常用刀具钢材_徐子正_新浪博客

主要用作脱氧剂,防止钢材中铁被氧化。并且少量的铝还可以控制钢材中晶粒的大小。

在目前所有的制刀钢材中,碳是最重要的硬化元素。碳可以提高钢材的拉伸强度和边缘保持性,提高产品的耐磨性。但同时加入碳元素则会降低钢材的韧性。一般来说,我们都希望制刀级别的钢材中含碳量超过

,即达到“高碳钢”范畴。而无论是低碳钢还是中碳钢,因为属于“软钢”而不适宜用于刀具制造。

耐腐蚀性。铬在钢材中主要形成复杂的碳化物,而非以元素单质情况存在。一般来说,铬元素超过

但事实上这些钢材只是比普通钢材在耐锈性上要好一些,如果保养不当的话所有的钢材都会生锈的。添加高量的铬会降低钢材总体的韧性,但碳化铬又为钢材增加了耐磨损性。

增加硬度,并使钢材拥有较高的淬火温度。在一些更复杂的钢材中添加钴元素则会加强某些方面的性能效果,添加过铬元素的合金钢,其耐磨性、硬度和红硬性都得到了极大的改善。

一种重要的元素,锰有助于钢材内部生成颗粒结构,并可改善钢材的淬透性,强度和耐磨性。在钢材生产

中,可以帮助脱氧,排气和提高钢材性能。目前绝大多数的刃具钢中都添加了锰元素,用来增加钢材的硬度和脆性。

在钢材中主要以碳化物形式存在,主要作用是预防钢材过脆并能在高温时保持钢材的强度,还可以提高钢材的机械加工性和抗腐蚀性。在目前的很多钢材中,气冷硬化钢

在合金冶炼过程中,氮起到的作用与碳十分类似。在改善硬度方面,氮完全能代替少量的碳

的一流钢材,完全取代了固有碳元素的地位。但是可悲的是,这种钢材不适合普通刀匠进行锻造。由于氮化铬的形成较碳化铬更难,所以钢材中可以留下更多的自由铬,这样大大提高合金的耐腐蚀性。由于氮形成的氮化物化学性能不活泼,在增加钢材硬度的同时,不会像碳化物那样不断增加体积和重量,如

。因为铌拥有细化钢中晶粒的能力,可极大的改善合金的延展性,硬度,耐磨性和耐腐蚀性。

等钢材中都会含有镍元素。在不锈钢中加入镍的话,可以增加其对硫酸,盐酸等酸性物质的耐腐蚀能力。此外,在锻造大马士革钢时也经常会添加镍,因为镍造就了大马钢鲜亮的一部分。

一种在钢材中不受欢迎的元素,钢中的氧化物污染物会令钢材更容易出现腐蚀。所以从本质上来说,对于钢材来说氧是一种污染物。

目前存在于绝大多数钢材中的微量元素之一,磷本质上是一种污染物,会降低钢材的韧性。但非常小量的该元素提高合金的强度可加工性,和硬度。

刃具钢中不受欢迎的元素,与磷元素类似,虽然硫能提高钢材的可切削性,但却降低了韧性。

用于控制钢材内晶粒大小,从而提高了韧性。同时也能将钢材中成球状结构的硫化物拉伸延长,再次提高了钢材的韧性和延展性。

与碳结合形成的碳化物具有极佳的强度,增加了所制产品的耐磨性。当与铬或钼进行正确结合时,钨就令钢材变为高速钢。如高速钢

,所以钢材中加入钒可以提高耐磨耗性和淬透性。此外,该元素还能细化钢材中晶粒的大小,这有助于提高钢材的强度和韧性,也可以让刀刃磨到非常锋利的程度。许多种钢材中都含有钒,而像

CPM S30V是一种具有耐磨损和抗腐蚀性的马氏体粉末不锈钢,是由坩埚材料公司的DickBarber与刀匠Chris Reeve联合开发的优质钢材。这种钢材内部均匀的分布有碳化钒晶粒,这比普通材质中的碳化铬更硬也更具实用性,令碳化钒刀具比平常钢材更硬、更具切割能力。这些碳化钒晶体排列紧密且颗粒非常细小,能进一步的提高所造钢材的锋利度和韧性。尽管热处理工序仍然非常困难,但很多刀匠仍然喜欢使用CPM S30V,因为这种钢材比其他碳化物的粉末钢更易被研磨。S30V的组成成分:碳1.45%,铬14%,钒4%,钼2%。诸如Sal Glesser,Ernest Emerson,TonyMarfione,Phil Wilson,William Harsey Jr.,Tom Mayo,Jerry Hossom和Paul Bos等很多著名刀具制造者都热衷于使用S30V钢。

CPM S30V钢被认为是一种优质级的制刀钢材,这种钢材昂贵的价格对刀具的价格造成了非常严重的影响。这种钢材主要被用来制作高端刀具,尤其是手工定制刀具。Buck刀具公司曾称其为“绝对是可用的最佳刀钢”。Joe Talmadge声称,它可能是最终极的高端不锈钢。这些结论是否正确我们无法确定,但可以确信的是与同级的其他钢材相比,S30V拥有更好的机械加工性和锋利度。

从性能上比较,CPM S30V的韧性要超过440C和D2等高硬度钢,并在各种环境中的测试结果显示,其耐腐蚀性等同或优于440C。

CPM(Crucible Particle Metallurgy)钢的制造方法,是先将合金钢水气雾化并随后形成粉末,对粉末进行筛选并在随后采用等静压成型粉末冶金方法,将粉末压制成钢材。CPM过程产出的钢材不会产生钢材的偏析,并且钢材中的碳化物分布非常均匀,并与传统工艺生产的钢材相比,其更具稳定性,可磨性和韧性的特色,同时还具有热处理变形小、锻轧性能和磨削性能良好等优点。

虽然440钢实际上指的是440A,440B和440C等钢材组成的钢材体系,但从制作刀具来说,一般而言所说的440钢指的是440C。

440C不锈钢是一种现代化钢材,在所有的不锈钢合金中因具有高耐腐蚀,耐磨损性,强度和硬度品质而闻名,在经过热处理后其硬度最高可达到HRC60。440C对空气,淡水和弱酸的腐蚀都具有良好的抗性,在制作刀具过程中可创造出光滑的抛光表面和剃刀般锋利的边缘。这种钢材可被用来制作切割工具,滚动轴承,阀门座,高品质刀具,手术仪器,凿子,滚珠轴承和用于生产的切削工具,包括理发剪刀,手术刀,匕首和刀剑。

440C的等级与440A和440B完全相同,唯一区别是其含碳量稍高(其余两种钢的含碳量分别为0.65%-0.75%和0.75%-0.95%)。虽然较高的含碳量会造成刀具的硬度偏高,但其耐腐蚀性却略微的有所降低。虽然这三种钢是同档次的标准钢等级,但事实上440C比A和B更具实用性。而另一种合金440F(UNS S44020)与440C具有同样的碳含量。从目前来看,440C钢的使用非常普遍,可能在不锈钢的使用量中排行第二(仅次于ATS-34)。

440C在20世纪80年代左右是当之无愧的刀钢不锈钢的王者,这一地位直到90年代才被ATS-34所取代。440C被认为是一种用途非常广泛的通用不锈钢,与ATS-34相比更坚韧和更具抗污性,但保持性和硬度便有所不如。440C是最早被刀匠接受的不锈钢,而且一直很受欢迎,尤其是在零下处理流程被开发出来后,更加强了钢材的坚韧度。在打磨时,它的缺点是粘性比较大,而且升温很快;但它比任何碳钢都更容易打磨,用手锯切料也容易得多。即使是新手刀匠,如果能够做好热处理和表面处理,也能用440C做出很好的刀;而且保养得好的话,这种材料的刀刃是非常出色和耐用的。

请注意的是,440A和440B是与440C非常类似的合金钢材,经常容易混淆,但它们不适合用来做刀。商业性刀具公司常常会因为概念不清,就故意含糊其词的把440C刃材标成440,反而把真材实料的东西弄得不伦不类。440C可能比任何其他合金不锈钢更适合刀具业,它能够胜任的尺寸和用途非常广泛。很多藏家都痛恨自己的收藏品放在刀鞘里也会黯淡发黑,而440C恰好有抗腐蚀性强的优点。

而现在440钢家庭中,出现了一种被称为是440V的新型现代化钢材。从根本上来说,这是440C钢的提高。这种钢具有与440C类似的硬度,但具有更强的耐腐蚀性和机械加工能力。

D2钢是一种经真空热处理的钢材,这种方法是在真空环境下将钢材提高到很高的温度,并迅速进行冷却的处理手段,在碳钢的回火过程中析出了大量的二级碳化铬沉淀,造成了钢材高碳高铬的特性,而这又大大提升了钢材的耐磨性。这是一种理想的制作冲床、磨具或注塑模具的钢材。并且D2钢一种难以用机器制造的原料,需要在热处理后在特殊的磨轮处进行表面磨削。这种钢材在处理过程中难以被改变,例如你如果对一块厚度为2毫米的D2钢进行处理,直到处理完成这块钢的厚度只能被研磨掉0.004毫米。

D2是一种高碳高铬工具钢,在工业生产上可应用在高磨损的地方。D2经热处理后硬度可达HRC64,钢材拥有低等级的回火温度。因此很多普通的涂层不能被应用,因为这些涂层材质覆盖融化的温度要高于D2工具钢的回火温度。这种钢在高切削速度的摩擦下会产生较高的温度,而工具钢在这些情况下都无法维持钢材的硬度。如果用这种钢作为切削工具,那么刃部在研磨过程中可能会二次回火并影响到刀具性能,因此D系列钢并不是成功的刀具钢。

这种钢材的高铬含量使其拥有一些不锈钢的性能,但仍不能将其列为不锈钢分类(因为这种钢的铬含量占12%,而对不锈钢行业公认的规定铬含量需要13%)。

总而言之,D2是一种拥有极佳耐磨性和低韧性的高合金钢。因此D2可以预期在切削材料时保持更长时间的锋利度,在适当的打磨中可以获得更锋利的刃锋。D2拥有一定程度的耐腐蚀性,但这个特性并不出众。但这种钢材如果需要打磨则需要特别的注意,因为过热会对钢材性能造成不可逆转的影响。

154CM是一种美国开发的优质级不锈钢钢材,是目前最热门的高端不锈钢材质之一,这种钢的开发目的主要是为了恶劣情况下的工业应用。钢材中主要元素的构造百分比:碳1.05%,铬13.5%-14%,锰:0.5%钼4%,钒0.4%,钨0.4%,硅0.3%-0.8%,硫0.03%,磷0.03%。这种钢材的命名缘由已不清楚,但网络上有关其名称流传有种说法:154CM是最初的美洲版本,铬含量达15%, 钼含量达4%,故定名为154CM(Cr,Mo的缩写)。154CM最著名的是其最佳的综合品质,这种钢材拥有极好的耐腐蚀性,良好的韧性和刃部特性,尤其是适合进行繁重的切割工作。154CM可以称得上是440C不锈钢的钼元素改善版,铬也含量也从18%减少到14%,铬含量的减少让其拥有成为优质制刀钢的可能,利用154CM制作出的刀具硬度约在HRC59-61之间。与440C相比,154CM的打磨性较差(钢材制成刀具过程中的打磨加工),但其所制刀具成品的硬度和韧性要远远高于440C。钢材中含有的钼元素又令刀具在盐水环境中具有更强的防腐蚀性和避免斑蚀的能力。154CM拥有与ATS34几乎完全相同的化学组成成分。另据传闻Bob Loverless率先使用这种钢材。

在钢材中增加铬元素可加强钢材的耐磨性,淬透性和最重要的耐腐蚀性。通常规定铬含量超过13%的钢材为不锈钢,而另有一种说法是钢材内铬单质的含量不低于11.5%(前一种是碳化物,后一种为单元素)。尽管名字是不锈钢,但如果保养不当的话所有的钢材都会生锈。

AUS-8是由日本爱知制钢(AichiSteel)研发的一种不锈钢钢材,AUS钢种分为AUS-6、AUS-8、AUS10(或称6A、8A、10A)。相较AUS-6钢较为一般的性能而言,AUS-8更具淬硬性和耐磨性。对于绝大多数的使用者来说,AUS-8可以说是一种非常好的钢材,这种钢材所制成的刀具硬度可达HRC58-59。从钢材中的含碳量来说,AUS-6大致与440A相当(0.65%),AUS-8约与440B相当(0.75%),AUS-10约和440C相当(1.1%)。AUS-6通常被马国森(Al Mar)刀具使用,这种材质的主要竞争对手是诸如420J2等低档钢材。而冷钢(ColdSteel)的AUS-8钢刀具相当普遍,虽然经过冷钢的热处理,但AUS-8钢所制成的刀具保持性仍不如ATS-34,反之刀具更具韧性。8A的主要竞争对手是诸如ATS-55和Gin-1之类的中档次钢材。AUS-10与440C的碳含量碳含量但铬略少,所以防锈性能不免降低几分,这种钢材一般以ATS-34及以上高端钢材为竞争对手。无论从普遍性和性价比来看,AUS-8的综合评价在其钢材体系中更胜一筹。AUS-6、AUS-8、AUS10这三种钢材中都加入了钒元素(这是440系列所没有的),这很好的改善了钢材的耐磨性和韧性,而钢材内的细化晶体颗粒又为所造刀具提供了一个极锋利的刃端。

总而言之,AUS-8是一种高碳低铬不锈钢,其钢材特性走的是中庸之道:既硬又韧,既难生锈又具有极强的锋利度保持性。虽然其没有某处特别突出的特点,但其均衡的性能让这种材料成为制刀钢材的重要选择。

N690钴不锈钢,有时也被称为N690或N690Co,是奥地利伯勒尔(Bohler)钢铁公司研发的一种富钴不锈钢材质。N690与如ATS-55和VG-10等其他钴钢拥有一些相似的性能,N690钢因蜘蛛(Spyderco)和极端武力(EXTREMA RATIO)经常使用而迅速得到普及。蜘蛛的第一款由N690钴钢制成的型号应该是狐狸(Spyderco Volpe),随后N690成为了一大批蜘蛛刀具刃材的选择。

而对于率先在刀具制作中使用N690钢的极端武力(Extrema Ratio)刀具公司,N690更是受到了极大的好评。尽管这种钢材并没有被打上“超级钢”的标记,但它仍被认为是一种可以媲美VG-10的特种钢材。N690目前主要被应用在欧洲的刀具制造业中。

N690中添加的钴元素提高了钢材的耐磨损性和刃部保持性,此外还确保了钢材中含有均匀的晶粒结构,令钢材的性能更趋稳定。

总而言之,N690是一种掺有钴、钼和钒的马氏体铬钢。当用来制作工具和部件时,这种钢可以硬化到一个非常高的硬度水平。根据表面抛光需要钢材拥有良好的耐蚀性可知,这种材质可以被细研磨或抛光。这钢在冶炼过程中采用了电渣重熔(Electroslag remelting procedure,ESR)的加工方式,所以钢材的纯净度与组织结构都获得了极大的提升。

VG-10,是V Gold 10或V-Kin-10(在日文中,kin是黄金的代名词)的缩写,这是一款日本生产的高档制刀钢材(黄金代表了高品质)。

VG-10是由总部设立在日本福井县的武生特殊钢有限公司研制开发的,在古时这里又称越前地区,是日本传统刀剑制造的中心。VG-10最初的研发是为了满足当时日式厨刀对不锈钢材质的需求,但很快人们就发现这对运动型刀具而言也是一次重大的进步。随后知名刀具公司蜘蛛(Spyderco)使用VG-10制造了许多著名的刀具型号(Delica,Endura, Police…),让这种钢材迅速打响知名度。

由于某种原因(可能是钢材出口限制),几乎所有的VG-10钢刀具都是在日本制造。VG-10是一种具有独特配方的高碳含量钢材,并含有大量的多种其他元素:铬,钒,钼和钴。这种钢可为厨房刀具制造高品质刀片,如厨师刀,蔬菜刀,切肉刀,削皮刀,雕刻刀之类。根据武生公司介绍,钴元素使得钢材更硬,而钼和钒形成的较硬碳化物又增加了钢材的耐磨损性,从而提高刃部保持性。此外,VG-10还具有优良的耐腐蚀性能,并且从价格上而言比CPM 154CM还便宜,令其成为一种优质的全能型钢材。VG-10通常被称为“超级钢”,就因为其拥有出色的硬度,保持性,耐腐蚀性等性能,而且还容易打磨出极端锋利的刃部。

目前市场上有数千种钢材,其中最常见的是碳素钢,合金钢,工具钢和不锈钢。这些钢材每个都属于特定的钢种,通过标志法分别给其一个特殊的编号。我们以1095为例,前两位的10代表的碳素钢(Plain Carbon Steel,即合金中除铁外几乎只含碳,其他元素含量太少以至于忽略),而后面的两位数字95则代表其含碳量约为0.95%。在此系列钢材中(包括1095、1084、1070、1060、1050等),1095最常被用来进行刀具生产,如卡巴的USMC和TOPS的刀具,这也几乎成为碳素钢类制刀材料的标杆。其价格便宜且性能良好,拥有良好的刃部保持性和不错的韧性,而且所造刀具容易被打磨锋利。

在10系列刀具钢材中,1095可以称得上是最流行的制刀钢材。当你按顺序将1095-1050排列起来,你会发现其中的含碳量在不断的减少,耐磨性也不断降低,但却更具韧性。因此你会发现,1060和1050常常被用来制作长剑。而对刀来说,1095是一种很“标准”的碳钢,既不太贵,其表现也堪称良好。这种钢制作的刀具拥有良好的韧性和保持性,虽然其具有容易生锈的缺点,但却容易被磨砺。由于这种钢材非常容易生锈,你会发现使用这种钢材制作的刀具常使用涂层技术来防锈,如卡巴1095钢刀具常使用黑色涂层。

VG-1(V Gold 1),是由武生特殊钢有限公司开发的一种高碳高钼不锈钢,这种钢与此前介绍的VG-10钢存在显著的不同。

在锻造过程中,钼和钴在钢材中形成了坚硬的双重碳化晶粒结构,这有助于提高钢材的耐磨损和耐腐蚀的,在经过热处理后这种钢材通常能达到58-61HRC的硬度。

冷钢(Cold Steel)的很多刀具都使用的是VG-1钢。冷钢称VG-1与440C, VG-10和ATS 34不锈钢相比,在锐利度,刃部保持性,刀尖强度,抗冲击等强度特性上具有明显的优势。即使有报道称,VG-1可能比其他同类不锈钢更容易破碎,但有关这些报道的真实性一直存在争议。

武生钢厂对VG-1有如下的介绍:早期的不锈钢因为容易变钝,造成不锈钢不适合制作切削工具的现象出现。我们的VG1是一种理想的切削钢材,由于钢材采用的是最新的精炼技术,原料铸块中的杂志很少。它具有良好的韧性和延展性,并容易被锻造,且产品具有耐腐蚀和易被热处理的特点。VG1钢所造刀具拥有一把好刀必须的四个主要条件:硬度,韧性,耐磨,耐腐蚀。VG1含有1%的碳,一次碳化物和二次碳化物共同存在于基材中,在提高硬度的同时也提高了其耐腐蚀性。

BG-42是由前超级钢厂拉特罗布(Latrobe)生产的一种不锈钢材质,其最初设计被用来制造符合VIM/VAR工艺的滚珠轴承。从组成成分上来看,BG-42和154CM较为接近,而前者较后者添加了适量的钒元素,提高了钢材的耐磨损性和刃部保持性,但同时也造成钢材更难以被研磨。

这种钢材此前被克里斯立夫(Chris Reeve)选择,成为制作沙本沙的超级钢材。但这段时间较短,随后被新出的CPMS30V所取代。但相较于S30V版而言,很多刀具收藏家更喜爱旧版的BG-42版沙本沙。

成本较高,库存量较低,制造难度偏大等缺陷造成了BG-42很少被用于平常刀具的锻造,令其主要被应用在CRK和Mercwerx公司的较高档刀具上。一些巴克/挺进者限量版,蜘蛛Sprint等军事系列刀具也使用BG-42进行制作。总而言之,这种钢材的使用范围远不如154CM或S30V广阔。

根据拉特罗布公司介绍,BG-42是一种经双重真空融化的马氏体高速不锈钢材质。专为航空航天工业,特别是结构组件和高性能轴承所使用。而这种钢材所制造的刀具也拥有极佳的性能,事实上拉特罗布公司说明书上明确的将BG-42专门列入不锈钢刀钢列表内。虽然在量产刀中这种钢材很少被使用,但却被很多定制刀具制造者所喜爱选用,通常这种刀具的硬度可达到60-61HRC。

INFI钢目前只被JerryBusse所使用。与一般钢材不同的是,INFI中使用氮来替代一部分碳(INFI中含碳量约为0.5%)。这种钢材是肥不锈钢,但仍具有非常好的抗锈能力(非正式报道称抗锈性接近甚至超过D2),这种高合金铸锭钢具有令人难以置信的强韧性,并具有非常良好的耐磨性。

INFI是一种巴斯战斗刀专用的工具钢,只被巴斯公司应用在其高端产品线和半定制刀具上。对于很多刀具收藏家来说,INFI可能是最好的钢材了。INFI不是不锈钢,但其耐腐蚀性能可能超过了许多高端的不锈钢,如154CM,这是非常令人印象深刻的。

INFI是含有少量氮的空气硬化钢,据猜测使用了渗氮技术,而添加该元素的目的是提高钢材持久硬化性能,INFI的热处理工艺则是巴斯公司的机密信息,外人难以得知。巴斯的INFI钢硬度可达RC 58-60。Jerry Busse通过无数次的现场演示,已经证明了钢材的韧性和抗毁性。即使钢材拥有那么高的硬度,所造刀具也难以出现崩口破碎的现象。在切割无数块马尼拉绳后,刀具仍然能很轻松的剃毛发,这是一种真正的特殊钢材,也是唯一被巴斯战斗刀所使用的钢材。

有趣的是,尽管INFI获得了无数的荣耀和赞美,但它从来没有被任何其他公司复制出来,这可能是因为JerryBusse独特的多级热处理过程吧。

INFI是一种只应用于Busse战斗刀的钢材,这种钢材的开发和热处理都由巴斯战斗刀有限公司完成的。

硬度:尽管INFI所造刀具的硬度能达到58-60 Rc,但是在如此高的硬度下,钢材仍然具有高水平的延展性是我在其他钢材上所从未看到过的。

柔韧性:在我们的性能测试中,我们用台钳将刀具一段固定,在将另一端弯曲35度后刀具仍然能非常好的弹回。这样的测试不但证明了INFI刀拥有相当的韧性和横向强度,也证明了钢材的硬度是均匀的。刀身的横向强度和“弹力”与刃部相同,这也意味着刃部也将拥有同样的韧性。在多年来的测试过程中,INFI是唯一能达到如此高水平的刀钢,尤其是在其硬度达到58-60 Rc的情况下。甚至没有其他钢铁能接近这一性能水平。

和前面所说的154CM一起,ATS-34也同样被称为是目前使用范围最广的高端不锈钢材质之一。154CM是美版钢材,但是在很长时间内都没有出现能满足刀匠期望的高品质刀具,随后154CM就很少被用来制作手工刀具。ATS-34是日立(Hitachi)公司生产的一种非常,非常类似于154CM的高品质不锈钢。这种钢材通常硬度能达到60RC,但是在维持高硬度的同时,钢材的韧性和刃部保持性也同样出色,而它的抗锈性也在400系列之上。很多手工定制刀匠都喜欢使用ATS-34,而Spyderco(高端刀具系列)和Benchmade则是经常使用这种钢材的刀具厂商。此外,很多玩家对ATS-34钢发生浓厚兴趣,可能是源自花田洋刀具使用的ATS-34+ZDP189夹钢吧。

此外,ATS-34还衍生出了一种不为人广泛所知的ATS-55钢,和前者相比,后者降低了钼的含量并增加了其他元素,ATS-55是一种优质的切削钢材,但其抗锈性和刃部保持性却不如ATS-34。

想来喜欢松田菊男大师作品的朋友们应该对该款钢材特别熟悉了吧。OU-31是由日本高周波(Koshuha)钢铁厂研发的细微优质钢(Micro Fine Steel),它的出现满足了很多刀具制造者长期以来对好钢材的愿望。在对这种钢材进行研究后会发现,这种钢材拥有“均匀”、“优质”和“干净”的微观结构。产品采用了优质的原料进行生产,并加入了我们的综合性工艺技术。

满足日本刀关于锋利度的要求,同时钢材更不易被折断或弯曲,并能保长时间的切割能效,报道称在切割测试中,其所造刀具的刃部保持性要

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