冷兵摄影网

常见刀具钢材的汇总(超长,建议使用WiFi)

冷兵摄影网 https://www.lbtac.cn 2017-12-19 20:02 出处:蝈蝈户外拾光记 作者:蝈蝈户外拾光记 编辑:@小莱
钢材是决定刀具性能的最重要因素,不同的钢材呈现不同的性能特征,选择钢材的前提一定要了解钢材所表现出的性能。一、刀具钢特性刃部区域在切削时受到很大的压力,并承受强烈的磨擦和磨损。因此,为了更好地完成切削任务,刃具钢应具有以下基本功能:高硬度,只有刃具的硬度大大高于被加工材料时,才能进行切削。切削刃具的硬度一般都在HRC58-60以上,硬度不高时易导致刃具卷刃、变形、切削将无法进行。‚高的耐磨性,保


钢材是决定刀具性能的最重要因素,不同的钢材呈现不同的性能特征,选择钢材的前提一定要了解钢材所表现出的性能。


一、刀具钢特性

刃部区域在切削时受到很大的压力,并承受强烈的磨擦和磨损。因此,为了更好地完成切削任务,刃具钢应具有以下基本功能:高硬度,只有刃具的硬度大大高于被加工材料时,才能进行切削。切削刃具的硬度一般都在HRC58-60以上,硬度不高时易导致刃具卷刃、变形、切削将无法进行。‚高的耐磨性,保证刃具锋利不钝。ƒ高的热硬性,刃具材料具有能在高温下保持高硬度的能力,即热硬性。④足够的强度、塑性和韧性,使刃具可以承受弯曲、扭转和冲击振动等载荷作用,防止切削过程中刃具的脆性断裂和刃部的崩刃。


各种元素的作用:


(1)含碳C量高一般含碳量在0.75%~1.65%范围内变化。高的碳量一方面保证钢在淬得马氏体后有高的硬度;另一方面与强碳化物形成元素生成极硬的合金碳化物,大大增大钢的耐磨性和热硬性。含碳量也不是过高,碳量过高,易产生严重的碳化物偏析,会降低钢的塑性和韧性。因此,含碳量必须与其他合金元素含量相匹配。


(2)加入铬Cr提高钢的淬透性铬的碳化物在淬火加热时容易溶解,铬几乎全部融入奥氏体中,增加奥氏休的稳定性,使钢的淬透性大大增加。同时,铬还能提高钢的抗氧化脱碳和抗腐蚀能力。


(3)加入钨W和钼Mo造成二次硬化以保证高的热硬性 钨和钼的碳化物在淬火加热时极难溶解,大约只有一半的量溶入奥氏体中,而其余部分作为残留碳化物留下来,起到阻止奥氏体晶粒长大的作用,并能提高耐磨性。溶入的部分则在560℃左右回火时以W2C或Mo2C形式弥散析出,造成二次硬化,使钢的硬度提高。这种碳化物在500℃~600℃温度下非常稳定,不易聚集长大,因而使钢在此温度下仍能保持高硬度,表现出高的热硬性。


(4)加入钒v能提高钢的耐磨性和热硬性钒在高速钢中能形成硬度极高的碳化物,这种碳化物非常稳定,很难溶于奥氏体中,而且硬度极高,颗粒细小,分布均匀,显著提高耐磨性。溶入奥氏体的钒在回火时以VC的形式析出,也可造成二次硬化,提高钢的热硬性。


(5)加入钴Co也能显著提高钢的热硬性和硬度钴是非碳化物形成元素,它提高热硬性的作用与钨、钼、钒不同,在加热时,钴大部溶入奥氏体,提高钢的熔点,提高淬火温度,使钨、钼、钒等元素更多地溶入奥氏体,以充分发挥它们的硬化作用,而在回火时则析出金属间化合物CoW等,从而抑制及延缓碳化物的析出及聚集。


(6)氮N替代碳增加硬度。如INFI有较高的N含量,山特维克钢材更是高达3%N。相比较碳容易形成铬碳化物,氮不太容易形成铬氮化物,因此能有更多游离铬,提升耐腐蚀性和硬度,最典型的就是山特维克14C28N钢。


(7)加入铌Nb或钽Ta增加韧性,硬度,耐磨,耐腐蚀。铌和钽较难形成碳化物。细化晶粒结构,有效提高韧性,硬度,耐磨,耐腐蚀。


二、几种先进炼钢技术(1)ESR - 电渣重熔。发明于1930年,1960年技术基本成熟,成为广泛认可的生产高品质钢材技术。在铜制水冷结晶器内盛有熔融的炉渣,自耗电极一端插入熔渣内。自耗电极、渣池、金属熔池、钢锭、底水箱通过短网导线和变压器形成回路。在通电过程中,渣池放出焦耳热,将自耗电极端头逐渐熔化,熔融金属汇聚成液滴,穿过渣池,落入结晶器,形成金属熔池,受水冷作用,迅速凝固形成钢锭。经电渣重熔的钢,纯度高、含硫低、非金属夹杂物少、钢锭表面光滑、洁净均匀致密、金相组织和化学成分均匀。(2)WHERE - 真空电弧重熔。真空电弧重熔是在无渣和低压环境下,利用金属电极与被熔化的金属熔池之间产生的直流电弧的高温作用将自耗电极逐层熔化并在电极的端部形成金属液滴,该液滴通过高温弧区进入金属熔池的过程中,被高温电弧迅速加热,使其得到净化和精炼,并在水冷结晶器中凝固。真空电弧炉可以创造一种低氧势、高温的熔炼条件,主要用于精密合金、高温合金和难熔金属的生产,并提高合金的质量,包括改善的微观结构,并进一步纯化。经真空电弧重熔的钢比电渣重熔的钢更加纯度高、均匀致密,但是因为成本较高,很少用于钢材冶制。


(3)VIM - 真空感应熔炼。真空感应熔炼(VIM)是在真空条件下,利用电磁感应在金属导体内产生涡流加热炉料进行熔炼的方法,便于温度压力控制、可回收易挥发元素、准确控制合金成分。熔池中存在一定强度的电磁搅拌,可促进钢水成分和温度均匀。由于以上特点,主要用于特殊钢、精密合金、电热合金、高温合金及耐蚀合金等特殊合金生产,生产出纯度高、均匀致密的钢材。


(4)CPM- Crucible专利粉末冶金技术,1970年研发。将熔融金属用高压惰性气体喷嘴,转化成细微液体流,形成球形喷雾液滴。液滴通过冷却塔,固化颗粒并过筛收集到密封容器,然后静压(HIP)合并。CPM的工艺优势在于成品粒度一致性,充分提高韧性,耐磨性,可磨性,以及热处理一致性。(5)MM- Carpenter 专利微熔体冶金技术。金属熔化后用空气诱导入ESH(电渣加热)设备,金属被等离子体加热和纯化,减少杂质数量。然后纯化的熔融金属用高压惰性气体转化成细微液体流,液滴通过冷却塔,固化颗粒并过筛收集到密封容器,然后静压(HIP)合并。MM进一步改进了粉末冶金技术。粉末颗粒达到150μm,元素碳化物达到2-4μm或更小,进一步改进了钢材的粒度一致性,充分提高韧性,耐磨性,可磨性,以及热处理一致性。


三、粉末钢简介


自上世纪70年代初粉末冶金高速钢(PMHSS)实现工业化生产以来,生产厂家不停歇地继续改进生产工艺和使用设备,旨在不断提高粉末冶金高速钢的质量和性能。PMHSS是高速钢中的上品,它的特点在于无论尺寸大小和形状如何,PMHSS材均具有碳化物细小,分布均匀的显微组织。现在所有的高级刀具制造者均采用PMHSS。PMHSS从根本上解决了高速钢中碳化物粗大和偏细问题。其具有以下的优点:①可磨削性好;‚②强度高,韧性好;③ƒ淬透性好,在整个截面上硬度分布均匀;④颗粒分布均匀,尺寸细小;⑤热处理变形量仅约为普通高速钢的十分之一,且变形均匀。


上世纪70年代工业化生产的PMHSS由美国Crucible厂和瑞典Stora厂(现属法国Erasteel公司,与瑞典kloster合并)相继投产,此为第一代的PMHSS。其后生产厂对制造设备和生产工艺的改进。Erasteel公司对其瑞典厂的制备气雾化前钢液的熔炼工艺作了改进,称ESH法(Electro-Slag-Heating电渣加热法),其PMHSS产品商标也改为ASP2000系列(如ASP2030,以前第一代称ASP30),采用ESH方法生产的PMHSS称为第二代PMHSS,它比第一代的PMHSS钢材更为纯净,非金属夹杂物含量可减少90%,淬回火后的钢材韧性可提高20%。


奥地利伯乐钢厂(Boehler)采用全世界先进的PM冶金设备及新工艺于2002年推出冠以“MI-CROCLEAN”(细净)为商标的第三代PMHSS,如S390Microclean。与第二代的S390IsomatrixPMHSS相比,其钢粉颗粒更细,非金属夹杂物含量更少,而韧性和强度约可提高20%。Erasteel公司对第二代PMHSS的生产工艺作了进一步的改进,也于2004年推出冠以Dval-nTM为商标的第三代PMHSS。其非金属夹杂物含量比第二代ESHPMHSS又有较大幅度减少,钢材的韧性和强度也有相应的提高,如DvalinTMASP2030已代替第二代的ASP2030。


当前主要粉末钢材生产商:


四、几种热门优秀粉末钢材介绍


(一)ELMAX:


ELMAX(又名UHB ELMAX,ELMAX PM 170)是瑞典Kloster公司一种高铬—钒—钼第三代合金粉末钢,冷作高性能钢,规格标准:DIN - X170CrVMo18-3-1。主要成分:C1.7%;Cr18.0%;Mn1.0%;Si0.8%;Mo1.0%;V0.9%。具有高耐蚀性和高耐磨损性,最大工作硬度为62HRC左右,但生产刀具大多在60-61HRC范围,刀刃打磨在400-800目范围就具有坚固耐用的良好特性。


ELMAX是一种各方面都非常均衡的价格,耐磨性,韧性已经耐腐蚀性都很出色,因为是大规模生产的工业钢,ELMAX的成本也低于同类粉末钢,是一种极具市场竞争力的钢材,近年来ELMAX也越来越多地被广大刀厂所采用。

综合评分:耐磨性4分,韧性3.5分,耐腐蚀性4.5分

(1)MT 赏金猎人 UT

(2)ZT 801 & ZT 770

(3)Microtech Halo V 梅毒光晕5



(二)CPM-3V:

CPM-3V粉末钢是美国Crucible Materials公司新加入到CPM工具钢家族的新钢种,规格标准:PM7.5-1.3-2.75CrMoV。主要成分:C0.8%;Cr7.5%;Mn0.4%;Si0.9%;Mo1.3%;V2.75-3.00%;W0.4%。由于超高的钒V含量,使CPM-3V拥有特别优异韧性、耐磨性,在62-63HRC刀刃边缘稳定性依然非常高。通常来说不锈钢铬Cr含量不低于13%,CPM-3V铬Cr含量为7.5%,导致防锈性能较弱。

CPM-3V是一种综合性能较高的粉末钢,具有很好的耐磨性和极佳的抗疲劳性和抗断裂性能。其最大的优点也是高硬度下优秀的韧性,这是大部分粉末钢所无法企及的,所以CPM-3V也被很多直刀厂商所采用,是相当优秀的户外型钢材,缺点是防腐蚀性能相对欠缺。

综合评分:耐磨性4.5分,韧性4分,耐腐蚀性2.5分

(1)Strider SMF


(2)Strider BR

(3)Microtech Stitch Borka合作款经典侧跳


(三)M390、CTS-204P:

之所以将两种钢材放在一起讲是因为它们具有几乎一样的元素成分和一样的性能,都是大名鼎鼎的高铬系高耐磨耐腐蚀,空气硬化马氏体不锈冷作模具粉末钢。例如ZT的0392限量款,先出的紫色款为M390,后出的全黑版为204P。其中M390是奥地利bohler公司出品,元素结构:C1.9%,Cr20%,Mn0.3%,Mo1%,Si0.7%,W0.6%,V4%。CTS-204P是美国Carpenter公司出品,元素结构:C1.9%,Cr20%,Mn0.35%,Mo1%,Si0.6%,W0.65%,V4%。两者都具有非常高的耐磨性和耐腐蚀性,最大有效硬度可以达到63HRC,大部分刀具在60-62HRC范围。无论是低目数还是高目数打磨均有很好的保持性和耐磨性,刀刃两侧打磨为约15°时获得最佳的性能。还有一值一提的是打磨过程中不会形成不规则毛刺(stubborn burr),因此没有形成线状刀刃边缘(wire edge)的风险。

第三代粉末冶金技术使得这种钢材拥有高度纯净的均匀细微的碳化物颗粒分布,显微组织极其均匀,细小的碳化物分布,洁净和高含铬量,使得该材料成为——耐磨性,韧性,抛光性能和耐腐蚀的完美结合,基本没有明显的缺点,一代神钢的称号放在它的头上确实不是言过其实。所以成为高端小尺寸刀具的热门选择。

综合评分:耐磨性5分,韧性3.5分,耐腐蚀性5分

(1)ZT 0392PURBLKWC 紫色限量版M390

(2)Benchmade 710-1401 M390


(3)MT Sigil钛柄魔符



(4)Zt 0562CF CTS-204P

(5)Spyderco C156GPBN CTS-204P


(四)Maxamet

Maxamet是美国Carpenter公司出品采用专利微熔体( Micro-Melt)技术的一种超高合金含量超高硬高速粉末冶金模具钢,也是一种传统高速工具钢和硬质合金之间的中间性。元素成分:C2.15%;Cr4.75%;Co10.00%;V6.00%;W13.00%。超高合金量使其具有特别高的硬度、硬度和高温稳定性,耐磨性比常规粉末金属高速钢种的更好,类似于AISI A11冷作粉末金属工具钢。但是由于其特殊的元素构成,这是一种非常特殊的钢材,制作刀具可达70HRC,在68HRC具有相对较好的柔韧性。较低的铬含量导致Maxamet不是不锈钢的,需要适当的保养,防止生锈和腐蚀。同时,由于超高耐磨性,导致打磨异常困难。

Maxamet最早用于刀具是零容忍ZT0888MAX,超难的加工性,只生产了250把。最近蜘蛛的 C101PGY2 Manix 2也使用了该钢材。

综合评分:耐磨性5+分,韧性3.5分,耐腐蚀性2分

(1)Spyderco C101PGY2 Manix 2

(2)ZT 0888MAX


(五)ZDP-189:

ZDP-189是日本日立金属工业NACHI(日立)于1996年开发的粉末钢,其研发目标与“大同特殊钢(株)”之CowryX钢材一脉相承(成分基本一样),优良加工性之超硬合金钢。元素成分:C3.00%,W1.50%,V0.10%,Cr20.00%,Mo1.30%,Mn0.5%,Si0.4%。ZDP-189由于极高的碳和铬的含量,经热处理可得HRc67之高硬度,即使HRc70页还有一定的韧性。在加工性极优,金属组织微粒比ATS-34更均一细密,故日立对外宣称ZDP-189乃「跨向21世纪之次世代刃物钢」。生产出的刀具硬度高,保持性极佳,研磨难度很高。

目前用其生产刀具的代表性公司为蜘蛛(Spyderco)和花田洋(ROCKSTEAD);其中蜘蛛更多生产大众化的高性价比折刀,花田洋则更倾向于精品收藏级别的高价刀具。

综合评分:耐磨性5分,韧性3.5分,耐腐蚀性4分

(1)Spyderco C11PGRE

(2)Rockstead HIGO



(六)CPM-S30V:

CPM-S30V是由美国CrucibleMaterials公司2001年开发生产的粉末不锈钢,研制者主要是DickBarber和ChirsReeve。主要成分:C1.45%;Cr14.0%;Mn0.5%;Si0.5;Mo2.0%;V4.0%;W0.1-0.4%;N0.1%。具有高耐磨损性,最大工作硬度为61HRC左右,生产刀具大多在58-60HRC范围。专门为刀设计的钢材S30V的最大优势在于它的热处理稳定,次品率极低,研磨方便,和强度较高。S30V的均匀性较好,均匀性意味着稳定的性能和强度。

它是最早大规模应用于刀具制作的粉末冶金钢材之一,曾经引发过许多争论(主要集中在与BG42的性能之争)。我们可以把它的出现看做是刀具行业意识时代的结束和另一个时代的开始。Carpenter公司生产的CTS-BD30P具有几乎一样的成分和性能。

综合评分:耐磨性3.5分,韧性2.5分,耐腐蚀性4分

(1)Strider SNG

(2)Spyderco Para-Military 2

(3)Chris Reeve Green Beret 7"绿扁帽


(七)CPM-S35VN:

或许是S30V的争议太大,或许是市场对S30V的韧性不满。美国CrucibleMaterials公司推出了S35VN。主要成分:C1.34%;Cr14.0%;Mo2.0%;V3.0%;W0.4%;Nb0.5%;Mn0.5%;Si0.5;N0.13%。按照厂家的说法,S35VN的化学成分经过了调整,加入了铌。因此,除了钒和铬的碳化物,钢材中会出现铌的碳化物。由于部分钒的碳化物被铌的碳化物所取代,S35VN相比S30V而言,在不损失保持性的条件下,韧性提高了15%-20%。韧性的提高可以使得刀刃的抗冲击能力提高。

综合评分:耐磨性3.5分,韧性3.5分,耐腐蚀性4分

(1)Chris Reeve Umnumzaan

(2)DPX H.I.T



五、其他常见钢材简评


(一)非不锈钢

D2,有时被称为“半不锈钢”。它具有相当高的铬含量(12%),但不足以将其分类为不锈钢。具有优异的耐磨性,比ATS-34等不锈钢更坚韧,但不如许多其他非不锈钢那么坚韧。高耐磨性,不错防锈和良好的韧性使它成为一个很好的刀具钢材。Bob Dozier是使用D2最登峰造极的一位刀匠。

M2,即使在非常高的温度下也可以保持热稳定性,因此在工业中用于高热切割作业。它比D2稍微更坚硬、耐磨。但是M2更加容易生锈。

A2,优良的空气硬化工具钢,比D2和M2更坚韧,但是耐磨性更低。作为空气硬化钢,不要期望它有很好的热稳定性,研磨时候要注意退火。良好的韧性使其成为战斗刀的常用选择, Chris Reeve经常使用A2。

O1,一种优秀的刀具钢,它具有优秀的打磨性能和保持性,非常坚韧的(虽然比不上5160那么强硬),同时很容易生锈。 Mad Dog Knives使用了这个钢材。

1095(包括1084,1070,1060,1050等)许多10系列钢。按顺序从1095-1050,碳含量从高到低,耐磨性从高到低,韧性从低到高。因此,1060和1050,常用于长剑等需要高韧性的刀具。1095是一种“标准”碳钢,含有两种合金元素:0.95%碳和0.4%锰,便宜又相当坚韧,容易锐化。它非常容易生锈。

Carbon V是Cold Steel的商标术语,因此不一定是一种特定种类的钢。大约在1095和O1之间,众多业内人士坚持认为它是0170-6,防锈性能和O1一样。

L-6,带锯钢,韧性非常高,保持性不错,但容易生锈。如果你愿意保养的难度,这是非常好的刀具钢,特别是在需要韧性的地方。

5160,本质上是一种简单的弹簧钢,加入铬提高淬透性。通常用于需要更强韧的超大刀片,因其出色的韧性而着称。在很宽的硬度范围内表现良好,在低于50sRc有极大的韧性,在60s附近硬化提供良好保持性。

52100,滚珠轴承钢,类似于5160(大约1%的碳,5160为0.60%),韧性不如5160,但是提高了保持性。它通常用于狩猎刀,折衷5160的韧性以提高耐磨性。随着52100热处理的持续改进,也在大型刀具中显示出优异的韧性。改进的52100被Jerry Busse用于他的低成本生产线。

Busse Battle Grade Active Duty, SR101 (52100 tool steel)

CPM-10V,Crucible的粉末碳钢,提供了令人难以置信的耐磨性与D2级别的韧性。当需要最大耐磨性时,这是很好的选择,但是韧性一般。

Spyderco Farid K2 CPM 10V

INFI,目前仅Jerry Busse在使用。用氮代替一部分碳(INFI含有0.50%的碳)。虽然是非不锈钢,仍具有较强防锈性(非常接近D2,甚至更好),对于高合金铸锭钢来说INFI是非常坚韧的,并且具有非常好的耐磨性。

Vascowear,一种少见的钢,并已经不再生产,具有高钒含量的高合金材料,超高耐磨性和超难加工性。 当前,crucible又生产出粉末版的CRU-WEAR空气淬火模具钢,和Vascowear几乎一样的成分,拥有比比D 2更高的耐磨性,比M2更大的韧性。

Bark River Wilderness Explorer CPM Cru-Wear


(二)不锈钢

420和420J,代表不锈钢的低端。它们非常耐腐蚀,并且很柔软而有韧性,非常不耐磨。

440A、425M,420HC,12C27和6A,它们可以比420有更好的强度,更耐磨。 12C27成分特别纯的,适当热处理时可以表现非常好。

Gin-1,ATS-55,8A和440C,这些钢通常比440A更硬更耐磨,保持优异的防锈性。ATS-55较其他不耐腐蚀,但因为钒含量,可以非常容易打磨出锋利的刀刃。

ATS-34 / 154CM,VG-10和S60V,这些不锈钢提供了高端的性能基准,较好的保持性和足够韧性,同时也不是特别耐腐蚀。 VG-10具有更好的防锈和韧性,含有钒能打磨出锋利的刀刃。 S60V拥有该组最佳耐磨性,但一般认为应该保持56hRc的硬度,这意味着与ATS-34,154-CM相比硬度稍差。 VG-10当需要高硬度时,它韧性和保持性又迅速减小。所以当保持性比硬度重要得多时,S60V是最佳选择。

BG-42和S90V, BG-42比前面除S60V以外的所有钢都具有更好的耐磨性,比ATS-34更坚韧,并且更耐腐蚀,同时难以锐化。 S90V代表前面所列钢材耐磨性的极限,也比ATS-34更坚韧,并且更耐污,并且更耐腐蚀,同时更加难以锐化。在你的购买决定,你可能想考虑到打磨这些钢的困难。

Benchmade 484-1 CPM-S90V


(三)非钢材料

Talonite 、 Stellite 6K和Boye Dendritic Cobalt (BDC),这些钴合金具有令人难以置信的耐磨性,并且耐腐蚀。 Stellite 6K已经存在多年,但是昂贵,很难加工,所以很少见到。 Talonite更容易加工,因此越来越受欢迎。 David Boye使用他的铸造工艺制造BDC,这种材料很有韧性性的并且具有高耐磨性,但是相对硬度不高。

(1)Darrel Ralph Custom Limited Edition Stellite 6k

(2)Mick Strider Custom SnG Stellite 6k

(3)Jens Anso Custom Talonit


Titanium,最新的钛合金可以在热处理到50hRc,并且有不错的保持性,它非常防锈并且是非磁性的。

Ceramics,陶瓷刀片通常非常非常脆,并且不能被打磨。 Boker和Kyocera都用陶瓷做过刀。 Kevin McClungcame 还使用复合陶瓷制作刀片,比以前的陶瓷更坚韧,并拥有一个令人难以置信的良好保持性。


0

精彩评论

暂无评论...
验证码 换一张
取 消