Введение

Острорежущая часть оружия или инструмента.

Клинком называют острорежущую часть инструмента, оружия или машины, специально предназначенную для прокалывания, рубки, нарезания или соскабливания поверхностей или материалов. Клинки обычно изготавливаются из материалов, более твердых, чем те, которые они предназначены резать. Это включает в себя ранние образцы из обломков камней, таких как кремень или обсидиан, которые с течением времени эволюционировали в металлические формы, такие как медь, бронза и железо, и достигли современных версий из стали или керамики. Являясь одним из древнейших инструментов человечества, клинки продолжают широко использоваться в бою, кулинарии и различных других повседневных и специализированных задачах. Клинок концентрирует усилие на режущей кромке. Различные конструктивные особенности, такие как зубчатые края хлебных ножей и пил, усиливают эту концентрацию усилия, адаптируя клинки для конкретных функций и материалов. Таким образом, клинки занимают важное место как в истории, так и в современном обществе, отражая эволюцию материаловедения и практической пользы.

Применение

При приготовлении пищи ножи используются главным образом для нарезки, рубки и прокалывания. В бою клинок может быть использован для резания или протыкания, а также может быть брошен или приведён в движение иным способом. Цель состоит в том, чтобы перерезать нерв, мышцу или сухожилия, либо кровеносный сосуд, чтобы вывести из строя или убить противника. Пересечение крупного кровеносного сосуда обычно приводит к смерти от кровопотери. Клинки могут использоваться для соскабливания, перемещая лезвие вбок по поверхности, как, например, в ластике для чернил, а не вдоль или сквозь неё. В строительной технике, такой как грейдер, рабочий инструмент для обработки грунта также называют лезвием, обычно с заменяемой режущей кромкой.

Физика

У простого лезвия, предназначенного для резки, есть две плоскости, которые сходятся в режущей кромке. В идеале, эта кромка не должна иметь закруглений, но на практике, при увеличении, будь то оптическом или с помощью электронного микроскопа, можно увидеть, что все кромки в той или иной степени закруглены. Сила прикладывается к лезвию либо через рукоять, либо путем нажатия на тыльную сторону лезвия. Рукоять или тыльная сторона лезвия имеют большую площадь по сравнению с тонкой режущей кромкой. Эта концентрация приложенной силы на небольшую площадь кромки увеличивает давление, оказываемое ею. Именно это высокое давление позволяет лезвию разрезать материал, разрушая связи между молекулами, кристаллами, волокнами и т.п. в этом материале. Это требует, чтобы лезвие было достаточно прочным, чтобы не сломаться раньше, чем уступит разрезаемый материал.

Геометрия

Угол, под которым сходятся грани, имеет значение: больший угол сделает лезвие более тупым, но при этом более прочным. Более прочное лезвие менее подвержено затуплению от сколов и деформации режущей кромки. Форма лезвия также важна. Более толстое лезвие будет тяжелее, прочнее и жестче, чем более тонкое аналогичной конструкции, но при этом будет создавать большее сопротивление при резке или проколе. Нож для филетирования будет достаточно тонким, чтобы быть очень гибким, в то время как нож для резьбы будет толще и жестче; кинжал будет тонким для прокола, а походный нож – толще для прочности и долговечности. Сильно изогнутое лезвие, такое как у тальвара, позволит пользователю провести лезвием по противнику даже в ближнем бою, где прямым мечом было бы сложнее орудовать таким же образом. Изогнутая режущая кромка топора означает, что первоначально в дерево входит лишь небольшая часть лезвия, концентрируя усилие, как и у более тонкого лезвия, в то время как прямая кромка может удариться всей своей длиной о плоскую поверхность дерева. Колун имеет выпуклый профиль, чтобы не застревать в древесине, в то время как топоры могут быть плоскими или даже вогнутыми. Хопеш, фальшион или кукри имеют смещенный центр тяжести и/или наклон к дистальному концу, чтобы концентрировать усилие на более быстрой и тяжелой части лезвия, максимизируя режущую способность и делая их практически непригодными для колющих ударов, в то время как рапира тонкая и заостренная, что позволяет ей проникать и двигаться более ловко, но снижает ее режущую силу по сравнению с мечом аналогичного размера. Зубчатая кромка, как на пиле или хлебном ноже, концентрирует усилие на зубьях, увеличивая давление и позволяя мягким или волокнистым материалам (таким как дерево, веревка, хлеб и овощи) расширяться в промежутках между зубьями. В то время как при нажатии на хлеб любым ножом, даже хлебным, он просто сплющится, поскольку хлеб имеет низкий модуль упругости (мягкий) и высокую деформацию при растяжении (то есть может быть растянут или сплющен на значительную величину без разрушения), проведение зубчатой кромкой по хлебу с небольшим усилием позволит каждому зубцу одновременно резать хлеб с меньшей деформацией. Аналогично, нажатие на веревку сплющит ее, а проведение зубчатой кромкой перережет волокна. Проведение гладким лезвием менее эффективно, поскольку лезвие движется параллельно направлению усилия, в то время как зубья зубчатого лезвия расположены под углом к волокнам. Зубья на ножах часто симметричны, позволяя резать как при движении вперед, так и назад, заметным исключением являются зубья Veff, разработанные для максимальной режущей силы при движении лезвия от себя. Зубья пильных полотен, как для дерева, так и для металла, обычно асимметричны, чтобы резать только в одном направлении. (Пилы измельчают материал в пыль вдоль узкого канала, называемого прорезью, в то время как ножи и подобные инструменты разделяют материал. Это означает, что пилы приводят к потере материала, а зубья пилы также служат для удаления металлической стружки и опилок из прорези.) Фуллеры – это продольные каналы, выкованные в лезвии или выфрезерованные позже, хотя последний способ менее предпочтителен. Эта потеря материала неизбежно ослабляет лезвие, но позволяет уменьшить его вес без потери жесткости. Тот же принцип применяется при изготовлении балок, таких как двутавры. Фуллеры имеют существенное значение только в мечах. В большинстве ножей удаляется так мало материала, что это мало влияет на вес лезвия, и они выполняют в основном декоративную функцию.

Материалы

Обычно лезвия изготавливаются из материала, твердость которого примерно соответствует, хотя чаще превышает, твердость разрезаемого материала. Лезвия с недостаточной твердостью не смогут резать материал или будут быстро изнашиваться, поскольку твердость связана со способностью материала сопротивляться абразивному износу. Однако лезвия также должны быть достаточно вязкими, чтобы выдерживать динамические нагрузки при ударе, и, как правило, чем тверже лезвие, тем оно менее вязкое (более хрупкое). Например, стальная топорище намного тверже дерева, которое оно предназначено для рубки, и достаточно вязкое, чтобы выдерживать удар при ударе о дерево, в то время как керамический кухонный нож, более твердый, чем сталь, очень хрупок (обладает низкой вязкостью) и может легко разбиться, если его уронить на пол, скрутить во время нарезки продуктов или небрежно хранить под другими кухонными принадлежностями. Это создает компромисс между назначением лезвия, материалом, из которого оно изготовлено, и технологическими процессами (например, термической обработкой для стальных лезвий, которая влияет на твердость и вязкость). Необходимо найти баланс между остротой и долговечностью. Одним из способов решения этой задачи является дифференциальная закалка. Этот метод позволяет получить режущую кромку, сохраняющую остроту, и тело, обладающее достаточной вязкостью.

Неметаллы

В доисторические времена и в менее технологически развитых культурах, вплоть до наших дней, лезвия инструментов и оружия изготавливались из дерева, кости и камня. Большинство пород дерева крайне плохо держат заточку, а кость и камень страдают от хрупкости, что приводит к их сколам при ударе или от удара. В наше время камень, в виде обсидиана, используется в некоторых медицинских скальпелях, поскольку его можно заточить до чрезвычайно острой кромки. Керамические ножи не содержат металла и не намагничиваются. Поскольку неметаллы не подвержены коррозии, они не ржавеют, но имеют те же недостатки, что и камень и кость – довольно хрупкие и практически не гибкие. Они тверже металлических ножей, поэтому их сложнее затачивать, а некоторые керамические ножи могут быть такими же твердыми или даже тверже некоторых точильных камней. Например, синтетический сапфир тверже натуральных точильных камней и такой же твердый, как корунд. Диоксид циркония также тверже гранатового точильного камня и почти такой же твердый, как корунд. Для их заточки требуются алмазные или карбидокремниевые точильные камни, и необходимо соблюдать осторожность, чтобы не сколоть лезвие. Поэтому керамические ножи редко используются за пределами кухни и все еще довольно редки. Пластиковые ножи сложно сделать острыми, и они плохо держат заточку. В основном они используются как недорогие одноразовые столовые приборы, детские столовые приборы или в местах, где запрещены металлические лезвия, например, в авиаперевозках. Их часто делают с серрейторной заточкой, чтобы компенсировать общую тупость, но, как показывает возможность разрезать пищу, они все еще могут нанести травмы. Пластиковые лезвия, не являющиеся одноразовыми столовыми приборами, запрещены или ограничены в некоторых юрисдикциях, поскольку они не обнаруживаются металлодетекторами.

Металлы

Медная медь использовалась древними цивилизациями для изготовления лезвий благодаря своей доступности. Относительная мягкость меди приводит к её лёгкой деформации; она плохо держит заточку и малопригодна для обработки камня. Бронза в этом отношении превосходит медь и была принята более поздними цивилизациями. И бронзу, и медь можно упрочнить посредством ковки – ударов молотком по металлу. С развитием технологий плавки железо стало использоваться для изготовления лезвий. Сталь, представляющая собой ряд сплавов на основе железа, стала основным металлом для современных изделий. Можно создавать различные сплавы стали, обладающие широким спектром физических и химических свойств, необходимых для лезвий. Например, хирургические скальпели часто изготавливают из нержавеющей стали, чтобы они оставались без ржавчины и были в значительной степени химически инертны; инструментальные стали твердые и устойчивы к ударам (и часто дорогие, поскольку для сохранения прочности и твердости требуются дорогостоящие легирующие материалы, а из-за высокой твердости их сложно обрабатывать до окончательной формы), а некоторые из них предназначены для сохранения своих физических свойств при высоких температурах. Сталь можно подвергать дополнительной термической обработке для оптимизации её вязкости, что важно для ударных лезвий, или твердости, что позволяет лезвию долго сохранять заточку при использовании (хотя более твердые металлы требуют больших усилий для заточки).

Комбинированные материалы и термическая обработка

Можно комбинировать различные материалы или различные термические обработки для получения желаемых свойств лезвия. Например, лучшие японские мечи обычно изготавливались из семи секций металла, а даже мечи более низкого качества часто делались из двух. Это включало в себя мягкое железо, способное поглощать энергию удара без разрушения, но при этом гнущееся и плохо держащее заточку, и твердую сталь, более склонную к сколам при ударе, но хорошо сохраняющую остроту. Такое сочетание обеспечивало устойчивость к ударам и сохранение остроты, хотя кромка могла скалываться при чрезмерной нагрузке. Дамасская сталь получалась путем ковки вместе скрученных полос мягкого (пластичного) низкоуглеродистого и твердого (хрупкого) высокоуглеродистого железа. Это было связано с тем, что печи того времени обычно могли производить только один из этих сортов, и ни один из них не подходил для изготовления лезвий, предназначенных для широкого применения. Способность современных производителей стали создавать высококачественные стали различного состава во многом отодвинула эту технику на второй план, оставив ее в основном для исторических реконструкций или художественных работ. Травление кислотой и полировка лезвий, изготовленных из разных сортов стали, могут использоваться для создания декоративных или художественных эффектов. Японские мастера-мечники разработали технику дифференциальной закалки, покрывая лезвия мечей слоем глины разной толщины перед закалкой. Более тонкий слой глины позволял нагретому металлу остывать быстрее, особенно по краю. Более быстрое охлаждение приводило к более мелкозернистой структуре, в результате чего получалось лезвие с твердой кромкой и более гибким корпусом. Европейские мастера-мечники достигали схожих результатов, используя дифференциальный отпуск.

Утомление

Острие затупляется от использования и небрежного обращения. Это особенно верно для острых лезвий и тех, что изготовлены из мягких материалов. Затупление обычно происходит из-за контакта лезвия с твердым веществом, таким как керамика, камень, кость, стекло или металл. Чем острее лезвие, тем легче оно затупится. Поскольку лезвие у края тоньше, требуется удалить небольшое количество материала, прежде чем край износится до более толстой части. Тонкие края также могут заваливаться при приложении к ним силы, образуя участок, похожий на нижнюю часть буквы "J". По этой причине, бритвы с прямыми лезвиями часто правят, чтобы выпрямить режущую кромку. Проведение лезвием по любому материалу приводит к истиранию как самого лезвия, обычно затупляя его, так и разрезаемого материала. Хотя сталь мягче стекла или многих видов камня, используемых на кухне, стальные кромки все же могут царапать эти поверхности. Образующаяся царапина содержит очень мелкие частицы измельченного стекла или камня, которые быстро истирают режущую кромку лезвия и, следовательно, затупляют его. Во времена, когда мечи регулярно использовались в бою, их требовалось часто затачивать из-за затупления от контакта с твердой броней, кольчугой, металлической оправой щитов или другими мечами. Лезвия с мягким сердечником более устойчивы к разрушению при ударе.

Наглы тянет

Складные карманные ножи часто имеют прорезь на лезвии возле обуха. Она называется "подпальцевый выступ" и позволяет вставить ноготь, чтобы разложить лезвие.

Шаблон ножа

Ниже приведены некоторые из наиболее распространенных форм. (S1) Прямое спинное лезвие, также называемое стандартным или нормальным, имеет изогнутый режущий край и прямое спинное лезвие. Глубокая спинка позволяет использовать пальцы для концентрации усилия; нож получается тяжелым и прочным для своих размеров. Изогнутый край концентрирует силу на меньшей площади, облегчая резку. Этот нож подходит для рубки, а также для вырезания и нарезания. Это также лучшая форма одностороннего лезвия для протыкания, так как режущий край образует проход, через который может пройти вся ширина ножа, не требуя от спинки отодвигать материал на своем пути, как это происходит с ножами типа "копыто" или с опускающейся точкой. (S2) Лезвие с восходящей точкой имеет спинной край, изогнутый вверх и заканчивающийся над спинкой. Это позволяет легкому ножу иметь большую кривизну режущего края, и даже весь нож может быть изогнутым. Такой нож оптимизирован для резки или рассекания. Лезвия с восходящей точкой обеспечивают большую режущую поверхность, или "брюшко", и часто встречаются на ножах для снятия шкур. (S3) Лезвие с опускающейся точкой имеет выпуклый изгиб спинки к острию. Оно в обращении похоже на клип-пойнт, хотя обычно имеет более прочное острие, менее подходящее для прокола. Швейцарские армейские карманные ножи часто имеют опускающиеся точки на больших лезвиях. (S4) Клип-пойнт-нож похож на обычный нож, у которого спинка "отломана". Этот отлом может быть прямым или вогнутым. На заднем крае отлома может быть ложный край, который можно заточить, чтобы получить второй режущий край. Острый кончик полезен для выковыривания или резки в труднодоступных местах. Заточка ложного края повышает эффективность ножа при протыкании. Кроме того, приближение кончика к центру лезвия обеспечивает лучший контроль при протыкании. Нож Боуи имеет клип-пойнт-лезвие, и клип-пойнт часто встречается на карманных и других складных ножах. (S5) Лезвие имеет прямой режущий край и прямую тупую спинку, которая изгибается к краю в конце. Оно обеспечивает максимальный контроль, так как тупая спинка предназначена для удержания пальцами. Лезвия типа "копыто" изначально использовались для обрезки копыт овец; их форма не имеет ничего общего с ногой овцы. Уорнклифы использовались моряками, так как форма кончика предотвращала случайное проникновение в обрабатываемую поверхность или руку пользователя при резких движениях корабля. (S7) Лезвие с колючей точкой (когда-то использовалось для кастрации скота) имеет один острый прямой режущий край, который сильно изогнут вверх в конце, чтобы встретить короткую тупую прямую точку от тупой спинки. Благодаря тому, что изогнутый конец лезвия расположен ближе к перпендикуляру к оси лезвия, чем у других ножей, и отсутствию острие, что делает проникновение маловероятным, колючие лезвия часто встречаются на карманных ножах типа "Trapper" для снятия шкур. (C1) Листовидное лезвие с характерной рекурсивной "талией", добавляющей изогнутое "брюшко" к ножу, облегчающее нарезание, а также смещение веса к острию, что означает, что оно обычно используется для метательных ножей, а также для улучшения способности к рубке. (C2) Лезвие типа "копье" имеет симметричную форму, с острием, выровненным по центральной линии длинной оси лезвия. Настоящие копьевидные лезвия имеют двустороннюю заточку с центральной спинкой, как у кинжала или копья. Лезвие типа "копье" является одной из самых прочных конструкций острие с точки зрения сопротивления проникновению и встречается на многих колющих ножах, таких как кинжал. Термин "копьевидная точка" иногда путают и используют для описания небольших односторонних лезвий без центральной спинки, таких как нож для перьев, небольшой складной карманный нож с лезвием, ранее использовавшийся для заточки перьев для письма. Нож для перьев также может в настоящее время относиться к форме лезвия оружия некоторых из более крупных карманных ножей, которые в противном случае были бы названы конструкциями с опускающейся точкой. (C3) Лезвие с игольной точкой имеет резко сужающееся заостренное острие. Оно часто встречается на кинжалах, таких как штырь (который не имел заточенных краев) и боевом ноже Фэрберн-Сайкс. Его длинная, узкая вершина уменьшает трение и увеличивает проникающую способность лезвия, но может застрять в кости и сломаться при неправильном использовании. Когда игольная точка сочетается с усиленным "Т"-образным сечением, проходящим по всей длине спинки лезвия, она называется усиленным кончиком. Одним из примеров ножа с усиленным кончиком является пеш-кабз. (C4) Крис или клинок с пламенным лезвием. Эти лезвия имеют отчетливую рекурсивную форму и заточены с обеих сторон, обычно сужаясь к (или приближаясь к) симметричному острию. (C5) В англоязычных странах его называют "танто" или "танто-пойнтом" (искажение японского слова танто, хотя острие не имеет сходства с танто) или "зубилом". ("Зубило" относится к прямолинейности края, составляющего конец лезвия, в то время как "зубильная заточка" обычно относится к лезвию, заточенному только с одной стороны, хотя зубила могут быть заточены с одной или обеих сторон.) Он похож, но не идентичен некоторым ранним японским мечам, которые имели камасу киссаки ("зубастый кончик"), почти прямой край на кончике, в то время как типичный "танто-поинт", встречающийся на Западе, имеет прямой край. Меч с "зубастым кончиком" был острым, но также хрупким, в то время как современные "танто-пойнты" часто рекламируются как более прочные на кончике, поскольку почти вся толщина лезвия сохраняется до самой его кромки. Геометрия угла под острием придает лезвиям типа "танто" отличные проникающие способности. По этой причине лезвия типа "танто" часто встречаются на ножах, предназначенных для боевых или боевых применений, где пользователю может потребоваться проткнуть плотную одежду или легкую броню. На нижней иллюстрации показан модифицированный "танто", у которого кончик обломан и часто заточен. Это приближает кончик к центру лезвия, увеличивая контроль над лезвием и улучшая потенциал проникновения за счет более тонкого кончика и заточенной спинки. (C6) Лезвие типа "клюв" заточено по внутренней кромке и похоже на ножи для ковров и линолеума. Кончик будет рвать даже если остальная часть ножа относительно тупая. Карамбит из Юго-Восточной Азии - это нож типа "клюв", который держат, вытягивая лезвие из ладони, а кончик направлен вперед. Внешняя кромка карамбита может быть острой, и если это так, то может также иметь обращенный вперед кончик. (C7) Улу (букв. "женский нож" на инуктитуте) - это заточенный сегмент окружности. Этот тип лезвия не имеет острие и имеет рукоять посередине. Он хорошо подходит для соскабливания и иногда для рубки. Полукруглая версия встречается в других частях мира и называется ножом для головы. Он используется в кожевенном деле как для соскабливания кожи (уменьшения толщины, т.е. скобления), так и для выполнения точных, вращающихся разрезов для форм, отличных от прямых линий. Круглая версия является популярным инструментом для нарезки пиццы. Один угол помещается на край пиццы, а лезвие прокатывается поперек диаметра.

Знаки и украшения

Иногда клинки маркируются или гравируются в декоративных целях, или знаком мастера либо владельца. Декоративное оформление клинков часто выполняется в технике инкрустации драгоценными металлами (золотом или серебром). Ранние надписи на клинках известны с бронзового века: на хеттском мече, найденном в Хаттусе, обнаружена надпись, высеченная в бронзе, сообщающая, что клинок был принесен в качестве подношения богу бури царем Туталией. Надписи на клинках становятся особенно популярными в рыцарских мечах XII века, опираясь на более раннюю, IX–XI веков, традицию так называемых мечей Ульфберта.