By Knifesteelnerds（Larrin Thomas）
·鋒利度

極其鋒利的刃緣小于一微米，有時(shí)甚至遠(yuǎn)低于一微米，如一次性手術(shù)刀、剃須刀片（0.09微米）。Roman Landes的一系列測(cè)試將一微米設(shè)定為鋒利，10微米為鈍邊。刃緣僅影響啟動(dòng)切割所需的力，刀片的其余部分必須穿過(guò)材料。刃角越鈍，刃緣后面的材料越薄，完成切割所需的力越大。

·保持性

研究證實(shí)，主要控制因素是鋼的硬度、碳化物的體積和碳化物的硬度。我們創(chuàng)建的方程式是根據(jù)刃角、硬度和碳化物體積預(yù)測(cè)刃口保持力：

TCC (mm) = -157 + 15.8*Hardness (Rc) – 17.8*EdgeAngle(°) + 11.2*CrC(%) + 14.6*CrVC(%) + 26.2*MC(%) + 9.5*M6C(%) + 20.9*MN(%) + 19.4*CrN(%)

這公式僅適用于鋼材，并不能預(yù)測(cè)哪把刀會(huì)切得更久。原因是因?yàn)殇J化和邊緣幾何形狀也會(huì)極大地控制屬性。更薄、更鋒利、更銳利的邊緣不如更重的邊緣那么堅(jiān)固，但保持性提升明顯。

·邊緣變形

雖然更高的硬度確實(shí)會(huì)提高邊緣保持力，但具有更高硬度的更大原因是為了抵抗邊緣變形。這對(duì)于切刀和具有薄刃的刀具尤其重要，以增強(qiáng)切割能力和邊緣保持力。

·韌性

一般來(lái)說(shuō)，鋼的碳化物越多，碳化物越大，韌性越低。與邊緣保持不同，碳化物的硬度無(wú)關(guān)緊要。在高韌性水平下，如果您僅增加相對(duì)較小的刀刃保持率，您的韌性就會(huì)大幅下降。例如，將邊緣保持力從 Z-Tuff 增加到 3V（在 CATRA 測(cè)試中為 100 毫米）會(huì)導(dǎo)致超過(guò) 10 英尺磅的下降，從 3V 到 CPM-CruWear 也會(huì)看到類似的下降。但是，如果您在 CATRA 測(cè)試中觀察到從 Maxamet 到 Rex 121 增加了 100 毫米，韌性只會(huì)下降 1-2 英尺磅。

·選擇

因此，主要的權(quán)衡在于您希望鋼材中有多少碳化物以保持邊緣，同時(shí)又不會(huì)為目標(biāo)刀具和用戶降低太多韌性。僅含釩碳化物的鋼具有最佳的性能平衡，因?yàn)樘蓟锏挠捕葘?duì)邊緣保持很重要，但對(duì)韌性無(wú)關(guān)緊要。隨著粉末冶金技術(shù)的發(fā)展，釩的添加量大大增加。粉末冶金在測(cè)量性能方面的最大變化是在韌性方面。

·復(fù)雜之處

不建議愛(ài)好者花那么多時(shí)間分析不同鋼材的確切成分并試圖猜測(cè)它們的特性。即使是冶金學(xué)家也很難僅根據(jù)元素來(lái)估計(jì)特性。它們之間的相互作用如此之多，以至于沒(méi)有建模軟件就很難進(jìn)行預(yù)測(cè)。例如，D2 含有足夠的鉻（約 12%），但其高碳意味著形成過(guò)多的碳化鉻，無(wú)法留下足夠的鉻來(lái)達(dá)到不銹鋼的耐腐蝕性水平。S5VN和XHP具有相似的合金成分，相似的韌性和保持性，但XHP的防銹性顯著低于S35VN。

?·粉末冶金

對(duì)于含有少量碳化物的鋼，可以通過(guò)加工使碳化物的尺寸保持較小。大多數(shù)低合金工具鋼和碳素鋼未經(jīng)粉末冶金加工也具有細(xì)小的碳化物組織。因此，粉末冶金對(duì)于某些鋼來(lái)說(shuō)不是必需的，或者甚至可能是輕微有害的。

·熱處理

許多鋼鐵評(píng)級(jí)文章只是口頭強(qiáng)調(diào)熱處理的重要性，卻沒(méi)有提供示例。下表，顯示 52100 鋼被刀具制造商（無(wú)意中）過(guò)度奧氏體化，該刀具制造商將樣品寄給我進(jìn)行韌性測(cè)試。使用受控爐熱處理導(dǎo)致在 61-62 Rc 下的韌性約為 23-28 英尺磅，而刀具制造商熱處理的樣品為 7 英尺磅或更低。

另一種甚至不被歸類為“錯(cuò)誤”的常見(jiàn)熱處理選擇是在高溫狀態(tài) (~1000F) 而不是低溫狀態(tài) (~400F) 回火。但某些鋼材在特定的較高溫度范圍內(nèi)硬度會(huì)增加，如高速鋼。使用高溫范圍而不是低溫范圍會(huì)降低韌性。在 1000F 而不是 400F 回火會(huì)顯著降低耐腐蝕性。硬度的增加來(lái)自鋼中細(xì)小碳化物的析出，其中包括碳化鉻。這可以將超耐腐蝕的 LC200N 或 Vanax 變成“普通”不銹鋼。將鋼熱處理到其最大硬度并不一定意味著耐腐蝕性降低，因?yàn)榇蠖鄶?shù)刀具的目標(biāo)硬度為 63 Rc 或更低，這一限制并不總是起作用。

·成本

高耐磨鋼的購(gòu)買和加工成本更高，尤其是因?yàn)樵S多鋼材需要粉末冶金和昂貴元素。高耐磨性意味著磨料消耗得更快，需要更仔細(xì)的研磨以避免過(guò)熱，精加工和拋光更耗時(shí)等，可能會(huì)有效地增加鋼材成本。在許多情況下，刀具公司使用鋼材的成本比鋼材本身的成本更高。

·磨刀

氧化鋁用于最常見(jiàn)的磨刀石，它比碳化釩更軟，這使得高釩鋼的磨削更加困難。金剛石和立方氮化硼寶石使這些鋼材更容易打磨。然而，純粹的材料去除通常不是銳化的完整步驟。邊緣去毛刺通常比去除材料來(lái)生產(chǎn)邊緣花費(fèi)的時(shí)間更長(zhǎng)。一些高碳化物鋼的碳化物直徑超過(guò)10微米，對(duì)鋒利度有潛在不良影響的同時(shí)，硬度高的碳化物使磨削到鋒利（<1~10微米）更困難。較軟的鋼通常會(huì)形成較大的毛刺，并且更難去毛刺。熱處理不當(dāng)?shù)匿撚羞^(guò)多的殘余奧氏體，這使得它們極難去毛刺。 一些“難以”磨銳的鋼材，實(shí)際上因?yàn)闊崽幚聿划?dāng)而難以去毛刺。

·邊緣穩(wěn)定性

為了最大限度地提高“邊緣穩(wěn)定性”，需要結(jié)合高硬度和小碳化物以及小體積分?jǐn)?shù)的碳化物。對(duì)于含有大量大碳化物的鋼材，刀具必須具有更鈍的刃角以實(shí)現(xiàn)“穩(wěn)定性”，從而避免微崩裂。更高的硬度意味著更高的屈服應(yīng)力，因此更好地抵抗邊緣變形或卷刃。碳化物結(jié)構(gòu)被認(rèn)為對(duì)刀刃穩(wěn)定性很重要（鋼中的硬顆粒增加了耐磨性但降低了韌性）。

目前的測(cè)試只會(huì)使薄邊的一小部分變形，這可能表明在非常小的范圍內(nèi)執(zhí)行測(cè)試的難度。如測(cè)試點(diǎn)可能位于鋼材的一部分，該部分避免了充滿大碳化物的偏析區(qū)域，可能出現(xiàn)異常結(jié)果。碳化物體積與邊緣穩(wěn)定性之間的關(guān)系圖，有輕微的負(fù)趨勢(shì)，但碳化物含量較高的鋼也往往具有較低的硬度。

較高的硬化（奧氏體化）溫度導(dǎo)致邊緣穩(wěn)定性降低，但較高的奧氏體化溫度通常意味著較高的硬度，則硬度對(duì)邊緣穩(wěn)定性可能呈平坦或負(fù)趨勢(shì)。對(duì)邊緣穩(wěn)定性的另一個(gè)潛在影響是殘留奧氏體，因?yàn)樵谧罡邐W氏體化溫度下觀察到硬度下降，這通常是因?yàn)闅埩魥W氏體過(guò)多。即使在相同的硬度下，殘留奧氏體也會(huì)降低屈服應(yīng)力，這可能會(huì)導(dǎo)致邊緣穩(wěn)定性測(cè)試中出現(xiàn)更多變形。屈服應(yīng)力是材料開(kāi)始永久變形時(shí)的應(yīng)力，而拉伸應(yīng)力是材料在斷裂前達(dá)到的峰值應(yīng)力。硬度通常與拉伸應(yīng)力的相關(guān)性最強(qiáng)，但邊緣穩(wěn)定性測(cè)試的局部性質(zhì)可能導(dǎo)致對(duì)屈服應(yīng)力的敏感性更高。

不確定是否可以得出低溫回火在邊緣穩(wěn)定性方面更好的結(jié)論。降低回火溫度可同時(shí)提高硬度和邊緣穩(wěn)定性。或許回火溫度的降低不像更高的奧氏體化溫度那樣對(duì)韌性有害，因此更高的硬度有效地增加了邊緣穩(wěn)定性。

由于韌性降低或殘留奧氏體含量高，在過(guò)高的溫度下奧氏體化會(huì)導(dǎo)致邊緣穩(wěn)定性差。在較低溫度下回火會(huì)增加硬度和邊緣穩(wěn)定性，至少在所研究的狹窄范圍內(nèi)是這樣。硬度似乎是邊緣穩(wěn)定性的最強(qiáng)控制因素。碳化物體積沒(méi)有明顯的趨勢(shì)，但這可能是因?yàn)楝F(xiàn)有測(cè)試采用了20°單斜刃。如果使用極低的刃角（<20°dps），會(huì)導(dǎo)致對(duì)材料施加更大的應(yīng)力，并且邊緣體積更小，這更有可能顯示出碳化物的影響。

·總結(jié)

與刀具中使用的特定鋼材相比，熱處理和邊緣幾何形狀對(duì)刀具性能的意義更大。最好的情況是同時(shí)為刀和用途選擇鋼材、熱處理和幾何形狀。