科普十分钟带你了解粉末冶金钢材

近年来，瑞典、德国、美国、日本等钢铁冶炼强国推出了各种粉末刚钢，其中许多是刀具制成的优质材料！　　比如：CPM-S30V 和进化S35VN　　S60V、S90V　　CPM-154CM、CPM-D2　　CPM-M4、CPM-3V　　20CV 以及M390......瑞典：瑞典：RWL34日本：日本：YXR7......

Cowry X(RT-6)

1993年在日本开发的大同特种钢 (株)超级粉系列合金钢，是现代日本冶金技术的新突破，已被日本刀匠用于大型砍刀，钢含碳量高达3%，经热处理后硬度可达HRC67。

Cowry Y(CP-4)

1993年日本大同特种钢 (株)开发的优质粉系列合金钢含碳量高1.2%，金属元素蛋白很少混合0.2%,经热处理后硬度可达HRc63,但仍保持着极好的延展性。

?个人无知，从未见过上述两种钢制刀具。

CPM-S30V

CPM S30V是由Crucible Materials 公司生产的粉末不锈钢钢Dick Barber和 Chirs Reeve。当然，很多刀匠都参与了改进，包括Emerson,Phil Wilson,Tom Mayo,Paul Bos…等10多位**的刀届人士。专门为刀设计的钢材CPM S30V更大的优点是热处理稳定，次品率低，研磨方便，强度高。这与高科技是分不开的。CPM-S30V均匀性是当今世界上更好的，均匀性意味着稳定的性能和强度。它是更早用于刀具生产的粉末冶金钢之一，引起了许多争论（主要集中在和BG42性能纠纷)。我们可以把它的出现看作是刀具行业意识时代的结束和另一个时代的开始。

CPM -S35VN

或许是S30V争议太大，也许市场是对的S30V的不满，有或许是......其他原因是什么？Crucible Materials 公司推出S35VN，根据厂家的说法，S35VN化学成分调整后，添加了铌。因此，除了钒和铬的碳化物外，还会出现在钢中。因为一些钒的碳化物被铌的碳化物所取代，CPM S35VN相比S30V在不损失保持性的情况下，韧性提高了15%-20%。韧性的提高可以提高刀片的抗损伤性。由于铌碳化物和钒碳化物在硬度和实际效果上比铬碳化物提供更好的维护，因此CPM不锈钢比传统高铬钢具有更好的保持性。与传统工艺工艺生产的钢具有更好的尺寸稳定性0.05%-0.1%)，易磨性和强度（Toughness）。　　近年，CR 和 MT全面转向CPMS35VN！这是另一个神话的开始吗？让我们拭目以待！

ZDP-189

日本 "日立金属工业" 1996年开发的新型粉末钢，其研发目标与 "大同特殊钢 (株) Cowry X钢材一脉相承，加工性**的超硬合金钢，ZDP-189含碳量达3％,铬含量也高达20％,经热处理后即可获得HRC67硬度高，加工性好，金属组织颗粒比高ATS-34及440-C细度更均匀，耐腐蚀性和性都很好，所以 "日立" 对外宣称ZDP-189乃「跨越21世纪次世代刃钢」。

CPM- S60V

CPM S60V(原名440V）: CPM(Crucible Particle Metallurgy)粉末钢，美国Crucible原材料公司开发的新一代刀具钢，制造商曾声称CPMS60V为超级钢材(Super custom knife steel of the 90s)，它比市场上所有的不锈钢都耐用，但它太硬，太难抛光（所以它有前所未有的刀片保持），但反过来，它不需要经常抛光。CPM440V碳含量高于传统440C多出近一倍，经热处理后得到的硬度只是为了HRC57-58,所有这些都受到其他原素的影响(5%钒，17%铬)。它真正突出的是保持刀锋的耐损性和延展性，CPM440V价格很高，所以主要用于手工(刀匠手工)刀具。

CPM- S90V

CPM S90V(原名420V）: 美国Crucible1996年，原材料公司再次发展CPM440V更高一级的CPM钢材,它比CPM440V钒和钼的含量是钒和钼含量的近两倍，因此可以保持更好的刀锋耐损性和耐腐蚀性(比例CPM440V**25-50%)，或许比较440V韧性也更高。热处理后的硬度和CPM440V相等。CPM420V售价昂贵。

CPM-M4

目前，粉末高速钢的性能与化学成分相似ASP23 是目前高速钢中韧性好、耐磨性好的钢种。一般来说，随着总合金成分和更高硬度的增加，高速钢的耐磨性会提高，而韧性会随着合金量的增加而降低。因此，在传统的高速钢中M 2基础改进。CPM-M4耐磨性取决于热处理后的硬度和碳化物的形成，CPM-M4在M2中增加碳及钒，提高耐磨耗性；同时在考虑韧性的前提下，使用粉末冶金制程改善韧性，使CPM-M4韧性高于传统M2据统计，高速钢的韧性约为传统高速钢2-3倍，耐磨性也是3-5倍。应用广泛，适用于各种冲压模具、嵌入模具、粉末成型模具、刀具中的拉刀、铣刀、丝攻、剪刀，可适用于任何需要耐磨性或韧性的零件。结合以上两种性质，CPM-M4它是目前市场上更常用、性能更好的高速优质钢。硬度因不同行业而异，取决于生产需要。硬度一般在HRC 60-66两者更合适。但它也有另一个缺点，如处理变形大、次品率高等！

CPM-3V

CPM-3V: C0.80;Cr7.50;V2.75;Mo1.30特点: 粉末冶金钢韧性明显高于D2及CPM-M4，接近S7耐冲击水平，CPM3V-815～845℃，第二次预热：1000℃，淬火温度：1025～1120℃，油淬.　　回火：540～565℃，回火3次，硬度HRC58~60。在目前美国更活跃的手工刀匠中，有几个应用CPM-3V广受称赞的钢材刀匠，如ROB DAVIDSON和JERRY HOSSOM。ROB DAVIDSON（ROCKET KNIVES）3V刀曾被测试过，结果确实令人叹服。JERRY HOSSOM在当今所有高合金含量的制刀钢中，CPM-3V晶粒结构更好，平均直径为1微米，这意味着3V钢可以同时具有很强的韧性和更好的刃缘。晶粒的细度和均匀性使CPM3V刀刃口磨削时，可以变得非常锋利，无需磨料破坏其碳化物颗粒，这意味着3V打磨钢刃比人们通常想象的要容易得多。

VG10

日本武生特制钢 开发的V金10号不锈钢，是“V金系列钢材中碳含量约1%，含钼1.2%及钴1.5经热处理后硬度可达%HRC60-62。VG-10更显著的特点是，它可以创造一个非常非常锋利的刀锋，是一个非常完美的刀锋。其加工性能优良，韧性和耐腐蚀性强，VG-10 刀刃材料的刀刃保持度远优于普通不锈钢刀具，多用于优质刀具。Fallkniven 这种钢主要用于产品。

GIN-1

GIN-1（AKA G-2）: 日本日立金属工业开发的优质钢材具有性能和性能8A相似，但硬度比8A稍软(HRC57-58),价格较低。碳含量略低，铬含量略高，钼含量比较好ATS-34低，是一种低成本的钢，通常是 Spyderco选用。

CTS-XHP

CTS-XHP是Carpenter基于440系列钢材开发的空冷粉末不锈钢。Carpenter自己说CTS-XHP可视为高硬度440C或不锈钢版D2。　　根据Carpenter官方介绍，CTS-XHP空冷更大硬度（as quenched）在64.5HRC左右。当CTS-XHP与440C在被热处理过程中，440C的硬度是58.5，而CTS-XHP的硬度是62.5。经过适当的热处，CTS-XHP可以同时具备440C等级防锈能力和D2耐磨等级。

20CV以及M390

20CV以及M390：从时间上，M390早于20CV，根据我不负责任的猜测，Latrobe应该是进口公司的M390推出了原型仿制20CV，两者的成分差别很小，就像ATS34和154CM。　　根据Rick Hinderer的介绍，20CV与S30V韧性好，耐腐蚀性好，刀锋保持能力差不多。根据用户的反馈，似乎似乎20CV比S30V更容易打磨。20CV标称硬度比S30V稍高，在60HRC左右，M390也在同一范围内。该钢具有耐磨性好、耐腐蚀性好、韧性好、加工方便等特点，CATRA保持性测试结果约为440C的180%，比S30V高很多。也有说法。20CV是BG42升级版，但目前还没有真正的证据支持这一说法。M390的成分为：C:1.90 Cr:20.00 Mn:0.30 Mo:1.00 Si:0.30 Wu:0.60 V:4.00 ，是防锈性，保持性，韧性都很好的钢材，耐腐蚀性强于440C，S30V，耐磨性强于S30V，BG42，韧性和BG42几乎，硬度可以赶上CPM-M4。

RWL34

RWL34是瑞典DAMASTEEL公司专门为刀具制作开发粉末钢！有一种说法认为，早期阶段154CM因为采用double-vacuum冶炼相对纯净，然后坩埚不需要节省成本double-vacuum了，于是Loveless跑去找日立，产生了ATS34，后来日立为了节约成本牺牲了产品质量，所以Loveless跑去找了damasteel，又有了RWL34。也有人说，154CM虽然这种钢口碑不错，但价格也不便宜。Loveless与日本日立讨论研发成分和效率相同的不锈钢。根据大师的要求，日本人制作了订单ATS34，与154相比，他性能相似，但价格要低得多，因此开始在刀具生产领域广受欢迎，S30V在成为主流刀具不锈钢之前，ATS34大行其道，90年代，我们熟悉ST,蝴蝶以其为主要钢材武装自己的产品。以后，美国人有了S30V，ATS34日益淡出历史舞台，各大品牌开始正确S30V尝试和普及。美国人几乎忘记了ATS34当欧洲人制造粉末时，RWL34，准确说是DAMASTEEL AB公司这样做了。RWL34在保持性、强度、韧性等方面都有了很大的进步，在欧洲人的推广实践中得到了严谨的称赞。与此同时，S30V在普及和试用之后，开始存在争议。CPM公司受RWL34成功的启示，意识到3850PX／ATS34粉末化，会产生良好的性能与销路。所以在154被别人克隆20多年后，CPM反过来决定克隆RWL34——山寨是山寨的奇迹。CPM154，154粉末应运而生，这是坩埚公司在21世纪推出的新主流钢材，近年来才流行起来。

也许我们可以这样想:

ATS34=日本版154CM粉末版ATS34=RWL34

=>

粉末版154CM=CPM154=粉末版

ATS34=RWL34

=>

CPM154=RWL34

可以换成这样说：

美国人认为ATS34日本人对美国CPM公司154CM钢的COPY。

而RWL34欧洲人对钢ATS34粉末冶钢产品。

但美国人对154CM粉末冶炼的想法早就有了，只是欧洲人先走了一步，粉末版CPM-1 54问世反而晚于RWL34。

所以从某个角度来说, CPM-154竟变成了RWL34的COPY.

YXR-7

Rockstead花田洋刃材之YXR-7

YXR7是一极高速度钢适用于切削工具例如麻花锚，拉刀、攻牙、铣洗、切断、绞刀及其它。以绩效而言，YXR7是全方位钢种，在热硬性要求不更重要的情况下可被用于切削方面。YXR7也适用于冷间的应用；

举例来说在工具用来作冲孔、成形、冲压、及其它。

本钢是兼具耐磨耗性和高韧性优越组合的高合金的冷间作业的钢种。

钢材特性：高耐磨性，高抗压强度，淬硬后高的表面硬度，优良的整体淬透性，良好的表面处理加工性，优良的抗回火软化性。

碳 C 0.82

硅 Si 0.42

锰 Mn 0.43

铬 Cr 4.00

钒 V 1.80

钼 Mo 4.80

磷 P 0.03

硫 S 0.01

钨 W 6.12

CTS-20CP

CTS-20CP是Carpenter公司利用第二代粉末冶金技术Micro-Melt研制生产的粉末工具钢，成分与S90V类似。Carpenter公司说，Micro-Melt技术可以造就更细密的晶体颗粒，减少晶体剥离。落实到应用中，这会使钢材更容易打磨，热处理稳定性更好，使工具成品更耐磨并拥有更好的韧性。据蜘蛛老板Sal Glesser说，CTS-20CP是Carpenter版本的S90V，但是从Carpenter官网的资料来看，20CP的成分似乎比S90V要复杂一点点

S90V的成分是：

Carbon 2.3%

Chromium 14.0%

Vanadium 9.0%

Molybdenum 1.0%

CTS-20CP的成分是：

Carbon 2.25%

Chromium 12.8%

Vanadium 9.25%

Molybdenum 1.3%

Manganese(maximum) 0.5%

Silicon 0.9%

Sulfer(maximum) 0.030%

KF上有一位刀友Ankerson做了一个对比测试，对比双方分别是S90V和20CP版本的Paramilitary2。两把刀在测试之前都用Edge Pro磨到了角度相同的6000目抛光锋，然后进行切割麻绳和切割硬纸板的测试。引用Ankerson的原话：两种钢都很**,从所有的测试中,我不能告诉他们之间的不同表现和排名。

综合knifedogs论坛上的一些测试来看，20CP的锋利保持度和M390以及CPMS90V是很难区分的。

大马士革

大马士革（DAMASCUS）: 是一种被广泛制造的钢材，因此几乎不可能**地定义它，不过有一点是无庸置疑的：它比任何其他类型的钢材都更受收藏家的青睐。每个铁匠做出的大马士革都略有不同，而且层数差别很大，从更简单的三层开始到数百层，甚至有人用每击40吨的压力将300层钢箔冲压成大马士革。无论哪一种大马士革都是非常美丽的。

附：钢材中的化学元素及其作用

碳（Carbon）:存在于所有的钢材，是更重要的硬化元素。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0.5%以上的碳，也成为高碳钢。

铬（Chromium）:增加耐磨损性，硬度，更重要的是耐腐蚀性，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CPM 420V。

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，CPM440V和420V含有大量的钒。而BG-42与ATS-34更大的不同就是前者含有钒。