最先呢,大家稍微备考一点点高中化学专业知识,尽管这不是完全必要,但局座认为备考一下更强一点。假如您对中学化学教师存有过敏症状,前两节內容跳着看也行,这种对大家讲的物品并不是尤其必需,但搞懂得话毫无疑问会获得大量。
地球上的化学物质,有一个基本上的企业,称为分子。分子是由原子和电子器件组成,原子又由质子和中子组成,中子不通电,对分子的特性危害并不大,因而大家关键关注的是一个原子中几个质子。质子数同样的一类分子,就称为原素。例如,氢原子核仅有一个质子,氢便是2号原素;氦原子有两个质子,氦便是2号原素,依此类推,一直到一百多号。
这一化学分子元素表就好像一座大厦,全部的原素统统住在里面。大家这儿,不用了解这么多。不锈钢板材,最基本上的原素便是3楼26号的铁老先生和2楼六号的碳老先生。人们应用这二种原素早已最少2千多年历史时间了。而当代不锈钢板材,通常还必须一些铝合金原素,他们是:23号钒老先生、24号铬老先生(这个字读gè,但一边加工厂的人下意识的读成luò)、25号锰老先生、27号钴老先生、28号镍老先生、41号铌老先生、42号钼老先生、74号钨老先生。实际上一大半原本便是铁老先生的隔壁邻居。正确了,15号的磷小妹和16号的硫小妹常常会来搔扰,使钢的特性降低,大伙儿一定要留意。
这种铝合金原素价格不一,大概以下:
企业:元/KG
有些人说由于钒尤其贵,因此加了钒的钢就应当贵,确实,纯的钒要两三千元一公斤,但炼铁不需要纯钒,立即用钒有色金属就可以了,钒铁的价格要便宜得多。含70%的钒得话只必须大概300元一公斤。别的的也是有铌铁、钨铁、钼铁等,也比纯的划算一些,但都远沒有钒铁差得这么多,因而真真正正较贵的应当或是铌。总体来说这几类原素依然会提升不锈钢板材成本费的,好在成分都不用很大。
50%的铬铁,也就是十元上下,计算成铬成份类似二十元。但不锈钢板中铬通常成分在13%之上,或是较为大的。
在探讨钢以前,大家还必须先说说纯铁(Fe),纯铁在912℃下列,呈体心立方晶格常数,称为α-Fe,在912~1394℃中间,为体心晶格常数,称为γ-Fe;在1394℃之上,溶点1535℃下列,又变成体心立方晶格常数,称为δ-Fe。什么是立方米构造?品牌形象而言,就如同是铁原子排成三维的矩阵,那叫简立方米,假如每4个邻近的铁原子产生的方形正中间都再放一个铁原子,那么就叫体心;假如每八个邻近的铁原子的正中间都再放一个铁原子,就叫体心立方。
这类图仅仅表明相对位置,事实上分子中间不容易离那么远,略微写实性一点的是那样的:
体心的铁原子沉积,具体的分子也不会恰好是圆球,只有说大概这般
钢的实质,是铁和碳和铝合金,氧原子比铁原子要小得多,氧原子会尽可能待在铁原子的空隙之中,体心晶格常数的空隙较为大,能够容得下氧原子,氧原子存有于铁原子的空隙中,就产生一种称为“奥氏体”的构造。
1538℃之上为液体
1538℃ — 1394℃ 体心立方晶格常数 δ—Fe铁
1394℃ — 912℃ 体心晶格常数 γ—Fe铁
912℃下列至超低温 体心立方晶格常数 α—Fe铁
在数控刀片钢中,能够分成碳钢和不锈钢板两类。碳钢比不锈钢板划算得多,但碳钢在锐利度上,要胜于不锈钢板,别的如抗压强度、延展性等,只需热处理工艺做的好,碳钢都不差。碳钢的惟一缺陷便是会锈蚀。
当代的碳钢,事实上也带有小量的铝合金原素。即便 日本武士刀这类纯淬的传统手工艺,是最单纯的碳钢,也难保里边彻底沒有其他原素。但大家了解不锈钢板材,还必须从“纯碳钢”逐渐。
钢的实质,是铁和碳和铝合金,氧原子比铁原子要小得多,氧原子会尽可能待在铁原子的空隙之中,体心晶格常数的空隙较为大,能够容得下氧原子,氧原子存有于铁原子的空隙中,就产生一种称为“奥氏体”的构造。奥氏体的特性是塑性变形很好,因而要对不锈钢板材开展煅造,最先都需要把它加温到产生奥氏体的温度。
而体心立方晶格常数,空隙半经较为小,不可以容下氧原子,仅有在构造中有缺陷中能够使氧原子存有。假如碳的成分非常少,能够所有存有于铁的晶格常数缺点之中,这类构造称为金相组织,特性和纯铁类似,强度、抗压强度都较为低。
假如碳的成分比较多,不必要的碳便会蔓延出铁的晶格常数,产生Fe3C(碳化铁)的构造,这类构造称之为渗碳体,非常复杂:
渗碳体构造,这图非常容易看得晕,能够忽视,我们知道是碳蔓延产生的另一种构造,而且有点硬就可以了。
印尼古时候生产的乌兹钢,即“锻造型纯天然结晶体平面图大马士革钢”。其与众不同的纹路,尽管实际的诱因还不确立,但在一点上学者早就产生的共识,便是乌兹钢纹路是由很多的平排遍布的渗碳体颗粒物组成的。乌兹钢所做的武士刀总体强度并不高,但具备很高的外部经济强度,这使它具备很好的激光切割特性。
印尼塔瓦 乌兹钢 其纹路的乳白色一部分即是渗碳体颗粒物所产生。
波斯卡德匕首 乌兹钢
极其珍贵的一种乌兹钢纹路——双排位赛与玫瑰花
在碳成分为0.77%时,假如奥氏体迟缓制冷,就产生一种金相组织与渗碳体层状两色的机构,称之为珠光体,由于在显微镜下观查有天然珍珠一样的光泽度而而出名。珠光体抗压强度高、延展性好、强度适度。
铁碳相图
这就是铁碳合金的相图,横坐标为碳含量,纵坐标为温度,在这里幅图上,哪些碳含量的不锈钢板材在什么温度下的形状都一目了然。大家只掌握左下角就可以了,由于右侧碳成分在2.11之上的早已并不是钢了,而归属于生铁;而最上边的L相是液体,都和大家这种玩刀的没有什么关联。
此图上的S点,称为共析点,表明碳含量0.77%,这一碳含量的钢叫共析钢,碳含量低于0.77%的叫亚共析钢,超过0.77%的叫过共析钢。数控刀片钢一般全是过共析钢。因而,大家真真正正必须重点关注的仅仅小圆圈里边的一部分:
在727℃,奥氏体逐渐向珠光体变化。S点的上边,A就表明奥氏体,下边的P表明珠光体。在GPQ地区内,是金相组织F区,GPS是奥氏全和金相组织的混合区,QPS线的下边,是珠光体和金相组织的混合区。换句话说,假如碳含量低于0.77%的钢从奥氏体逐渐制冷,会先一部分产生金相组织,随后到727℃,奥氏体再转换为珠光体,产生珠光体和金相组织的化合物,碳含量越低,金相组织的占比就越高。
SE线右下角的地区,是奥氏体和渗碳体的化合物,到727℃下列,则产生珠光体和渗碳体的化合物,碳含量越高,渗碳体的占比就越高。
这一铁碳相图,也只不过帮大家掌握一点最基本的专业知识。针对数控刀片钢的热处理工艺而言,它用途并不大。由于大家热处理,主要是为了更好地获得奥氏体,而这幅图里面,压根沒有奥氏体。由于相图中钢的各种各样情况全是平衡态,而奥氏体是非平衡态。大家从铁碳相图可以获得的有效信息内容,也就是产生奥氏体的温度,由于热处理的前提条件是先把钢加温成奥氏体。
在平衡状态奥氏体向珠光体变化的全过程中,铁原子重新排序,氧原子要蔓延、更改部位。但假如迅速制冷,让氧原子赶不及蔓延,新的铁晶格常数间隙又装不下氧原子,产生一种饱合离子晶体,它的晶格常数早已不会再是体心立方,只是发生了畸型转变,便是奥氏体,强度很高,打个不太适当的形容,有时候地铁站里尤其挤的情况下,每一个人的姿势都产生畸型转变,这时候外边的人也较难再挤进来,假如当做外部经济构造看,就是这个群体的“强度”很高。大家数控刀片钢的热处理,目地便是获得大量的奥氏体。
在加温到产生奥氏体的环节,温度的把握十分关键,在具体之中,规定温度比奥氏体转换温度高于30~50℃,它是为了更好地使其成份更加匀称。但也不可以高于过多,不然会使奥氏体晶体成长,热处理后的奥氏体延性扩大、裂痕增加。因而,针对碳钢而言,热处理温度一般便是在770℃上下。
假如在其中添加了铝合金原素,因为铝合金原素在奥氏体中蔓延较慢,必须加温到高些的温度,一般都需要加温到1000℃之上,好在,大部分铝合金原素,除开锰之外,又有阻拦奥氏体晶体增大的功效。特别是在以钛、钒的功效更为明显。
要掌握奥氏体的变化规律性,大家必须引出来真真正正的关键——C曲线图。
C曲线并不是特别好懂,但局座提议在这儿您要打起始点精神实质来把它看懂,由于这个东西的确很重要。
此图的规范名字应该是TTT曲线,由于曲线的样子好像英文字母“C”,因而又称之为C曲线。它的横坐标是時间(秒),它是以指数值为尺标的,假如按一切正常占比得话,那么就太长了,压根画下不来。
它的纵坐标是温度。这一温度的含意,是把它瞬间降至某一个温度,随后观查钢的成分随時间的转变状况。图的上边有一条As线,这就是奥氏体的变化温度,温高假如高过As,不管時间多长时间,奥氏体都依然是奥氏体,不容易产生变化。
在As线的下边,有两根C形曲线,左侧那一条意味着变化开始时间,右侧意味着变化完毕的時间。例如大家把一块不锈钢板材从奥氏体降至650℃,那麼它大约在第3秒逐渐变化,到第三十秒,转换成珠光体。但也不会彻底转换,总是会有一些奥氏体留下,这叫残留奥氏体。温度再低一些的,还会继续产生马氏体,这一和大家没有太大的关系,就无论他了。
C曲线的下面有一条Ms的直线,大约相匹配的温度是210℃,到这一温度下列,才可以有奥氏体产生,温度越低,奥氏体产生的越大。我们可以见到下面也有2个温度,际为M50、M90,各自指奥氏体产生到50%和90%的温度。再向下,还会继续有一条Mz线,是奥氏体完毕变化的温度,一般都是在0℃下列。因而,用液态氮做深冷暴力,能够使奥氏体最大限度地产生。
但在具体之中,减温不太可能瞬间进行,一直必须一个全过程,重要便是减温的全过程中,奥氏体不可以变化为珠光体。在这个减温的全过程中,C曲线最左边,别名“鼻头”的位置,是风险地区,由于这一“鼻温”下,奥氏体最非常容易转换为珠光体,一旦转换为珠光体,就不可以再变成奥氏体,热处理自即日起不成功。这就如同说,你未来想要成为一名女模特,那就需要在成长阶段中時刻留意,不必让自身先变为一个胖子。最好是的方法便是长快点儿,个子看起来快,也就赶不及长胖。
大家看1095碳钢C曲线的鼻头,相匹配的時间约是一秒,相匹配温度约为550℃,换句话说,大家的制冷速率,必不可少确保在1秒左右以内,减温到550℃下列,不然便会有珠光体产生。这就是热处理的最根本所在。
既然这样,是否减温越是快就越好呢?那也不一定,减温速度更快,风险性也随着提升,例如很有可能发生裂开,也一样会造成 热处理不成功。日本武士刀因为是自来水热处理,风险性或是较为大的,一旦热处理不成功,就功亏一篑,这也是日本武士刀十分贵的缘故。因而,好的热处理方法是不仅确保避开C曲线的鼻头,又要尽量地慢一点。
1095:带有0.9~1%碳,和0.3~0.5%的锰,几乎不硫含量、磷,强度HRC45~66;
1095是一种十分高品质的碳钢,ABS的煅造高手多喜爱选用。它的悲剧是价格划算,因此常常被一些十分低挡的刀所选用,危害了它的知名度。
卡巴9131(伊朗南海舰队版)1095高碳钢
安大略省RTAK 1095高碳钢
1084碳钢的C曲线
1084:碳钢一样是做刀常见的不锈钢板材,它的碳含量是0.84%,含锰0.75%,强度HRC45~66;
我们可以见到1084碳钢C曲线的“鼻温”更低一些,和1095碳钢的C曲线对比,样子沒有差别,但稍微左偏一点。这就代表着它的淬水必须制冷得迅速。
英国ABS首席总裁、AKI组员哈维·迪安的博伊 1084碳钢
除开碳的成分以外,铝合金原素对C曲线的危害更高。铝合金原素能够分成不产生渗碳体的和产生渗碳体的两大类。不产生渗碳体的原素,是镍、硅、铝、锰(锰的成分不超过3%就不容易产生渗碳体),他们都能够使C曲线偏移。
而产生渗碳体的原素,有铬、钼、钒、钨,他们不仅使C曲线偏移,还会继续使C曲线的样子发生改变,例如铬会使C曲线变为左右2个“C”形。另外这几类原素还能够使C曲线的“鼻温”升高,“鼻温”升高的結果,便是只必须降低较小的温度差,就可以绕开C曲线的鼻头,和C曲线偏移的较果是一样的,全是提升了钢的“切削性能”,也就是容许热处理时制冷的速度比较慢一些,减少热处理不成功的风险性。切削性能好,就等同于把女模特的规范放开了,原本臀围务必两尺下列,如今三尺也就行了。
此为L6合金钢的C曲线,它的铝合金原素还不过多,但C曲线的鼻头早已偏移到10秒的部位
这儿边仅有钴是个除外,它会使C曲线偏移。和他人对着干,使原本减少的热处理难度系数又提升了。但钴、钨都能提升刀的红强制。如今数控刀片钢里加钴的很少。普遍的仅有VG-10(1.5%)、N690(1.5%)、S125V(2.5%)。
碳0.98~1.1%;锰0.25~0.45%;铬1.3~1.6%;硅0.15~0.3%,
强度HRC58~62;
和1095对比键便是提升了1.5%上下的铬,这使它的切削性能更强。另外的結果便是它的强度范围窄了很多。
ABS大师 J·尼尔森做的厨刀钢
冷却的速度,一般都是能过不同的淬火介质实现的。常用的有水淬、油淬、风淬,水淬的冷却速度最快,油淬慢一些,不同的油速度也不同,轻质油相对更快,水或油的温度对冷却速度也有影响。风淬就是在空气中冷却,这种最慢,如果用风扇吹,则会快一些,古代波斯刀匠淬火时是持加热的刀骑快马疾驰,算是一种最特别的风淬了。
一般来讲,1084这样较纯的碳钢应该水淬,合金钢可以油淬甚至风淬,可以风淬的钢又称为风钢或高速钢。
但1095的含碳量较高,C曲线也相对比较偏右,也有人用油淬火。
总而言之,马氏体形成全靠碳,碳是钢的硬度的来源。
碳含量和硬度的关系,左侧为维氏硬度,右侧为洛氏硬度。
上图是不同人所做的不同含碳量的钢的淬火后的硬度。总的来说,在共析点(0.77%)以下,硬度随含碳量上升而提高。达到共析点以后,不同人的热处理方式不同,效果也就不同了。
既然碳含量到0.77%,硬度就到顶了,为什么我们用的很多刀具钢材含碳量都高于0.77%呢?这是因为,我们所测的洛氏硬度,是整体上的硬度。而含碳量高于0.77%的钢,多余的碳还是会形成渗碳体,也就是碳化铁的颗粒。渗碳体的硬度,还要明显高于马氏体。渗碳体的硬度是微观局部硬度,一般的硬度测量方法测不出来,它可以增强钢的耐磨性,耐磨性好,做成刀的刃保持性就好。锋利度可以保持更长的时间。但一般高碳钢所形成的渗碳体,不会出现乌兹钢那样的花纹。
而加了合金元素以后又会形成合金元素的碳化物颗粒,它们比构成渗碳体的碳化铁更硬。不同的合金元素形成碳化物的硬度也不同。比较顺序为:
锰 < 铁 < 铬 < 钒 < 钼 < 钨 < 铌
其颗粒硬度越高,钢的耐磨性就越强。这里边锰是个例外,刀具钢中,锰的含量很少超过1%。
但由于碳化铬的晶粒比碳化铁大,在刃口容易脱落,这使不锈钢达不到碳钢那样的极致锋利度。
理想的刀应该是锋利且不折不弯,锋利需要硬度来保障;不弯,需要较高的强度;不折就需要较高的韧性,韧性特别好的强簧钢,在弯曲以后还能自动恢复原来的形状。马氏体硬度很高,但韧性不好,珠光体硬度较低,但韧性非常好,弹簧钢都是热处理成珠光体或珠光体与铁素体的结合。
最好的碳钢刀,往往采用局部热处理。比如日本武士刀,是通过覆土烧刃的技术,使刀刃部分形成马氏体,刀背部分形成珠光体。现代刀中,疯狗可算是碳钢刀的顶级产品,它是通过局部回火,达到和日本武士刀同样的目的。
日本武士刀的淬火
日本武士刀形成一条明显的“刃纹”,刃的部分为马氏体,刀背部分为珠光体。
疯狗 Taiho
通过局部热处理,碳钢中的马氏体可以提供足够的硬度和强度,珠光体可以提供足够的韧性。至于生锈的问题,可以通过表面氧化、涂层的方式解决。当然表面的抗氧化层如何保证不脱落,也需要很高的技术保障。
在刀具钢来说,一般只分为碳钢和不锈钢两大类。不锈钢都是加了13%以上的铬元素,因此铬是不锈钢耐腐蚀作用的决定性元素,其他的都只是起辅助作用。没有哪种不锈钢是不加铬的。它的原理是加了铬以后,钢表面的氧化物会形成一层致密的保护膜,阻止它进一步氧化,从而起到防锈的效果。
初级刀迷往往有一个误区,就是以钢材的价格来判断刀的价值,这种方法非常片面。不锈钢肯定比碳钢贵,但在三十年前的美国,有一种观点很流行,就是说碳钢刀才真的牛,不锈钢都弱爆了。这个当然也比较片面,主要是因为那时候的不锈钢都不是为了做刀生产的,自然效果不佳。现在,有不少专门为做刀的不锈钢,效果好了很多。但即便在今天,碳钢仍然可以通过高超的热处理技术挑战任何不锈钢的极限。
不锈钢的最大劣势,就是不能像日本武士刀那样做局部热处理,因为它的C曲线右移太多,不锈钢要形成珠光体,需要几分钟,这样无论你怎么覆土,冷却速度也下降不了那么多,得到的仍然全是马氏体。现在是铁了心要让你当模特,腰围不超过6尺不许拒绝。因此,不锈钢如果和成功局部热处理的碳钢相比,一般是比不过的。它无法达到那种刚柔相济的效果。
即便不考虑局部热处理,铬对钢的韧性也存在负面影响。至于说增加了硬度和强度,也只是相对于热处理不好的碳钢而言。实际上1095、1084碳钢的硬度可达HRC66,而不锈钢的硬度一般最多也就是HRC62。
可以这么说,碳钢刀的价值主要在技术,不锈钢呢,一半在技术,一半在钢材。因此,现在的量产刀,绝大多数都是不锈钢的,因为产量大,没有条件做那么精细的热处理,用不锈钢至少可以保障一个基本的质量水平。而手工刀,不锈钢和碳钢各占半壁江山。手工刀用不锈钢的,多是追求完工度、艺术性。碳钢的手工刀,主要是ABS这种锻造工艺的崇尚者,因为不锈钢不适合锻造。而在一部分不锈钢刀匠看来,有些热衷锻造的人只不过是在装13。现代条件下,锻造的确并不能使钢材的性能有什么提升,但锻造有一个优势就是可以锻出独特的大马士革花纹。大马士革钢从理论上讲,可以兼具两种或三种钢的性能优势,但现在的大马士革钢主要还是为了好看。
ABS大师J 尼尔森做的博伊 采用1095、5100、15N20三种钢材锻造大马士革钢
ABS大师罗恩·牛顿的短剑 1095、15N20锻造大马士革钢
ABS大师罗恩·牛顿的短剑 15N20、15N20、1084 锻造大马士革钢
不锈钢的真正好处,其实也就两点,一是耐腐蚀,二是淬火技术容易掌握。还有一个是耐磨,如果是做机器零件,那么耐磨性要重要得多,这直接决定它的使用寿命。但对做刀,这个要分两方面说,耐磨对刃保持性有利,缺点是研磨比较费劲。但刃保持性并不完全取决于耐磨性,和淬火、刃口研磨的精度都有关系;而研磨费劲倒也不是大问题,选择更好的磨石就行,比如金刚砂磨石。当然,耐磨性好,刀就不容易“变旧”,但这个指标,对实用性关系不大。而有些刀上配件,如衬锁折刀的内衬簧片,每次开关都有磨损,所用材料对耐磨性要求也很高。
440系列不锈钢: 锰1%;铬16~18%;钼0.75%;而碳的含量不同,
440A 0.6~0.75%;
440B 0.75~0.95%;
440C 0.95~1.2% ;
440系列在刀具中应用极为广泛,差不多可以看作基本的不锈刀具钢。它通过添加铬和钼元素,使钢材具有很好的耐磨性。在系列中从440A到440C耐磨性依次增强,但韧性、耐腐蚀性依次减弱。
德国PUMA公司“大师”口袋折刀 440A不锈钢
蜘蛛C129GP 440C不锈钢
154CM:碳1.05%,锰0.5%;铬14%;钼4%,硬度HRC58~63;
154CM实际上是改进的440C,减少了铬,增加了钼。但其中碳化铬的颗粒反而增多,而碳化钼比碳化铬硬度更高,这使154CM在综合性能上都超过了440C。154CM耐磨性非常出色,但由于其晶粒粗大,所做的刀往往刃口较脆。
一代宗师R.W.拉威利斯的小刀 154CM不锈钢,他是最早用154CM的
戈博银色三叉戟 154CM不锈钢
在154CM之后,又有日本产的ATS34,成分完全相同,相当于日本版的154CM。又有美国坩埚公司的CPM-154CM,和瑞典的RWL34,都是用粉末冶金技术所生产的154CM,使基本性能得到较大提升。RWL34在其中又多加入了0.5%的钒,起到优化内部晶粒的作用。
巴克/Strider折刀 ATS34不锈钢
传统不锈钢的炼制,都是先把钢加热为液态,按比例添加各种合金元素,然后倒入铸模,冷却形成钢锭。这里的问题是,这种合金元素在冷却过程中,会发生聚集。这就叫物以类聚、人以群分。一样的东西容易聚到一块。因为这种聚集的发生,钢中的元素分布就不均匀了,使性能大打折扣。因此炼钢行业有“炉中是金,包中是银,冷却成屎”的说法。因为在炼钢炉的钢水化学成分完全均匀,冷却成钢锭就不均匀了。
而粉末冶金,是用完全不同的方法。它是在无氧环境下,把液态的钢水用氮气鼓风,在最短的时间内吹成极为细小的粉末。这样合金元素还没有来得及聚集,就被强行分离了。然后再将粉末施以高温高压,保持一段时间,就形成粉末不锈钢。粉末不锈钢由于成分更为均匀合理,比相同成分的普通不锈钢性能会有明显提升。
瑞典的DAMASTEEL公司,是以粉末技术制造大马士革钢,它不再使用传统的折叠锻造方式,而是直接将两种钢材(RWL34和PMC27)的粉末层层叠加,再高温高压制成钢材。因此DAMASTEEL是不锈钢的大马士革,而传统方法做大马士革必须用碳钢。但粉末不锈钢大马士革的缺点是花纹品种有限,且价钱要贵得多。
DAMASTEEL(瑞粉)大马士革钢
VG-10:碳0.95~1.05%,锰0.5%,铬14.5~15.5,钼0.9~1.2%,钒0.1~0.3%,钴1.5%,硬度HRC58~62;
和154CM相比,VG-10减少了钼,增加了一点钒和钴,测验表示VG-10在耐腐蚀性、锋利程度、刃保持性方面都胜过ATS34。
福克尼文H1直刀 VG-10不锈钢
BG42:碳1.15%,锰0.5%,铬14.5%,钼4%,钒1.2%,硅0.3%,硬度HRC55~62;BG42相对于154CM来说,主要就是增加了1.2%的钒,比VG-10的钒多了不少,性能也较154CM更佳,在耐腐蚀方面也胜过VG-10。它还具有非常好的耐高温的性能。
索格X-42侦察员战术刀 BG42不锈钢
上面这些钢材,实际上还都是在440C的基础上做改进,也就是以高铬含量为基础,增加少量的钼、钒等元素作调节,使其性能得到优化。
CPM-S30V:碳1.45%,铬14%,钼2%,钒4%,硬度:HRC58~60;
S30V是美国坩埚公司所做的一种全新的粉末刀具钢。和上面的不同之处,就是它大大增加了钒的用量。但钢材的规律并不是那么简单,钒虽然是好东西,但显然它对性能的提高并不是简单的正比关系。S30V的实际表现并不理想,主要问题是在硬度高60时刃口脆性高。虽然不是都有问题,但对它的名声有不小影响。
蜘蛛军用折刀 S30V粉末不锈钢
S35VN:碳1.45%,铬14%,钼2%,钒3%,铌0.5%,硬度:60-62;
S35VN是在S30V的基础上,减少了1%的钒,增加了0.5%的铌。使它更为易于打磨、韧性有所增强,较有效地解决了S30V的问题。现在S35VN已经成了非常常用的一种高端刀具不锈钢。硬度也有所提高。
克利斯里夫绿贝雷直刀 S35VN不锈钢
我们可以看到1084、1095碳钢的硬度都可以达到HRC66,而一般的不锈钢都达不到这个数值。说好的那些合金元素能提高硬度、强度呢?实际上,不锈钢还是被韧性拖了后腿,不锈钢不是达不到高硬度,再高一些的硬度,也可以通过改变热处理参数达到。但太硬了以后,整体上就脆了,变得容易折断。因此,一种钢材给出的硬度值,是厂家考虑综合性能而给的建议而已。
坩埚公司还有含钒更高的钢材,S90V、S110V,含钒达9%;S125V,含钒高达11.85%。这使它们的耐磨性极高,由于钒对韧性有利,硬度也可以做高。S90V、S110V可达HRC62 ,S125V可达HRC64。
蜘蛛FB36CFP S90V不锈钢
范托尼 HB01 折刀 S125V不锈钢
CPM 3V:碳0.8%,铬7.5%,钼1.3%,钒2.75%,硬度:58-62;
CPM 3V铬含量只有7.5%,不算不锈钢,它和一般碳钢的区别是钒含量比较高。这使它热处理为较高硬度的同时,也能保持极佳的韧性。
蝴蝶200朴寇猎刀,最新出的芬兰风格的猎刀,CPM 3V
强力掰弯,并没有折断
CPM 3V这种,不是不锈钢,但说它是碳钢也有点勉强,或许叫钒钢比较准确,它应该还是算一种比较特别的刀具钢。但它的两个兄弟,就有点奇葩了。
CPM 10V:碳2.45%,锰0.5%,铬5.25%,钼1.3%,钒9.75%,硬度:58-64;
CPM 15V:碳3.4%,锰0.5%,铬5.25%,钼1.3%,钒14.5%,硬度:58-66;
这两种钢在3V的基础上,继续降低了钼的含量,又疯狂地增加了碳和钒。这种碳含量按说已经不是钢了,而是达到了铸铁的数值。这样的结果就是形成大量的碳化钒,耐磨性极高,同时韧性也还不错,硬度也可以进一步提高。这个结果就是超强的刃保持性。它们的问题是不易加工,且热处理时需要的温度太高、耐腐蚀不行。因此用的并不多。
美国加州刀匠菲尔·威尔森的直刀 CPM 10V
蜘蛛K-2折刀,可能是量产刀里惟一用10V钢的了。
合金元素对钢材的影响,大致来说,铬是耐腐蚀的基本保证,同时提高耐磨性,钼可进一步提高耐磨性,如果再加入钒,可使被铬、钼搞坏了的韧性得以改善。钨对钢的耐高温性作用最大,甚至烧红了仍然可以保持硬度。同时所有合金元素都可提高钢的淬透性。但实际当中还要复杂得多,特殊情况下还可能出现相反的效果,不可能看看钢材的元素成分比例,就直接能知道它的性能如何,而只能是大致推测。做成之后,还需要各种测试,才能得出结论。
作者:青铜 来源:刀匠情报局