Takk Til Aaron T Grote, J. Braun, Mr. KnifeGuy, Jethro fluegel, Philip Ward og Matt Peterson for å bli Knife Steel Nerds Patreon supportere!
Zdp-189 Og Cowry-X
ZDP-189 er et Stål produsert Av Hitachi Og Cowry-X er produsert Av Daido. Jeg har ikke vært i stand til å finne mye bakgrunnsinformasjon om utviklingen av disse stålene. Sal Glesser Fra Spyderco rapporterte at han først hørte OM ZDP-189 rundt år 2000 , og den tidligste referansen jeg har funnet Til Cowry-X På Bladeforums i 2001 . Så begge stålene har eksistert i noen tid. Det faktum at to selskaper utgav i hovedsak det samme produktet, indikerer kanskje at stålet ikke var patentert, noe som betyr at lite informasjon ville være tilgjengelig om utviklingen. Begge stål har en interessant sammensetning med 3% karbon og 20% krom sammen med noen andre små tillegg. DET er noen forskjellige rapporterte komposisjoner FOR ZDP-189 I Form Av Mo, V, Og W innhold, men nedenfor er Fra Spyderco.
jeg har vært nysgjerrig på dette stålet i noen tid nå på grunn av sin meget høye potensielle hardhet, så Jeg var spent da Richard Airey Fra Barmond Special Steels tilbød MEG ET STYKKE ZDP-189 for analyse.
Oppdatering 2/4/2020: Kniv Stål Nerder leser Yudai sendte meg linker til patenter Av Daido Og Hitachi. Det er hyggelig å ha lesere som er flinkere til å søke fremmedspråk patenter.
https://patents.google.com/patent/JPH11279677A/en?oq=11-279677
https://patents.google.com/patent/JP3894373B2/en?oq=09-104954
Hardhet
DEN mest spennende tingen OM ZDP-189 Og Cowry-X er den svært høye oppnåelige hardheten, 67 Rc eller enda høyere. IFØLGE zdp-189 databladet er maksimal hardhet omtrent 70 Rc hvis det gis kald behandling i tøris.
Så EN AV DE største mysteriene OM ZDP-189 er hvorfor DEN er i stand til å nå så høy hardhet. Jeg har gjort varmebehandlingseksperimenter over en rekke forskjellige rustfrie verktøystål og mest maks ut rundt 63-65 Rc, så hvordan KAN ZDP-189 gjøre det til 70 Rc? For å svare på det spørsmålet må vi diskutere hvilke kontroller hardhet slik AT VI kan se hvilke faktorer ZDP-189 utnytter.
Karbon I Martensitt
den primære faktoren som styrer hardhet i verktøystål er mengden karbon som er i martensitt. Under austenitisering oppløses karbid å sette karbon i oppløsning i austenitt, og deretter slokkes stålet raskt for å «låse inn» karbonet i martensitten. Les mer om styrken av martensitt i denne artikkelen. Med 3% karbon er DET mulig å få ganske mye karbon i løsning MED ZDP-189 Og Cowry-X.
du kan se at maks hardhet når en topp rundt 67 Rc eller så, og enten nivåer av eller til og med avtar forbi et karboninnhold på ca 1%. Grunnen til at hardheten kan falle er på grunn av overdreven beholdt austenitt. Dette kan ses i» uten subzero » tempering diagram AV ZDP-189 hvor 1025°c austenitize førte til lavere hardhet enn 1000°c austenitize. Jo høyere austenitize førte til mer karbon i løsning, men overdreven beholdt austenitt, slik at hardheten ble redusert.
Beholdt Austenitt
når stål er slukket fra høy temperatur austenitt fase, stål danner martensitt som det er gradvis avkjølt. Martensittformasjon styres ikke av tid, men nesten helt av temperatur. Så martensittformasjon er beskrevet av temperaturer som martensittstart (temperaturen der martensitt begynner å danne) og martensittfinish (100% martensitt). Ulike legeringselementer, inkludert karbon, reduserer martensittens start-og slutttemperaturer, og måltemperaturen kan være under romtemperatur. Når martensitttransformasjonen er ufullstendig, er det austenitt igjen i mikrostrukturen, som kalles» beholdt » austenitt. Austenitt er mye mykere enn martensitt, og derfor vil det redusere hardheten når den er til stede i betydelige mengder. Kalde behandlinger som tørris eller flytende nitrogen brukes til å kjøle stålet nærmere martensitt finish temperatur og dermed redusere beholdt austenitt innhold og øke hardhet. Du kan lese mer om kalde behandlinger i disse artiklene: Del 1, Del 2, Del 3. Det er imidlertid et punkt hvor selv flytende nitrogen ikke lenger konverterer all beholdt austenitt, så det er en viss grense for hardhet som kan oppnås selv med kryo-behandlinger.
Rustfritt stål har en betydelig mengde krom i løsning for å forbedre korrosjonsmotstanden. Krom reduserer imidlertid martensitt start og slutt temperaturer som øker beholdt austenitt. Her er en ligning som tilnærmer bidraget til hvert element på martensittstart:
Ms (°C) = 539 – 423*C (%) – 30,4 * Mn (%) – 12,1 * Cr (%) – 7,5 * Mo (%) – 7.5 * Si(%)
du kan se at chromium ikke har den aller sterkeste effekten På Ms, men når du har 10-15% Cr i løsning, begynner den å legge opp. Dette er den primære grunnen til at de fleste rustfrie verktøystål topp ut rundt 63-64 Rc, fordi med 11-12% Cr i løsning som handler om grensen når det gjelder å unngå beholdt austenitt med cryo. Høyere korrosjonsmotstandsstål med 14-15% Cr i løsning har enda lavere grenser, noe som sannsynligvis er GRUNNEN TIL AT LC200N / Z-Finit og Vanax er begrenset til omtrent 61 Rc. Les mer om hardhetsgrensene for disse stålene i denne artikkelen.
HAR ZDP-189 lavt krom i løsning for å oppnå sin høye hardhet? Ifølge Thermo-Calc estimater er svaret ja, forutsi om 6.5% krom i løsning ved 1025°C. jeg ble ganske sjokkert av dette nummeret da rustfritt stål forventes å ha minst 10% krom i løsning. Men når Man ser På cr: C-forholdet, er dette fornuftig. Nedenfor har jeg vist Cr: C balanse for en rekke stål som har lite andre legeringselementer til gjørmete analysen:
Du kan se at selv Det ikke-rustfrie d2-stålet har en høyere Cr:C balanse ENN ZDP-189. Dette er ikke en perfekt måte for å estimere krom i løsning, men det gir oss en enkel sjekk Av Thermo-Calc estimat. Hva betyr dette for korrosjonsmotstanden TIL ZDP-189? Vi kommer til det senere, men først…
Tempererende Karbider
generelt styres hardheten primært av styrken av martensitten og deretter begrenset av det beholdte austenittinnholdet. Karbider påvirker imidlertid også hardheten. Ved herding dannes svært små karbider, og ved visse tempereringstemperaturer er disse karbidene riktig størrelse for å øke hardheten. Med rustfritt stål er det to topper, som DU kan se I zdp-189 hardhetskurver som er oppført ovenfor. Den ene er rundt 100°C (212°F) og den andre er rundt 525°C (975°F). Du kan lese mer om denne «nedbørsstyrken» i denne artikkelen om temperering. Databladet ZDP-189 anbefaler et tempereringsområde på 100-150°C (212-300°F) som er de laveste tempereringstemperaturene jeg noensinne har sett anbefalt i et dataark. Denne anbefalingen er tilsynelatende å utnytte at nedbør styrke topp med lave tempe temperaturer, uten hensyn til seighet eller andre bivirkninger fra svært lave tempe temperaturer. Denne anbefalingen er merkelig for meg fordi hardheten fortsatt er ganske høy selv med en 200°C (400°F) tempereringstemperatur. Tilsynelatende søker de hardhet over alt annet.
Primære Karbider
de større «primære» karbider som dannes under støping og bidrar til slitestyrke, kan også påvirke hardheten, i hvert fall når de finnes i svært store mengder. Nedenfor har jeg en sammenligning Mellom Vanadis 4 Ekstra (8% karbid), 10v (16% karbid) OG 15v (23% karbid) som er relativt like stål, men med forskjellige mengder vanadiumkarbid. Dette er» as-quenched » hardheten for hvert stål etter austenitizing, plate quenching, og deretter en dukkert i flytende nitrogen i en time. Du kan se at topphardheten var høyere da det var mer karbid i stålet:
ZDP-189 har et meget høyt innhold av karbid, ca 30%. Dette svært høye karbidinnholdet bidrar sannsynligvis til å øke hardheten til stålet. Nedenfor er en mikrograph jeg tok AV MIN ZDP-189, og den har mer karbid enn noe stål jeg har fotografert annet Enn Rex 121 som jeg har vist nedenfor som en sammenligning. Du kan sammenligne med andre stål i denne artikkelen.
ZDP-189 – 1850°F austenitize (31% karbidvolum)
Rex 121 – 1925°F austenitize (32% karbidvolum)
Hardhetssammendrag
DERFOR zdp-189 maksimerer hardheten på flere måter: 1) høy karbon i løsning, 2) lav beholdt austenitt fra lav krom i løsning, 3) lav anbefalt tempe temperaturer for nedbør styrke, og 4) høy karbid volum. JEG utførte bare en varmebehandling MED ZDP-189 som brukte 1850°F austenitize, flytende nitrogen og 400°f temperament. Databladet viser om 67 Rc, men jeg fikk 65 Rc med den varmebehandlingen. Jeg er ikke sikker på hva som forårsaket uoverensstemmelsen. Jeg utførte ikke en rekke varmebehandlinger for å se sin maksimale potensielle hardhet. En 2 Rc-avvik er imidlertid ikke utrolig stor, og minst 67 Rc bør være mulig ved å redusere tempereringstemperaturen jeg brukte. Kanskje en mer optimalisert austenitiserende temperatur kan øke hardheten ytterligere.
Seighet
jeg utførte en seighet måling med samme varmebehandling: 1850°F, plateslukking, flytende nitrogen og 400°F-temperament for 65 Rc. MED sitt høye karbidinnhold og høy hardhet forventes ikke seigheten TIL ZDP-189 å være høy. Og det ble faktisk funnet i seighet måling. Jeg har bredere syn på rustfritt diagrammet og også en zoomet inn for å se hvor den passer bedre:
ZDP-189 hadde den laveste seigheten av noe annet rustfritt bortsett fra kanskje 62.5 Rc N690. Imidlertid ble ingen andre rustfritt stål testet over 64 Rc. AEB-L og CPM-154 hadde begge betydelig bedre seighet ved 64 Rc. Rex 121 Og Maxamet ble testet med enda lavere seighet, men de var 67 Rc eller høyere. Så det er ikke mange sammenligninger i et lignende hardhetsområde. Uansett er seigheten ikke særlig høy som vi forventer av et stål på 65 Rc med høyt volum karbid. Igjen er denne seighet måling ikke en stor overraskelse, da Selv Hitachi ikke målte seigheten TIL ZDP-189 som veldig bra:
Kantretensjon
jeg har et eksperimentelt resultat FOR ZDP – 189 FRA CATRA testing, med en verdi på 162%. Denne prosentandelen er i forhold TIL 440C ved 58-59 Rc (med identisk kantgeometri). SÅ 440C er satt til 100% og alt annet er sammenlignet med den verdien. Denne kantretensjonen AV ZDP-189 er relativt høy, men fortsatt under rustfritt stål som S90V. DETTE skyldes AT ZDP-189 består av de mykere kromkarbider som ikke bidrar så mye til kantretensjon som vanadiumkarbider som I S90V.
i diagrammet ovenfor ser du på trendlinjen FOR kromkarbid ZDP-189 ser litt lav ut. Hvis dette skyldes eksperimentell variabilitet (som noe forskjellig kantgeometri eller skarphet som fører til en lavere verdi), ville DET ta ZDP-189 nærmere S90V, rundt 190%. Eller kanskje dette indikerer at det er noe metning av effekten av karbidvolum forbi noe beløp. Forhåpentligvis kan VI gjennomføre NOEN CATRA-eksperimenter i fremtiden for å se nærmere på dette. Et stål SOM S90V får imidlertid høyere kantretensjon med mindre samlet karbid, noe som antagelig betyr at det ville ha overlegen seighet for sitt gitte nivå av kantretensjon.
Korrosjonsbestandighet
SOM angitt I hardhetsseksjonen, SER ZDP-189 ut til å ha lavt krom «i løsning» som primært styrer korrosjonsbestandighet. Hitachi presenterte imidlertid korrosjonsforsøk MED ZDP-189 som viser at stålet har sammenlignbar korrosjonsbestandighet MOT 440C og ATS34:
jeg skrev tidligere om korrosjonsbestandighet i denne artikkelen, hvor JEG ga ZDP-189 en svært lav vurdering for korrosjonsbestandighet og spådde at den ikke kvalifiserte seg som «rustfritt.»I den artikkelen avsluttet jeg en rekke stål til 400 grit etter varmebehandling og sprayet vann på dem. Alle stålene var rust / korrosjonsfrie bortsett FRA XHP, og så anså jeg at det ikke kvalifiserer som et «rustfritt» stål, selv om den definisjonen er overraskende tvilsom blant metallurger. Jeg gjentok dette eksperimentet MED ZDP-189 sammen Med Takefu SG2 og VG10 samtidig. De to Takefu-stålene passerte uten korrosjon, MEN zdp-189-stålet så betydelig rusting etter bare 8 timer.
jeg har ingen god forklaring på Hvorfor Hitachi fant anstendig korrosjonsbestandighet MED ZDP-189 mens jeg ikke gjorde det. Kanskje de massetapssyretestene ikke forutsier rusting godt. Eller kanskje de hadde dårlige testprosedyrer eller overdrevet sine resultater; jeg kan ikke si. Thermo-Calc forutsier imidlertid lav Cr i løsning, cr: C-forholdet er svært lavt, og den høye oppnåelige hardheten peker alle på At Cr i løsningen er lav. Videre er det rapporter fra brukere OM AT zdp-189 korrosjonsbestandighet er relativt dårlig . SÅ jeg stoler på korrosjonstesten min Over Hitachis. ZDP-189 er ikke et rustfritt stål.
Sliping og Etterbehandling
ZDP-189 har alle kromkarbid som er bra fra en skarphet eller etterbehandling ståsted fordi disse karbider er mykere enn aluminiumoksid. ZDP-189 brukes i Mange Japanske kjøkkenkniver med Høy hardhet som ofte skjerpes med aluminiumoksidbaserte waterstones. Vanadiumkarbider i stål SOM S30V og S90V er vanskeligere enn aluminiumoksid som kan gjøre slipe dem vanskeligere med aluminiumoksid slipemidler. Ikke umulig, men vanskeligere. Dette faktum gjør sannsynligvis skarphet ZDP-189 litt lettere sammenlignet med andre stål med tilsvarende nivå av kantretensjon. Etterbehandling eller polering av stålet vil også være lettere takket være mangel på vanadiumkarbid.
Bytte ZDP-189 Med En Ekte Rustfritt
Det er mange ikke-rustfrie stål som kan oppnå 66+ Rc, NOE SOM GJØR ZDP-189 litt mindre spesiell. Men hva om en produsent ønsker et stål for Å matche YTELSEN TIL ZDP-189, men vil ha en som faktisk er rustfritt i stedet for et «semi-rustfritt» stål? Først bør vi liste av egenskapene vi ønsker å matche:
- Høy hardhet
- høy kantretensjon
- mangel på vanadiumkarbider for å hjelpe til med sliping
CPM-154
for å oppnå høy hardhet ønsker vi at krom i løsningen skal være på undersiden, men fortsatt være rustfritt. En måte å forbedre korrosjonsmotstanden uten krom er med molybden, som vist i dette diagrammet fra mine korrosjonsmotstandsforsøk:
DU kan se AT CPM-154 har den laveste cr av stålene på diagrammet, men har anstendig korrosjonsbestandighet takket være det høye Mo-innholdet. CPM – 154 passerte også «er det rustfritt?»test med destillert vann. Molybden har mindre effekt på beholdt austenitt enn Cr (Se Ms-ligningen), så dette kan være en måte å oppnå relativt høy hardhet til tross for at den er rustfritt. Jeg prøvde også lave tempereringstemperaturer (< 300°F) for å se boostet mulig fra nedbørsstyrking. Jeg anbefaler vanligvis ikke å temperere under 300°F, Men Hitachi gjør MED ZDP-189, så jeg regner med at det ikke er juks. CPM – 154 har også fordelen av å være laget av kromkarbider, slik at skarphet ikke påvirkes av de hardere vanadiumkarbidene.
jeg visste allerede den omtrentlige austenitiserende temperaturen for topphardhet fra tidligere varmebehandlingseksperimenter, så jeg begrenset min analyse til 2000, 2025 og 2050°F austenitiserende temperaturer med en 20 minutters hold. Jeg deretter plate slukket, dyppet i flytende nitrogen i 12 timer eller så, og deretter herdet to ganger i 2 timer hver gang ved følgende temperaturer:
Det ser ut til at vi ikke helt nå 66 Rc, men vi kom nesten dit. Fallet i hardhet over 2025°F er fra overskudd beholdt austenitt med alt det karbon og krom i oppløsning. Jeg gjorde en varmebehandling av 2025°F med 300°F-temperament som resulterte i ca 64.1 Rc for seighetsprøver som du kan se i de tidligere seighetsdiagrammer. ~64 Rc CPM-154 hadde betydelig høyere seighet ENN ZDP-189, så det har en seighet fordel over ZDP. Det ville være interessant å se hvordan hardheten er med 250°F temper og 65 + Rc, men kanskje 64 Rc er nok for de fleste.
S90V og S110V
så JEG tror CPM-154 er et anstendig alternativ gitt sin relative enkelhet i skarphet, potensial for 65+ Rc og god flekkmotstand. Det er imidlertid sannsynlig et skritt ned FRA ZDP-189 når det gjelder kantretensjon, selv når det er varmebehandlet til den høye hardheten på grunn av redusert karbidinnhold. Det er to andre alternativer å se på om vi slipper kravet om å unngå vanadiumkarbider, noe som fører OSS TIL S90V og S110V. disse stålene overskrider kantretensjonen AV ZDP-189, Men er noe mer tidkrevende å fullføre eller polere på grunn av de harde karbidene. Jeg gjorde et sett med varmebehandlinger med disse to i et forsøk på å maksimere hardheten og fant ut at de kunne nå 66 + Rc:
disse stålene er hjulpet til å oppnå høy hardhet på grunn av det høye karbidinnholdet, betydelig høyere ENN CPM-154. S110V har mer krom i løsning som vil føre til mer beholdt austenitt, men kobolt I S110V reduserer beholdt austenitt, slik at krom er kompensert. Dessverre har jeg ikke seighet resultater for noen av disse stål, enten ved høy hardhet eller ikke. De kommer i fremtiden. Men disse stål har høy hardhet evne, høy kant oppbevaring og god korrosjonsbestandighet. DERFOR anbefaler JEG CPM – 154 for seighet og enkel sliping OG S90V eller S110V for høyeste kantretensjon og hardhet.
KAN ZDP-189 Redesignes For Å Være Rustfritt?
ZDP-189 kan redesignes for å være rustfritt, avhengig av hardhetsnivået som ville være akseptabelt og fortsatt oppfylle målegenskapene. For å opprettholde et lignende kromkarbidvolum for slitestyrke, men økt korrosjonsbestandighet, trenger vi høyere krom, men lavere karbon. Økende krom alene vil føre til høyere korrosjonsbestandighet, men enda mer karbid som vi ikke vil ha. Reduksjon av karbon alene vil føre til redusert karbid og hardhet, men forbedret korrosjonsbestandighet. Men økt krom og redusert karbon kan opprettholde karbidvolum samtidig som korrosjonsmotstanden økes. For Eksempel, Ifølge Thermo-Calc, ville et stål med 2,28% C og 24% Cr opprettholde et lignende kromkarbidinnhold på 30% mens det økte krominnholdet i løsningen til 11% ved 1875°F. det ville også bety en betydelig reduksjon i karbon i løsningen til 0,4%, noe som reduserer hardheten, sannsynligvis fortsatt 63 Rc eller så gitt alt det karbid og en cryo-behandling. Med høyere austenitiserende temperatur ville det være varmebehandlet til minst 64 Rc hvis ikke et par poeng høyere. Akkurat som MED CPM-154 og mange andre rustfrie stål, ville en av de primære begrensende faktorene for hardhet være overflødig beholdt austenitt. Men det virker usannsynlig at noen modifisert versjon AV ZDP-189 kommer helst snart.
ZDP-189 vs Cowry-X
som du kanskje forventer, er de små legering tillegg forskjeller MELLOM ZDP-189 Og Cowry-X forventes ikke å gjøre en betydelig forskjell i egenskaper mellom de to. Kanskje høyere Mo Og W I ZDP-189 noe forbedrer korrosjonsmotstanden, men som sett i denne artikkelen er det ikke nok. Jeg ville bli overrasket om det var mye målbar forskjell mellom de to stålene.
Sammendrag og Konklusjoner
ZDP-189 ER et interessant stål på grunn av sin høye hardhetskapasitet til tross for at den er annonsert som rustfritt stål. Det har imidlertid lav seighet, og korrosjonsmotstandsforsøk bekrefter at stålet ikke er veldig flekkbestandig. Jeg anser det ikke for å være et rustfritt stål. Dens kant oppbevaring er bra, men får at kanten oppbevaring av et meget høyt innhold av karbid som reduserer seighet og fin kant oppførsel. DET er mange andre stål valg som kan oppnå høy hardhet og/eller kant oppbevaring hvis rustfrie nivåer av korrosjonsbestandighet ikke er nødvendig, NOE SOM GJØR ZDP-189 mye mindre spesiell. På grunn av den falske annonseringen av dette stålet som» rustfritt «gir JEG ZDP-189 Knivstålnerdene» Mest Overvurderte Stål » – prisen.
Hashew, Mike. «Ferrari Av Bladstål?»Blade Magazine februar 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
Som Lasting…
