köszönet Aaron T Grote-nak, J. Braunnak, Mr. KnifeGuy-nak, Jethro fluegelnek, Philip Wardnak és Matt Petersonnak, hogy a Knife Steel Stréberek Patreon támogatói lettek!
ZDP-189 és Cowry-X
a ZDP-189 a Hitachi, a Cowry-X pedig a Daido által gyártott acél. Nem találtam sok háttérinformációt ezen acélok fejlesztéséről. Sal Glesser a Spyderco-tól arról számolt be , hogy először hallott a ZDP-189-ről 2000 körül, és a legkorábbi utalást a Cowry-X-re találtam a Bladeforums-on 2001-ben . Tehát mindkét acél már egy ideje létezik. Az a tény, hogy két vállalat lényegében ugyanazt a terméket bocsátotta ki, talán azt jelzi, hogy az acélt nem szabadalmaztatták, ami azt jelenti, hogy kevés információ áll rendelkezésre a fejlesztéséről. Mindkét acél érdekes összetételű, 3% szén-és 20% krómot tartalmaz, néhány más apró kiegészítéssel együtt. Van néhány különböző jelentett kompozíció a ZDP-189-hez A Mo, V és W tartalom szempontjából, de az alábbiakban a Spyderco-tól származik.
már egy ideje kíváncsi vagyok erre az acélra a nagyon magas potenciális keménysége miatt, ezért izgatott voltam, amikor Richard Airey, a Barmond Special Steels felajánlotta nekem egy darab ZDP-189-et elemzésre.
frissítés 2/4/2020: Knife Steel Nerds olvasó Yudai linkeket küldött nekem a Daido és a Hitachi szabadalmaihoz. Jó, hogy vannak olyan olvasók, akik jobban tudnak idegen nyelvű szabadalmakat keresni.
https://patents.google.com/patent/JPH11279677A/en?oq=11-279677
https://patents.google.com/patent/JP3894373B2/en?oq=09-104954
keménység
a legérdekesebb dolog a ZDP-189 és a Cowry-X esetében a nagyon magas, 67 Rc vagy még magasabb keménység. A ZDP-189 adatlap szerint a maximális keménység körülbelül 70 Rc, ha hideg kezelést kapnak szárazjégben.
tehát a ZDP-189 egyik legnagyobb rejtélye az, hogy miért képes ilyen nagy keménységet elérni. Tettem hőkezelési kísérletek egy sor különböző rozsdamentes szerszám acélok és a legtöbb max körül 63-65 Rc, így hogyan ZDP-189 képes arra, hogy ez a 70 Rc? A kérdés megválaszolásához meg kell vitatnunk, hogy mi szabályozza a keménységet, hogy lássuk, mely tényezőket használja ki a ZDP-189.
szén a Martenzitban
a Szerszámacélok keménységét szabályozó elsődleges tényező a martenzitban lévő szén mennyisége. Az ausztenitizálás során a karbidot feloldják, a szenet ausztenit oldatba helyezve, majd az acélt gyorsan leállítják, hogy “rögzítsék” a szenet a martenzitban. További információ a martenzit erejéről ebben a cikkben. A 3%-os szén-dioxid-kibocsátással a ZDP-189 és a Cowry-X oldatban elég sok szén nyerhető.
láthatjuk, hogy a maximális keménység eléri a csúcsot körülbelül 67 Rc, vagy úgy, vagy kiegyenlíti, vagy akár csökken már a szén-dioxid-tartalom körülbelül 1%. A keménység csökkenésének oka a túlzott visszatartott ausztenit. Ez látható a ZDP-189″ nulla alatti ” temperálási diagramjában, ahol az 1025 kb C austenitize alacsonyabb keménységet eredményezett, mint az 1000 KB C austenitize. A magasabb ausztenitizálás több szénhez vezetett az oldatban, de túlzottan megtartotta az ausztenitet, így keménysége csökkent.
a megtartott ausztenit
amikor az acélt a magas hőmérsékletű ausztenit fázisból leállítják, az acél fokozatosan lehűtve martenzitet képez. A martenzit képződését nem az idő, hanem szinte teljes egészében a hőmérséklet szabályozza. Tehát a martenzit képződését olyan hőmérsékletek írják le, mint a martenzit kezdete (az a hőmérséklet, amelyen a martenzit kialakulni kezd) és a martenzit befejezése (100% martenzit). Különböző ötvözőelemek, beleértve a szenet is, csökkentik a martenzit kezdési és befejezési hőmérsékletét, és a befejezési hőmérséklet szobahőmérséklet alatt lehet. Ha a martenzit transzformáció hiányos, a mikrostruktúrában marad az ausztenit, amelyet “visszatartott” ausztenitnek neveznek. Az ausztenit sokkal lágyabb, mint a martenzit, ezért ha jelentős mennyiségben van jelen, csökkenti a keménységet. Hideg kezelésekkel, például szárazjéggel vagy folyékony nitrogénnel hűtik az acélt közelebb a martenzit felületi hőmérsékletéhez, és ezáltal csökkentik a megtartott ausztenit tartalmat és növelik a keménységet. A hideg kezelésekről többet olvashat ezekben a cikkekben: 1.rész, 2. rész, 3. rész. Van azonban egy pont, ahol még a folyékony nitrogén sem alakítja át az összes visszatartott ausztenitet, így van némi korlátozás a keménységre, amely még krio kezelésekkel is elérhető.
a rozsdamentes acélok jelentős mennyiségű krómot tartalmaznak az oldatban a korrózióállóság javítása érdekében. A króm azonban csökkenti a martenzit kezdési és befejezési hőmérsékletét, ami növeli a megtartott ausztenitet. Itt van egy egyenlet, amely megközelíti az egyes elemek hozzájárulását a martenzit kezdetéhez:
Ms (C) = 539 – 423*C (%) – 30,4*Mn (%) – 12,1*Cr (%) – 7,5*Mo (%) – 7.5 * Si(%)
láthatja, hogy a krómnak nincs a legerősebb hatása az Ms-re, de ha 10-15% Cr van az oldatban, akkor elkezd összeadni. Ez az elsődleges oka annak, hogy a legtöbb rozsdamentes szerszámacél 63-64 Rc körül helyezkedik el, mert 11-12% Cr oldatban ez a határérték a visszatartott ausztenit krio-val történő elkerülése szempontjából. A magasabb korrózióállóságú, 14-15% Cr oldatú acélok még alacsonyabb határértékekkel rendelkeznek, ezért valószínű, hogy az LC200N/Z-Finit és a Vanax körülbelül 61 Rc-re korlátozódik. További információ ezen acélok keménységi határértékeiről ebben a cikkben.
a ZDP-189 oldatában alacsony a króm a nagy keménység elérése érdekében? A Thermo-Calc becslései szerint a válasz igen, körülbelül 6,5% krómot jósol az oldatban 1025cc-nél. nagyon megdöbbentett ez a szám, mivel a rozsdamentes acélok várhatóan legalább 10% krómot tartalmaznak az oldatban. Ha azonban a Cr: C arányt nézzük, akkor ennek van értelme. Az alábbiakban bemutattam a Cr: C egyensúlyt olyan acélok számára, amelyeknek kevés más ötvözőeleme van az elemzés sárosításához:
láthatjuk, hogy még a nem rozsdamentes D2 acél magasabb Cr:C egyenleg, mint a ZDP-189. Ez nem tökéletes módszer az oldatban lévő króm becslésére, de egyszerű ellenőrzést ad nekünk a Thermo-Calc becslésről. Mit jelent ez a ZDP-189 korrózióállósága szempontjából? Ezt később fogjuk elérni, de először …
keményítő karbidok
általában a keménységet elsősorban a martenzit szilárdsága szabályozza, majd a megtartott ausztenittartalom korlátozza. A karbidok azonban a keménységet is befolyásolják. Edzéskor nagyon apró karbidok képződnek, és bizonyos temperálási hőmérsékleteken ezek a karbidok megfelelő méretűek a keménység növeléséhez. Rozsdamentes acélokkal két csúcs van, amelyeket a fent közzétett ZDP-189 keménységi görbékben láthat. Az egyik körülbelül 100 C (212 F), a másik pedig 525 C (975 F) körül van. Erről a “csapadékerősítésről” többet olvashat ebben a cikkben a temperálásról. A ZDP-189 adatlap 100-150 C (212-300 F) temperálási tartományt javasol, amelyek a legalacsonyabb temperálási hőmérsékletek, amelyeket valaha is ajánlottam egy adatlapon. Ez az ajánlás nyilvánvalóan azt a csapadékerősítő csúcsot használja az alacsony temperálási hőmérséklet mellett, tekintet nélkül a szívósságra vagy a nagyon alacsony temperálási hőmérséklet egyéb káros hatásaira. Ez az ajánlás furcsa számomra, mert a keménység még akkor is meglehetősen magas, ha 200 Ft (400 Ft F) temperálási hőmérséklet van. Nyilvánvalóan keménységet keresnek minden más felett.
primer karbidok
az öntés során keletkező nagyobb “primer” karbidok, amelyek hozzájárulnak a kopásállósághoz, szintén befolyásolhatják a keménységet, legalábbis ha nagyon nagy mennyiségben vannak jelen. Az alábbiakban összehasonlítom a Vanadis 4 Extra (8% karbid), a 10v (16% karbid) és a 15V (23% karbid), amelyek viszonylag hasonló acélok, de különböző mennyiségű vanádium-karbiddal rendelkeznek. Ez az” as-quenched ” keménység minden acél után austenitizing, lemez kioltás, majd a dip folyékony nitrogénben egy órán át. Láthatja, hogy a csúcskeménység magasabb volt, amikor több keményfém volt az acélban:
a ZDP-189 nagyon magas karbidtartalommal rendelkezik, körülbelül 30%. Ez a nagyon magas keményfém-tartalom valószínűleg hozzájárul az acél keménységének növeléséhez. Az alábbiakban egy mikrográf vettem az én ZDP-189 és ez több keményfém, mint bármely acél már fényképezett eltérő Rex 121 amit alább bemutatott összehasonlításként. Ebben a cikkben összehasonlíthatja más acélokkal.
ZDP-189-1850 db AUSZTENITIZÁL (31% karbid térfogatszázalék)
Rex 121-1925 ons Austenitize (32% karbid térfogat)
keménység összefoglaló
ezért a ZDP-189 többféle módon maximalizálja a keménységet: 1) magas szén-dioxid-oldatban, 2) alacsony megtartott ausztenit az alacsony króm-oldatban, 3) alacsony ajánlott temperálási hőmérséklet a csapadék erősítéséhez, és 4) magas karbid térfogat. Csak egy hőkezelést végeztem a ZDP-189-gyel, amely 1850 db F austenitizálást, folyékony nitrogént és 400 db F temperálást használt. Az adatlap KB 67 Rc, de kaptam 65 Rc azzal a hőkezeléssel. Nem tudom, mi okozta az eltérést. Nem hajtottam végre egy sor hőkezelést, hogy lássam a maximális potenciális keménységét. A 2 Rc eltérés azonban nem hihetetlenül nagy, és legalább 67 Rc-nek lehetségesnek kell lennie az általam használt temperálási hőmérséklet csökkentésével. Talán egy optimalizált austenitizing hőmérséklet tovább növelheti a keménységet.
szívósság
szívósságmérést végeztem ugyanazzal a hőkezeléssel: 1850 db F, lemezoltás, folyékony nitrogén és 400 db F temperálás 65 Rc-re. Magas keményfém tartalma és nagy keménysége miatt a ZDP-189 szívóssága várhatóan nem lesz magas. És valóban ez volt a szívósság mérésében. A rozsdamentes diagram szélesebb nézete, valamint nagyított nézetem van, hogy lássam, hol illik jobban:
ZDP-189 volt a legalacsonyabb szívósság bármely más rozsdamentes eltekintve talán a 62.5 Rc N690. Más rozsdamentes acélt azonban nem teszteltek 64 Rc felett. Az AEB-L és a CPM-154 egyaránt lényegesen jobb szívóssággal rendelkezett 64 Rc-nél. A Rex 121-et és a Maxamet-et még alacsonyabb szívóssággal tesztelték, de ezek 67 Rc vagy annál magasabbak voltak. Tehát nincs sok összehasonlítás hasonló keménységi tartományban. Függetlenül attól,hogy a szívósság nem különösebben magas, mint azt elvárnánk egy acéltól 65 Rc nagy mennyiségű keményfém. Ez a szívósságmérés ismét nem jelent nagy meglepetést, mivel még a Hitachi sem mérte a ZDP-189 szívósságát nagyon jónak:
Élretenció
van egy kísérleti eredményem a ZDP-189-re a CATRA tesztelésből, 162% – os értékkel. Ez a százalék a 440C-hez viszonyítva 58-59 Rc-nél (azonos élgeometriával). Tehát a 440C 100% – ra van állítva, és minden mást összehasonlítanak ezzel az értékkel. Ez a ZDP-189 élvisszatartása viszonylag magas, de még mindig rozsdamentes acélok alatt van, mint például az S90V. ez azért van, mert a ZDP-189 a lágyabb króm-karbidokból áll, amelyek nem járulnak hozzá annyira az élmegtartáshoz, mint a vanádium-karbidok, például az S90V-ben.
a fenti táblázatban nézi a trendvonal króm-karbid ZDP-189 néz egy srác alacsony. Ha ez a kísérleti változékonyságnak köszönhető (például kissé eltérő élgeometria vagy alacsonyabb értéket eredményező élezés), akkor a ZDP-189 közelebb kerülne az S90V-hez, körülbelül 190% – kal. Vagy talán ez azt jelzi, hogy van némi telítettség a keményfém térfogatának hatása bizonyos mennyiség felett. Remélhetőleg tudunk végezni néhány CATRA kísérletek a jövőben, hogy vizsgálja meg ezt több. Azonban egy olyan acél, mint az S90V, nagyobb élmegtartást kap, kevesebb teljes keményfémmel, ami feltehetően azt jelenti, hogy az adott élmegtartási szinthez képest kiváló szívóssággal rendelkezik.
korrózióállóság
amint azt a keménységi szakasz jelzi, úgy tűnik, hogy a ZDP-189 alacsony króm “oldatban” van, ami elsősorban a korrózióállóságot szabályozza. A Hitachi azonban bemutatta a ZDP-189 korróziós kísérleteit, amelyek azt mutatják, hogy az acél hasonló korrózióállósággal rendelkezik, mint a 440C és az ATS34:
korábban írtam a korrózióállóságról ebben a cikkben, ahol a ZDP-189-et nagyon alacsony korrózióállóságra adtam, és azt jósoltam, hogy nem minősül “rozsdamentes.”Ebben a cikkben befejeztem egy sor acélt 400 szemcséig, miután hőkezeltem őket, és vizet permeteztem rájuk. Az összes acél rozsda/korróziómentes volt, kivéve az XHP – t, ezért úgy gondoltam, hogy nem minősül “rozsdamentes” acélnak, bár ez a meghatározás meglepően kétséges a metallurgisták körében. Megismételtem ezt a kísérletet ZDP-189-gyel, Takefu SG2-vel és VG10-zel egyidejűleg. A két Takefu acél korrózió nélkül haladt át, de a ZDP-189 acél csak 8 óra elteltével jelentős rozsdásodást tapasztalt.
nincs jó magyarázat, hogy miért Hitachi talált tisztességes korrózióállóság ZDP-189 míg én nem. Talán ezek a tömegveszteséges savtesztek nem jósolják meg jól a rozsdásodást. Vagy talán rossz tesztelési eljárásokkal rendelkeztek, vagy eltúlozták az eredményeiket; nem tudom megmondani. A Thermo-Calc azonban alacsony CR-t jósol az oldatban, a Cr:C arány nagyon alacsony, és a magas elérhető keménység mind arra utal, hogy az oldatban lévő Cr alacsony. Ezenkívül a felhasználók beszámolnak arról, hogy a ZDP-189 korrózióállósága viszonylag gyenge . Tehát bízom a korróziós tesztemben a Hitachi felett.a ZDP-189 nem rozsdamentes acél.
élezés és kikészítés
a ZDP-189 minden króm-karbidot tartalmaz, ami élezési vagy befejező szempontból jó, mert ezek a karbidok lágyabbak, mint az alumínium-oxid. A ZDP-189-et sok nagy keménységű Japán konyhai késben használják, amelyeket gyakran alumínium-oxid alapú vízkövekkel éleznek. Az olyan acélokban, mint az s30v és az S90V, a vanádium-karbidok keményebbek, mint az alumínium-oxid, ami megnehezíti az élesítésüket alumínium-oxid csiszolóanyagokkal. Nem lehetetlen, de nehezebb. Ez a tény valószínűleg kissé megkönnyíti a ZDP-189 élesítését más, hasonló éltartású acélokhoz képest. Az acél befejezése vagy polírozása szintén könnyebb lenne a vanádium-karbid hiánya miatt.
a ZDP-189 cseréje valódi rozsdamentes
sok nem rozsdamentes acél képes elérni a 66+ Rc-t, így a ZDP-189 egy kicsit kevésbé különleges. Mi van azonban akkor, ha egy gyártó azt akarja, hogy egy acél megfeleljen a ZDP-189 teljesítményének, de azt akarja, hogy valójában rozsdamentes, nem pedig “félig rozsdamentes” acél? Először fel kell sorolnunk azokat a tulajdonságokat, amelyeket meg akarunk egyezni:
- nagy keménység
- magas élvisszatartás
- vanádium-karbidok hiánya az élezéshez
CPM-154
a nagy keménység eléréséhez azt akarjuk, hogy az oldatban lévő króm az alsó oldalon legyen, de még mindig rozsdamentes legyen. A króm nélküli korrózióállóság javításának egyik módja a molibdén, amint azt a korrózióállósági kísérleteim ezen táblázata mutatja:
láthatja, hogy a CPM-154 rendelkezik a legalacsonyabb CR-vel az acélok közül a diagramon, de magas Mo-tartalmának köszönhetően tisztességes korrózióállósággal rendelkezik. A CPM-154 szintén átadta a “rozsdamentes?”teszt desztillált vízzel. A molibdén kevésbé befolyásolja a visszatartott ausztenitet, mint a Cr (lásd az Ms egyenletet), így ez lehet a módja annak, hogy viszonylag nagy keménységet érjünk el annak ellenére, hogy rozsdamentes. Kipróbáltam az alacsony temperálási hőmérsékletet is (<300 Ft), hogy lássam a csapadék erősödésének lehetséges lendületét. Általában nem ajánlom a 300 Ft alatti temperálást, de a Hitachi a ZDP-189-rel működik, tehát úgy gondolom, hogy ez nem csalás. A CPM-154 előnye, hogy króm-karbidokból áll, így az élezést a keményebb vanádium-karbidok nem befolyásolják.
a korábbi hőkezelési kísérletekből már tudtam a csúcskeménység hozzávetőleges austenitizing hőmérsékletét, ezért az elemzésemet 2000, 2025 és 2050 austenitizing hőmérsékletekre korlátoztam 20 perces tartással. Ezután a lemezt leállítottam, folyékony nitrogénbe mártottam 12 óra múlva, majd kétszer 2 órán át edzett minden alkalommal a következő hőmérsékleteken:
úgy tűnik, hogy nem egészen elértük a 66 Rc-t, de majdnem odaértünk. A keménység 2025 F feletti csökkenése a maradék ausztenitből származik, az oldatban lévő összes szénnel és krómmal együtt. Csináltam egy hőkezelés 2025 Ft F 300 Ft F indulat, ami körülbelül 64,1 Rc szívósság példányok, hogy láthatjuk az előző szívósság diagramok. A ~64 RC CPM-154 lényegesen nagyobb szívóssággal rendelkezett, mint a ZDP-189, így szívóssági előnye van a ZDP-vel szemben. Érdekes lenne megnézni, hogy milyen a keménység a 250 Ft-os F tempónál és a 65+ Rc-nél, de talán a 64 Rc is elég a legtöbb ember számára.
S90V és S110V
tehát úgy gondolom, hogy a CPM-154 egy tisztességes lehetőség, mivel viszonylag könnyű az élezés, a 65+ Rc potenciál és a jó foltállóság. Azonban ez valószínűleg egy lépést le ZDP-189 szempontjából él megtartása akkor is, ha hőkezeljük, hogy a nagy keménységű, mert a csökkentett karbid tartalom. Két másik lehetőség van arra, hogy megnézzük, ha elhagyjuk a vanádium-karbidok elkerülésének követelményét, ami az S90V és az S110V-hez vezet. ezek az acélok meghaladják a ZDP-189 éltartalmát, de a kemény karbidok miatt valamivel időigényesebbek a befejezéshez vagy a polírozáshoz. Csináltam egy sor hőkezelések e két egy kísérletet, hogy max ki a keménység, és megállapította, hogy elérhetik a 66 + Rc:
ezeket az acélokat a magas keménység miatt segítik a nagy keménység elérésében, ami lényegesen magasabb, mint a CPM-154. Az S110V-ben több króm van oldatban, ami több visszatartott ausztenithez vezetne, de az S110V-ben lévő kobalt csökkenti a visszatartott ausztenitet, így a króm eltolódik. Sajnos ezeknek az acéloknak egyikére sincs szívóssági eredményem, akár nagy keménységgel, akár nem. A jövőben jönnek. De ezek az acélok nagy keménységű képességgel, magas élmegtartással és jó korrózióállósággal rendelkeznek. Ezért ajánlom a CPM-154-et a keménység és az élezés megkönnyítése érdekében, az S90V vagy az S110V pedig a legmagasabb élmegtartást és keménységet.
lehet-e a ZDP-189 újratervezni, hogy rozsdamentes legyen?
a ZDP-189 újratervezhető, hogy rozsdamentes legyen, az elfogadható keménységi szinttől függően, amely még mindig megfelel a céltulajdonságoknak. A hasonló króm-karbid térfogat fenntartásához a kopásállóság, de a megnövekedett korrózióállóság érdekében nagyobb krómra, de alacsonyabb szénre van szükségünk. A króm növelése önmagában nagyobb korrózióállósághoz vezetne, de még több keményfém, amit nem akarunk. A szén csökkentése önmagában a karbid és a keménység csökkenéséhez vezetne, de javítja a korrózióállóságot. De a megnövekedett króm és a csökkentett szén fenntarthatja a karbid térfogatát, miközben növeli a korrózióállóságot. Például a Thermo-Calc szerint egy 2,28% C és 24% Cr tartalmú acél hasonló, 30% – os krómkarbid-tartalmat tartana fenn, miközben az oldatban lévő krómot 11% – ra növelné 1875 ft-on.ez azt is jelentené, hogy az oldatban lévő szén jelentősen csökken 0,4% – ra, csökkentve a keménységet, valószínűleg még mindig 63 Rc vagy úgy, hogy az összes karbid és a krio kezelés. Magasabb austenitizing hőmérséklet lenne hőkezelhető legalább 64 Rc ha nem egy pár ponttal magasabb. Csakúgy, mint a CPM-154 és sok más rozsdamentes acél esetében, a keménység egyik elsődleges korlátozó tényezője a felesleges ausztenit. De valószínűtlennek tűnik, hogy a ZDP-189 bármely módosított verziója hamarosan megjelenik.
ZDP-189 vs Cowry-X
mint várható, a ZDP-189 és a Cowry-X közötti Kis ötvözet-összeadási különbségek várhatóan nem tesznek jelentős különbséget a kettő tulajdonságaiban. Talán a magasabb Mo és W A ZDP-189-ben némileg javítja a korrózióállóságot, de amint az ebben a cikkben látható, ez nem elég. Meglepődnék, ha sok mérhető különbség lenne a két acél között.
Összefoglalás és következtetések
a ZDP-189 érdekes acél, mivel nagy keménységű, annak ellenére, hogy rozsdamentes acélként reklámozzák. Azonban alacsony a szívóssága, és a korrózióállósági kísérletek megerősítik, hogy az acél valójában nem nagyon foltálló. Nem hiszem, hogy ez egy rozsdamentes acél. Élmegtartása jó, de ezt az élmegtartást nagyon magas keményfém-tartalommal kapja meg, ami csökkenti a szívósságot és a finom él viselkedését. Sok más acél választás, hogy lehet elérni a nagy keménység és / vagy él megtartása, ha rozsdamentes szintű korrózióállóság nem szükséges, így ZDP-189 sokkal kevésbé különleges. Mivel a hamis reklám az acél, hogy ” rozsdamentes “adok ZDP-189 a kés acél Nerds” leginkább túlértékelt acél ” díjat.
Hashew, Mike. “A Pengeacélok Ferrarija?”Blade magazin 2005. február, 66-69.
https://www.bladeforums.com/threads/vg-10-steel.180486/
https://www.bladeforums.com/threads/zdp-189-corrosion-resistance-compared.992801/#post-11297843
Mint A Betöltés…
