刀具鋼材4
(2012-01-28 13:07:21)
刀具鋼材之——粉末冶金鋼材
個(gè)人以為，粉末冶金鋼材是未來(lái)刀具製作總體趨勢(shì)！
近年來(lái)，瑞典，德國(guó)，美國(guó)，日本等鋼材冶煉強(qiáng)國(guó)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(lái)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“大同特殊鋼 (株)”于1993年開(kāi)發(fā)的超級(jí)粉末系列合金鋼材,為近代日本冶金技術(shù)的新突破, 現(xiàn)已被日本刀匠們應(yīng)用于大型砍伐刀具, 鋼材含碳量高達(dá)3%, 經(jīng)熱處理后硬度可達(dá)HRc67。
Cowry Y(CP-4): 日本“大同特殊鋼 (株)”于1993年開(kāi)發(fā)的優(yōu)質(zhì)粉末系列合金鋼材, 含碳量達(dá)1.2%,更罕有地混入金屬元素“鈳”達(dá)0.2%, 經(jīng)熱處理后硬度可達(dá)HRc63, 卻仍保有極佳的延展性。
個(gè)人孤陋寡聞，沒(méi)見(jiàn)過(guò)上述兩種鋼材制作的刀具。
ZDP-189 : 日本 "日立金屬工業(yè)"于1996年開(kāi)發(fā)之粉末系新鋼材, 其研發(fā)目標(biāo)與 "大同特殊鋼 (株) 之Cowry X鋼材一脈相承,優(yōu)良加工性之超硬合金鋼, ZDP-189含碳量達(dá)3％, 含鉻量亦高達(dá)20％, 經(jīng)熱處理后可得HRc67之高硬度, 加工性極優(yōu),金屬組織微粒比ATS-34及440-C更均一細(xì)密, 耐蝕性及性皆, 故"日立"對(duì)外宣稱ZDP-189乃「跨向21世紀(jì)之次世代刃物鋼」。
CPM3V:
美國(guó)熔爐斯伯粉末工具鋼
化學(xué)成分: (%)C0.80;Cr7.50;V2.75;Mo1.30
特點(diǎn): 粉末冶金鋼，韌性明顯高于D2及CPM-M4，接近S7耐沖擊水平，CPM3V是耐磨性和韌性的組合。
熱處理: 淬火：第一次預(yù)熱：815～845℃，第二次預(yù)熱：1000℃，淬火溫度：1025～1120℃，油淬.
回火：540～565℃，回火3次，硬度HRC58~60。
在美國(guó)當(dāng)下最活躍的手工刀匠中，已經(jīng)出現(xiàn)了幾位應(yīng)用CPM3V鋼材方面廣受稱道的刀匠，比如ROB DAVIDSON和JERRYHOSSOM。ROB DAVIDSON（ROCKET KNIVES）3V刀曾被測(cè)試過(guò)，結(jié)果確實(shí)令人嘆服。JERRYHOSSOM認(rèn)為：“在當(dāng)今所有高合金含量的制刀鋼材中，CPM3V擁有最優(yōu)秀的微粒結(jié)構(gòu)，它的晶粒平均直徑為1微米，這意味著3V鋼可以同時(shí)具備極強(qiáng)的韌性和最優(yōu)秀的刃緣。晶粒的細(xì)密和均勻特點(diǎn)，使得CPM3V刀刃口在研磨時(shí)，無(wú)需被磨料破壞其碳化物微粒即可以變得非常鋒利，這也就意味著3V鋼的刃口打磨遠(yuǎn)比人們通常所想象的要輕松。
CPMS30V：CPM S30V是由Crucible Materials 公司生產(chǎn)的粉末不銹鋼，研制者主要是DickBarber和 Chirs Reeve。當(dāng)然，很多刀匠都參與了其中的改進(jìn)，包括Emerson, Phil Wilson, TomMayo, Paul Bos…等10余位著名的刀屆人士。專門(mén)為刀設(shè)計(jì)的鋼材CPM S30V的最大優(yōu)勢(shì)在于它的熱處理穩(wěn)定，次品率極低，研磨方便，和強(qiáng)度極高。這和其中所用的高科技是分不開(kāi)的。CPMS30V的均勻性是現(xiàn)今世界最好的，均勻性意味著穩(wěn)定的性能和強(qiáng)度。它是最早大規(guī)模應(yīng)用于刀具制作的粉末冶金鋼材之一，曾經(jīng)引發(fā)過(guò)許多爭(zhēng)論（主要集中在與BG42的性能之爭(zhēng)）。我們可以把它的出現(xiàn)看做是刀具行業(yè)意識(shí)時(shí)代的結(jié)束和另一個(gè)時(shí)代的開(kāi)始。（個(gè)人認(rèn)為）它的出現(xiàn)注定是一次毀譽(yù)參半的嘗試，但無(wú)疑是偉大的。
CPM S35VN ：或許是S30V的爭(zhēng)議太大，或許是市場(chǎng)對(duì)S30V的不滿，有或許是......其他什么原因。CrucibleMaterials公司推出了S35VN，按照廠家的說(shuō)法，S35VN的化學(xué)成分經(jīng)過(guò)了調(diào)整，加入了鈮。因此，除了釩和鉻的碳化物，鋼材中會(huì)出現(xiàn)鈮的碳化物。由于部分釩的碳化物被鈮的碳化物所取代，CPMS35VN相比S30V而言，在不損失保持性的條件下，韌性提高了15%-20%。韌性的提高可以使得刀刃的抗破損能力提高。由于鈮的碳化物和釩的碳化物在硬度和實(shí)際效果方面比鉻的碳化物能夠提供更好的保持性，因此CPM的不銹鋼產(chǎn)品相比傳統(tǒng)的高鉻鋼材具有更好的保持性。
由于其均質(zhì)性和高質(zhì)量，而比傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的鋼材具有更好的尺寸穩(wěn)定性（熱處理后變形率在0.05%-0.1%）、易磨性和強(qiáng)度（Toughness）。
近年，CR 和 MT已經(jīng)全面轉(zhuǎn)向CPMS35VN！這會(huì)是又一個(gè)神話的開(kāi)始嗎？讓我們拭目以待！
CPM S60V(原名440V）: CPM(Crucible ParticleMetallurgy)粉末系鋼材，美國(guó)Crucible原料公司開(kāi)發(fā)的新一代刃具鋼, 廠方曾聲稱CPMS60V為超級(jí)鋼材(Supercustom knife steel of the90's)，比目前市場(chǎng)上的所有不銹鋼都經(jīng)久耐用，但是它過(guò)于堅(jiān)硬而難于打磨（因此它具有空前的刀鋒保持性），但反過(guò)來(lái)，也就不需要經(jīng)常打磨。雖然CPM440V之含碳量比傳統(tǒng)的440C多出近一倍,經(jīng)熱處理後得出之硬度卻只為HRc57-58, 皆因受其他所含原素之影響(5%之釩,17%之鉻)。其真正杰出之處在於保留刀鋒之耐損性及延展性這兩方面, CPM440V售價(jià)很高,故多應(yīng)用于手制(刀匠手作)刀具。
CPM S90V(原名420V）: 美國(guó)Crucible原料公司於1996年再次研制出較CPM440V更高一級(jí)的CPM鋼材,它比CPM440V多出近一倍的釩及鉬含量,故能保有更優(yōu)越的刀鋒耐損性及耐蝕性(比CPM440V優(yōu)秀25-50%)，或許比440V的堅(jiān)韌度也更高。經(jīng)熱處理后的硬度則與CPM440V相等。CPM420V售價(jià)昂貴。
GIN-1（AKA G-2）: 日本“日立金屬工業(yè)”研發(fā)的優(yōu)質(zhì)鋼材，性能與8A相近, 但硬度則比8A稍軟(HRc57-58),價(jià)格較低。一種很好的不銹鋼，含碳量略低，含鉻量略高，而鉬含量比ATS-34低，是一種低成本的鋼材，經(jīng)常被Spyderco選用。
ZDP-189 : 日本“日立金屬工業(yè)”于1996年開(kāi)發(fā)的新型粉末鋼材, 其研發(fā)目標(biāo)與“大同特殊鋼 (株) ”的CowryX鋼材一脈相承, 是具有優(yōu)良加工性能的超硬合金鋼, ZDP-189含碳量達(dá)3%, 含鉻量亦高達(dá)20%, 經(jīng)熱處理后硬度可達(dá)HRc67,加工性能極優(yōu), 金屬組織微粒比ATS-34及440-C更均勻細(xì)密, 耐蝕性及韌性均良好,故“日立”對(duì)外宣稱ZDP-189為“跨向21世紀(jì)的次世代刃具鋼”。
VG10 : 日本“武生特制鋼” 開(kāi)發(fā)的“V金10號(hào)”不銹鋼材, 是“V金”系列鋼材中的最優(yōu)級(jí)別, 含碳量約1%,含鉬1.2%及鈷1.5%,經(jīng)熱處理后硬度可達(dá)HRc60-62。VG-10最顯著的特性是可以造出非常非常鋒利的刀鋒，而且是非常完美的刀鋒。它的加工性能優(yōu)秀,韌性和耐腐蝕性都很強(qiáng), 以VG-10 作刃材的刀，其刀鋒保持度都比常用不銹鋼的刀要好得多，多被應(yīng)用與優(yōu)質(zhì)刀具。Fallkniven的產(chǎn)品多采用這種鋼材。
CTS-XHP：CTS-XHP是Carpenter公司推出的基于440系列鋼材研發(fā)的空冷粉末不銹鋼。Carpenter自己說(shuō)CTS-XHP可以被看做是高硬度的440C或者不銹鋼版的D2。
根據(jù)Carpenter的官方介紹，CTS-XHP的空冷最大硬度（asquenched）在64.5HRC左右。當(dāng)CTS-XHP與440C以相近的流程被熱處理時(shí)，440C的硬度是58.5，而CTS-XHP的硬度是62.5。經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽?，CTS-XHP可以同時(shí)具備440C級(jí)別的防銹能力和D2級(jí)別的耐磨水平。
CPM M4:是目前使用較多的粉末高速鋼，它的性能和化學(xué)成份類似于ASP23,是目前高速鋼中韌性很好，同時(shí)又有極佳耐磨性的鋼種。一般來(lái)說(shuō)，高速鋼的耐磨性會(huì)隨著總合金成份和最高硬度增加而提高，而韌性則會(huì)隨合金量的增加而降低，因此才會(huì)在傳統(tǒng)高速鋼M2的基礎(chǔ)上改進(jìn)。CPM M4耐磨性的好壞取決于熱處理后的硬度以及碳化物的形成，CPMM4在M2中增加碳及釩，提高耐磨耗性；同時(shí)在考慮韌性的前提下，使用粉末冶金制程改善韌性，使CPMM4的韌性高于傳統(tǒng)M2高速鋼，根據(jù)統(tǒng)計(jì)其韌性約為傳統(tǒng)高速鋼的2-3倍，耐磨性亦為3-5倍。它使用范圍頗為廣泛，適用于各種沖壓模、嵌入模、粉末成型模以及刀具中之拉刀、銑刀、絲攻、剪切刀，任何需耐磨或強(qiáng)韌性的零件均可適用。綜合上述兩項(xiàng)性質(zhì)，CPMM4是目前市場(chǎng)上最通用與最佳性能的高速優(yōu)質(zhì)鋼。使用硬度上則因不同行業(yè)而有所不同，視生產(chǎn)需要而定，硬度一般在HRC60-66之間最為合適。但它又個(gè)缺點(diǎn)，如處理變形大，次品率較高！
20CV以及M390：從時(shí)間上，M390早于20CV，根據(jù)我不負(fù)責(zé)任的推測(cè)，Latrobe應(yīng)該是以百祿公司的M390為原型仿制推出了20CV，二者在成分上有很細(xì)小的差別，正如ATS34和154CM。
根據(jù)RickHinderer的介紹，20CV與S30V比具有更好的韌性及耐腐蝕和幾乎不相上下的刀鋒保持能力。根據(jù)使用者的反饋，似乎20CV比S30V容易打磨一些。
20CV的標(biāo)稱硬度比S30V稍高，在60HRC左右，M390也在同樣的區(qū)間。這種鋼材具有耐磨性好、耐腐性性好、韌性好且便于加工等特點(diǎn)，CATRA保持性測(cè)試結(jié)果，約是440C的180%，比S30V高出不少。也有說(shuō)法說(shuō)20CV是BG42的升級(jí)版，但目前沒(méi)有找到支持這種說(shuō)法的確實(shí)證據(jù)。
M390的成分為：C:1.90 Cr:20.00 Mn:0.30 Mo:1.00 Si:0.30 Wu:0.60 V:4.00，是防銹性，保持性，韌性都很好的鋼材，耐腐蝕性強(qiáng)于440C，s30V，耐磨性強(qiáng)于s30V，BG42，韌性和BG42差不多，硬度能趕上CPM-M4。
RWL34：RWL34是瑞典DAMASTEEL公司專門(mén)為刀具制作而研制的粉末鋼！有一種說(shuō)法認(rèn)為，早期的154CM因?yàn)椴捎胐ouble-vacuum冶煉，所以相對(duì)純凈，后來(lái)坩堝為了節(jié)約成本不用double-vacuum了，于是loveless才跑去找到日立，產(chǎn)生了ATS34，再后來(lái)日立也為了節(jié)約成本犧牲了產(chǎn)品質(zhì)量，于是loveless跑去找了damasteel，又有了RWL34。
也有人說(shuō)，154CM這種鋼材口碑雖好，但售價(jià)不菲。基于這樣的原因，Loveless去跟日本日立商討研發(fā)同樣成份和效能的不銹鋼。按照大師要求的訂單，日本人造出了ATS34，他與154相比具有相似的性能，價(jià)格卻低廉很多，因此開(kāi)始在刀具制作領(lǐng)域廣為流行，S30V成為主流刀具不銹鋼之前，ATS34大行其道，90年代，我們熟悉的ST,蝴蝶，都以它為主力鋼材武裝自己的產(chǎn)品。再往后，美國(guó)人有了s30V，ats34日漸淡出歷史舞臺(tái)，各大品牌都開(kāi)始了對(duì)s30v的嘗試和普及。在美國(guó)人幾乎忘記ATS34之時(shí)，歐洲人將其粉末化造出RWL34，準(zhǔn)確說(shuō)是DAMASTEELAB公司這么干了。RWL34的在保持性，強(qiáng)度，韌性上都有了不小的進(jìn)步，在被嚴(yán)謹(jǐn)著稱的歐洲人推廣實(shí)踐后聲名雀起。與此同時(shí)，S30V在普及和試用后，開(kāi)始飽受爭(zhēng)議。而cpm公司受RWL34的成功的啟示，意識(shí)到將154cm／ats34粉末化，會(huì)產(chǎn)生良好的性能與銷路。所以在154被別人克隆20多年后，cpm決定反過(guò)來(lái)克隆RWL34——山寨這個(gè)被山寨出的奇跡。cpm154，粉末化的154應(yīng)運(yùn)而生，這是坩鍋公司在21世紀(jì)才推出，在近年才流行的新主流鋼材。
或許我們可以這樣認(rèn)為：
ATS34=日本版154CM
粉末版ATS34=RWL34
=>
粉末版154CM=CPM154=粉末版ATS34=RWL34
=>
CPM154=RWL34
可以換成這么說(shuō):
美國(guó)人認(rèn)為ATS34是日本人對(duì)美國(guó)CPM公司154CM鋼的COPY,
而RWL34鋼則是歐洲人對(duì)ATS34鋼進(jìn)行粉末冶鋼的產(chǎn)物,
但美國(guó)人對(duì)154CM粉末冶煉的想法也早就有了,只不過(guò)被歐洲人先走了一步,粉末版的CPM-154問(wèn)世反而晚于RWL34.
所以從某個(gè)角度來(lái)說(shuō), CPM-154竟變成了RWL34的COPY.
Rockstead花田洋刃材之YXR-7
YXR7是一極高速度鋼適用于切削工具例如麻花錨，拉刀、攻牙、銑洗、切斷、絞刀及其它。以績(jī)效而言，YXR7是全方位鋼種，在熱硬性要求不最重要的情況下可被用于切削方面。YXR7也適用于冷間的應(yīng)用；舉例來(lái)說(shuō)在工具用來(lái)作沖孔、成形、沖壓、及其它。本鋼是兼具耐磨耗性和高韌性優(yōu)越組合的高合金的冷間作業(yè)的鋼種。
鋼材特性：高耐磨性，高抗壓強(qiáng)度，淬硬后高的表面硬度，優(yōu)良的整體淬透性，良好的表面處理加工性，優(yōu)良的抗回火軟化性。
碳 C 0.82
硅 Si 0.42
錳 Mn 0.43
鉻 Cr 4.00
釩 V 1.80
鉬 Mo 4.80
磷 P 0.03
硫 S 0.01
鎢 W6.12CTS-20CP：CTS-20CP是Carpenter公司利用第二代粉末冶金技術(shù)Micro-Melt研制生產(chǎn)的粉末工具鋼，成分與S90V類似。Carpenter公司說(shuō)，Micro-Melt技術(shù)可以造就更細(xì)密的晶體顆粒，減少晶體剝離。落實(shí)到應(yīng)用中，這會(huì)使鋼材更容易打磨，熱處理穩(wěn)定性更好，使工具成品更耐磨并擁有更好的韌性。
據(jù)蜘蛛老板SalGlesser說(shuō)，CTS-20CP是Carpenter版本的S90V，但是從Carpenter官網(wǎng)的資料來(lái)看，20CP的成分似乎比S90V要復(fù)雜一點(diǎn)點(diǎn)，
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做了一個(gè)對(duì)比測(cè)試，對(duì)比雙方分別是S90V和20CP版本的Paramilitary2。兩把刀在測(cè)試之前都用EdgePro磨到了角度相同的6000目拋光鋒，然后進(jìn)行切割麻繩和切割硬紙板的測(cè)試。引用Ankerson的原話：兩種鋼都很優(yōu)秀,從所有的測(cè)試中,我不能告訴他們之間的不同表現(xiàn)和排名。
綜合knifedogs論壇上的一些測(cè)試來(lái)看，20CP的鋒利保持度和M390以及CPMS90V是很難區(qū)分的。
大馬士革（DAMASCUS）:是一種被廣泛制造的鋼材，因此幾乎不可能精確地定義它，不過(guò)有一點(diǎn)是無(wú)庸置疑的：它比任何其他類型的鋼材都更受收藏家的青睞。每個(gè)鐵匠做出的大馬士革都略有不同，而且層數(shù)差別很大，從最簡(jiǎn)單的三層開(kāi)始到數(shù)百層，甚至有人用每擊40噸的壓力將300層鋼箔沖壓成大馬士革。無(wú)論哪一種大馬士革都是非常美麗的。
附：鋼材中的化學(xué)元素及其作用
碳（Carbon）:存在于所有的鋼材，是最重要的硬化元素。有助于增加鋼材的強(qiáng)度，我們通常希望刀具級(jí)別的鋼材擁有0.5%以上的碳，也成為高碳鋼。
鉻（Chromium）:增加耐磨損性，硬度，最重要的是耐腐蝕性，擁有13%以上的認(rèn)為是不銹鋼。盡管這么叫，如果保養(yǎng)不當(dāng)，所有鋼材都會(huì)生銹的。
錳（Manganese）:重要的元素，有助于生成紋理結(jié)構(gòu)，增加堅(jiān)固性，和強(qiáng)度、及耐磨損性。在熱處理和卷壓過(guò)程中使鋼材內(nèi)部脫氧，出現(xiàn)在大多數(shù)的刀剪用鋼材中，除了A-2,L-6和CPM420V。
鉬（Molybdenum）:碳化作用劑，防止鋼材變脆，在高溫時(shí)保持鋼材的強(qiáng)度，出現(xiàn)在很多鋼材中，空氣硬化鋼（例如A-2,ATS-34）總是包含1%或者更多的鉬，這樣它們才能在空氣中變硬。
鎳（Nickle）：保持強(qiáng)度、抗腐蝕性和韌性。出現(xiàn)在L-6，AUS-6和AUS-8中。
硅（Silicon）：有助于增強(qiáng)強(qiáng)度。和錳一樣，硅在鋼的生產(chǎn)過(guò)程中用于保持鋼材的強(qiáng)度。
鎢（Tungsten）：增強(qiáng)抗磨損性。將鎢和適當(dāng)比例的鉻或錳混合用于制造高速鋼。在高速鋼M-2中就含有大量的鎢。
