By Knifesteelnerds（Larrin Thomas）
·锋利度

极其锋利的刃缘小于一微米，有时甚至远低于一微米，如一次性手术刀、剃须刀片（0.09微米）。Roman Landes的一系列测试将一微米设定为锋利，10微米为钝边。刃缘仅影响启动切割所需的力，刀片的其余部分必须穿过材料。刃角越钝，刃缘后面的材料越薄，完成切割所需的力越大。

·保持性

研究证实，主要控制因素是钢的硬度、碳化物的体积和碳化物的硬度。我们创建的方程式是根据刃角、硬度和碳化物体积预测刃口保持力：

TCC (mm) = -157 + 15.8*Hardness (Rc) – 17.8*EdgeAngle(°) + 11.2*CrC(%) + 14.6*CrVC(%) + 26.2*MC(%) + 9.5*M6C(%) + 20.9*MN(%) + 19.4*CrN(%)

这公式仅适用于钢材，并不能预测哪把刀会切得更久。原因是因为锐化和边缘几何形状也会极大地控制属性。更薄、更锋利、更锐利的边缘不如更重的边缘那么坚固，但保持性提升明显。

·边缘变形

虽然更高的硬度确实会提高边缘保持力，但具有更高硬度的更大原因是为了抵抗边缘变形。这对于切刀和具有薄刃的刀具尤其重要，以增强切割能力和边缘保持力。

·韧性

一般来说，钢的碳化物越多，碳化物越大，韧性越低。与边缘保持不同，碳化物的硬度无关紧要。在高韧性水平下，如果您仅增加相对较小的刀刃保持率，您的韧性就会大幅下降。例如，将边缘保持力从 Z-Tuff 增加到 3V（在 CATRA 测试中为 100 毫米）会导致超过 10 英尺磅的下降，从 3V 到 CPM-CruWear 也会看到类似的下降。但是，如果您在 CATRA 测试中观察到从 Maxamet 到 Rex 121 增加了 100 毫米，韧性只会下降 1-2 英尺磅。

·选择

因此，主要的权衡在于您希望钢材中有多少碳化物以保持边缘，同时又不会为目标刀具和用户降低太多韧性。仅含钒碳化物的钢具有最佳的性能平衡，因为碳化物的硬度对边缘保持很重要，但对韧性无关紧要。随着粉末冶金技术的发展，钒的添加量大大增加。粉末冶金在测量性能方面的最大变化是在韧性方面。

·复杂之处

不建议爱好者花那么多时间分析不同钢材的确切成分并试图猜测它们的特性。即使是冶金学家也很难仅根据元素来估计特性。它们之间的相互作用如此之多，以至于没有建模软件就很难进行预测。例如，D2 含有足够的铬（约 12%），但其高碳意味着形成过多的碳化铬，无法留下足够的铬来达到不锈钢的耐腐蚀性水平。S5VN和XHP具有相似的合金成分，相似的韧性和保持性，但XHP的防锈性显著低于S35VN。

 ·粉末冶金

对于含有少量碳化物的钢，可以通过加工使碳化物的尺寸保持较小。大多数低合金工具钢和碳素钢未经粉末冶金加工也具有细小的碳化物组织。因此，粉末冶金对于某些钢来说不是必需的，或者甚至可能是轻微有害的。

·热处理

许多钢铁评级文章只是口头强调热处理的重要性，却没有提供示例。下表，显示 52100 钢被刀具制造商（无意中）过度奥氏体化，该刀具制造商将样品寄给我进行韧性测试。使用受控炉热处理导致在 61-62 Rc 下的韧性约为 23-28 英尺磅，而刀具制造商热处理的样品为 7 英尺磅或更低。

另一种甚至不被归类为“错误”的常见热处理选择是在高温状态 (~1000F) 而不是低温状态 (~400F) 回火。但某些钢材在特定的较高温度范围内硬度会增加，如高速钢。使用高温范围而不是低温范围会降低韧性。在 1000F 而不是 400F 回火会显着降低耐腐蚀性。硬度的增加来自钢中细小碳化物的析出，其中包括碳化铬。这可以将超耐腐蚀的 LC200N 或 Vanax 变成“普通”不锈钢。将钢热处理到其最大硬度并不一定意味着耐腐蚀性降低，因为大多数刀具的目标硬度为 63 Rc 或更低，这一限制并不总是起作用。

·成本

高耐磨钢的购买和加工成本更高，尤其是因为许多钢材需要粉末冶金和昂贵元素。高耐磨性意味着磨料消耗得更快，需要更仔细的研磨以避免过热，精加工和抛光更耗时等，可能会有效地增加钢材成本。在许多情况下，刀具公司使用钢材的成本比钢材本身的成本更高。

·磨刀

氧化铝用于最常见的磨刀石，它比碳化钒更软，这使得高钒钢的磨削更加困难。金刚石和立方氮化硼宝石使这些钢材更容易打磨。然而，纯粹的材料去除通常不是锐化的完整步骤。边缘去毛刺通常比去除材料来生产边缘花费的时间更长。一些高碳化物钢的碳化物直径超过10微米，对锋利度有潜在不良影响的同时，硬度高的碳化物使磨削到锋利（<1~10微米）更困难。较软的钢通常会形成较大的毛刺，并且更难去毛刺。热处理不当的钢有过多的残余奥氏体，这使得它们极难去毛刺。 一些“难以”磨锐的钢材，实际上因为热处理不当而难以去毛刺。

·边缘稳定性

为了最大限度地提高“边缘稳定性”，需要结合高硬度和小碳化物以及小体积分数的碳化物。对于含有大量大碳化物的钢材，刀具必须具有更钝的刃角以实现“稳定性”，从而避免微崩裂。更高的硬度意味着更高的屈服应力，因此更好地抵抗边缘变形或卷刃。碳化物结构被认为对刀刃稳定性很重要（钢中的硬颗粒增加了耐磨性但降低了韧性）。

目前的测试只会使薄边的一小部分变形，这可能表明在非常小的范围内执行测试的难度。如测试点可能位于钢材的一部分，该部分避免了充满大碳化物的偏析区域，可能出现异常结果。碳化物体积与边缘稳定性之间的关系图，有轻微的负趋势，但碳化物含量较高的钢也往往具有较低的硬度。

较高的硬化（奥氏体化）温度导致边缘稳定性降低，但较高的奥氏体化温度通常意味着较高的硬度，则硬度对边缘稳定性可能呈平坦或负趋势。对边缘稳定性的另一个潜在影响是残留奥氏体，因为在最高奥氏体化温度下观察到硬度下降，这通常是因为残留奥氏体过多。即使在相同的硬度下，残留奥氏体也会降低屈服应力，这可能会导致边缘稳定性测试中出现更多变形。屈服应力是材料开始永久变形时的应力，而拉伸应力是材料在断裂前达到的峰值应力。硬度通常与拉伸应力的相关性最强，但边缘稳定性测试的局部性质可能导致对屈服应力的敏感性更高。

不确定是否可以得出低温回火在边缘稳定性方面更好的结论。降低回火温度可同时提高硬度和边缘稳定性。或许回火温度的降低不像更高的奥氏体化温度那样对韧性有害，因此更高的硬度有效地增加了边缘稳定性。

由于韧性降低或残留奥氏体含量高，在过高的温度下奥氏体化会导致边缘稳定性差。在较低温度下回火会增加硬度和边缘稳定性，至少在所研究的狭窄范围内是这样。硬度似乎是边缘稳定性的最强控制因素。碳化物体积没有明显的趋势，但这可能是因为现有测试采用了20°单斜刃。如果使用极低的刃角（<20°dps），会导致对材料施加更大的应力，并且边缘体积更小，这更有可能显示出碳化物的影响。

·总结

与刀具中使用的特定钢材相比，热处理和边缘几何形状对刀具性能的意义更大。最好的情况是同时为刀和用途选择钢材、热处理和几何形状。