ZDP-189およびCowry-X-極度の鋼鉄または過大評価されるか。

ナイフ-スティール-オタク-パトレオンの支持者になってくれたアーロン-T-グロテ、J-ブラウン、Knifeguy氏、ジェスロ-フルーゲル、フィリップ-ウォード、マット-ピーターソンに感謝！

ZDP-189とCowry-X

ZDP-189は日立製作所製の鋼で、Cowry-Xは大同製の鋼です。私はこれらの鋼の開発に関する多くの背景情報を見つけることができませんでした。 SpydercoのSal Glesserは、2000年頃にZDP-189について最初に聞いたと報告し、2001年にBladeforumsでCowry-Xを発見した最も早い言及を報告しました。だから、鋼の両方がいくつかの時間の周りされています。両社が本質的に同じ製品をリリースしたという事実は、おそらく鋼が特許を取得していないことを示しているため、その開発についての情報はほとん鋼鉄に両方とも少数の他の小さい付加と共に3%カーボンおよび20%のクロムとの興味深い構成があります。 Mo、V、およびWの内容に関してZDP-189のための少数の異なった報告された構成がありますが、下記はSpydercoからあります。

私は非常に高い潜在的な硬度のためにこの鋼鉄についてしばらくの間興味があった、Barmondの特別な鋼鉄のRichard Aireyが私に分析のためのZDP-189の部分を提供したときに私は興奮していた。

Update2/4/2020:Knife Steel Nerdsの読者Yudaiが、大同と日立の特許へのリンクを送ってくれました。それは外国語の特許を検索することで優れている読者を持ってうれしいです。

https://patents.google.com/patent/JPH11279677A/en?oq=11-279677

https://patents.google.com/patent/JP3894373B2/en?oq=09-104954

硬度

ZDP-189およびCowry-Xについての最も興味深い事は非常に高い得られる硬度、67Rcまたはより高いです。 ZDP-189データシートに従って、最高の硬度はドライアイスの冷たい処置を与えられたら約70Rcである。

だから、ZDP-189についての最大の謎の一つは、それがこのような高い硬度に到達することができる理由です。私はさまざまなステンレス工具鋼の範囲で熱処理実験を行いましたが、最も最大のものは63-65Rcですので、ZDP-189はどのようにして70Rcにすることがでその質問に答えるには、ZDP-189がどのような要因を悪用しているかを確認できるように、硬度を制御するものについて議論する必要があります。

マルテンサイト中の炭素

工具鋼の硬度を制御する主な要因は、マルテンサイト中の炭素の量です。オーステナイト化の間に、炭化物はオーステナイトの解決にカーボンを置く分解し、次にマルテンサイトのカーボンを”締めるために鋼鉄は急速に癒やされまこの記事のマルテンサイトの強さについての詳細を読みなさい。 3%カーボンを使うと、ZDP-189およびCowry-Xが付いている解決のカーボンのかなりを得ることは可能です。

最大硬度は67Rc程度のピークに達し、約1％の炭素含有量を超えてレベルが低下するか、さらには減少することがわかります。硬度が低下する理由は、過剰な残留オーステナイトのためです。これは1025°C austenitizeが1000°c austenitizeより低い硬度をもたらしたZDP-189の”氷点下なしで”和らげる図表で見ることができます。オーステナイト化が高いほど溶液中の炭素は多くなるが，過剰な残留オーステナイトは硬度が低下した。

残留オーステナイト

高温オーステナイト相から鋼を急冷すると、鋼は徐々に冷却されるにつれてマルテンサイトを形成する。マルテンサイトの生成は時間によって制御されるのではなく、ほぼ完全に温度によって制御される。したがって、マルテンサイトの形成は、マルテンサイト開始（マルテンサイトが形成され始める温度）およびマルテンサイト終了（100％マルテンサイト）のような温度によって記述される。異なった合金になる要素は、カーボンを含んで、マルテンサイトの開始および終わりの温度を減らし、終わりの温度は室温の下にある場合もあります。マルテンサイト変態が不完全な場合、微細構造に残っているオーステナイトがあり、これは”保持された”オーステナイトと呼ばれます。オーステナイトはマルテンサイトよりもはるかに柔らかいので、それがかなりの量で存在するとき、それは硬度を低下させます。従ってドライアイスまたは液体窒素のような冷たい処置がマルテンサイトの終わりの温度に近い方の鋼鉄を冷却し、保たれたオーステナイトの内容これらの記事の冷たい処置についての詳細を読むことができる:部1、部2、部3。しかし、液体窒素でさえ残留オーステナイトの全てを変換しなくなったため、クライオ処理でも硬度に限界があるという点があります。

ステンレス鋼は、耐食性を向上させるために溶液中にかなりの量のクロムを有する。しかし，クロムはマルテンサイトの開始温度と終了温度を低下させ，残留オーステナイトを増加させる。マルテンサイト開始時の各元素の寄与を近似する式は次のとおりです。

Ms(°C)=539–423*C(%)–30.4*Mn(%)–12.1*Cr(%)–7.5*Mo(%)–7。5*Si(%)

クロムはMsに最も強い影響を与えないことがわかりますが、溶液中に10-15％のCrがあると加算され始めます。これはほとんどのステンレス製の工具鋼がcryoが付いている保たれたオーステナイトの回避の点では限界についてある解決の11-12%Crとなぜ63-64Rcの溶液中のCrが14〜15％の高耐食性鋼にはさらに下限があるため、LC200N/Z-FinitおよびVanaxが約61Rcに制限されている可能性があります。この記事では、これらの鋼の硬度限界についての詳細をお読みください。

ZDP-189は高い硬度を達成するために溶液中のクロムが低いですか？ Thermo-Calcの見積もりによると、答えはイエスであり、1025℃で溶液中の約6.5％のクロムを予測しています。しかし、Cr：C比を見ると、これは理にかなっています。以下では、分析を泥だらけにする他の合金元素がほとんどない鋼の範囲のCr：Cバランスを示しました:

非ステンレス製のD2鋼でもCrが高いことがわかります:ZDP-189よりもcバランス。これは溶液中のchromiumを推定するための完璧な方法ではありませんが、Thermo-Calc推定値の簡単なチェックを提供します。これはZDP-189の耐食性のために何を意味しますか。後で説明しますが、最初に…

焼戻し炭化物

一般に、硬度は主にマルテンサイトの強度によって制御され、残留オーステナイト含量によって制限されます。しかし、炭化物も硬度に影響を与えます。焼戻しすると、非常に小さな炭化物が形成され、特定の焼戻し温度では、これらの炭化物は硬度を増加させるのに適したサイズである。ステンレス鋼では、上記のZDP-189硬度曲線で見ることができる2つのピークがあります。 1つは約100°C（212°F）で、もう1つは約525°C（975°F）です。この”降水強化”についての詳細は、この記事の焼き戻しについて読むことができます。 ZDP-189データシートは、データシートで推奨されている最低の焼戻し温度である100-150°C（212-300°F）の焼戻し範囲を推奨しています。この勧告は、靭性または非常に低い焼戻し温度からの他の悪影響を考慮せずに、低焼戻し温度でその析出強化ピークを利用することが明らかである。この推奨は、200°C（400°F）の焼戻し温度でも硬度が依然として非常に高いため、私にとっては奇妙です。どうやら彼らは他のすべてよりも硬度を求めています。

一次炭化物

鋳造中に形成され、耐摩耗性に寄与するより大きな”一次”炭化物も、少なくとも非常に大量に存在する場合、硬度に影響を与える可能性があ以下では、比較的類似した鋼であるが炭化物の量が異なるVanadis4Extra（8％炭化物）、10V（16％炭化物）、および15V（23％炭化物）の比較があります。これは、オーステナイト化後の各鋼の「焼入れ後の」硬度、板焼入れ後の硬度、および液体窒素中の1時間の浸漬である。鋼中に炭化物が多いと、ピーク硬度が高かったことがわかります:

ZDP-189に炭化物、約30%の非常に高い内容があります。この非常に高い炭化物の内容はおそらく鋼鉄の硬度を高めるのを助けます。以下は私が私のZDP-189を取った顕微鏡写真であり、それは私が比較として以下に示したRex121以外で撮影したどんな鋼よりも多くの炭化物を持っていこの記事では、他の鋼と比較することができます。

zdp–189-1850°Fオーステナイト化（31%の炭化物の容積)

Rex121–1925°Fオーステナイト化(32%炭化物体積)

硬度の概要

従ってZDP-189はいくつかの方法で硬度をmaxeses: 1)解決の高炭素、2)解決の低いクロムからの低い保たれたオーステナイト、3)沈殿物の増強のための低く推薦された和らげる温度、および4)高い炭化物の容積。私は1850°Fオーステナイト化、液体窒素、および400°F焼戻しを使用したZDP-189で一つの熱処理を行っただけです。データシートは約67Rcを示していますが、私はその熱処理で65Rcを得ました。私は矛盾の原因がわからない。私はその最大の潜在的な硬度を見るために熱処理の範囲を実行しませんでした。しかし、2Rcの偏差は信じられないほど大きくはなく、私が使用した焼戻し温度を下げることによって少なくとも67Rcが可能であるはずです。おそらく、より最適化されたオーステナイト化温度は、さらに硬度を増加させることができます。

靭性

1850°F、プレートクエンチ、液体窒素、400°Fテンパーを65Rcで同じ熱処理を使用して靭性測定を行いました。高い炭化物の内容および高い硬度によってZDP-189の靭性は高いと期待されません。そして、実際にそれは靭性測定で発見されました。私はステンレスチャートの広い視野と、それがより良いフィットする場所を見るためにズームインビューを持っています:

ZDP-189は、62.5Rc N690とは別に、他のステンレス製の最も低い靭性を持っていました。但し、他のステンレス鋼は64Rcの上でテストされませんでした。 AEB-LとCPM-154の両方が64Rcで有意に優れた靭性を持っていた。 Rex121とMaxametはさらに低い靭性でテストされましたが、それらは67Rc以上でした。そのため、同様の硬度範囲では多くの比較がありません。それにもかかわらず、靭性は、大量の炭化物を含む65Rcの鋼から期待されるように、特に高くはありません。繰り返しになりますが、日立でさえZDP-189の靭性を非常に優れているとは測定していないため、この靭性測定は大きな驚きではありません:

エッジ保持

CATRAテストのZDP-189の実験結果があり、値は162％です。その割合は、58-59Rcでの440C（同一のエッジ形状を有する）に相対的である。したがって、440Cは100％に設定され、他のすべてがその値と比較されます。 ZDP-189のこの端の保持は比較的高いですが、まだS90V.Thisのようなステンレス鋼の下でZDP-189がs90Vのようなバナジウム炭化物として端の保持に同様に.

上記のチャートでは、炭化クロムZDP-189のトレンドラインを見ると、少し低く見えます。これが実験的な変動（多少異なるエッジ形状またはより低い値につながるシャープ化など）によるものである場合、ZDP-189はS90Vに近くなり、約190％になります。または、おそらくこれは、ある量を超えた炭化物体積の効果のいくらかの飽和があることを示している。うまくいけば、私たちはこれをもっと調べるために、将来的にいくつかのCATRA実験を行うことができます。但し、s90Vのような鋼鉄は多分端の保持のある特定のレベルのための優秀な靭性があることを意味するより少なく全面的な炭化物とのより高い端

耐食性

硬度のセクションで示されているように、ZDP-189は耐食性を制御するものが主にである”解決で”低いクロムを持っているようです。しかし、日立はZDP-189を用いた腐食実験を行い、440CおよびATS34と同等の耐食性を有する鋼を示しました:

私は以前、私はZDP-189耐食性のための非常に低い評価を与え、それが”ステンレス”として修飾しなかったと予測したこの記事で耐食性について書きました。”その記事では、私はそれらを熱処理し、それらに水を噴霧した後、400グリットに鋼の範囲を終えました。すべての鋼はXHPを除いて錆/腐食がなかったので、その定義は冶金学者の間では驚くほど疑わしいが、”ステンレス”鋼としての資格はないと考えました。この実験を竹生SG2とVG10と一緒にZDP-189で同時に繰り返しました。武生鋼は腐食せずに通過しましたが、ZDP-189鋼はわずか8時間後に大幅な錆が見られました。

私は日立がZDP-189でまともな耐食性を見つけた理由については良い説明がありませんでしたが、私はしませんでした。多分それらの固まり損失の酸テストはよく錆つくことを予測しない。または多分彼らは悪い試験手順を有したか、または結果を誇張した;私は言うことができない。しかし、Thermo-Calcは溶液中のCrが低いと予測し、Cr：C比は非常に低く、得られる硬度が高いことはすべて溶液中のCrが低いことを示しています。さらに、ZDP-189の耐食性が比較的不良であることについてのユーザーからの報告があります。だから私は日立の上に私の腐食テストを信頼しています。ZDP-189はステンレス鋼ではありません。

研ぎ、仕上げ

ZDP-189にそれらの炭化物が酸化アルミニウムより柔らかいので削るか、または仕上げの観点からよいすべてのクロムの炭化物があります。 ZDP-189は頻繁に酸化アルミニウムベースのwaterstonesと削る多くの高い硬度の日本の包丁で使用されます。 S30VおよびS90Vのような鋼鉄のバナジウム炭化物は酸化アルミニウム研摩剤とそれらをより困難に削ることを作ることができる酸化ア不可能ではないが、より困難。この事実は多分端の保持の同じようなレベルの他の鋼鉄と比較されるZDP-189を少しより容易に削ることを作ります。仕上げや鋼を研磨することもバナジウム炭化物の不足のおかげで簡単になります。

Zdp-189を本物のステンレスに置き換える

ZDP-189を少し特別にする66+Rcを達成することができる多くの非ステンレス鋼があります。但し、メーカーが鋼鉄にZDP-189の性能に一致させてほしいが、”半ステンレス製の”鋼鉄よりもむしろ実際にステンレス製であるものがほしいと思えば何か。まず、一致させたいプロパティをリストする必要があります:

高硬度
高エッジ保持

cpm-154

高硬度を達成するために、溶液中のクロムは下側にありますが、まだステンレスです。クロムなしで耐食性を改善する1つの方法は私の耐食性の実験からのこの図表に示されているようにモリブデンと、あります:

CPM-154に図表の鋼鉄の最も低いCrがありますが、高いMoの内容への適当な耐食性の感謝があることを見ることができます。 CPM-154も”それはステンレスですか？”蒸留水でテストします。モリブデンは、cr（Ms式を参照）よりも残留オーステナイトに対する影響が少ないので、これはステンレスであるにもかかわらず、比較的高い硬度を達成す私はまた、降水強化からのブーストが可能であることを確認するために、低温（<300°F）を試しました。私は通常、300°F以下の焼戻しをお勧めしませんが、日立はZDP-189を使用しているので、私はそれが不正行為ではないと思います。 CPM-154にまたクロムの炭化物から成っていることの利点があります従って削ることはより堅いバナジウム炭化物によって影響されません。

私は以前の熱処理実験からピーク硬度のおおよそのオーステナイト化温度をすでに知っていたので、分析を20分間保持して2000、2025、2050°Fのオーステナイト化温度に制限しました。その後、プレートを急冷し、液体窒素に12時間ほど浸漬し、その後、次の温度で毎回2時間2回焼戻しします:

我々はかなり66Rcに達していないように見えますが、我々はほとんどそこに着いた。 2025°Fの上の硬度の低下は解決のすべてのカーボンそしてクロムが付いている余分な保たれたオーステナイトからあります。私はあなたが前の靭性の図表で見ることができる靭性の標本のための約64.1Rcをもたらした300°Fの気性の2025°Fの熱処理をしました。 -64Rc CPM-154はZDP-189よりも大幅に高い靭性を持っていたので、ZDPよりも靭性の利点があります。硬度が250°Fの気性と65+Rcでどのようなものであるかを見るのは興味深いでしょうが、おそらく64Rcはほとんどの人にとって十分です。

S90VとS110V

だから私はcpm-154は、シャープ化の比較的容易さ、65+Rcの可能性、および良好な汚れ抵抗を考えると、まともな選択肢だと思います。しかし、炭化物含有量が減少しているため、熱処理してもその高硬度になってもエッジ保持の点でZDP-189からステップダウンする可能性があります。私達がs90VおよびS110Vに私達を導くバナジウム炭化物の回避の条件を落とせば見るべき2つの他の選択があります。これらの鋼鉄はzdp-189の端の保持を超過しますが、堅い炭化物のために終わるか、または磨くために幾分時間のかかるです。私は硬度を最大にするためにこれら2つの熱処理のセットを行い、66+Rcに達することができることを発見しました:

これらの鋼は、cpm-154よりも大幅に高い炭化物含有量のために高い硬度を達成するのに役立ちます。 S110Vはより多くの残留オーステナイトにつながる溶液中のより多くのクロムを持っていますが、s110Vのコバルトは残留オーステナイトを減少させ残念なことに、高硬度であろうとなかろうと、これらの鋼のいずれについても靭性の結果はありません。彼らは将来的に来るでしょう。しかしこれらの鋼鉄に高い硬度の機能、高い端の保持およびよい耐食性があります。従って私は最も高い端の保持および硬度のための削ることおよびS90VかS110Vの靭性そして容易さのためのCPM-154を推薦する。

ZDP-189はステンレス製に再設計できますか？

ZDP-189は、許容され、目標特性を満たす硬度のレベルに応じて、ステンレスに再設計することができます。耐摩耗性のために同様の炭化クロム量を維持するが、耐食性を高めるためには、より高いクロムが必要であるが、低炭素が必要である。単独でクロムを増加させることはより高い耐食性私達がほしいと思わないさらに炭化物をもたらします。単独でカーボンを減らすことは減らされた炭化物および硬度を改善された耐食性をもたらします。しかし増加されたクロムおよび減らされたカーボンは耐食性を高めている間炭化物の容積を維持できます。例えば、Thermo-Calcによると、2.28%Cと24%Crを持つ鋼は、30%の同様の炭化クロム含有量を維持しながら、溶液中のクロムを11%に増加させる1875°F.それはまた、溶液中の炭素の有意な減少を意味します0.4%,硬度を減少させます,おそらくまだ63Rcまたはそのすべての炭化物とクライオ処理を考えると. より高いaustenitizing温度によってそれは少なくとも64Rcに治療可能な熱より高いカップルポイントではないです。ちょうどCPM-154および他の多くのステンレス鋼とのように、硬度のための第一次制限要因の1つは余分な保たれたオーステナイトです。しかし、ZDP-189の修正版がすぐに来ることはまずありません。

ZDP-189vs Cowry-X

ご想像のとおり、ZDP-189とCowry-Xの合金添加の違いが小さいため、両者の特性に大きな違いはないと予想されています。おそらく、ZDP-189のMoとWが高いほど耐食性が多少向上しますが、この記事で見られるようには十分ではありません。二つの鋼の間に多くの測定可能な違いがあった場合、私は驚かれるでしょう。

概要と結論

ZDP-189は、ステンレス鋼として宣伝されているにもかかわらず、その高い硬度能力のために興味深い鋼です。しかし、靭性が低く、耐食性の実験では、鋼が実際にはあまり汚れに強いものではないことが確認されています。私はそれがステンレス鋼であるとは考えていません。その端の保持はよいですが、靭性および良い端の行動を減らす炭化物の非常に高い内容によってその端の保持を得ます。耐食性のステンレス製のレベルが要求されなければ高い硬度や端の保持を達成できるZDP-189を大いにより少なく特別にさせる他の多くの鋼鉄選択 “ステンレス”であるとしてこの鋼鉄の偽の広告のために私はZDP-189にナイフの鋼鉄オタク”最も過大評価された鋼鉄”賞を与えます。

ハシュー、マイク。 “ブレード鋼のフェラーリ？^”Blade Magazine February2005,pp.66-69.

https://www.bladeforums.com/threads/vg-10-steel.180486/

https://www.bladeforums.com/threads/zdp-189-corrosion-resistance-compared.992801/#post-11297843

ロードのように。..