刀具使用者在選擇刀具時(shí)，通常由於疏於對(duì)刀具合金鋼及相關(guān)刀具生產(chǎn)工藝的了解，而導(dǎo)致在刀具產(chǎn)品選擇上的諸多誤區(qū)。因此，如何選擇滿意并能滿足用途要求的刀具并非易事。掌握一些必要的刀具材料的基本性能特點(diǎn)及相關(guān)知識(shí)，將有助於刀具使用者對(duì)刀具提出更專業(yè)的技術(shù)要求，從而采購(gòu)到更為理想的刀具產(chǎn)品。
刀具制造商一般會(huì)根據(jù)其企業(yè)規(guī)模和市場(chǎng)需求來(lái)選擇并采購(gòu)刀具合金。大型刀具生產(chǎn)商自然會(huì)比小型廠家選擇更多的合金種類，以豐富其產(chǎn)品應(yīng)用范圍，擴(kuò)大市場(chǎng)占有率。隨著市場(chǎng)和技術(shù)的發(fā)展，領(lǐng)先的刀具生產(chǎn)商在優(yōu)先選擇熟悉和成熟鋼種的同時(shí)，亦會(huì)根據(jù)市場(chǎng)需求的提高而選擇更先進(jìn)的合金來(lái)生產(chǎn)更高端的刀具產(chǎn)品。然而，無(wú)論是成熟產(chǎn)品抑或新產(chǎn)品，刀具生產(chǎn)商都對(duì)合金的內(nèi)在品質(zhì)和供應(yīng)商的穩(wěn)定質(zhì)量有嚴(yán)苛的要求。特別對(duì)新合金的使用，刀具生產(chǎn)商會(huì)面對(duì)較大的風(fēng)險(xiǎn)和壓力，相應(yīng)地，新合金的成功應(yīng)用也會(huì)給商家?guī)?lái)更好的商機(jī)和更高的利潤(rùn)。
市場(chǎng)上的“CTSTM”的系列刀具合金材料，可以體現(xiàn)出出色的刀刃鋒利度，優(yōu)異的表面質(zhì)量以及加工性能。該系列合金熱處理響應(yīng)穩(wěn)定，組織均勻細(xì)化，因此具有廣闊的用途和應(yīng)用前景。
按合金成份和工藝，CTSTM系列刀具合金可分為三個(gè)類別：低合金馬氏體不銹鋼，高碳耐磨合金鋼以及粉末冶金合金。特別是粉末合金，在加工和使用性能上具有突出的優(yōu)勢(shì)，代表了當(dāng)前最先進(jìn)的刀具材料。下面對(duì)這三類合金的特點(diǎn)和應(yīng)用作出概述。
高碳耐磨合金鋼
高碳耐磨合金鋼含碳較高，其它合金元素也較多，因而其耐磨性和刃口保持性更為出色。與普通馬氏體不銹鋼刀具合金相比，碳含量增加0.3%-1.0%，鉻增加1%左右。相比而言，這類合金耐蝕性和表面質(zhì)量整體會(huì)略遜於低合金馬氏體不銹鋼，且加工性能加工表面質(zhì)量也有局限。而在實(shí)際應(yīng)用中，相同牌號(hào)，不同廠家的合金會(huì)表現(xiàn)出很大的差別。原因在於合金的性能非常依賴於合金熔煉過(guò)程及雜質(zhì)成分的控制，以及合金組織對(duì)熱處理的響應(yīng)特性等。因而，優(yōu)質(zhì)的合金鋼會(huì)表現(xiàn)出優(yōu)化的微觀組織和優(yōu)良的使用性能。表1為CTS系列合金成分表
粉末冶金鋼
粉末冶金合金耐磨性突出，明顯優(yōu)於軸承類合金，可用於特殊優(yōu)質(zhì)的刀具制造和應(yīng)用。缺點(diǎn)通常表現(xiàn)為成本較高，且難於加工、開(kāi)刃。然而通過(guò)成份優(yōu)化，精密生產(chǎn)的粉末合金可兼具良好的加工性能和出色的使用性能。
對(duì)刀具合金而言，均勻細(xì)化的碳化物有利於刀具的鋒口鋒利度及鋒口保持性。這類合金中，當(dāng)碳含量高於0.5%，且Cr、Mo和V含量達(dá)到一定水平，就會(huì)形成特殊碳化物。鐵碳化物硬度可達(dá)Rc64，而鉻碳化物硬度更高，接下來(lái)的鉬碳化物和礬碳化物硬度則更高，如礬碳化物硬度可達(dá)Rc80。因而，合金化元素Cr，Mo，V是提高刀具性能的有利元素。對(duì)CTSTM系列合金，在硬度約為Rc58-60的回火的合金基體上，各類碳化物均勻分布，表現(xiàn)可視為細(xì)小微觀硬質(zhì)齒，這樣的微觀組織可使得刀具更鋒利耐用。
CTSXHP和CTS40CP是這兩種粉末冶金刀具材料，具有出色的鋒口保持性和耐腐蝕性，由於粉末冶金獲得的超細(xì)均勻的組織，合金刀具特別易於開(kāi)刃，且表面質(zhì)量極高，可作鏡面處理。致密粉末冶金微觀組織，使合金加工效率成倍提高，不僅有完美的刀具表面質(zhì)量，而且可極大降低加工成本。
選材總結(jié)
刀具生產(chǎn)商深知刀具使用性能和成本及加工生產(chǎn)性能的矛盾，因而選材時(shí)會(huì)折中考慮。合金刃口保持度好的合金，難免會(huì)面臨材料難於加工和開(kāi)刃的困難，而若犧牲一些刃口保持度，則可換來(lái)一定的耐腐蝕性提高。下面Selectaloy選材圖可用來(lái)了解各類合金的綜合性能，同時(shí)可以直觀的比較各類合金使用性能，從而幫助刀具使用者和生產(chǎn)商選擇合適的合金。
如圖2，我們以大家熟悉的420不銹鋼為例，根據(jù)刃口保持度和耐蝕性的要求移動(dòng)位置，就可以找到相比420性能的其它合適的合金種類。
圖2 Selectaloy選材圖
需要特別指出的是，其它一些選材的關(guān)鍵因素圖中沒(méi)有體現(xiàn)。對(duì)刀具合金，合金成份是否“清潔”和組織是否細(xì)密均勻?qū)ζ湫阅苡绊懛浅ｊP(guān)鍵。如微量雜質(zhì)元素的含量，S、P、Sn、Pb和Bi等元素的存在，會(huì)極大地影響刀具的實(shí)際使用性能。
人們通常認(rèn)為碳化物不利於刀具的使用，實(shí)際上均勻彌散的碳化物分布對(duì)刀具的性能很有利。而且，初級(jí)碳化物和二級(jí)碳化物其分布析出不同、形貌相異。合理優(yōu)化的控制這些碳化物的析出和分布能夠在馬氏體基體上形成有利於合金刀具使用性能的綜合優(yōu)化效果。自然，只有在合金成份、清潔度、微觀組織均勻，以及合適的熱處理工藝下才可獲得優(yōu)化的復(fù)合微觀組織，從而使合金具備最佳的刀具應(yīng)用性能。CTSTM系列刀具合金深入優(yōu)化了碳化物在刀具中的作用，其性能明顯優(yōu)於常規(guī)刀具材料。圖3給出了CTSTM系列合金與常規(guī)刀具合金的性能比較。
圖3 CTS系列合金刀鋒耐磨性比較Total Card Cut(TCC，in mm)。資料來(lái)自CATRA (Cutlery and Allied Trades Research Association)，TCC越大刀越耐磨持久
在實(shí)際采購(gòu)時(shí)，如何把顯而易見(jiàn)的性能指標(biāo)和材料品質(zhì)結(jié)合起來(lái)非常重要。在對(duì)合金基本類別、成份等了解的情況下，需要進(jìn)一步了解合金生產(chǎn)商的聲譽(yù)、產(chǎn)品技術(shù)能力和合金的實(shí)際性能特點(diǎn)。