更优性能的刀具用不锈钢新材料。
最近,我国原973钢铁材料项目基础研究团队的科学家提出了新型的多形合金化原理(MultiAlloying:间隙固溶合金化+置换固溶合金化+析出合金化+界面偏聚合金化)。在此基础上,研发了新型的6Cr16MoMA不锈钢,同时具有高硬度、高韧性、耐腐蚀、抵抗细菌滋生的特征,可用于制造高端刀具。该材料通过多形合金化技术,可以极大的提高材料的使役性能。
新型6Cr16MoMA钢主要生产工艺如下图所示,采用电炉冶炼、精炼与电渣重熔的工艺控制纯净度与均匀性。通过锻造细化一次碳化物,通过热轧、冷轧与退火调控一、二次碳化物尺寸与分布。最终得到纯净度高、碳化物尺寸细小且分布均匀的基材。
菜刀主要制造加工工艺如下图所示,并进行了锋利度、持久度、耐蚀性、表面质量、刀柄防水性等多种性能测试和质量检验工序。
由新材料生产出的家用片刀与厨师刀如图。片刀长6.7寸,为礼盒装,刀身采用龙纹,刀柄为金属并增加防滑设计。
菜刀(财到谐音)盒与包装采用了中国古典的青花设计,与《刀人》(刀人合一)的篆体LOGO相映成趣。
由新材料制造了二号厨师刀,长为8寸。刀柄同样采用金属与防滑设计,采用纸袋装。其宽大的刀身可以方便厨师切、拍、搬的操作。经大学食堂、企业食堂、地方饭店的厨师试用,使用效果良好。
按照标准测试,该系列菜刀硬度≥58HRC,锋利度>>50mm,持久度>>150mm,抗酸、碱、盐腐蚀,并且可以有效地抵抗大肠杆菌与金黄色葡萄球菌。该系列菜刀从设计、材料、加工都品质绝佳,细节满满,是中国菜刀开始注重品质和走向高端的反映之一。也是中国特殊钢技术与产品的高品质化的重要体现。