采用钢结硬质合金制刀的探讨!

看热闹的

前几日普京兄在QQ上谈了用非钢合金制刀的想法，受其启发，也思考了一下这方面的可行性。。

众所周知，钢材由于具有一定的硬度、韧塑性、耐磨性，可以切削、锻造和热处理，因此作为传统制刀材料的首选已经沿用了几千年啦。。

能够削铁如泥，吹毛断发的宝刀始终是刀友们梦寐以求的。因此，在保持韧性，或者，尽量减少韧性损失的前提下，提高制刀材料的硬度成为必然。。。。

然而，以高速钢为代表的钢材硬度为HRC67左右时就基本达到极限了。。。

要想达到更高的硬度，只能走非钢材料了，于是，硬质合金顺理成章进入我们的视野。。

可惜的是，硬质合金的硬度尽管可以达到HRA90以上（注意，是HRA），但用来做刀基本是不可能的。原因主要有2点：一是韧性极差；二是加工困难，无法进行锻造切削等冷热加工。

如何综合钢材和硬质合金的优点呢？——钢结硬质合金诞生了。。。

钢结硬质合金是介于硬质合金和高速钢之间的一种材料，有的国家把钢结硬质合金称为“碳化物钢”。它以钢为粘结相，以碳化钛或碳化钨为硬质相，用粉末冶金方法生产的一种钢基复合材料。其组织特点是细微的硬质相颗粒弥散均匀的分布于钢基体中，克服了普通硬质合金韧性差，加工困难的缺点，可以切削，锻造和热处理。

以上是一个简单的可行性分析，我作为刀友是个菜鸟，不太了解国内外是否有人做过这方面的尝试。或者，尽管已经大大改善了，但这种材料还是显得太脆。但是，真的实现并非没有可能，其实做材料和做刀一样，都可以自由的发挥。

就钢结硬质合金的发展来看，其与硬质合金以及高速钢的界限正在消失，为了发挥各自的功能性，通过适当配比韧的基体和硬的脆性相，最大程度的发挥二者的优点，也许能够获得韧性等同甚至优于高速钢，硬度超过高速钢的超级制刀材料。

普京

普通碳合金热处理之后的结构也是这样的：铁基粘结碳化铁

看热闹的

铸铁也是这样的，而且如果断面还是银白色，我们还叫它白口铁。。。{:4_130:}

qingze20

金属陶瓷？是要表达这个？

qingze20

可以考虑用部分增强

qingze20

但是界面处理比较复杂
这种单纯混合烧结
都是颗粒相，不会太理想

风云第一刀

多种材料合理组合怎么样？刀刃是一种，刀背又是另一种……
还有一个问题就是怎么合理组合。

chungming

看起來原理跟CPM的S30V、S90V...有異曲同工之妙。
Talonite與6K，也是差不多的原理。

看热闹的

回4,5,6楼，贴中说的很明白，是钢结硬质合金。世界上采用粉末烧结工艺的也不是仅金属陶瓷一种。
回7楼，这个是好方法，用韧的刀身接合硬的刀刃，也许可以采用液相烧结技术接合。

看热闹的

为啥回帖会重复？自己编辑掉

刀仙袁氏

钢结硬质合金上世纪6、70年代的时候曾经国内尝试用作模具使用。

后来因为硬质合金技术发展，产生了很多超细晶粒硬质合金的很多牌号，抗弯强度和韧性都得到了很大提高，可以作为模具使用了，而耐磨性和耐热性是大大高于钢结硬质合金所以钢结硬质合金就逐渐不再使用了。

再后来，由于热等静压技术的发展，粉末高速钢和工程陶瓷的综合性能也获得了很大的提高，就在各个方面取代了钢结硬质合金的用途。

可以说，几乎所有钢结硬质合金可以使用的用途，粉末高速钢、粉末模具钢都可以达到，性能上差距不大，而成本和加工成本上都占有较大优势。

刀仙袁氏

实际上，从各个方面资料来看，钢结硬质合金作为刀具的话还是显得太脆了，主要还是抗弯强度和韧性不足。

比如GT35合金，虽然硬度可以达到HRC71左右，但是韧性还不如粉末高速钢REX-71。而REX-71的硬度也可以达到HRC70以上，而且耐磨性也很高，但是却是粉末高速钢中间很脆的一个牌号。

而GW40，韧性虽然较好，但是硬度也只有HRC64-65，与ASP-23接近，而韧性却还是大大不及了。

要想大幅度提高刀具性能，必须首先要保证足够的抗弯强度和韧性，然后尽量提高耐磨性和硬度。
如果不能保证足够的抗弯强度和韧性，那即使减少了磨损，但是蹦口和缺口的概率却提高了，同样起不到提高刀具性能的目的。

实际上，个人认为，在目前的科技条件下，手用刀具，无论什么材料，达到砍铁如泥是不可能的。要想缓慢削铁刀刃几乎无损，却是可以做到的，我已经有过成功的尝试了。

看热闹的

按照以上逻辑方法，可以证明铝合金比钢的硬度和韧性都好。。。
譬如，有种钢叫IF钢，硬度低于很多铝合金．．．还有种铝合金叫装甲铝，硬度高于绝大多数钢，所以，铝合金的硬度韧性都比钢好，因为我知道的铝合金都比我知道的钢综合性能好．．．．．

玩笑归玩笑，钢结硬质合金从来没有壮大到可以把被取代谈上议事日程的程度，更何况什么热等静压之类说法本身是种工艺技术，是服务于材料的。钢结硬质合金也可以采用热等静压，高速钢也可采用压坯烧结。。。

硬质相是多样化的，作为粘结相的钢种也是多样化的，配比范围都在明显拓宽，做材料的自由度可以在这里得到充分体现，高速钢是把钢材硬度性能挖掘到极限的材料，几乎丧失了硬度之外的所有其他性能，而非钢合金性能的挖掘才刚刚开始。。。。

刀仙袁氏

据我了解，铝合金装甲的硬度并不高，而是取其比强度高而已。
铝合金中，硬度比较高的是70XX系列，比如7075，硬度只有HRC30左右，是不可能高于钢的。更不用说高于绝大多数钢了。
从本质上说，因为铝、铜、钛等是面心立方堆积晶格，从本质上决定了，无论怎样的合金化，也是不可能获得钢铁一类的体心立方堆积晶格金属的高硬度的。

刀仙袁氏

至于我提到的GT35、GW40、加上GW50是我国当年最常用使用最多的三种钢结合金牌号，而且其性能分别具有代表性。
GT35相对于YT系列硬质合金，是碳化钛系的，耐磨性更高，硬度更高。而GW40，相对于YG系列硬质合金，属于碳化钨系的，韧性高，强度高。
其他的一些国产牌号，比如R5,DT,GW50,D3，TLMW等，这两项机械性能基本介于这两种之间，不具有代表性。我就没有分别叙述。

当然，国外也曾经有过比较优秀的钢结合金，比如美国的C，德国的C特，波兰的P143，等等，但是其韧性和强度都没有非常大的提高。

刀仙袁氏

玩更何况什么热等静压之类说法本身是种工艺技术，是服务于材料的。钢结硬质合金也可以采用热等静压，高速钢也可采用压坯烧结。。。

硬质相是多样化的，作为粘结相的钢种也是多样化的，配比范围都在明显拓宽，做材料的自由度可以在这里得到充分体现，高速钢是把钢材硬度性能挖掘到极限的材料，几乎丧失了硬度之外的所有其他性能，而非钢合金性能的挖掘才刚刚开始。。。。看热闹的 发表于 2010-5-10 18:15

另外，硬质合金，包括钢结硬质合金因为采用的是不融的硬质相和可融的连续相复合的形式。这就涉及到一个关键的问题——浸润性。

如果连续相，比如硬质合金中的钴，或者钢结硬质合金中的钢，如果在特定的烧结条件下不能浸润硬质相，那就根本无法做成合格的材料。或者出现龟裂，冒汗，孔隙，发黑，等缺陷产出废品。

所以，绝对不是随意选择硬质相和连续相的，而是必须根据相应的材质相容性来选择的。加工工艺也是一样，为什么硬质合金采用预先混料球磨后压型烧结工艺，也就是为了预先使两种材料表面相互接触摩擦，促进烧结过程中的浸润。

实际上，国外的钢结硬质合金绝大多数是碳化钛系的，主要就是考虑的浸润性。虽然碳化钨系的相对韧性好些，但是由于碳化钨和多数钢材基体相容性不佳，也只有我国用的多一些。至于其他碳化物的，虽然早已有过研究，但基本上国内外都没有应用。

粉末冶金技术用于钢材，确实可以大幅度提高其碳化物的分散程度，避免偏析和网状碳化物，细化晶粒，使各种合金成分分散均匀，从而生产出普通冶炼方法无法生产的高合金钢。
而用于硬质合金和陶瓷的烧结，却不存在这样的效果，这是碳化物可溶与不可溶的区别。所谓的热等静压，只是一种压制成型的方法，仅仅是提高一些密实度，减少气孔率而已。长期以来，硬质合金的生产本来就采用的是等静压技术。只是国内主要使用的是冷等静压罢了。而热等静压国外早在7、80年代已经普遍用于硬质合金的生产，美国铬合金公司，肯纳公司，日本日立公司都发表过相关的文章。国内有关部门总结认为，热等静压主要是提高了硬质合金的致密性，大约能增加10%左右的抗弯强度。所以，出于成本考虑，国内多数硬质合金还是用冷等静压工艺，只有株洲和自贡等少数几家工厂部分采用了热等静压，所以价格也高出很多。

最后，高速钢挖掘的不是硬度极限，而是耐磨性极限。至于“几乎丧失了硬度之外的所有其他性能”，更是无从谈起，高速钢的韧性，在很多场合下并不逊于其他钢材，至于抗弯强度更是高于很多钢材。更不用说和硬质合金和陶瓷相比了。

个人认为，非钢材材料必须尝试，毕竟，这是一种制作具有性能特点的刀具的思路。但是，在纳米材料技术成熟和推广前，无需对其抱有太大的幻想。

从目前我见过所有的资料和我尝试的经验看，但凡硬质合金、钴合金，哪怕是最软的牌号，韧性和抗弯强度都明显低于钢材——几乎是所有最硬的钢材。

p90748569

材料方面专家不少,学习了.

看热闹的

铝合金的强度当然不会强过钢，不过按刀仙兄的逻辑方法推倒出来的，以证其方法之伪。
硬度HRc30当然超过绝大多数钢材，如果知道了我国一年数亿吨钢都是什么品种就可以了。。
高速钢在和其它钢材相比也谈韧性？为什么只有工模具钢以及高速钢用的是抗弯强度指标？回答了这个问题就不会说出这样的话了。高速钢当然是丧失了其他绝大多数性能，高速钢还有热强性呢，怎么没说？
至于其他都是似对非对，似懂非懂的说法，一个问题首先需要提出思路，通过科研人员不断的努力才能在一定范围内给出初步结论。

刀仙袁氏

铝合金的强度当然不会强过钢，不过按刀仙兄的逻辑方法推倒出来的，以证其方法之伪。
硬度HRc30当然超过绝大多数钢材，如果知道了我国一年数亿吨钢都是什么品种就可以了。。
高速钢在和其它钢材相比也谈韧性？为什么只有工模具钢以及高速钢用的是抗弯强度指标？回答了这个问题就不会说出这样的话了。高速钢当然是丧失了其他绝大多数性能，高速钢还有热强性呢，怎么没说？
至于其他都是似对非对，似懂非懂的说法，一个问题首先需要提出思路，通过科研人员不断的努力才能在一定范围内给出初步结论。看热闹的 发表于 2010-5-11 13:46

我都说了，铝合金是比强度高，比强度和强度的概念是有一定区别的。单纯说强度，铝合金和与高强度钢比较是完全没有意义的。

另外，我前面说的有误，7075的硬度是HB150左右，并非HRC30，而是低的多。（见“航天器用金属材料”或者http://detail.cn.china.cn/provide/detail,1524659980.html）

也就是说，无论您所说的“一年数亿吨钢都”是什么牌号，也远远高于HB150。实际上，即使就算HRC30，按照用量较大的中低碳结构钢，经过淬火后，硬度也必然要高于HRC30的。

至于比较韧性的问题，您说的就更有误区了，起码应该知道比较韧性也要在硬度相近的情况下相比较。就比如说钢结硬质合金，GT35的硬度是HRC68-71，我就会用硬度HRC70左右的RXE-71粉末高速钢与之相比较。而GW40的硬度是HRC62-64，我就选择硬度HRC65-66的ASP-23与之比较。其硬度和耐磨性相接近，这样比较韧性，才有可比性，才能说明问题。
我没有用韧性更高的M4高速钢、DC53模具钢、3V模具钢等与之比较，原因就是这几种的硬度和耐磨性与钢结硬质合金差距比较大，也就没有任何比较的意义了。
同样的，您说的那些低碳钢，结构钢一类，如果淬火到HRC60以上的硬度，其韧性还是会比高速钢和工具钢低很多的。
更不用说，很多工具钢原本就可以作为结构钢使用，比如H13,H11MOD,1V等，本来就都属于超高强度钢。如果只处理到HRC48左右的硬度，其韧性就更是远远高于其他钢材了。
而您如果用铝啊，铅啊，铜啊之类的软金属来比较韧性，那就更是完全没有意义了。

最后，有一点您完全说错了，并不是只有工具钢和高速钢用抗弯强度指标，只要是屈服点不明显的材料，都会使用抗弯强度指标。在退火态的时候，工具钢和高速钢也同样适用屈服强度指标。而且，请注意，这两种钢一般同样也有冲击韧性指标。

相反，硬质合金才是只有抗弯强度指标，没有屈服强度指标。甚至，绝大多数情况下，资料和手册上硬质合金都是没有冲击韧性指标的！只有少数高钴牌号的硬质合金才有冲击韧性指标。如您所说，了解了“这个问题就不会说出这样的话了”。

刀仙袁氏

其实早在2000年，我就开始尝试硬质合金，钢结硬质合金，钴合金，和金属陶瓷了。

但是，选择了很多牌号，一直都没有能够让我满意的结果。最多也就是只能做一些厚刃的，短小型刀具而已。

特别是，当现实状况是：大多数人的常识和印象中，连高速钢和工具钢都觉得脆，一谈到粉末高速钢硬度HRC65以上，就会问“会不会摔碎”。很多人都认为刀具硬度就应该是HRC58,稍高一点就觉得高了。

在这样的常识水平和知识普及程度前提下，让广大刀友接受更硬更脆的材料，让刀友尝试硬质合金，钢结硬质合金，钴合金，和金属陶瓷是不具备可行性的。很多事情还是不能太急于求成，还是要慢慢来，逐步发展才行啊。