【纸上谈兵】简析刀具钢材硬度，韧性和保持性之间的关系

hustmseleon

居然最近才发现这个论坛，罪过罪过~~
小弟北美工科男一枚，因为工作的原因接触过很多刀具钢材的技术问题，同时也发现了很多刀具爱好者在钢材性能理解上的误区。结合自身所学和实际经验，在刀具钢的硬度，韧性和保持性上面给大家做一点小小的介绍。以下是比较常见的一个例子：

客(lao)人(cu)A打电话来公司，

我：您好，欢迎致电XX，工号250号客户代表为您服务。
A：那个，你们的钢材怎么这么个怂样，老子新做的刀砍了两下就崩口了啊。
我：OH~~NO，请问您是怎么处理钢材的？
A：！@#￥%……&
我：Soga，这款钢材的最佳工作硬度在XX，假如硬度提高过多的话韧性会受到较大影响
A：啊？
我：嗯……
A：不是越硬越能操么（想歪的请自行面壁）
我：不(ni)好(ge)意(sha)思(bi)，这款钢材的最佳工作硬度是XX-XX
A：啊……
我：您应该这么处理！@#￥%……&*
A：哦……
我：……
A：谢谢啊哥们儿
我：白白。挂掉电话，继续浏览【新时代的我们】。。。

钢材的保持性，就我个人理解上来说主要由硬度和韧性来决定，耐腐蚀性作为保持性的一部分因为主要由Cr元素决定，这里就不展开说了。在很多爱好者看来，为了达到刀具良好的保持性，需要尽可能的让钢材变硬。作为一个男人，我其实很理解大家都喜欢坚硬的感觉，但是从一个久经沙场的男人的角度来说，适当的柔韧性也是持久表现的必要条件（偏题了，拉回来！）。高硬度对于刀具的保持性的提升主要是体现在耐磨性上，一般而言耐磨性主要是由钢铁中的碳化物决定的，以下是一些常见合金元素的碳化物硬度：

碳化铬(Chromium Carbides)：     66/68 HRC
碳化钼(Molybdenum Carbides)：72/77 HRC
碳化钨(Tungsten Carbides)：       72/77 HRC
碳化钒(Vanadium Carbides)：      82/84 HRC

大体上来说，同等碳含量情况下，合金元素含量越高最终硬度就会越高，同时钢铁也就会越耐磨，对于需要长时间重复的某一个动作来说确实可以起到避免铁杵磨成针的效果（好像又偏了）。。。

但是，对于刀具的保持性来说，是否真的是越硬越好呢？

在我遇到的案例中，无论是用于模具还是刀具，百分之八十以上的失效情况都是冲击裂纹而并非磨损，可见对于硬度的盲目追求并不能达到最好的效果。为了让大家有更清醒的认识，请看下图：


通过D2钢材的硬度-韧性曲线，可以清楚的看到硬度和韧性的并非线性关系。在过高的硬度下D2的韧性会出现较大幅度的下降，此时钢铁会变得非常脆，较小的冲击应力也有可能会造成很大的损伤，这也就是为什么有的朋友的刀尽管坚硬无比，但是依然很容易崩口的原因。
以上的讨论适用于大部分传统钢材，粉末钢由于工艺的特殊性以后会单独谈到，希望大家在进行DIY的时候多关注一下厂家的性能测试报告，根据自己的需求追求硬度和韧性的平衡点，这样才能让刀具达到新的高潮。
小弟由于工作原因接触的钢材种类比较广泛，论坛上面比较流行的钢种都有所涉猎，希望以后和大家多交流经验，共同进(gao)步(chao)。为证明不是南郭先生，特补照片一张（见附件）。

小弟图片资料很多，对外链图床不熟悉，要是版大可以开恩，帮忙解除我发帖的字数限制的话不胜感激！

kuma5555

看不懂看不懂

hustmseleon

kuma5555 发表于 2014-1-22 00:08
看不懂看不懂

总体中心思想就是一个，刀具不是越硬越好，每一种材料都有最合适的热处理工艺，自己加工的时候要多了解材料的特性这样才能针对某一种材料做出好的刀具

zhouming007

这种老生常谈的常识性问题在刀友论坛都不会讨论了，不知道楼主发来有什么意义，是来给我们上课吗？对不起我们虽不是研究生水平但也不是小学生水平，你要真卖弄你那北美工科也清上点新鲜內容，还有，先好看看坛内的老贴，别发老生常湊淡的內容，还自以为高深。

粗犷男

有硬度防锈适中，韧性和耐磨性俱佳的钢吗？

张大瘸

不(ni)好(ge)意(sha)思(bi)

全文画龙点睛之笔啊。

aweilz1

保持性={ f(x1, x2, ... , xn)* 硬度/韧性}^ Cyy
xi : 各元素%
Cyy : YY指数

阳光猪

cpm的广告贴？
那公司都被兼并了，还替他作甚？

missingc0512

cpm我认为已经是最综合性能的钢材了！！！！！但要我选择用813   918都是最完美的选择了

闲人正

好吧，楼主能说几个硬度在58-59左右，韧性极好的材料，便宜，易得的材料吧。

宝刀之刃

NB 我正想弄你们公司的3V呢兄弟方便的话移步我板块，http://www.knifriend.com/forum.php?mod=forumdisplay&fid=638

太阳鱼

作为外行，也不应有太大的误区。如果是中国人，应知道“过犹不及”，若是外国人应知道“上帝不造完美的东西”，作为正能量教育过的，应熟知老人家“严以律己宽以待人”的道理。

次世代任务

我觉得全文中的碳化物硬度还是第一次看到，V对于硬度耐磨提高确实是有原因的

sc1041235951

不错，知识贴，强烈顶起，希望LZ多分享刃材相关知识

hustmseleon

zhouming007 发表于 2014-1-22 00:36
这种老生常谈的常识性问题在刀友论坛都不会讨论了，不知道楼主发来有什么意义，是来给我们上课吗？对不起我 ...

小弟是新人，第一帖混个脸熟而已，以后注意。。。。。。

hustmseleon

粗犷男 发表于 2014-1-22 00:55
有硬度防锈适中，韧性和耐磨性俱佳的钢吗？

这个很抽象啊，要看具体是什么应用了，其实大体上CPM S30V应该是可以满足你的要求的，防锈主要是看铬含量，然后耐磨性和硬度的话参见上面提到的几种碳化物元素含量，粉末钢材的韧性一般都非常不错，但是跟热处理联系很大。

hustmseleon

阳光猪 发表于 2014-1-22 01:48
cpm的广告贴？
那公司都被兼并了，还替他作甚？

公司10年破产，我的部门就是被出售的部门之一，已经没有瓜葛了，其实现在原来的公司只保留了钢厂。。。
悄悄告诉你一下，其实真没有给CPM打广告的意思，当年公司破产就是因为CPM加工过程出的事故。。。

hustmseleon

闲人正 发表于 2014-1-22 02:11
好吧，楼主能说几个硬度在58-59左右，韧性极好的材料，便宜，易得的材料吧。

不考虑其它因素，假如你追求极致韧性的话S7肯定是首选，但是最佳工作硬度在55-57HRC，然后A2也可以，最佳工作硬度为60HRC或者57HRC，O1和L6也是不错的选择，但是这两种需要油冷，对淬火工艺的要求比较高，S7和A2都为空冷，所以加工工艺上面简单一些。这几种都可以在国内买到，价格也不贵，但是建议买大厂产品。

hustmseleon

宝刀之刃 发表于 2014-1-22 02:43
NB 我正想弄你们公司的3V呢兄弟方便的话移步我板块，http://www.knifriend.com/forum.php?mod=forumdisplay ...

我们部门已经被别的公司兼并了。。。。。。3V的话你假如要买很多还是在克鲁斯伯的中国代理买吧，好像是兆恒，从美国采购的话关税和邮寄很多问题，而且也会有一些法律方面的阻碍

hustmseleon

太阳鱼 发表于 2014-1-22 04:46
作为外行，也不应有太大的误区。如果是中国人，应知道“过犹不及”，若是外国人应知道“上帝不造完美的东西 ...

深有同感啊，握手。。。