Díky Aaron T Grote, J. Braun, Pan KnifeGuy, jethro fluegel, Philip Ward, a Matt Peterson stává Nůž Ocel Šprti Patreon příznivců!
ZDP-189 a Cowry-X
ZDP-189 je ocel vyráběná společností Hitachi a Cowry-X je vyráběna společností Daido. Nebyl jsem schopen najít mnoho základních informací o vývoji těchto ocelí. Sal Glesser z Spyderco hlásil, že poprvé slyšel o ZDP-189 kolem roku 2000 , a nejdříve odkaz jsem našel na Cowry-X na Bladeforums v roce 2001 . Takže obě oceli jsou už nějakou dobu. Skutečnost, že dvě společnosti propuštěn v podstatě stejný produkt, možná naznačuje, že ocel byla patentována, což znamená málo informací bude k dispozici o jeho rozvoj. Obě oceli mají zajímavé složení s 3% uhlíku a 20% chrómu spolu s několika dalšími malými přísadami. Existuje několik různých hlášených skladeb pro ZDP-189, pokud jde o obsah Mo, V A W, ale níže je od Spyderco.
na tuto ocel jsem už nějakou dobu zvědavý kvůli její velmi vysoké potenciální tvrdosti, takže jsem byl nadšený, když mi Richard Airey ze speciálních ocelí Barmond nabídl kus ZDP-189 k analýze.
aktualizace 2/4/2020: Knife Steel Nerds reader Yudai mi poslal odkazy na patenty Daido a Hitachi. Je hezké mít čtenáře, kteří lépe vyhledávají patenty v cizím jazyce.
https://patents.google.com/patent/JPH11279677A/en?oq=11-279677
https://patents.google.com/patent/JP3894373B2/en?oq=09-104954
Tvrdost
nejzajímavější věc, o ZDP-189 a Cowry-X je velmi vysoká dosažitelná tvrdost, 67 Rc nebo dokonce vyšší. Podle datového listu ZDP-189 je maximální tvrdost asi 70 Rc, pokud je podána studená úprava v suchém ledu.
takže jedna z největších záhad o ZDP-189 je důvod, proč je schopen dosáhnout tak vysoké tvrdosti. Udělal jsem experimenty tepelného zpracování v celé řadě různých nerezových nástrojových ocelí a nejvíce max kolem 63-65 Rc, tak jak je ZDP-189 schopen dosáhnout 70 Rc? Abychom mohli odpovědět na tuto otázku, musíme diskutovat o tom, co řídí tvrdost, abychom viděli, které faktory ZDP-189 využívá.
uhlík v martenzitu
primárním faktorem, který řídí tvrdost nástrojových ocelí, je množství uhlíku, které je v martenzitu. Během austenitizing, karbidu se rozpustí uvedení uhlíku v roztoku austenitu, a pak ocel se rychle ochladí, aby se „zamknout“ uhlíku v martenzitu. Přečtěte si více o síle martenzitu v tomto článku. S 3% uhlíku, je možné získat docela dost uhlíku v roztoku s ZDP-189 A Cowry-X.
můžete vidět, že maximální tvrdosti dosahuje vrcholu kolem 67 Rc nebo tak, a to buď klesá nebo dokonce klesá minulosti obsahem uhlíku asi 1%. Důvodem, proč může tvrdost klesnout, je nadměrný zadržený austenit. To lze vidět v temperovacím grafu“ bez subzero “ ZDP-189, kde austenitizace 1025°C vedla k nižší tvrdosti než austenitizace 1000°C. Vyšší austenitizace vedla k většímu množství uhlíku v roztoku, ale nadměrně zadržený austenit, takže jeho tvrdost byla snížena.
Zadrženého Austenitu
Když ocel je kalená z vysoké teploty austenitu fáze, oceli tvoří martenzit, jak je postupně ochladí. Tvorba martenzitů není řízena časem, ale téměř výhradně teplotou. Takže martenzit vznik je popsán teploty jako martenzit start (teplota, při které martenzit začíná tvořit) a martenzit finish (100% martenzitu). Různé legující prvky, včetně uhlíku, snižují počáteční a konečnou teplotu martenzitu a konečná teplota může být pod pokojovou teplotou. Když je martenzitová transformace neúplná, v mikrostruktuře zůstává austenit, který se nazývá „zadržený“ austenit. Austenit je mnohem měkčí než martenzit, a proto, když je přítomen ve významných množstvích, sníží tvrdost. Studené procedury, jako suchý led nebo kapalný dusík se používá k ochlazení oceli blíže k martenzit finish teploty a tedy snížení zbytkového austenitu obsahu a zvýšení tvrdosti. Více o léčbě nachlazení si můžete přečíst v těchto článcích: Část 1, Část 2, Část 3. Tam je nějaký bod, nicméně, kde i kapalný dusík již převádí všechny zadrženého austenitu, takže tam je nějaký limit tvrdosti, které lze získat i při kryo ošetření.
nerezové oceli mají významné množství chrómu v roztoku pro zlepšení odolnosti proti korozi. Chrom však snižuje počáteční a cílovou teplotu martenzitu, což zvyšuje zadržený austenit. Tady je rovnice, která aproximuje příspěvek každého prvku na martenzit start:
Ms (°C) = 539 – 423*C(%) – 30.4*Mn(%) – 12.1*Cr(%) – 7.5*Mo(%) – 7.5 * Si (%)
můžete vidět, že chrom nemá na Ms nejsilnější účinek, ale když máte v roztoku 10-15% Cr, začne se sčítat. To je hlavní důvod, proč většina nerezových nástrojových ocelí vrcholí kolem 63-64 Rc, protože s 11-12% Cr v roztoku, který je asi limit, pokud jde o zamezení zadrženého austenitu s kryo. Vyšší korozní odolnost ocelí s 14-15% Cr v roztoku mají i nižší limity, což je pravděpodobně důvod, proč LC200N/Z-Finit a Vanax jsou omezeny na asi 61 Rc. Přečtěte si více o mezích tvrdosti těchto ocelí v tomto článku.
má ZDP-189 nízký obsah Chromu v roztoku, aby se dosáhlo jeho vysoké tvrdosti? Podle odhadů Thermo-Calc je odpověď Ano, předpovídání asi 6,5% chrómu v roztoku při 1025°C. byl jsem docela šokován tímto číslem, protože se očekává, že nerezové oceli budou mít alespoň 10% chrómu v roztoku. Při pohledu na poměr Cr:C to však dává smysl. Níže jsem uvedeny Čr:C rovnováhy pro řadu z oceli, které mají jen málo jiných legujících prvků na bahnité analýzy:
můžete vidět, že dokonce i non-nerez D2 ocel má vyšší Cr:C bilance než ZDP-189. To není ideální způsob pro odhad chrómu v roztoku, ale to nám dává jednoduchou kontrolu Thermo-Calc odhad. Co to znamená pro odolnost proti korozi ZDP-189? K tomu se dostaneme později, ale první…
Temperování Karbidy
obecně platí, že tvrdost je primárně řízen sílu martenzit a pak omezena zbytkového austenitu obsahu. Karbidy však také ovlivňují tvrdost. Při temperování se vytvářejí velmi malé karbidy a při určitých temperovacích teplotách mají tyto karbidy správnou velikost pro zvýšení tvrdosti. U nerezových ocelí existují dva vrcholy, které můžete vidět ve výše uvedených křivkách tvrdosti ZDP-189. Jeden je kolem 100°C (212 ° F) a druhý je kolem 525°C (975°F). Více o tomto „posílení srážek“ si můžete přečíst v tomto článku o temperování. Datový list ZDP-189 doporučuje rozsah popouštění 100-150°C (212-300°F), což jsou nejnižší teploty popouštění, jaké jsem kdy viděl v datovém listu. Toto doporučení je zřejmě využít, že srážení posílení vrchol s nízkými teplotami popouštění, bez ohledu na houževnatost nebo jiné nepříznivé účinky z velmi nízkých teplot popouštění. Toto doporučení je pro mě zvláštní, protože tvrdost je stále poměrně vysoká i při temperovací teplotě 200°C (400°F). Zřejmě hledají tvrdost nad vším ostatním.
Primární Karbidy
větší „primární“ karbidy, které se tvoří při lití a přispívají k odolnosti proti opotřebení může také ovlivnit tvrdost, alespoň pokud je přítomen ve velkých množstvích. Níže jsem srovnání mezi Vanadis 4 Extra (8% karbid), 10V (16% karbid), a 15V (23% karbidu), které jsou relativně podobné oceli, ale s různým množstvím vanad karbidu. To je „as-quenched“ tvrdost pro každou oceli po austenitizing, desky, kalení, a pak se ponořit do kapalného dusíku za hodinu. Můžete vidět, že vrchol tvrdost byla vyšší, když tam byl více karbidu v oceli:
ZDP-189 má velmi vysoký obsah karbidu, o 30%. Tento velmi vysoký obsah karbidu pravděpodobně pomáhá zvýšit tvrdost oceli. Níže je mikrograf, který jsem vzal z mého ZDP-189 a má více karbidu než jakákoli ocel, kterou jsem vyfotografoval, než Rex 121, který jsem ukázal níže jako srovnání. V tomto článku můžete porovnat s jinými ocelemi.
ZDP-189 – 1850°F austenitize (31% karbidu objem)
Rex 121 – 1925°F austenitize (32% karbidu objem)
Tvrdost Shrnutí
Proto ZDP-189 maxes tvrdosti v několika způsoby: 1) vysoký uhlík v roztoku, 2) nízký zadržený austenit z nízkého chrómu v roztoku, 3) nízké doporučené teploty popouštění pro zpevnění srážek a 4) vysoký objem karbidu. Provedl jsem pouze jedno tepelné zpracování ZDP-189, které používalo austenitizaci 1850°F, kapalný dusík a teplotu 400°F. Datový list ukazuje asi 67 Rc, ale s tímto tepelným zpracováním jsem dostal 65 Rc. Nejsem si jistý, co způsobilo nesoulad. Neprováděl jsem řadu tepelných ošetření, abych viděl jeho maximální potenciální tvrdost. Odchylka 2 Rc však není neuvěřitelně velká a alespoň 67 Rc by mělo být možné snížením použité popouštěcí teploty. Možná by optimalizovanější austenitizační teplota mohla dále zvýšit tvrdost.
Odolnost
provedl jsem houževnatosti, měření s použitím stejné tepelné zpracování: 1850°F, deska uhasit, kapalného dusíku, a 400°F náladu 65 Rc. S vysokým obsahem karbidu a vysokou tvrdostí se neočekává, že houževnatost ZDP-189 bude vysoká. A skutečně to bylo zjištěno při měření houževnatosti. Mám širší pohled na nerezové grafu a také zvětšený pohled vidět, kde se to hodí lépe:
ZDP-189 měl nejnižší houževnatost nějaké jiné nerezové rozdíl od možná 62.5 Rc N690. Žádná jiná nerezová ocel však nebyla testována nad 64 Rc. AEB-L I CPM-154 měly výrazně lepší houževnatost při 64 Rc. Rex 121 a Maxamet byly testovány s ještě nižší houževnatostí, ale ty byly 67 Rc nebo vyšší. V podobném rozsahu tvrdosti tedy není mnoho srovnání. Bez ohledu na to není houževnatost nijak zvlášť vysoká, jak bychom očekávali od oceli at 65 Rc s velkým objemem karbidu. Znovu, toto houževnatost měření není velké překvapení, protože i Hitachi ani měřit tvrdost, ZDP-189 jako velmi dobré:
Okraj Retenční
mám experimentální výsledek pro ZDP-189 z CATRA testování, s hodnotou 162%. Toto procento je relativní k 440C při 58-59 Rc (se stejnou geometrií hran). Takže 440C je nastaveno na 100% a vše ostatní je porovnáno s touto hodnotou. Tato hrana uchovávání ZDP-189 je poměrně vysoká, ale pořád nižší nerezové oceli jako S90V. Je to proto, ZDP-189 je tvořena měkčí chrom karbidy, které nepřispívají tolik k okraji retenční jako karbidy vanadu jako v S90V.
V grafu výše, při pohledu na trendové linie pro karbidu chromu ZDP-189 vypadá trochu nízké. Pokud je to způsobeno experimentální variabilitou (jako je poněkud odlišná geometrie hran nebo ostření vedoucí k nižší hodnotě), ZDP-189 by se přiblížil k S90V, kolem 190%. Nebo to možná naznačuje, že existuje určitá saturace účinku objemu karbidu kolem určitého množství. Doufejme, že můžeme v budoucnu provést nějaké experimenty CATRA, abychom se na to více podívali. Ocel jako S90V však získává vyšší retenci hran s menším celkovým karbidem, což pravděpodobně znamená, že by měla vynikající houževnatost pro danou úroveň retence hran.
odolnost proti korozi
jak je uvedeno v části tvrdosti, zdá se, že ZDP-189 má nízký obsah Chromu „v roztoku“, což je především to, co řídí odolnost proti korozi. Nicméně, Hitachi představila korozní experimenty s ZDP-189, které ukazují oceli mají srovnatelnou odolnost proti korozi, aby 440C a ATS34:
předtím jsem psal o korozi v tomto článku, kde jsem dal ZDP-189 velmi nízké hodnocení pro odolnost proti korozi a předpověděl, že to nekvalifikoval jako „nerez.“V tomto článku jsem dokončil řadu ocelí na zrnitost 400 po tepelném zpracování a nastříkal na ně vodu. Všechny oceli byly bez rzi / koroze s výjimkou XHP, a tak jsem se domníval, že se nekvalifikuje jako „nerezová“ ocel, i když tato definice je mezi metalurgy překvapivě pochybná. Tento experiment jsem zopakoval se ZDP-189 spolu s Takefu SG2 a VG10 současně. Obě oceli Takefu prošly bez koroze, ale ocel ZDP-189 zaznamenala výrazné rezivění již po 8 hodinách.
nemám dobré vysvětlení, proč Hitachi našel slušnou odolnost proti korozi se ZDP-189, zatímco já ne. Možná tyto testy kyseliny s hromadnou ztrátou nepředpovídají rezivění dobře. Nebo možná měli špatné testovací postupy nebo zveličovali své výsledky; nemohu říci. Nicméně, Thermo-Calc předpovídá nízký Cr v roztoku, poměr Cr:C je velmi nízký, a vysoká dosažitelná tvrdost vše ukazuje na Cr v roztoku je nízká. Kromě toho existují zprávy od uživatelů o tom, že odolnost proti korozi ZDP-189 je relativně nízká . Takže věřím, že můj korozní test přes Hitachi. ZDP-189 není nerezová ocel.
Ostření a Dokončovací
ZDP-189 má všechny karbidu chromu, což je dobré z ostření nebo dokončení hlediska, protože tyto karbidy jsou měkčí než oxid hlinitý. ZDP-189 se používá v mnoha japonských kuchyňských nožích s vysokou tvrdostí, které jsou často naostřeny vodními kameny na bázi oxidu hlinitého. Karbidy vanadu v ocelích, jako jsou S30V a S90V, jsou tvrdší než oxid hlinitý, což může ztěžovat jejich ostření brusivy oxidu hlinitého. Ne nemožné, ale obtížnější. Tato skutečnost pravděpodobně usnadňuje ostření ZDP-189 ve srovnání s jinými ocelemi s podobnou úrovní retence hran. Dokončení nebo leštění oceli by bylo také snazší díky nedostatku karbidu vanadu.
výměna ZDP-189 za skutečnou nerezovou
existuje mnoho nerezových ocelí, které mohou dosáhnout 66 + Rc výroby ZDP-189 o něco méně speciální. Co když však výrobce chce, aby ocel odpovídala výkonu ZDP-189, ale chce ocel, která je ve skutečnosti nerezová, spíše než „polo-nerezová“ ocel? Nejprve bychom měli vypsat vlastnosti, které chceme porovnat:
- Vysoká tvrdost
- Vysoká hrana retenční
- nedostatek vanadové karbidy pomoci s ostření
CPM-154
K dosažení vysoké tvrdosti chceme chromu v roztoku na spodní straně, ale stále být nerezové. Jeden způsob, jak zlepšit odolnost proti korozi bez chromu je s molybdenu, jak je znázorněno v tomto grafu, z mé odolnost proti korozi experimenty:
můžete vidět, že CPM-154 má nejnižší Cr ocelí na grafu, ale má slušnou odolnost proti korozi díky vysokému obsahu Mo. CPM-154 také prošel “ je to nerezové?“test s destilovanou vodou. Molybden má menší vliv na zadržený austenit než Cr (viz rovnice Ms), takže to může být způsob, jak dosáhnout relativně vysoké tvrdosti, přestože je nerezový. Také jsem se snažil nízké teploty popouštění (< 300°F) vidět zvýšení možné z posílení srážek. Obvykle nedoporučuji temperování pod 300°F, ale Hitachi dělá s ZDP-189, takže si myslím, že to není podvádění. CPM-154 má také tu výhodu, že je tvořen karbidy Chromu, takže ostření není ovlivněno tvrdšími karbidy vanadu.
už jsem věděl přibližné austenitizing teploty pro maximální tvrdost z předchozí tepelné zpracování experimentů, takže jsem omezil svou analýzu na 2000, 2025 a 2050°F austenitizing teploty s 20 minut. Pak jsem plech kalené, ponořena do kapalného dusíku po dobu 12 hodin nebo tak, a pak tvrzeného dvakrát po dobu 2 hodin každý čas na následující teploty:
vypadá To, že jsme ne zcela dosáhnout 66 Rc, ale skoro jsme se tam dostali. Pokles tvrdosti nad 2025°F je z přebytku zadrženého austenitu se vším tím uhlíkem a chromem v roztoku. Udělal jsem tepelného zpracování 2025°F 300°F temperament, který vyústil v asi 64.1 Rc pro sílu exempláře, které můžete vidět v předchozím houževnatost diagramy. ~64 Rc CPM-154 měl výrazně vyšší houževnatost než ZDP-189, takže má výhodu houževnatosti oproti ZDP. Bylo by zajímavé vidět, jaká je tvrdost s teplotou 250°F a 65 + Rc, ale možná 64 Rc je pro většinu lidí dostačující.
S90V a S110V
Takže si myslím, že CPM-154 je slušná volba vzhledem k jeho relativní snadnost v ostření, potenciál pro 65+ Rc, a dobrou odolnost proti skvrnám. Je však pravděpodobné, že krok dolů od ZDP-189, pokud jde o zadržování hran i při tepelném zpracování na tuto vysokou tvrdost kvůli sníženému obsahu karbidu. Existují dvě další možnosti podívat se na, pokud vypustíme požadavek vyhnout karbidy vanadu, což nás vede k S90V a S110V. Tyto oceli přesahovat okraj uchovávání ZDP-189, ale jsou poněkud více časově náročné, aby dokončit nebo polské, protože tvrdé karbidy. S těmito dvěma jsem provedl řadu tepelných ošetření ve snaze maximalizovat tvrdost a zjistil jsem, že mohou dosáhnout 66 + Rc:
těmto ocelím pomáhá dosáhnout vysoké tvrdosti díky vysokému obsahu karbidu, výrazně vyššímu než CPM-154. S110v má v roztoku více chrómu, což by vedlo k více zadrženému austenitu, ale kobalt v S110V snižuje zadržený austenit, takže chrom je kompenzován. Bohužel nemám výsledky houževnatosti ani pro jednu z těchto ocelí, ať už při vysoké tvrdosti nebo ne. Přijdou v budoucnu. Tyto oceli však mají vysokou tvrdost, vysokou retenci hran a dobrou odolnost proti korozi. Proto doporučuji CPM-154 pro houževnatost a snadné ostření a S90V nebo S110V pro nejvyšší retenci a tvrdost hran.
mohl by být ZDP-189 přepracován tak, aby byl nerezový?
ZDP-189 by mohl být přepracován tak, aby byl nerezový, v závislosti na úrovni tvrdosti, která by byla přijatelná a stále splňovala cílové vlastnosti. K udržení podobného objemu karbidu Chromu pro odolnost proti opotřebení, ale zvýšenou odolnost proti korozi, potřebujeme vyšší chrom, ale nižší uhlík. Samotné zvýšení chrómu by vedlo k vyšší odolnosti proti korozi, ale ještě více karbidu, který nechceme. Samotné snížení uhlíku by vedlo ke snížení tvrdosti a tvrdosti karbidu, ale ke zlepšení odolnosti proti korozi. Zvýšený chróm a snížený uhlík však mohou udržovat objem karbidu a zároveň zvyšovat odolnost proti korozi. Například, podle Thermo-Calc, ocel s 2.28% C a 24% Cr bude udržovat podobné karbidu chromu obsah 30% při současném zvýšení chromu v roztoku na 11% v roce 1875°F. To by také znamenalo významné snížení uhlíku v roztoku 0,4%, snížení tvrdosti, pravděpodobně stále 63 Rc, nebo tak, vzhledem k tomu, že karbid a kryo léčbu. Při vyšší austenitizační teplotě by bylo tepelně ošetřitelné alespoň 64 Rc, ne-li o pár bodů vyšší. Stejně jako u CPM-154 a mnoha dalších nerezových ocelí by jedním z primárních limitujících faktorů tvrdosti byl přebytek zadrženého austenitu. Zdá se však nepravděpodobné, že by v dohledné době přišla nějaká upravená verze ZDP-189.
ZDP-189 vs Cowry-X
Jak by se dalo očekávat, malý slitiny kromě rozdílů mezi ZDP-189 a Cowry X neočekává se významný rozdíl ve vlastnostech mezi těmito dvěma. Možná vyšší Mo a W v ZDP-189 poněkud zlepšuje odolnost proti korozi, ale jak je vidět v tomto článku, nestačí. Byl bych překvapen, kdyby mezi těmito dvěma ocelemi byl velký měřitelný rozdíl.
shrnutí a závěry
ZDP-189 je zajímavá ocel díky své vysoké tvrdosti, přestože je inzerována jako nerezová ocel. Má však nízkou houževnatost a experimenty s odolností proti korozi potvrzují, že ocel není ve skutečnosti velmi odolná vůči skvrnám. Nepovažuji to za nerezovou ocel. Jeho retence hran je dobrá, ale získává tuto retenci hran velmi vysokým obsahem karbidu, což snižuje houževnatost a jemné chování hran. Existuje mnoho dalších možností oceli, které mohou dosáhnout vysoké tvrdosti a / nebo retence hran, pokud nejsou vyžadovány nerezové úrovně odolnosti proti korozi, takže ZDP-189 je mnohem méně zvláštní. Kvůli falešné reklamě na tuto ocel jako „nerezovou“ dávám ZDP-189 cenu Knife Steel Nerds „Most Overrated Steel“.
Hašew, Mike. „Ferrari ocelových čepelí?“Blade Magazine February 2005, s. 66-69.
https://www.bladeforums.com/threads/vg-10-steel.180486/
https://www.bladeforums.com/threads/zdp-189-corrosion-resistance-compared.992801/#post-11297843
Jako Načítání…
