热处理防氧化脱碳涂料讨论

锋芒毕露

最近看了美国手工定制刀匠凯文制作“疯狗”刀具的一个视频，发现他在热处理前对刀坯喷涂了一种黄色的溶液，晾干之后淬火。疯狗刀具向来以及佳的热处理而闻名于世。我就想和大家探讨一下对于刀具类的热处理防氧化脱碳涂料。
我自己的理解是这样的
1.刀具属于薄扁的热处理工件，表面的脱碳和氧化对产品质量影响非常大，所以必须要控制；
2.真空、盐浴等方式价格高，对于定制累单个产品（0.1KG左右）实施的可能性小；
3.热处理防护涂料是理想的防氧化手段。但是有如下难点
3.1.涂层必须有足够的导热系数（即使非常薄比如0.1mm），否则可能会导致淬火达不到最佳效果；
3.2涂层必须要经受的了1100摄氏度（当然O1油硬钢只需900度以下）的温度而不失效；
3.3涂层本身在高温下不能与工件发生化学反应（如果产生微量的氧化膜可以接受）。
*****背景介绍
Mad Dog （疯狗）刀具使用 Starrett 496-01  （O1的一个变种）高碳工具钢，经过非常专业的淬水-挤压-回火热处理流程，使每片刀刃达到理想的层变硬度：刀锋硬度为HRC62-63，具有非常出色的刀锋保持性；而刀尖、刀脊和柄芯的硬度则在HRC50-54，保持良好的弹性，防止刀尖折断，并且增强了刀刃的韧性。除此之外，所有的刀刃都经过电镀处理，加上厚厚一层坚硬的铬合金，具有很强的抗腐蚀和磨损能力。
Mad Dog刀具的手柄都经过人体功能学设计，形状独特，把握极其舒适称手。它的食指凹槽让使用者即使看不见也能凭手感找到握刀的位置。手柄材料是一种不公开的黑色环氧玻璃，可承受极高压力和高温，这种材料可以轻易地承受 .45口径枪子弹的冲击，而且几乎不被化学溶剂腐蚀。全隐藏式柄芯，确保使用者在工作时不会触电。
MDK在同用途的刀具之中的售价偏高，但那是因为MDK都是手工刀。在市场中也有性能上与其相差不远的刀，但是仔细比较，MDK多了别人所没有的细腻与质感。而且由于收藏者众，所以常常千金难求。所以如果有足够的预算，相信MDK 将会是喜欢性能与质感兼具的好刀的藏家最好的选择。

O1工具钢：
化学成分编辑

C碳	Si硅	Mn锰	S硫	P磷	Cr铬	Ni镍	Cu铜	W钨	Mo钼
0．90	0．30	1．20	0．21	0．12	0．50	0．25	0．25	0．50	0．13

O1钢用途用来制造截面不大而形状复杂的冷冲模，以及各种量具。
O1的特性O1钢是美国标准不变形油钢和最佳，应用广泛。该钢较高的锰含量以及铬、钨含量，可增加硬化能力，使钢不需要进行剧烈的水冷淬火。通过油冷淬火，也能是硬度高达62HRC。该钢还有较好的可加工性和耐磨性，热处理性能稳定，尺寸变形小，但韧性及耐蚀性较弱。
参考对应牌号中国GB标准牌号9CrWMn、中国台湾CNS标准牌号SKS3、德国撒斯特CS标准牌号Gs510、德国DIN标准牌号00MnCrw4、德国DIN标准材料编号1. 2510、瑞典UD-DEH0LM标准牌号ARNE.、瑞典⼀胜百标准牌号DF-3、瑞典sS标准牌号2140、⽇本JIs标准牌号sKS3、⽇本⼤同(DAIDO)标准牌号G0A、韩国KS标准牌号STS3、美国AsTM/UNS标准牌号01/T31501、国际标准化组织(ls0)标准牌号95MnwCr1、法国NF标准牌号90MnWCrV5、俄罗斯FoCr标准牌号9xBr、英国BS标准牌号B01
工艺规范淬⽕规范
淬⽕温度800 ~ 850°C ,油冷。
典型应⽤举例常⽤于冲裁模、冲压模、弯曲模、拉深模、穿孔冲头和精整模等五⾦具。

吉祥如意

请问这是个什么加热炉？没看明白。

tlx

仔细想想，怎么感觉没有传说的那么厉害呢,这刀不防锈，难度刀永远都不磨么？还有就是这刀韧性应该不怎么样，抗高温的能力也不行。。。

锋芒毕露

吉祥如意 发表于 2014-1-16 14:58
请问这是个什么加热炉？没看明白。

合金螺旋发热丝的箱式电阻炉。版主觉得他的防氧化涂层会是什么材料？

锋芒毕露

tlx 发表于 2014-1-16 16:13
仔细想想，怎么感觉没有传说的那么厉害呢,这刀不防锈，难度刀永远都不磨么？还有就是这刀韧性应该不怎么样 ...

O1本来不容易生锈吧。有一点我没说，他的刀是有镀层的，防锈不是问题，92年海豹突击队订购了一批。
另外你说的耐高温对于除了工业用刀具，对于我所说的刀具来说没有实际意义。和这里的刀具不是一个概念。

清淡

这个防脱碳的贵吗？

锋芒毕露

清淡 发表于 2014-1-16 22:54
这个防脱碳的贵吗？

我就是想和大家探讨下他的防氧化涂料，我知道一种202涂料是用cr2o3,al2o3,sic,ksio等按一定比例的水调和，呈绿色。我知道绿色和朱红色混合为黄色。而Fe2O3为朱红色，而且Fe2o3和cr2o3在900度以上会发生固融反应，生成很牢靠的固融物。老外的配方有没有可能是202配方加Fe2o3。比如为了增加涂层的导热性？

吉祥如意

锋芒毕露 发表于 2014-1-17 08:22
我就是想和大家探讨下他的防氧化涂料，我知道一种202涂料是用cr2o3,al2o3,sic,ksio等按一定比例的水调和 ...

我也在想，这种形式的淬火，为何不采用盐浴淬火。即可省去表面涂料工序，又可减少刀片的变形，改善组织。

锋芒毕露

吉祥如意 发表于 2014-1-17 10:40
我也在想，这种形式的淬火，为何不采用盐浴淬火。即可省去表面涂料工序，又可减少刀片的变形，改善组织。 ...

版主有没注意到其成品的介绍：“刀锋硬度为HRC62-63，具有非常出色的刀锋保持性；而刀尖、刀脊和柄芯的硬度则在HRC50-54，保持良好的弹性，防止刀尖折断，并且增强了刀刃的韧性”
说明肯定不是整体淬火。而局部淬火在制刀业中大致有2种方法
1.覆土烧刃：不需淬火的部位覆盖一层粘土等物质（具体成分不清楚，属于行业保密）加热后整体投入淬火液，覆盖粘土地方由于导热慢，没有淬到。
2.淬火时只把刀刃部分浸入淬火液。
但是视频中显示凯文是将刀没有覆土烧刃、淬火时除了刀柄部位全部浸入淬火油（葵花籽油）当中。所以不明白为何“而刀尖、刀脊和柄芯的硬度则在HRC50-54”
为何不用盐浴淬火的原因我分析是这样：
首先此类刀匠定义为手工定制刀匠，一次只生产1件或几件。无法大批量热处理（我的理解是盐浴加热很耗电，数量少了成本太高）
其次，刀匠属于工艺品制造行业，而不属于机械加工行业。其对热处理、金属工艺学可能认识比较窄。其加工设备都是从供应商处获得，既然有了防氧化喷涂+箱式电阻炉热处理的方法，而且效果也不错就不再去考虑是不是有更方便或者能让产品品质更高的方法。
本人愚见，请各位前辈批评指正！

吉祥如意

锋芒毕露 发表于 2014-1-16 18:04
合金螺旋发热丝的箱式电阻炉。版主觉得他的防氧化涂层会是什么材料？

个人觉得：模仿制造不是难事，可以乱真。
能否上传几张图片，见识下“疯狗”的风采。

张荣

如果做这样的品牌产品需要和段造工艺配合

锋芒毕露

吉祥如意 发表于 2014-1-18 09:31
个人觉得：模仿制造不是难事，可以乱真。
能否上传几张图片，见识下“疯狗”的风采。 ...

版主，并非模仿制造，学习别人先进的经验是必要的。国内很多行业抄袭，然后开足马力粗制滥造是我所不齿的。“疯狗”吸引我的是他优良的热处理。做工我所欣赏的是loveless的“无可挑剔”的做工。应版主邀请我传几张Mad dog的照片。
MDKpygmyBACK.jpg(3.09M)

锋芒毕露

吉祥如意 发表于 2014-1-18 09:31
个人觉得：模仿制造不是难事，可以乱真。
能否上传几张图片，见识下“疯狗”的风采。 ...

对不起，选错方式了，从新发一下图片。

锋芒毕露

张荣 发表于 2014-1-19 08:47
如果做这样的品牌产品需要和段造工艺配合

呵呵，这位仁兄的观点和大多数刚刚接触刀具的朋友一样——认为只有锻造的刀才是好的，才够强韧，才够锋利，才是真正的刀。其实这是一个非常错误的认识。
现代冶金技术能够给刀匠提供的钢材可以说在各项性能上完胜锻造的碳钢。现代刀具之父，knifemaker guilt（刀匠协会）创始人就没有使用锻造工艺。
锻造目的无非就是塑性、改善内部晶离结构（不考虑大马士革等锻焊工艺）。
例如美国熔炉斯伯公司的CPM-s30v，CPM-s90V等粉末冶金钢材适锻温度区间只有几十度，对于手工刀匠来说基本不可能锻造。从内部结构上说，粉末冶金钢材微观结构非常好，锻造还会破坏其晶离的细化程度。所以锻造完全没有必要。
例如日本大同的SKD11、DC53等材料，是可以锻造的，但是锻造的意义是什么呢？塑性？（磨削工艺一样可以，而且更精准）改善内部结构？（热处理得当完全没有必要）
节省材料？（材料可能会节省一点，但是人力、设备、电力的消耗是不是要考虑呢。）
当然不得不承认锻造也是制刀的一项重要手段。世界2大刀匠协会一个是knifemaker guilt（刀匠协会）、另一个是ABS（American Bladesmith Society）美国铁匠协会，其中ABS就是锻造为必备工艺。我个人认为这里面有一些历史传承的东西，也有迎合消费者的成分，当然也有其独到的东西，比如锻焊大马士革、锻焊夹钢、锻焊包钢。从美学角度也有其独特的艺术欣赏价值。