刀具钢材4(2012-01-28 13:07:21)
刀具钢材之——粉末冶金钢材
個人以為，粉末冶金鋼材是未來刀具製作總體趨勢！ 近年來，瑞典，德國，美國，日本等鋼材冶煉強國紛紛推出各種粉末剛鋼，其中有很多都是刀具製作的上好材料！ 比如：CPM-S30V 以及演化出來的S35VN S60V,S90V CPM-154CM CPM-D2 CPM-M4 CPM-3V 20CV 以及M390...... 瑞典的：RWL34 日本的：YXR7...... Cowry X(RT-6): 日本“大同特殊钢 (株)”于1993年开发的超级粉末系列合金钢材, 为近代日本冶金技术的新突破, 现已被日本刀匠们应用于大型砍伐刀具, 钢材含碳量高达3%, 经热处理后硬度可达HRc67。 Cowry Y(CP-4): 日本“大同特殊钢 (株)”于1993年开发的优质粉末系列合金钢材, 含碳量达1.2%, 更罕有地混入金属元素“钶”达0.2%, 经热处理后硬度可达HRc63, 却仍保有极佳的延展性。 个人孤陋寡闻，没见过上述两种钢材制作的刀具。 ZDP-189 : 日本 "日立金属工业" 于1996年开发之粉末系新钢材, 其研发目标与 "大同特殊钢 (株) 之Cowry X钢材一脉相承, 优良加工性之超硬合金钢, ZDP-189含碳量达3％, 含铬量亦高达20％, 经热处理后可得HRc67之高硬度, 加工性极优, 金属组织微粒比ATS-34及440-C更均一细密, 耐蚀性及性皆, 故 "日立" 对外宣称ZDP-189乃「跨向21世纪之次世代刃物钢」。 CPM3V: 美国熔炉斯伯粉末工具钢 化学成分: (%)C0.80;Cr7.50;V2.75;Mo1.30 特点: 粉末冶金钢，韧性明显高于D2及CPM-M4，接近S7耐冲击水平，CPM3V是耐磨性和韧性的组合。 热处理: 淬火：第一次预热：815～845℃，第二次预热：1000℃，淬火温度：1025～1120℃，油淬. 回火：540～565℃，回火3次，硬度HRC58~60。 在美国当下最活跃的手工刀匠中，已经出现了几位应用CPM3V钢材方面广受称道的刀匠，比如ROB DAVIDSON和JERRY HOSSOM。ROB DAVIDSON（ROCKET KNIVES）3V刀曾被测试过，结果确实令人叹服。JERRY HOSSOM认为：“在当今所有高合金含量的制刀钢材中，CPM3V拥有最优秀的微粒结构，它的晶粒平均直径为1微米，这意味着3V钢可以同时具备极强的韧性和最优秀的刃缘。晶粒的细密和均匀特点，使得CPM3V刀刃口在研磨时，无需被磨料破坏其碳化物微粒即可以变得非常锋利，这也就意味着3V钢的刃口打磨远比人们通常所想象的要轻松。 CPMS30V：CPM S30V是由Crucible Materials 公司生产的粉末不锈钢，研制者主要是Dick Barber和 Chirs Reeve。当然，很多刀匠都参与了其中的改进，包括Emerson, Phil Wilson, Tom Mayo, Paul Bos…等10余位著名的刀届人士。专门为刀设计的钢材CPM S30V的最大优势在于它的热处理稳定， 次品率极低，研磨方便，和强度极高。这和其中所用的高科技是分不开的。CPM S30V的均匀性是现今世界最好的，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。（个人认为）它的出现注定是一次毁誉参半的尝试，但无疑是伟大的。 CPM S35VN ：或许是S30V的争议太大，或许是市场对S30V的不满，有或许是......其他什么原因。Crucible Materials 公司推出了S35VN，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，CPM 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破损能力提高。由于铌的碳化物和钒的碳化物在硬度和实际效果方面比铬的碳化物能够提供更好的保持性，因此CPM的不锈钢产品相比传统的高铬钢材具有更好的保持性。 由于其均质性和高质量，而比传统工艺生产的钢材具有更好的尺寸稳定性（热处理后变形率在0.05%-0.1%）、易磨性和强度（Toughness）。 近年，CR 和 MT已经全面转向CPMS35VN！这会是又一个神话的开始吗？让我们拭目以待！ CPM S60V(原名440V）: CPM(Crucible Particle Metallurgy)粉末系钢材，美国Crucible原料公司开发的新一代刃具钢, 厂方曾声称CPMS60V为超级钢材(Super custom knife steel of the 90's)，比目前市场上的所有不锈钢都经久耐用，但是它过于坚硬而难于打磨（因此它具有空前的刀锋保持性），但反过来，也就不需要经常打磨。虽然CPM440V之含碳量比传统的440C多出近一倍, 经热处理後得出之硬度却只为HRc57-58, 皆因受其他所含原素之影响(5%之钒, 17%之铬)。其真正杰出之处在於保留刀锋之耐损性及延展性这两方面, CPM440V售价很高, 故多应用于手制(刀匠手作)刀具。 CPM S90V(原名420V）: 美国Crucible原料公司於1996年再次研制出较CPM440V更高一级的CPM钢材, 它比CPM440V多出近一倍的钒及钼含量, 故能保有更优越的刀锋耐损性及耐蚀性(比CPM440V优秀25-50%)，或许比440V的坚韧度也更高。经热处理后的硬度则与CPM440V相等。CPM420V售价昂贵。 GIN-1（AKA G-2）: 日本“日立金属工业”研发的优质钢材，性能与8A相近, 但硬度则比8A稍软(HRc57-58), 价格较低。一种很好的不锈钢，含碳量略低，含铬量略高，而钼含量比ATS-34低，是一种低成本的钢材，经常被 Spyderco选用。 ZDP-189 : 日本“日立金属工业”于1996年开发的新型粉末钢材, 其研发目标与“大同特殊钢 (株) ”的Cowry X钢材一脉相承, 是具有优良加工性能的超硬合金钢, ZDP-189含碳量达3%, 含铬量亦高达20%, 经热处理后硬度可达HRc67, 加工性能极优, 金属组织微粒比ATS-34及440-C更均匀细密, 耐蚀性及韧性均良好, 故“日立”对外宣称ZDP-189为“跨向21世纪的次世代刃具钢”。 VG10 : 日本“武生特制钢” 开发的“V金10号”不锈钢材, 是“V金”系列钢材中的最优级别, 含碳量约1%, 含钼1.2%及钴1.5%, 经热处理后硬度可达HRc60-62。VG-10最显著的特性是可以造出非常非常锋利的刀锋，而且是非常完美的刀锋。它的加工性能优秀, 韧性和耐腐蚀性都很强, 以VG-10 作刃材的刀，其刀锋保持度都比常用不锈钢的刀要好得多，多被应用与优质刀具。Fallkniven 的产品多采用这种钢材。 CTS-XHP：CTS-XHP是Carpenter公司推出的基于440系列钢材研发的空冷粉末不锈钢。Carpenter自己说CTS-XHP可以被看做是高硬度的440C或者不锈钢版的D2。 根据Carpenter的官方介绍，CTS-XHP的空冷最大硬度（as quenched）在64.5HRC左右。当CTS-XHP与440C以相近的流程被热处理时，440C的硬度是58.5，而CTS-XHP的硬度是62.5。经过适当的热处，CTS-XHP可以同时具备440C级别的防锈能力和D2级别的耐磨水平。 CPM M4:是目前使用较多的粉末高速钢，它的性能和化学成份类似于ASP23 ,是目前高速钢中韧性很好，同时又有极佳耐磨性的钢种。一般来说，高速钢的耐磨性会随着总合金成份和最高硬度增加而提高，而韧性则会随合金量的增加而降低，因此才会在传统高速钢M 2的基础上改进。CPM M4耐磨性的好坏取决于热处理后的硬度以及碳化物的形成，CPM M4在M2中增加碳及钒，提高耐磨耗性；同时在考虑韧性的前提下，使用粉末冶金制程改善韧性，使CPM M4的韧性高于传统M2高速钢，根据统计其韧性约为传统高速钢的2-3倍，耐磨性亦为3-5倍。它使用范围颇为广泛，适用于各种冲压模、嵌入模、粉末成型模以及刀具中之拉刀、铣刀、丝攻、剪切刀，任何需耐磨或强韧性的零件均可适用。综合上述两项性质，CPM M4是目前市场上最通用与最佳性能的高速优质钢。使用硬度上则因不同行业而有所不同，视生产需要而定，硬度一般在HRC 60-66之间最为合适。但它又个缺点，如处理变形大，次品率较高！ 20CV以及M390：从时间上，M390早于20CV，根据我不负责任的推测， Latrobe应该是以百禄公司的M390为原型仿制推出了20CV，二者在成分上有很细小的差别，正如ATS34和154CM。 根据Rick Hinderer的介绍，20CV与S30V比具有更好的韧性及耐腐蚀和几乎不相上下的刀锋保持能力。根据使用者的反馈，似乎20CV比S30V容易打磨一些。 20CV的标称硬度比S30V稍高，在60HRC左右，M390也在同样的区间。这种钢材具有耐磨性好、耐腐性性好、韧性好且便于加工等特点，CATRA保持性测试结果，约是440C的180%，比S30V高出不少。也有说法说20CV是BG42的升级版，但目前没有找到支持这种说法的确实证据。 M390的成分为：C:1.90 Cr:20.00 Mn:0.30 Mo:1.00 Si:0.30 Wu:0.60 V:4.00 ，是防锈性，保持性，韧性都很好的钢材，耐腐蚀性强于440C，s30V，耐磨性强于s30V，BG42，韧性和BG42差不多，硬度能赶上CPM-M4。 RWL34：RWL34是瑞典DAMASTEEL公司专门为刀具制作而研制的粉末钢！有一种说法认为，早期的154CM因为采用double-vacuum冶炼，所以相对纯净，后来坩埚为了节约成本不用double-vacuum了，于是loveless才跑去找到日立，产生了ATS34，再后来日立也为了节约成本牺牲了产品质量，于是loveless跑去找了damasteel，又有了RWL34。 也有人说，154CM这种钢材口碑虽好，但售价不菲。基于这样的原因，Loveless去跟日本日立商讨研发同样成份和效能的不锈钢。按照大师要求的订单，日本人造出了ATS34，他与154相比具有相似的性能，价格却低廉很多，因此开始在刀具制作领域广为流行，S30V成为主流刀具不锈钢之前，ATS34大行其道，90年代，我们熟悉的ST,蝴蝶，都以它为主力钢材武装自己的产品。再往后，美国人有了s30V，ats34日渐淡出历史舞台，各大品牌都开始了对s30v的尝试和普及。在美国人几乎忘记ATS34之时，欧洲人将其粉末化造出RWL34，准确说是DAMASTEEL AB公司这么干了。RWL34的在保持性，强度，韧性上都有了不小的进步，在被严谨著称的欧洲人推广实践后声名雀起。与此同时，S30V在普及和试用后，开始饱受争议。而cpm公司受RWL34的成功的启示，意识到将154cm／ats34粉末化，会产生良好的性能与销路。所以在154被别人克隆20多年后，cpm决定反过来克隆RWL34——山寨这个被山寨出的奇迹。cpm154，粉末化的154应运而生，这是坩锅公司在21世纪才推出，在近年才流行的新主流钢材。 或许我们可以这样认为： ATS34=日本版154CM 粉末版ATS34=RWL34 => 粉末版154CM=CPM154=粉末版ATS34=RWL34 => CPM154=RWL34 可以换成这么说: 美国人认为ATS34是日本人对美国CPM公司154CM钢的COPY, 而RWL34钢则是欧洲人对ATS34钢进行粉末冶钢的产物, 但美国人对154CM粉末冶炼的想法也早就有了,只不过被欧洲人先走了一步, 粉末版的CPM-154问世反而晚于RWL34. 所以从某个角度来说, CPM-154竟变成了RWL34的COPY. Rockstead花田洋刃材之YXR-7 YXR7是一极高速度钢适用于切削工具例如麻花锚，拉刀、攻牙、铣洗、切断、绞刀及其它。以绩效而言，YXR7是全方位钢种，在热硬性要求不最重要的情况下可被用于切削方面。YXR7也适用于冷间的应用；举例来说在工具用来作冲孔、成形、冲压、及其它。本钢是兼具耐磨耗性和高韧性优越组合的高合金的冷间作业的钢种。 钢材特性：高耐磨性，高抗压强度，淬硬后高的表面硬度，优良的整体淬透性，良好的表面处理加工性，优良的抗回火软化性。 碳 C 0.82 硅 Si 0.42 锰 Mn 0.43 铬 Cr 4.00 钒 V 1.80 钼 Mo 4.80 磷 P 0.03 硫 S 0.01 钨 W 6.12CTS-20CP：CTS-20CP是Carpenter公司利用第二代粉末冶金技术Micro-Melt研制生产的粉末工具钢，成分与S90V类似。Carpenter公司说，Micro-Melt技术可以造就更细密的晶体颗粒，减少晶体剥离。落实到应用中，这会使钢材更容易打磨，热处理稳定性更好，使工具成品更耐磨并拥有更好的韧性。 据蜘蛛老板Sal Glesser说，CTS-20CP是Carpenter版本的S90V，但是从Carpenter官网的资料来看，20CP的成分似乎比S90V要复杂一点点， S90V的成分是： Carbon 2.3% Chromium 14.0% Vanadium 9.0% Molybdenum 1.0% CTS-20CP的成分是： Carbon 2.25% Chromium 12.8% Vanadium 9.25% Molybdenum 1.3% Manganese(maximum) 0.5% Silicon 0.9% Sulfer(maximum) 0.030% KF上有一位刀友Ankerson做了一个对比测试，对比双方分别是S90V和20CP版本的Paramilitary2。两把刀在测试之前都用Edge Pro磨到了角度相同的6000目抛光锋，然后进行切割麻绳和切割硬纸板的测试。引用Ankerson的原话：两种钢都很优秀,从所有的测试中,我不能告诉他们之间的不同表现和排名。 综合knifedogs论坛上的一些测试来看，20CP的锋利保持度和M390以及CPMS90V是很难区分的。 大马士革（DAMASCUS）: 是一种被广泛制造的钢材，因此几乎不可能精确地定义它，不过有一点是无庸置疑的：它比任何其他类型的钢材都更受收藏家的青睐。每个铁匠做出的大马士革都略有不同，而且层数差别很大，从最简单的三层开始到数百层，甚至有人用每击40吨的压力将300层钢箔冲压成大马士革。无论哪一种大马士革都是非常美丽的。 附：钢材中的化学元素及其作用 碳（Carbon）:存在于所有的钢材，是最重要的硬化元素。有助于增加钢材的强度，我们通常希望刀具级别的钢材拥有0.5%以上的碳，也成为高碳钢。 铬（Chromium）: 增加耐磨损性，硬度，最重要的是耐腐蚀性，拥有13%以上的认为是不锈钢。尽管这么叫，如果保养不当，所有钢材都会生锈的。 锰（Manganese）: 重要的元素，有助于生成纹理结构，增加坚固性，和强度、及耐磨损性。在热处理和卷压过程中使钢材内部脱氧，出现在大多数的刀剪用钢材中，除了A-2,L-6和CPM 420V。 钼（Molybdenum）: 碳化作用剂，防止钢材变脆，在高温时保持钢材的强度，出现在很多钢材中，空气硬化钢（例如A-2,ATS-34）总是包含1%或者更多的钼，这样它们才能在空气中变硬。 镍（Nickle）：保持强度、抗腐蚀性和韧性。出现在L-6，AUS-6和AUS-8中。 硅（Silicon）：有助于增强强度。和锰一样，硅在钢的生产过程中用于保持钢材的强度。 钨（Tungsten）：增强抗磨损性。将钨和适当比例的铬或锰混合用于制造高速钢。在高速钢M-2中就含有大量的钨。 |
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