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引用本论坛转帖后花园<刀博士论刀>中的片断
原帖地址http://www.knifriend.com/viewthr ... 1%26filter%3Ddigest
第九篇空冷鋼---D2及A2鋼料的熱處理
在最近几期的文章中，分别由一些学有专精的编辑们提出如何制作刀具的文章，不可否认地，要制作出一只良好的刀具，除了要有良好的加工工艺及一些基本工具以外，良好的钢料热处理制程也是很重要的。麻烦的是热处理是一门专业的学问，随着钢种的不同其程序也会随之丕变，甚至同一种钢种的热处理条件都会着钢材熔炼时每一炉不同的微小成分差异而产生改变。而更伤脑筋的是热处理所花的时间与成本也许在整个刀具制程中占不到10%，但其结果却占整个刀具性能的90%以上，所以读者若有意从事刀具DIY时，务须弄清楚所使用钢种的热处理程序，并尽量依厂商或广为工业界使用的标准程序来进行，方能得到最良好的效果。
因为之前的几篇文章中已经介绍过一般素碳钢（如SK5）及O1油冷钢的热处理程序，本文中将针对国际刀具市场上颇获好评的钢种D2及A2来作介绍。D2和A2工业名称分别为SKD11和SKD12，其成分如表一所示，都属於冷温加工模具使用之高合金工具钢，具有非常高之硬化能，热处理时以空冷方式即可达到硬化效果。机械性质方面，具有高硬度丶优异耐磨耗性及良好之韧性，且热处理时变形小，有不收缩钢之称。其中D2为高碳高铬钼钒钢，其含碳与含铬量较A2高，因此耐磨耗性及耐蚀性较A2为佳（D2有半不锈钢之称），但A2则有较佳之韧性。两者在刀具制作的运用上都有非常良好的名声。例如人称D2博士的Bob Dozier，其所生产之D2小刀夙享盛名，而CRK刀厂的A2一体成型刀也颇负名声。最棒的是这两种钢材在国内的钢料五金行都很容易买到（当然你要跟老板说SKD11丶SKD12等工业名称），比其他ATS34, 154CM, 440C等钢材等都容易到手，其板材尺寸合适，粗胚加工也容易，热处理更是不难，是非常适合初学者或制刀老手使用的钢料。
首先介绍D2钢的热处理，D2钢的硬化热处理条件如图一所示，先将钢胚升温至1000℃~1050℃度（若采低温回火，淬火温度选择在1000℃~1030℃左右；若采高温回火，则淬火温度应选择在1020℃~1050℃左右。但注意温度不可过高，以免产生熔融相，造成钢料脆化），持温至少二十分钟以上（一般建议为三十分钟）使钢料之沃斯田铁变态完全後，直接空冷至室温即可以得到硬度约HRc61-63的麻田散铁状态。硬化後的钢料必须马上进行回火的程序，回火过程又可分为低温回火及高温回火两种，低温回火系在摄氏150~200度之温度区间进行，可以进行二次回火（即先回火一次以後自然冷却，接着再进行一次回火程序，每一个回火道次都必须持温一个小时以上，笔者每个回火道次大约都会作两个小时），以得到较良好的结果，低温回火後可得到的硬度约为HRc59-61左右。而为了完全去除残留沃斯田铁以得到更良好的热处理效果，可以在淬火到室温後或是一次回火完冷却到室温後，将刀胚浸入液态氮做深冷处理。因为残留沃斯田铁变态成麻田散铁的过程只跟温度有关而与持温时间无关，因此浸入液态氮的时间笔者是认为只要浸到液态氮不再剧烈沸腾即可，但也有国外刀匠推荐要浸两个小时左右，结果有什麽差别可能要大家自己去试试看才知道了。
而高温回火的程序则是将钢料由淬火温度空冷至约50~100℃後直接放入约550℃的电炉中进行回火，回火程序与低温回火类似，一样要进行二次回火过程，回火後所得到之硬度约HRc57-58左右。此硬度虽然较低温回火略低一些，但钢材本身之韧性会大为增加，而且刀胚在後续精整研磨的过程中或以後刀具使用时不会因为高温而产生软化（Burn the temper）的现象。
至於为什麽要做两次回火呢？其主要理论是在於D2钢属於高合金钢，就像高速钢一般，当钢料在淬火温度加热时，合金碳化物会固溶到钢料基地内，而在淬火後回火的过程中这些碳化物会从麻田散铁析出而得到二次硬化的效果。而且在第一次回火过程中残留沃斯田铁也会同时析出碳化物而导致含碳量降低丶麻田散变态温度（Ms, Mf）升高，因此在第一次回火後冷却时这些残留的沃斯田铁又会再度变态成麻田散铁而得到再次硬化的效果，而此种二次变态产生的应力刚好在第二次回火过程中可以消除掉，所以二次回火的过程对合金含量高的钢料有其必要性。但是因为二次硬化的温度通常都发生在摄氏四丶五百度左右，因此二次回火道次对低温回火过程是否是必要的，笔者认为有待商榷。不过既然国外网站都建议这麽做，而且做起来也不费事，大家就跟着做好了。
A2钢和D2类似，也是属於空冷即可硬化的自硬钢种，不过其热处理条件比D2简单多了，其条件如图二所示，将钢胚加热至930℃~980℃持温三十分钟後再空冷至室温，并於150℃~200℃进行回火3~5小时即可得到约HRc61的硬度了。如果要更好的结果，也可以如前述D2钢的深冷处理，浸完液态氮後再回火一次，以求完全去除残留沃斯田铁，使钢料得到最好的性质。
以上即是D2和A2钢料的热处理程序，希望对有心朝自制刀具之路发展的读者有些帮助，也希望大家如果有发现更好的热处理条件，可以反映给杂志社做为参考。
表一、D2鋼與A2鋼材成分表
Carbon Chromium Vanadium Manganese Molybdenum Silicon
D2 1.4-1.6 11-13 0.2-0.5 <0.6 0.8-1.2 <0.4
A2 0.95-1.05 4.5-5.5 0.2-0.5 0.6-0.9 0.8-1.2 <0.4
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发表于 2008-10-20 20:32
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