刀具钢材知识

刀具钢材知识

化学元素对钢材性能的影响：铝(Al) ：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。硼(B) ：该元素在钢材中的标准范围应该在

0.0005%-0.003% 之间。硼元素可以提高钢的淬透性，尤其在

低碳钢中最有效。碳(C):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

0.50%，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。铬(Cr) ：该元素的添加提高了钢材的耐磨损性，硬度，拉伸强度以及(最

重要的)耐腐蚀性。铬在钢材中主要形成复杂的碳化物，而非被认为是“不锈”钢，而另一种说法则规定钢材中含有至少

以元素单质情况存在。一般来说，铬元素超过13%的钢材即11.5%的自由铬元素(这与碳化物截然相反)即能被认为是“不锈钢”。尽管被称为是“不锈钢” ,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。钴(Co) ：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。铜(Cu) ：钢材

中若含有大量的铜会对性能造成不利的影响。般来说，钢

材中铜含量在0.2% 到1%之间，这可以防止表面氧化。铅(Pb) ：少量的添加可以明显改善钢材的机械加工特性。锰

(Mn) ：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(热加工

和热轧)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。钼(Mo) ：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(如A2 ，ATS-34 等)内总含有1%或更多的钼。氮(N)：

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(甚至在现代技术下，可以代替大量的碳) 。很显然，氮形成的是氮化物而非碳化物。像INFI

钢中含氮，Sandvik 公司甚至推出了含氮量达到3% 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Sandvik 的14C28N 钢。铌(Nb) ：钢材中的铌和碳元素结

合在一起，形成非常小颗粒，硬度极强的简单碳化物(NbC) 。

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。镍(Ni) :镍可以大大增加钢材的韧性，所以如L6,AUS6 和AUS8 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。氧(O): 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。磷(P):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。硫(S):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。镁(Mg) :在钢铁熔炼过程中，去氧

时所添加的一种元素，在制刀钢材中除了L6 、A2 及

CMP420V 以外，几乎其他的合金都含有镁元素，能略微增

加钢材的强度和耐磨耗性。硅(Si):和锰一样，在熔炼金属

时帮助进行脱氧，排气，柄有助于增强钢材的强度。钛(Ti):

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。钨(W) :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M2 中就含有大量的钨。钒

(V) ：钒是很强的碳化物形成元素，其碳化物的硬度非常高(事实上，碳化钒是最硬的碳化物)，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M2, Vascowear

及CPM 10V, S90V, S125V等中更是含有大量的钒元素。锆

(Zr) ：通常添加到低合金钢，低碳钢中，以提高球状结构的

特性(将球状结构拉伸延长，提高钢材韧性和延展性)。下面进入正式的钢材介绍S30V：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Dick Barber 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,Tony Marfione,Phil Wilson,William Harsey Jr.,Tom Mayo,Jerry Hossom 和Paul Bos 等很多著名刀具制造者都热