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户外刀怎么选?匠人工坊告诉你刀具钢的秘密

佚名 钢材资讯 2024-09-18 20:02:36 148

(作者:蒋公工坊,蒋公工坊为手工刀工坊,有需要可以点击我的头像进行交流)

人们在选择户外刀具时,最重要的就是刀具钢材。读者经常会问工匠工坊,你的大马士革刀是用什么钢材锻造的?这个问题回答起来既容易又困难,保守商业机密只是次要的。更重要的是,如今与古代不同,只有有限数量的钢材如乌兹钢可供选择。现代工业创造了数百种优质钢材,虽然其中大多数并不是专门为锻造剑而生产的,但刀匠们通常会尝试使用许多新钢材作为折锻的基础材料。事实上,对于一个刀匠来说,不断收集各种钢材、尝试混合锻造、积累经验并期待奇迹发生已经成为了他乐此不疲的职业病。以下内容由工匠工坊整理,转载请注明出处。

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△图:工匠作坊里手工锻造的大马士革刀

今天给大家介绍几种适合做刀钢的现代钢材,这些钢材也是工匠锻造大马士革刀的基本材料,通过与熟铁、辅料混合,可以制成具有各种性能的手锻合金钢,即手锻大马士革钢。

首先,我们来回顾一下钢是什么。钢基本上是碳和铁的合金(即混合物),通常会添加元素来改善铁的某些特性。

在刀具行业,通过改变添加元素的类型以及轧制和加热工艺来生产不同类型的钢材。最终,刀具钢是否优质取决于以下五个关键特性:

1.硬度

硬度是指钢材在受到压力时抵抗变形的能力。刀具钢材的硬度与刀具的强度直接相关,通常使用洛氏硬度 C(又称“HRC”)来测量。

2. 韧性

韧性是指在受到冲击或“突然负载”时抵抗损坏(如开裂或断裂)的能力。简而言之,韧性是指抵抗崩裂和断裂的能力。崩裂是刀具的最大敌人,而且很难修复。韧性的测量方法有很多种(夏比冲击、伊佐德冲击)。一般来说,钢材越硬,韧性越差。

3.耐磨性

耐磨性是指钢抵抗磨损的能力。当较硬的颗粒穿过较软的表面时,就会发生磨损。当碎屑从一个表面脱落并附着在另一个表面上时,就会发生粘着磨损。耐磨性通常与钢的硬度有关,但也受钢的特定化学性质的影响很大。在硬度相同的钢中,碳化物较大的钢(可以将其视为微观、坚硬、耐磨的颗粒)通常更耐磨损。但是,碳化物可能很脆并容易开裂,从而降低韧性。

4.耐腐蚀

耐腐蚀性是指抵抗由湿气、盐等外部因素引起的腐蚀(如生锈)的能力。请注意,更高的耐腐蚀性通常是以牺牲硬度和切削能力为代价的。

5. 锋利度保持

钢磨成刀刃之后,刀刃能保持多久的锋利度,目前并没有统一的衡量标准,目前只能靠主观判断来比较。

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△图:工匠作坊里手工锻造的大马士革刀

不幸的是,“最好的刀具钢”并不是要最大限度地发挥钢材的所有属性,而是一种妥协和平衡。最重要的平衡是强度和韧性之间的平衡。有些刀可以做得非常坚硬,但如果你用它们撞击更硬的东西,它们就会断裂。另一方面,如果刀刃非常坚硬且柔韧,就很难保持锋利,这意味着你必须在锋利度上做出妥协。基本上,在钢中添加更多的碳或碳化物会使钢更坚固,但通常会降低其韧性。还要注意,“不锈钢”一词具有误导性,因为大多数类型的钢在暴露于环境中时会随着时间的推移而变色。通过添加物质,可以使钢尽可能不受外部影响,但这同样是以牺牲强度和刀刃锋利度为代价的。

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△图:工匠作坊里手工锻造的大马士革刀

普通刀具钢

最常见的刀具钢分为以下几类:

1.工具钢

主要用于切削刀具的硬质合金钢,常见的有D2、O1、Crucible的CPM系列(即CPM 3V),以及更先进的高速钢如M4。

2.碳钢

通常用于粗暴使用,韧性和耐用性更重要。例如生存刀和砍刀。它们可以磨成非常锋利的刀刃,而且相对容易多次磨砺。一旦刀刃磨损,用大块青石重新磨砺就会恢复到原来的锋利度。碳钢由于铬含量低,更容易腐蚀。最受欢迎的刀具碳钢是 1095。

3.不锈钢

不锈钢基本上是碳钢,添加了铬以抵抗腐蚀。有时会添加其他元素以提供更多性能。这些元素提高了刀具的抗腐蚀能力,但通常以牺牲韧性和强度为代价。常见的刀具不锈钢有 400、154CM、AUS、VG、CTS、MoV、Sandvik 和 Crucible SxxV 系列钢。请注意,要获得真正的不锈钢,它必须至少含有 13% 的铬。

主流刀具钢材

以下是世界各地的刀具制造商常用的几种刀具钢材。

CPM S110V

刀刃保持度:10;耐腐蚀性:6;磨刀难易度:1;市场受欢迎程度:1。

CPM S90V

刀刃保持度:9;耐腐蚀性:5;打磨难易度:1;市场受欢迎程度:3。

Crucible 的 CPM S90V 钢材在耐磨性和刃口保持性方面位居常用钢材之首。它的碳含量非常高,含有大量钒,因此价格相对较高。本文由工匠工坊整理发布,转载请注明出处。工匠工坊传承古法,专门制作手工锻造的大马士革猎刀、茶刀和工艺收藏刀。

M390

刀刃保持度:9;耐腐蚀性:7;打磨难易度:2;市场受欢迎程度:6。

M390 是 Bohler-Uddeholm 生产的新型超级钢之一。它采用第三代粉末金属技术,专为需要特殊耐腐蚀性和极高硬度的刀具而开发,具有出色的耐磨性。在钢材中添加了铬、钼、钒和钨,以提高锋利度和刀刃保持性。与 ZDP-189 不同,其大部分碳化物由钒和钼形成,留下更多的自由铬以抵抗腐蚀。

M390的硬度可达60-62 HRC(工匠工坊手工锻造的大马士革刀硬度一般为58-62,一般认为硬度在55以上就是高硬度刀),Bohler称这种钢材为“Microclean”,可以打磨成真正的镜面效果。

ZDP-189

刀刃保持度:8;耐腐蚀性:4;打磨难易度:1;市场受欢迎程度:2。

日立生产的ZDP-189是另一种新型超级钢,它含有大量的碳和铬,可以达到令人难以置信的高硬度。ZDP-189的平均硬度约为64HRC,一些刀厂甚至可以让它在加工后达到66HRC的变质硬度。当然,在这个硬度水平下,你可以得到出色的边缘保持性,但代价是它极难磨锋利。它的铬含量约为20%,应该具有良好的耐腐蚀性,但事实并非如此。ZDP-189中大量的碳与铬配对形成碳化物,只留下较少的游离铬。因此,虽然它比S30V更硬更耐磨,但也更容易腐蚀。

艾尔玛克斯

刀刃保持度:8;耐腐蚀性:5;打磨简易度:3;市场受欢迎程度:6。

Elmax,由欧洲Uddeholm公司(现Bohler-Uddeholm)推出,是一种高铬、高钒、高钼粉末合金钢,具有极高的耐磨性和耐腐蚀性。Elmax是不锈钢,但在许多方面可以媲美碳钢的性能。它可以实现出色的边缘保持性,同时保持出色的防锈性能。可以说是最好的全能刀具钢。

CPM-20CV

刀刃保持度:9;耐腐蚀性:7;打磨难易度:2;市场受欢迎程度:4。

CPM-20CV 是一种粉末冶金 (PM) 工具钢,具有出色的耐磨性和刀刃保持性。由于铬含量高,它还具有很强的耐腐蚀性。

CTS-XHP

刀刃保持度:8;耐腐蚀性:6;磨刀难易度:5;市场受欢迎程度:4。

美国Carpenter公司生产的CTS-XHP是另一种比较新的刀具钢,刃口保持性非常好,硬度高达61HRC。它也是一种粉末冶金钢。Carpenter公司的技术人员开发了非常细的粉末颗粒,以达到目前相对优异的性能。它在刃口保持性上比S30V略有优势,但在打磨过程中需要付出更多努力。

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△图:工匠作坊里手工锻造的大马士革刀

CPM M4

刀刃保持度:9;耐腐蚀性:2;打磨难易度:2;市场受欢迎程度:2。

CPM M4 是一种高性能工具钢,其韧性比大多数碳钢都要好。和所有 CPM 钢一样,CPM M4 采用 Crucible 专利的 Crucible Particle Metallurgy 技术制造,使材料比传统工艺更加均匀、稳定和易磨。CPM M4 含有高剂量的钼(M 代表钼),以及钒和钨,以及相当数量的碳,很好地平衡了耐磨性和韧性水平。它可以达到 62-64HRC。但请注意,M4 是碳钢,而不是铬含量相对较低的不锈钢。因此,M4 的防锈能力不高。一些刀商喜欢在 M4 钢刀上添加涂层,以提高抗腐蚀能力,但这会给刀具带来新的弱点,我在这里就不详细说了。本文由工匠工坊整理,转载请注明出处。工匠工坊是一所传承古老制作方法的手工艺刀工坊,专业制作手工锻造的大马士革猎刀、茶刀、工艺收藏刀。

CPM S35VN

刀刃保持度:7;耐腐蚀性:7;打磨简易度:5;市场受欢迎程度:8。

2009 年,Crucible 和 Chris Reeve 推出了一款优质 S30V 钢,名为 S35VN。通过使用更细的晶粒结构并添加少量铌(N 代表铌),S30V 更易于加工,同时提高了韧性和锐化能力。

CPM S30V

刀刃保持度:7;耐腐蚀性:7;磨刀难易度:5;市场知名度:7。

CPM S30V(通常简称为 S30V)由美国 Crucible 公司生产,具有出色的刀刃保持性,并且不易生锈。在美国,S30V 常用于制造高端小折刀和昂贵的厨房餐具。钒碳化物的引入为钢合金基体带来了极高的硬度。

154厘米

边缘保持度:6;耐腐蚀性:6;打磨简易性:5。

一种相对较硬的钢,是 440C 的升级版,添加了钼。与 440C 相比,它具有出色的边缘保持性。虽然铬含量较低,但在耐腐蚀性方面仍然表现良好。对于大多数用途来说,它足够坚韧,而且相对容易打磨。

ATS-34

边缘保持度:6;耐腐蚀性:6;打磨简易性:5。

这种钢材可以看作是 154CM 的日本版,其性能与美国 154CM 非常相似。ATS-34 具有非常好的刃口保持性,但比 440C 更容易生锈。

D2

刀刃保持度:8;耐腐蚀性:2;易磨性:3。

D2 钢是一种半不锈钢工具钢。铬含量为 13%,因此不锈钢的抗腐蚀性还不够,但就耐腐蚀性而言,它仍然比大多数碳钢要好。另一方面,D2 钢比 154CM 或 ATS-34 等类似的抗锈钢更硬,因此它的刀刃保持性更好一些。

VG-10

边缘保持度:6;耐腐蚀性:7;打磨简易性:6。

VG-10 钢与 154CM 和 ATS-34 非常相似,铬含量略高,耐腐蚀性更强,但也含有钒,因此比这两种钢都更坚韧。它起源于日本,由 Spyderco 等刀具制造商引入美国市场。它相对坚硬,非常锋利,同时坚韧度也相当高。

H1

刀刃保持度:2;耐腐蚀性:9;易磨性:8。

日本Myodo Metals的H1钢是市面上最好的耐腐蚀钢,不会生锈。当然,这也是有代价的,刃口保持性相对较差,价格也较高,更适合用作潜水设备的金属部件或潜水刀。

N680

刀刃保持度:5;耐腐蚀性:8;易磨性:6。

N680 钢含有约 0.20% 的氮和超过 17% 的铬,因此具有极强的耐腐蚀性。如果您的刀经常接触盐水,请考虑使用 N680。它是一种细粒钢,可以磨成非常锋利的刀刃。

440摄氏度

边缘保持度:4;耐腐蚀性:4;打磨简易性:6。

440C 曾被认为是美国刀具钢中的高端产品,是一种全能型钢材,但随着新型超级钢材的出现,其光芒已黯然失色。这是一种常用于批量生产的折刀的不锈钢。它具有一定的韧性和耐磨性,尤其具有良好的抗污性。

AUS-8

刀刃保持度:3;耐腐蚀性:4;易磨性:8。

AUS-8 钢产自日本,其性能与 440B 非常相似,比 440C 更耐腐蚀,但硬度较低。

CTS-BD1

边缘保持度:4;耐腐蚀性:6;打磨简易性:6。

CTS-BD1 是美国 Carpenter 公司真空熔炼的不锈钢,经常拿来与 AUS-8、8Cr13MoV 比较,在刃口保持性方面略胜于这两种钢。CTS-BD1 的铬含量略高,耐腐蚀性强,含有中等大小的铬碳化物(一种坚硬耐磨的颗粒),相对容易研磨,耐磨性堪比 154CM 等高碳化物钢。本文由工匠工坊整理发布,转载请注明出处。工匠工坊是一家手工刀坊,传承古老手工锻造大马士革猎刀、茶刀、工艺收藏刀的制作方法。

14C28N

边缘保持度:4;耐腐蚀性:6;打磨简易性:6。

瑞典厂商山特维克的14C28N不锈钢算是13C26的升级版,14C28N的铬含量略高,碳含量较少,其秘诀就是加入了氮元素,提升了耐腐蚀性,整体来说在中档钢材中优势还是很明显的,可以说是30美元刀钢中表现最好的。

440A

刀刃保持度:3;耐腐蚀性:5;易磨性:9。

它与 420HC 非常相似,但碳含量略高,可提高耐磨性和边缘保持性,但耐腐蚀性较差。

420HC

刀刃保持度:3;耐腐蚀性:8;易磨性:9。

420HC通常被认为是420钢之王。它在420的基础上增加了碳含量(HC代表高碳),使其更坚硬。

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△图:工匠作坊里手工锻造的大马士革刀

新一代超级钢

上面介绍的刀具钢材在刚问世时,大部分都是非常出色的超级钢材,但在如今钢材竞争如此激烈的情况下,没有一种钢材能够长期保持领先地位。下面介绍目前处于领先地位的一些新一代超级钢材。

美沙美特

Maxamet 是 Carpenter(又名 CarTech)最新推出的粉末钢。它是一种极致合金,具有极高的硬度和强大的刃口保持力,同时保持了相当的韧性,但在耐腐蚀性方面则不太好。

Cru-Wear

Cru-Wear 是一种坩埚工具钢,是 D2 钢的改良版,增加了钒和钨的含量,同时降低了碳和铬的含量。具有出色的韧性和耐磨性。

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△图:工匠作坊内手工锻造的大马士革刀正在淬火

钢材就是刀具的全部吗?远非如此!

刀片性能的一个重要因素来自热处理。每个刀具制造商都有自己的一套热处理工艺,以根据钢材的固有特性使其发挥最佳性能。手工锻造的大马士革刀更为复杂,首先用几种材料折叠和锻造,然后进行特定的热处理以达到意想不到的效果。当然,如果处理不当,它的性能可能不如其原始材料。

奥氏体钢和马氏体钢

奥氏体钢含有大量的镍(约 8%),这使其不具有磁性且相对较软,一般不适合制作刀具。不过,奥氏体钢的优点是韧性和耐腐蚀性,可用于制作一些日常用品,如叉子、勺子、厨房水槽等。马氏体钢含铬较少,但仍符合不锈钢的标准。刀具制造者可以通过快速淬火将奥氏体转变为马氏体。

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△图:工匠作坊中手工锻造的大马士革刀硬度测试

大马士革钢怎么样?

大马士革钢是古代人发明的一种手工合金钢,铸剑师们用各种现代钢材,通过锻打,锻造出他们所期待的理想宝剑。现代大马士革剑的制作,一方面是对性能的追求,另一方面是对于手工艺时代的历史感悟。或许有人会说手工锻造的大马士革铸剑师完全是在浪费材料,因为理论上,任何一种手工锻造的大马士革钢的性能,都可以通过专业的分析和高科技的手工锻造来实现。然而,依然有无数铸剑师乐在其中,依然有无数人痴迷甚至疯狂地为大马士革剑而着迷。

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