涨知识!中国军团短道速滑拿下冠军,冰刀钢却被国外“卡脖子”?

材料内参 2022-02-09

短道速滑冰上曲棍球滑冰

2417 字丨阅读本文需 8 分钟

在北京冬奥会短道速滑男子1000米决赛中,中国选手任子威获得金牌,李文龙获得银牌。决赛中出现意外,第一次鸣枪后,场边裁判有发现冰面上有残破的刀片,立即吹停了比赛,开始进行冰面修复。

国际滑冰联盟(ISU)规定的花样滑冰、同步滑冰、速度滑冰和短道四种项目以及国际冰球联合会(IIHF)冰球项目中都需用到冰刀鞋。冰刀用的什么钢?你知道吗?

冰刀并不是真正的刀,而是装在冰刀鞋底下的钢制刀状物,是冰鞋最重要的部位。

冰刀根据结构和运动特点大致可分为三类:速滑冰刀、花样冰刀、冰球冰刀

这时我们就要科普一下冰刀的类型。

速滑刀

冰刀分为3种,下图这种前后都比脚长出很多的,底部像刀片一样的是速滑刀

但是速滑刀的刀刃并不是像生活中使用的刀那么锋利,下面图片可以看到,其实底部它是平的,两侧则是它的双刃,速滑刀的刀刃角度反而是所有冰刀里面最大的,是90度的直角。但是速滑刀的刀片非常的薄,这样蹬冰面积大阻力小,鞋腰较矮,增加脚踝关节灵活度,便于降低身体重心,减少空气阻力。

下图中的就是花样刀,可以看到后面的刀身略长一些,前端有刀齿。刀齿起到的作用是便于做旋转跳跃等动作,所以保护脚踝和稳定就成为了重中之重。花刀为了提高稳定性,刀刃较宽,中间有沟槽,前有刀齿,刀体有弧度,但是不明显,这样设计不仅能稳定落冰,还能灵活的完成各种步法。

下图中的是球刀,对,就是打冰球用的,前后都是圆圆的,整体和鞋的长度是一样的,因为打冰球的话需要全场跑追逐所以必须得灵活,说停就停,说追就追。所以球刀的刀比较短,弧度比花刀要明显,但没有花刀的刀齿和后刀,鞋帮也十分硬实,便于发力。

花样刀和球刀的厚度和开刃方式大致相同,不是钝的、也不是没有刃,它由于是直角而且中间位置有一个特别细微的弧度所以两边都有刃。就和我们常说的刀钝但不完全钝的效果。可以仔细看一下下图

这种开刃也有自己的名词,他叫ROH(Radius Of Hollwo 半径与凹陷)凹陷部分这里是一段圆弧,它对应的是圆的半径,用它来衡量这个凹陷的程度。

这个凹陷起到什么作用?

大家可以先看下图,然后结合图片来解读我要说的知识点

圆的半径越大,形成的凹陷越浅,这样的刀刃滑行能力越好,增加的是GLIDE(滑行)或者SPEED(速度),也同时降低了抓地的稳定性。

半径越小,形成的凹陷越深,抓地稳定性越强,也就同时损失了滑行能力。

看完知识点后,才发现原来简单一双冰刀鞋这么多知识点,所以冰球运动员八成都是物理天才,想象一下他脑中要做多少运算,才能把这个动作做成反射动作。

那么,冰刀用的钢到底是什么钢呢?

碳素钢冰刀:一般为初学者使用,属入门级,不同质量的冰刀主要取决于碳含量,如弹簧钢等。虽然同一项目中所用冰刀的硬度都达到相同的标准,但由于钢的等级不一样,在相同的条件下,较高等级的钢会使冰刀边缘使用寿命会保持更长时间,正常情况下,碳素钢制成的冰刀经热处理后表面硬度为HRC56~64。

冰刀整体制成后,表面通常需镀铬以防腐蚀,例如花样冰刀,在使用前需将工作面镀铬层打磨掉。但这类冰刀易钝化,并且刀片附着在靴底上的焊料(通常用银钎焊)可能无法承受跳跃反复着陆的应力而出现脱焊。

MAPLE入门级冰刀

不锈钢、高等级碳钢或高速工具钢冰刀:一般为熟练或中级爱好者使用,冰刀用钢等级较高,其有较强的抗腐蚀性能,并能使滑冰者改善频繁的跳跃和旋转。

此类冰刀通常表面镀有一层钛化合物,经过打磨后两侧最大硬度可达HRC85,减小了冰刀与冰之间的摩擦力,提高了滑行速度,典型的如瑞典山特维克的12C27、14C28N。其中14C28N是马氏体不锈钢,冷加工后具有优良的边缘性能、非常高的硬度和良好的耐腐蚀性能。

粉末合金(PM):一般为国际竞技或发烧爱好者使用,如澳大利亚Bohler公司生产的K190、K390合金,属高端冰刀用钢。

国际比赛级用的冰刀一般要具有耐磨、抗腐蚀、工作面适用不同冰面硬度、轻质、后期打磨次数少、适应频繁跳跃、滑动且不易与鞋底连接脱焊等基本必备特点。

对于运动员来讲,竞赛配用优良的装备是如虎添翼,在钢铁技术发达的今天,研发和生产如冰刀用高等级钢已不再有难以逾越的壁垒,但这个和市场效益是密切相关的,正如圆珠笔芯用钢一样。

涂层高速钢:其特点是在刀刃的两侧涂有薄薄的氮化钛或碳化钛,刀片整体采用双金属复合钢。经研磨和磨锋后,在两侧形成高硬度(HRC80-85)、低粗糙度(Ra0.1~0.2)的刀刃,从而在不降低冰刀韧性的情况下,大大地提高了冰刀刀刃的寿命,减小了冰刀与冰之间的摩擦力,提高了滑行速度。

粉末金属工具钢:具有绝对的最佳滑速和耐磨损性能,只有国外很少的几家公司生产。例如:瑞典的山特维克公司。世界冰球装备的第一品牌——Bauer,自从第一次将冰刀永久集成在鞋子上,成就了现代意义的冰刀鞋之后,Bauer便一直致力于生产优质的冰球冰刀鞋。值得一提的是,Bauer家冰刀所使用的钢材是山特维克的材料。

制造难点

值得一提的是,这种冰刀肯定不是真正的刀,而是装在冰刀鞋底下的钢制刀状物。既然提到钢了,这里给大家扑个冷水,国内高端冰刀的钢材基本都是从德国或瑞士进口,哎,中国不是钢铁大国嘛,干嘛还要从外国进口?

因为高端冰刀需要使用粉末冶金钢。

这种钢顾名思义就是钢水通过高压惰性气体或高压水雾化,得到的细小钢粉末,然后在高温、高压下压制成形,再经烧结而成的高速钢。

最大的好处,就是具有绝对的最佳滑速和耐磨损性能,非常适合专业比赛,比如速度滑冰、短道速滑和花样滑冰。

虽然这三者运动使用到的冰刀不一样,比如速度滑冰更强调滑行速度,所以冰刀刀体长,刀刃更窄更平

而短道速滑弯道急且多,所以冰刀的刀体会更短,从而减少冰面接触面积。花样滑冰强调灵活运动,所以冰刀前端带有刀齿,便于改变滑行方向。

但是它们都会用到高级别的冰刀钢。

这种钢国内是可以生产,但是生产不出来高端的。

专业冰刀是由软钢和硬钢两层组成,它们需要焊接在一起,国内生产的冰刀钢多点焊接不直,也没有相关矫正设备。

而且如果碳掺杂得多了的话,就会影响冰刀鞋的质量,当然成本也会偏低。而钢材用得好的话成本就高,一些小企业就不愿意使用。

其他品牌的钢材也不是不行,就是质地较软,有时候一场比赛下来,需要重新打磨三至五次。而使用这种刀钢,可以打完整场比赛甚至更久时间,才需要打磨一次。

所以无论是技术质量还是细节的品控等方面,国产品牌与国外高端产品都还有差距,只能从国外进口成品。国内高端冰刀的钢材基本都是从德国或瑞士进口,因为高端冰刀需要使用粉末冶金钢。专业冰刀由两层钢构成,上面是具有一定弹性的软钢,下面是硬钢,两层钢需要焊接到一起,国内生产的冰刀钢多点焊接不直,也没有相关矫正设备,所以只能从国外进口成品。

本文来源:·52赫兹实验室,中国冶金报社,小斐观世界O

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