什么钢材最适合做刀?

什么钢材最适合做刀?

“刀”的所指太广了,根据刀具切割的用途(对象)大致可分:生活用、军用、机加工用(工业用)。各种刀具不同的用途使刀具的特性完全不同。

生活类用途的刀具最常见的就是菜刀。市面上高档的钢制菜刀用的是达到Cr18这个含量,被称医用不锈钢的材料,手术刀就是用它了。有兴趣的朋友可以去看看双立人、膳魔师的产品宣传哈!

军事用途的刀就比菜刀复杂多了!我只讲一种战刀——————日本武士刀。这种刀的材料其实并非只有一种钢,它是由两种钢材打制的复合体材料做的。首先将高碳钢条剖成V字型,再把低碳钢条嵌入到V口中,像包饺子一样把低碳钢包在高碳钢中间,然后延打成一体。这样,武士刀既锋利坚硬又有一定的韧性不易折断。高碳钢虽硬但是脆,低碳钢虽软但是韧。武士刀将两者特性合二为一。据说中国的龙泉宝剑的打制也是这个路数,既削铁如泥、吹毛立刃又“何意百炼钢,化为绕指柔。”

机加工的各种刀具更是多到只有你想不到,其使用的材料亦是不甚枚举。简单说吧!有用优质高碳钢做的碳钢刀,比如中国的T10钢;有用高速钢做白钢刀,比如中国的W18Cr4V;有用硬质合金做的钨钢刀,比如中国的YT类、YG类(国际牌号K/P/M)。等等等等,反正机加工的金属材料这块内容丰富、学无止境!

所以,什么钢最适合做刀呢?那就要看……提问题的你是煮妇还是军人或是机加工程师?总之,总有一把是你的刀!

最常见的钢材一般分为工具钢、碳钢、不锈钢。众多钢材中,它能否成为优秀的刀具钢,主要看这五个关键特性:

1、硬度

这是钢在受到压力时抵抗变形的能力。刀具钢的硬度与刀的强度直接相关, 通常用“HRC”测量。

图:匠人工坊手锻大马士革刀『冷月』硬度测试

2、韧性

韧性是指钢在受到冲击时能够抵抗裂缝或破碎等损坏的能力。简单来说就是抗崩口和折断的能力。崩口是刀具最大的敌人,很难修复。一般来说,钢越硬,它的韧性就越差。

3、锐度保持性

这是钢材打磨成刀刃之后,刃口边缘保持其锐度的时间。这方面还没有统一的测量尺度,目前只能通过主观判断来做比较。

图:匠人工坊大马士革博伊刀测试

图:匠人工坊大马士革刀『长风』测试

4、耐磨性

耐磨性是钢能够承受磨损的能力。当较硬的颗粒通过较软的表面时会发生磨损。在硬度相同的钢中,具有较大碳化物的钢(认为是微观的,坚硬的,耐磨的颗粒)通常可以更好地抵抗磨损。然而,碳化物会变脆并且开裂,从而降低韧性。

5、耐腐蚀性

它是抵抗腐蚀的能力,但往往要以牺牲硬度和切割能力为代价。

根据这几个性能指标,我把世界各地刀匠现在最常使用的刀具钢做了一个排名。

如果你想让你的刀最锋利,ZCP-189最好;如果你对刀生锈很介意,H1最好;如果你不喜欢磨刀,想让自己的刀锐度保持时间更长,CPM110V 最好...

具体你想要硬度、耐腐蚀性还是耐磨性、保持性,参照上面的表就很清楚了。

如果你想具体了解某种钢材的具体特性,我整理了一份附表,可以参考:

CPM S110V

边缘保持性10;耐腐蚀性6;易于打磨1;人气指数1。

CPM S90V

边缘保持性9;耐腐蚀性5;易于打磨1;人气指数3。

Crucible的CPM S90V钢,在耐磨性和边缘保持性可以达到常用钢材的顶峰。它的碳含量非常高,并且含有大量的钒,价格相对昂贵。

M390

边缘保持性9;耐腐蚀性7;易于打磨2;人气指数6。

M390是新型的超级钢之一,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。M390的硬度可以达到60-62 HRC。

ZDP-189

边缘保持性8;耐腐蚀性4;易于打磨1;人气指数2。

这是另一种含有大量碳和铬的新型超级钢,可以达到难以置信的超高硬度。ZDP-189平均硬度约为64HRC。一些刀具制造商经过加工,甚至可以令其达到66HRC的变态级硬度。当然,在这种硬度水平下,您可以获得出色的边缘保持力,但代价是打磨极为困难。

ELMAX

边缘保持性8;耐腐蚀性5;易于打磨3;人气指数6。

这是一种高铬,高钒,高钼的粉末合金钢,具有极高的耐磨性和耐腐蚀性。它属于不锈钢,但在很多方面可以媲美碳钢的性能。

CPM-20CV

边缘保持性9;耐腐蚀性7;易于打磨2;人气指数4。

CPM-20CV是一种粉末冶金(PM)工具钢,其耐磨性和边缘保持性令人印象深刻。由于铬含量高,同时具有高度耐腐蚀性。

CTS-XHP

边缘保持性8;耐腐蚀性6;易于打磨5;人气指数4。

这是另一种相对较新的刀具钢,具有非常好的边缘保持力,硬度可以达到61HRC。它也是一种粉末冶金钢,比S30V在边缘保持力方面略有优势,但在打磨过程中需要花费更多精力。

CPM M4

边缘保持性9;耐腐蚀性2;易于打磨2;人气指数2。

高性能工具钢,韧性优于绝大多数碳钢。它含有高剂量的钼、钒和钨,以及相当多的碳,极好地平衡了耐磨性和韧性。其硬度可以达到62-64HRC,但抗锈性能并不高。一些刀商喜欢在M4钢刀上增加涂层,以提高抗腐蚀性,但这又会给刀具带来新的弱点,这里就不细说了。

CPM S35VN

边缘保持性7;耐腐蚀性7;易于打磨5;人气指数8。

2009年,Crucible和Chris Reeve推出了一款优质S30V钢,并命名为S35VN。通过使用更精细的晶粒结构,并添加少量的铌,使S30V更容易加工,同时提高了韧性和锐化能力。

CPM S30V

边缘保持性7;耐腐蚀性7;易于打磨5;人气指数7。

通常它简称为S30V,由美国Crucible公司生产,具有出色的边缘保持性,可轻松抵抗生锈。在美国,S30V通常用于制作高端口袋刀和昂贵的厨房餐具。

154CM

边缘保持性6;耐腐蚀性6;易于打磨5。

一种相对较硬的钢,是在440C基础上添加钼的升级版。与440C相比,它具有优良的边缘保持性。虽然铬含量不高,在耐腐蚀方面仍然有表现的不错。它的韧性足以满足大多数用途,打磨也相对容易。

D2

边缘保持性8;耐腐蚀性2;易于打磨3。

这是一种工具钢,属于半不锈钢。13%的铬含量,还不足以称为全不锈钢,但它的耐腐蚀性仍然优于多数碳钢。另一方面,D2钢比具有抗锈性能的同类钢更硬,例如154CM或ATS-34,因此它的边缘保持性更好一些。

H1

边缘保持性2;耐腐蚀性9;易于打磨8。

来自日本的Myodo Metals的H1钢,是目前市面上最佳的耐腐蚀钢,基本不会生锈。当然,这是有代价的,边缘保持性相对较差,而且价格高昂,更适合作为潜水设备上的金属部件,或作为一把潜水刀使用。

N680

边缘保持性5;耐腐蚀性8;易于打磨6。

含有约0.20%的氮,和17%以上的铬,因此具有极强的耐腐蚀性。它是一种细晶粒钢,可以打磨出极为精细的刀锋。

440C

边缘保持性4;耐腐蚀性4;易于打磨6。

440C曾被认为是美国刀具钢当中的高端产品,随着越来越多新型超级钢的出现,440C逐渐黯然失色。这是一种不锈钢,常用于大批量生产小刀。

AUS-8

边缘保持性3;耐腐蚀性4;易于打磨8。

AUS-8钢由日本制造,性能与440B非常相似,比440C更耐腐蚀,但硬度更低。

CTS-BD1

边缘保持性4;耐腐蚀性6;易于打磨6。

这是一种真空熔化不锈钢,经常被拿来和AUS-8和8Cr13MoV相提并论,它在边缘保持性方面略微领先于这两种钢材。它的铬含量稍高,耐腐蚀性强。含有中等尺寸的碳化铬(一种坚硬,耐磨的颗粒),相对容易打磨。

14C28N

边缘保持性4;耐腐蚀性6;易于打磨6。

瑞典的一种不锈钢,被认为是13C26的升级版。铬含量略高,碳含量更少,它的秘诀是添加氮气以提高耐腐蚀性。

440A

边缘保持性3;耐腐蚀性5;易于打磨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,但抗腐蚀性能较差。

420HC

边缘保持性3;耐腐蚀性8;易于打磨9。

420HC通常被认为是420钢之王,它的碳含量在420基础上增加(HC代表高碳),因而更硬。

以上介绍的这几种刀具钢,其中大多数在刚刚面世时都属于性能卓越的超级钢,但在钢材竞争激烈的今天,没有一种钢材能够长期占据鳌头。下面介绍几种目前处于前沿的新一代超级钢。

Maxamet

Maxamet是Carpenter的最新粉末钢。它是一种极端合金,具有极高的硬度和强大的边缘保持性,但在耐腐蚀性方面却不尽如人意。

Cru-Wear

Cru-Wear是一种坩埚工具钢,通过提升钒和钨含量的同时调低碳和铬,可以看做D2钢的改良版。它具有出色的韧性和耐磨性。

我是刀匠张勇,微信公众号:匠人工坊

什么钢材最适合做刀?

钢为刀之本,一把刀好坏的决定因素归根结底还是在钢材。没有好的钢材,就是在设计、热处理上下再大的功夫,也都是无用功。

一种好的钢材,无论是在硬度、韧性,还是防锈性、耐磨性、锋利度上,性能都会比较突出。

那么,用什么钢材做刀最锋利?最好的钢是什么钢呢?我们从刀具钢材的分类来看。

一、工具钢

工具钢是应用最广泛的刀具钢之一,因其价格实惠、性能均衡的优点,受到了许多刀具制造商的欢迎。

工具钢在高温下仍能保持较高的硬度和良好的红硬性,以及具有高的耐磨性和适当的韧性。多被用来制造切削刀具、量具、模具和耐磨工具等。

二、不锈钢

不锈钢,顾名思义,是在基本的碳钢基础上添加铬元素使其抗腐蚀,从而使刀具光洁度大大提高,如果保养得当,很难生锈。

但也正因如此,造成了不锈钢刀致命的缺点:强度和韧性不够。它在任何有效的硬度范围内都不具备优秀的切割性能,甚至由于缺乏韧性,还十分易碎,而且很难打磨锋利。

三、碳钢

大家想必都听过这样一句话:碳钢为王。碳钢在强度和硬度上,无疑是刀具界的王者,用它做成的刀,不仅切割性能、抗冲击性好,而且坚韧耐用、容易打磨(边缘锋利)。常被用于制作格斗刀、生存刀、家用砍刀等。

不过,也正因为碳钢当中的铬含量低,因此极容易生锈。

四、大马士革钢

大马士革钢则是硬度和韧性的完美结合。它是由几种软硬不同的钢铁材料,放在一起反复折叠锻打而成的。这种软硬材料相互支撑的锻造方法,使得大马士革刀既不易折、又不易弯。同时具备超强的抗冲击韧性,以及令人难以置信的锋利保持度。

匠人工坊手锻大马士革刀:虎鲨

同时,这种与众不同的锻造方式,也使得大马士革刀刃身布满了天然流畅的魔性花纹,在绝佳性能的基础上,增加了无与伦比的观赏价值。

匠人工坊手锻大马士革刀:冷月

不过,也正是因为大马士革刀复杂的制作工艺,使得在制作过程中,无论是材料选择、温度控制,还是热处理过程,稍有不慎就要从头再来。如此高的制作难度和门槛,使得大马士革刀的价格一直居高不下。

匠人工坊手锻大马士革刀:无名

可见,每一种钢材都有其不同的优缺点,最好根据适用场景和个人需求来进行选择,毕竟,适合自己的才是最好的。

微信公众号:匠人工坊

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