模具钢材的应用技巧(一)---刀具用钢材

模具钢材的应用技巧(一)---刀具用钢材
钢是铁、碳和少量其它元素的合金。不锈钢或者10.5或以上铬金含量的抗腐蚀性合金钢是该类金属的通用术语。应该知道的是不锈钢并不是说这种钢材完全不生锈或不会被腐蚀，而只不过是它比不含铬的合金的耐腐蚀性能强得多。除了铬金属之外，其它金属元素如镍、钼、钒等也可以加入合金中用于改变合金钢的性能，从而生产出不同等级、不同性能的不锈钢。根据应用目的和使用的环境不同，仔细挑选性能最为合适的不锈钢所制造的刀具，对于你特定工作的效率和成功至关重要！
刀具常用刃材：
AUS-8：
一种高碳低硌不锈钢，经过长时间证明具有非常优秀的折中特点，既坚硬又坚韧，既不易生锈又能保持锋利长久。
ATS-34：
日本钢，隶属日立钢铁公司生产。大多数手工刀采用的材料，也是名牌厂家选用之高级不锈钢材料。ATS-34也属于高碳钢，其硬度可作到59-61HRC，有些人认为是目前最好的刀刃钢材之一。此外，美国的154CM钢材与ATS-34等同。
GIN-1：
以前也叫G2，是一种低成本的钢材，稍软于AUS-8。
CPM-T440V：
近来被认为是超级制刀钢材，比目前市场上的所有不锈钢都经久耐用，长时间无需磨刀。
SANMAIIII（三层钢）：
一种昂贵的日本薄片层压钢材。高碳含量的坚硬里层作为刀刃的中心层，两边经过回火处理的坚韧弹性钢，最终的刀刃集中了良种钢材的特点，品质极佳。其比AUS-8的坚韧性高25。
420J：
属于低碳钢，坚韧（甚至不易折断），抗冲击，抗腐蚀，能保持适度锋利，易于保养，有不少观赏刀剑用此钢材。
CARBONV：
一种纯粹的碳合金钢，冷钢公司在其购买的大量高级碳钢材中加入少量合金元素增加了这种钢材的坚韧性和持久性，然后按照严格的规则滚轧获得最好的结晶化，使刀刃可以充分利用钢材中的结晶粒方向，使刀刃变得出类拔萃。
440C:
也是目前用在高档批量刀具市场上的优质不锈钢，其强度及锋利性甚于ATS。
D2:
最近KA-BAR厂采用了D2型钢材，这是一种优质工具钢，硬度59-60HRC，深度冷处理至-120度，两次退火，其优点是坚韧和较长时间的刀刃保持性。
       刀的性能并非仅由钢材决定的，刀刃的形状也很重要（例如，Tanto的刀头不适合剥皮），也许最重要的是热处理。较差的钢材经过良好的热处理也可能生产出更好的刀刃来。比较差或者很差的热处理可能会使不锈钢失去它的一些固有特性，或者导致坚硬的钢变脆。最不幸的是：刀具的三个最重要的特性（刀刃形状、钢材类型、热处理）中热处理是不可能用眼睛辨别出来的，因此，一般人把过多的注意力放在了前面两方面。记住这一点，440A经常被嘲笑，但是，我宁愿要440A材料的潜水刀也不要L6。正确热处理的5160非常结实，但是如果我想要剥皮刀，我更有兴趣选刀锋保持比较好的，象ALA521000等等。
一、钢合金
简单地说：钢就是铁和碳的合金。其它成分是为了使钢材性能有所区别。以下以字母顺序列出重要的钢材，他们包含以下成分：
碳（Carbon）
存在于所有的钢材，是最重要的硬化元素。有助于增加钢材的强度，我们通常希望刀具级别的钢材拥有5以上的碳，也成为高碳钢。
铬（Chromium）
增加耐磨损性，硬度，最重要的是耐腐蚀性，拥有13以上的认为是不锈钢。尽管这么叫，如果保养不当，所有钢材都会生锈的。
锰（Manganese）
重要的元素，有助于生成纹理结构，增加坚固性，和强度、及耐磨损性。在热处理和卷压过程中使钢材内部脱氧，出现在大多数的刀剪用钢材中，除了A-2,L-6和CPM420V。
钼（Molybdenum）
碳化作用剂，防止钢材变脆，在高温时保持钢材的强度，出现在很多钢材中，空气硬化钢（例如A-2,ATS-34）总是包含1或者更多的钼,这样它们才能在空气中变硬。
镍（Nickle）
保持强度、抗腐蚀性、和韧性。出现在L-6\AUS-6和AUS-8中。
硅（Silicon）
有助于增强强度。和锰一样，硅在钢的生产过程中用于保持钢材的强度。
钨（Tungsten）
增强抗磨损性。将钨和适当比例的铬或锰混合用于制造高速钢。在高速钢M-2中就含有大量的钨。
钒（Vanadium）
增强抗磨损能力和延展性。一种钒的碳化物用于制造条纹钢。在许多种钢材中都含有钒，其中M-2，Vascowear，CPMT440V和420VA含有大量的钒。而BG-42与ATS-34最大的不同就是前者含有钒。
二、碳合金钢(非不锈钢)
这一类钢材是通常用于锻造的钢材。其实不锈钢也是可以锻造的(象SeanMcWilliams就锻造不锈钢),但非常困难。另外，同一块碳钢可以用经由分段冶炼方法来获得非常坚硬的刃端和坚韧而具弹性的背端，而不锈钢不可以这样冶炼。当然，在不同程度上碳钢比不锈钢容易生锈，也比使用不锈钢风险大--但我相信，只要热处理方法正确，下面举出的所有的钢材都相当不错。
在AISI钢材命名系统中，10xx是碳钢，其他的则是合金钢，例如，50xx系列是铬钢。在SAE命名系统中，带有字符标示的(例如,W-2,A-2)是工具钢。另外还有ASM命名系统，但它在刀具界中很少被提及，所以在这里我们可以忽略它。通常在钢材名称中的最后一个数字即为该种钢材的含碳量，如1095约含0.95的碳，52100约含1.0的碳，而5160则约含0.60的碳。
O-1
这是一种应用得很广泛的优秀钢材，用作刃材可加工出非常坚韧和可深度打磨的刀刃，但它容易生锈。Randall刀具和MadDog都用0-1。
W-2
这种钢材由于含有0.2的钒，因此可用于加工相当坚韧和可打磨的刀刃。大部分锉刀都用W-1，一种与W-2很相似的钢材，只是W-1不含钒。
10-系列--1095(1084,1070,1060,1050,等等)
在刀具业中，1095是被用得最广泛的10-系列钢材。按从1095-1050排序，总地来说，含碳量从高到低，可达到的打磨度也从高到低，但坚韧性却从低到高到最高。
同样的，按从1060-1050排序通常适应于制剑业。而对刀来说，1095是一种很“标准”的碳钢材料，性能良好而且成本不贵，具有适当的坚韧度和打磨度。这是一种较单纯的钢材，容易生锈，仅含有两种合金成分：0.95的碳和0.4的锰。KABAR系列通常使用1095，再加上黑色涂层。
碳V
碳V是一个ColdSteel（冷钢公司）专用的术语，它并不一定是指某种特殊的钢材，确切地说，它指ColdSteel采用的任何一种钢材，代表着他们不断选用不同钢材来制造刀具的历程。以我之见，碳V的性能大致在1095系列和O-1系列之间，抗锈能力和O-1差不多。我曾听人说碳V就是O-1或1095，现在我知道它们当然是不同的。很多业界人士坚持说它是0170-6，而有rec.knives的读者作过粗略实验后，好象指出它是50100-B，其实50100-B和0170-6是同一种钢材（见下文）。这就是今天的碳V的情况。
0170-6和50100-B
同一种钢材却有不同的名称：0170-6是炼钢业的叫法，而50100-B是AISI的命名。这是一种很不错的铬-钒钢，有点象O-1，但比0-1便宜得多。刚去世的Blackjack曾用O170-6制造过一些刀。碳V可能就是0170-6。50100基本上是52100，但铬含量只有52100的1/3。而50100-B中的B表示这种钢材加入了钒，是铬-钒钢。
A-2
A-2是一种非常优秀的压缩钢材，以很好的坚韧性和打磨度而著名。因为是压缩钢，所以不能指望它可以进行分段冶炼，突出的坚韧性使其常常作为生产战斗刀具的首选。ChrisReeve和PhilHartsfield都采用A-2，而Blackjack的几款刀也是用的A-2。
L-6
L-6是一种锯齿钢材，坚韧度和打磨度都很好，但容易生锈。和0-1一样，L-6是锻工的最爱。如果你不计较成本，这是制刀的最好选择之一，尤其是坚韧性要求高的刀具。
M-2
一种高速钢，可以承受很高的温度，所以被运用在高温下的切割工作中。可以达到非常优秀的打磨度。它的坚韧程度当然比不上那些以坚韧而出名的钢材，但比不锈钢好，打磨度也胜过不锈钢。Benchmade在AFCK系列中开始用到M-2。
5160
一种很普遍的高端钢材，主要是一种简单的弹簧钢加入铬来增强硬度，具有很好的打磨度。但其更广为人知的是杰出的坚韧性（象L-6一样）。通常被用于制造剑类（硬度低于50sRC）和使用强度大的刀具（最高硬度大于60sRC）。
52100
52100是一种滚轴钢材，只被锻工们使用。它和5160很近似，(但52100约含有1碳，而5160约含有0.60碳)，比5160的打磨度好，但不如5160坚韧。常被用于制造猎刀和其他打磨度要求高而坚韧度要求不似5160那么高的刀具。
D-2
D-2有时被叫作“半不锈钢”，含铬量较高（12），但不到不锈钢的程度。它比上面提到的碳钢的抗锈性都好，也有很优秀的打磨度，但坚韧度不如前述碳钢，也不能达到完美的表面处理度。BobDozier爱用D-2。
Vascowear
一种很难找到的高钒钢材，加工非常困难，但抗磨损性出奇地好。未用于产品化刀具生产。
三、"不锈钢"钢材
首先，请记住，所有的钢材都会生锈，但是下面这些钢材由于含有高于13的铬，所以具有比上面提到的钢材高得多的抗锈能力。我要指出的是并没有一致的标准来规定钢材需要含多少铬才能被认为是不锈钢。在刀具界，实际上规定为13，但ASM金属手册说“大于10”，而另一些书记录又不同。另外，其他合金元素的含量对含铬量要求的影响很大，如果使用的合金得当，即使含铬量较低也能达到“不锈钢”品质。420
比440系列低的碳含量(<.5)使420非常柔软，不能打磨。通常用于潜水刀，因为它抗锈能力非常好，可以在盐水中使用。也被用于生产低成本刀具，但其过于柔软，不能用于日常实用刀具。
440A-440B-440C
含碳量和硬度由A-B-C逐次增加（A-0.75，B-0.9，C-1.2）。440C是一种很优秀的高端不锈钢，硬度通常达到56-58Rc。这三种钢材的抗锈能力都不错，440A最好，而440C相比最低。SOGSEAL2000用的是440A，Randall用440B来生产他们的不锈钢刀具。440C用的非常普遍，可能是第二最常用的不锈钢（仅次于ATS-34）。如果你的刀标有“440”，那么它很可能比440A便宜；如果厂商用更贵的440C，他们会很愿意宣传这一点。普遍感觉440A对于日常使用来说刚刚好，尤其是经过优质热处理的440A（我们听说SOG的440A热处理很受好评，不知道他们请谁来做这个）。440B更加结实，而440C是优秀的。
425M-12C27
这两种钢材都和440A很相似，425M(含碳0.5)被用到Buck刀具中。12C27(含碳0.6)是一款斯堪迪那维亚钢材，经常被FinishPuukkos和NorwegianKnives选用。
AUS-6-AUS-8-AUS-10(AKA6A8A10A)
日本不锈钢材，大概与440A(AUS-6,含碳0.65)、440B(AUS-8,含碳0.75)、440C(AUS-10,含碳1.1)相似。AUS-6被用来制造AlMar；ColdSteel使用AUS-8，从而使这种钢材变得很普遍，CS的热处理方法使AUS-8的打磨度不如ATS-34，但也使它更柔软，或许也更坚韧。AUS-10的含碳量近似于440C，但是含铬量降低，因此抗锈能力也相应下降，不过也增强了坚韧性。这三种钢材都加入了钒（这是440系列没有的），因此增加了抗磨损能力。
GIN-1（AKAG-2）
一种很好的不锈钢，含碳量略低，含铬量略高，而钼含量比ATS-34低。经常被Spyderco选用。
ATS-34-154-CM
目前最热的高端不锈钢。154-CM是最初的美洲版本，但很长时间达不到高端制刀业期望的生产标准，所以未被广泛使用，最新爆出的消息说高品质的154-CM会卷土重来。
ATS-34是一种日本日立的产品，它和154-CM非常、非常相似，是顶级高质不锈钢。
通常硬度约为60Rc，打磨度非常好，即使硬度如此高仍然具有足够的坚韧度。抗锈能力不如前面提到的系列。很多定制手工刀匠使用ATS-34，Spyderco(在他们的高端产品刀)和Benchmade等众多知名厂商都选用它。
ATS-55
和ATS-34很相似，但去掉钼，加入了其他一些元素。目前对这种钢材所知不多，但它看起来具有似乎是保留了ATS-34的优秀打磨度并增加了坚韧性。钼是高速钢生产中一种昂贵而有用的元素，而刀锋并不需要用到高速钢，所以去掉钼可以大幅度降低钢材成本，且仍然保持了ATS-34的特性。Spyderco选用这种钢材。
BG-42
BobLoveless最近宣称他从ATS-34转向这种钢材。留神，这是个征兆。BG-42在某种程度上与ATS-34近似，而有两个最大的不同之处:BG-42有两倍于ATS-34的锰含量，和1.2的钒含量(ATS-34不含钒),所以可知它比ATS-34的打磨度更好。ChrisReeves在生产Sebenzas时，也从ATS-34转向了BG-42。
CPMT440V-CPMT420V
两种具高打磨度的钢材(高于ATS-34)，但很难把打磨度放到第一位来考虑。这两种钢材都含有高量的钒。Spyderco都至少有一款CPMT440V型号。手工刀匠SeanMcWilliams是440V迷。要想使这种钢材变得锋利有点困难，——同样的，也别指望ATS-34能很坚韧——取决于热处理情况。420V是CPM440V的变种，含铬量较低，而含钒量加倍，抗磨损能力更高，或许比440V的坚韧度也更高。
系列不锈钢
在ColdSteel转而选用AUS-8之前，他们的很多不锈钢产品都是用"系列不锈钢"制造的。其他刀具厂商正开始使用这个系列钢材。那么，什么是“系列不锈钢”?我一直假设它是440-A，但也不排除厂商使用的其他4xx钢材，象420或425M，并统称为系列不锈钢。
四、制刀用的非钢材料
钴-斯泰利特硬质合金6K
是一种具有很好抗磨损性的弹性材料，实际上其抗腐蚀性也很好。斯泰利特硬质合金6K是一种钴合金，有时可以看到其被使用在刀具中。DavidBoye在他的潜水刀中使用钴。
钛
新的钛合金可以达到50Rc的硬度，而即使在这种硬度下，仍保持可用的打磨度。它极度抗锈，无磁性。常被用于生产高级而昂贵的潜水刀，因为SEALs特种部队用这种潜水刀来在磁性引爆雷区行动。另外特种用途刀具也用到钛。Tygrys用将钛作为钢质刀锋的中间夹层。
陶瓷
很多刀具都提供陶瓷刀刃型号。通常，这种刀刃都非常非常易碎，也不可以由用户自行打磨；但是，它们可以制造出非常锋利的刀锋。Boker和Kyocera用这种陶瓷来生产刀具；KevinMcClung最近开发出比以前的陶瓷坚韧得多的混合陶瓷刀具，其坚韧程度可以胜任很多工作，可由用户自行打磨，且其打磨度难以置信地好。