“断亦有道?”|菜刀拍蒜背后的冶金知识解密

 

近日,一场颇具戏剧性的“拍蒜风波”在网络上引发热议,吸引了大批网友前来吃瓜讨论。

 

广州的王女士在家中做饭时拍蒜,手中的菜刀竟然断成了两截。

 

 

 

那么菜刀究竟能不能用来拍蒜?这确乎是一个问题,接下来小金便为大家做一个简要的解答~

 

 

 

在大家眼里,能拍蒜是一把菜刀的基本素养。但从物理角度来说,横拍菜刀也确实有导致其发生断裂的风险,如同“拍蒜风波”当事厂家在事后接受媒体采访时解释的那样:“我们的刀具都不建议横拍食物,力度掌握不好的话容易断柄。如要拍蒜,建议用刀面轻压(大蒜)。”至于刀面上的“50Cr15Mov”字样,客服表示:“这是马氏体不锈钢的材质标号,50Cr15意味着硬度是HRC56-58度。相比30Cr13不锈钢、40Cr13不锈钢来说,30、40、50数字越大材质越好,硬度也越高。”

 

也就是说,这是一把硬度高但韧性稍欠,刀身整体相对比较脆,更适合应用于切、片等场景的刀。

 

此外,虽说几颗蒜不是什么坚硬食材,但采用横拍方式时,刀具表面受力不均,如果使用不当,就有可能出现刀身断裂的情况。知乎答主也提到“高标号的钢刀都不能用来拍蒜,这也算是半个常识了。我自己厨房里的刀,150元以上的都不敢拿来拍蒜,10块一把的反而随便拍”。

 

 

专家:刀具硬度越高越不能横拍

 

高级菜刀为什么就不能横拍食物呢?7月13日,重庆某钢铁公司质检中心技师郑师傅表示:“硬度较高材质的刀具比较脆,横拍时刀具不易发生变形就会有断裂风险。厂家为了保证刀具锋利,就要让淬火钢的硬度达到一定要求,而刀刃硬度越高越锋利。刀具横拍断裂,是因为刀面受力后,受力面积大幅度变大,刀面承受的压强变大,硬度较高的刀具无法跟随变形,于是发生断裂。”

 

从材料力学角度来说,物体在受力过程会产生弹性形变或塑性形变。虽然菜刀硬度越高,越锋利,耐用性也出众,但受力不均匀时就会容易出现刀崩口、断刀,这就是局部集中塑性形变超过临界值的结果。

 

基本变形图
 

下面小金将围绕拉伸性能冲击性能疲劳性能这三个指标,找出“断刀事件”的真相。


 

1

拉伸性能

 

 

包括屈服强度、抗拉强度和伸长率。抗拉强度是静拉伸条件下的最大承载能力;屈服强度是“对抗”应力的能力;而伸长率是钢材发生断裂时所能承受永久变形的能力。其中一个关键是,抗拉强度与屈服强度之比(强屈比),是评价钢材使用可靠性的一个参数,强屈比越大,刀就越不容易被拍断,反之就越容易发生永久变形的“事故”。

 

 

评论:这把刀可能由于生产过程或其他(如考虑焊接、材料利用率等),没有那么“强”,承载能力抵不过外力而导致。

 

 

2

冲击性能

 

 

钢的化学成分及冶炼、加工质量都对冲击性能有明显的影响,也受温度的影响较大,当降到一定温度范围时,冲击值急剧下降,从而可使钢材出现脆性断裂,这种性质称为钢的冷脆性,这时的温度称为脆性临界温度。

 

评论:鉴于王女士在使用菜刀的过程中不涉及温度的大幅波动,因而此次菜刀断裂事件应该与钢的冲击性能无关。

 

 

3

疲劳性能

 

 

受交变荷载反复作用,钢材在应力远低于其屈服强度时,突然发生脆性断裂破坏的现象,称为疲劳破坏。疲劳破坏一般是在低应力状态下突然发生的,而钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关,一般抗拉强度高,其疲劳极限也较高。而从断裂的图片推测,断裂部位位于距离手柄不远处,这可能是由拉应力引起的,首先在局部开始形成小裂纹,然后逐渐扩大,直至突然发生瞬时疲劳断裂。这就是说断裂的原因可能是由于钢材的截面、内应力、加工卷边等引起钢材的疲劳性能变化而产生的。

 

评论:第一次拍时很快就恢复原状,没事;可反复拍就有可能被拍断;抗疲劳性能与抗拉强度也是正相关的关系。

 

 

 
经科学分析发现,“断刀事件”极有可能是在拉伸性能与抗疲劳性能的共同超过极限造成的。当然也可能是在产品制作过程当中由于某些工艺问题,导致了瑕疵的出现。
 

 

 

 

那么…… 如何挑选刀具呢?是不是硬度越高就越好?

 

非也!

选刀不是硬度越高越好。

 

重庆某钢铁公司质检中心技师郑师傅表示:“买刀要看标号,那种特别贵的刀具,使用的钢材硬度高。硬度越高,开刃之后的保持度越好,锋利度越高,切东西很快很顺手。但这种刀具脆,磕磕碰碰或者拍拍打打就容易断。家庭使用的话,如果不具备保养刀具的常识,最好别买高标号的刀具。”

 

本次事件中的刀身选用50Cr15MoV不锈钢。其中,Cr前边的数字代表碳含量,Cr后边的数字代表铬含量,即50Cr15表示含碳0.5%,含铬15%的不锈钢,碳含量与硬度和寿命呈正相关关系,铬含量与防锈蚀性能呈正相关关系。

 

金属铬

 

碳含量过低,钢材很“软”,可能切一顿肉就钝了;而含碳量越高,硬度也越高,但可能导致高碳不锈钢直接崩口。

 

 

目前,我们市面上常见的厨刀、剪刀等都是采用现代冶金技术生产出来的,而锋利度和耐久性则是目前工业上生产刀、剪采用的两个重要可量化测试标准。

 

那么如何统筹提升刀具的锋利度和耐久性呢?从材料科学原理来说,就是要提高刀、剪用钢的硬度和强度,硬度越高的钢磨出的刃越锋利,且耐磨性好,因此也提高了耐久性。而提高钢硬度和耐磨性最有效的方法就是提高碳含量,但由此带来的负面效果就是钢容易变脆、韧性变差,拍蒜时可能发生断裂,而这也恰恰是刀、剪企业体现自己产品制作工艺的地方,能够做到极高硬度来保持锋利性和耐久性,同时还能在类似拍蒜的使用情境下保证刀不断的企业,才是工艺精湛的企业。

 

我国厨房刀具早期由碳钢制成,便宜且易获取,但时常钝刀,需要在磨刀石上反复磨砺才能保证其锋利度,由此也催生了一个走街串巷的“磨刀工”职业。此外,由碳钢制成的刀,在使用中容易生锈,导致食材污染。因此不锈钢很快成为厨房用刀的主流材料,随着碳含量提高,这种高碳高合金不锈钢的冶炼、铸造、轧制和热处理的工艺处理难度都增加了很多,如果技术不过硬,就会形成大尺寸的碳化物和夹杂物粒子等,恶化材料的物化性能。换句话说,高碳高合金钢的工业生产是具有一定技术门槛的。

 

那么,我国厨刀行业的发展生态环境又是如何呢?技术研发力量不足,一直在模仿、尚未有超越,是导致中国刀具品牌美誉度难以建立起来的重要原因之一。

 

比如,据媒体报道,这次涉事的刀具企业,2021年销售费用超过研发费用多达5倍之多,代工生产产量亦高于其自主生产产量。

 

注重刀具制作工艺的研发和提升,在提高硬度、锋利度的同时,我们还要保证菜刀的耐腐蚀性和韧性,这也是刀具用钢冶炼和制备的难点。尤其是铸造时如何避免大尺寸的碳化夹杂物,提高钢材的物化性能、优化工艺技术等等。只有积极推动产业技术革新与升级,不断开辟新钢种,努力从大众同质化产品生产向以新技术为核心的高附加值产品生产转型,方能保持市场竞争力,进而奠定属于自己的品牌内涵与市场地位。

 

 

推荐阅读

点击封面即可选购

 

参考资料:

[1]张小泉菜刀拍蒜,蒜没事,刀断了|观察者网

[2]菜刀学会了“装蒜”?用材料力学探明真相|广东科技报

[3]张小泉:拍蒜不行,装蒜第一名|新周刊

[4]从张小泉菜刀事件看我国冶金技术发展|凌波微观

 

供稿|迟锦航 林严

 

创建时间:2022-08-07
浏览量:0
<返回
进入页    行业知识Live    “断亦有道?”|菜刀拍蒜背后的冶金知识解密