Hvorfor et CPM -20CV knivblad er et fremragende valg

Når en knivproducent planlægger et nyt design, er valget af knivstål afgørende for, om produktet bliver en succes eller en fiasko. Bladstørrelse, bladudfoldelse, håndtagsmaterialer, æstetiske overvejelser, ergonomien i håndtagets form og balance: Alle disse valg påvirker resultatet af designprocessen, men måske er der ingen enkelt beslutning, der har større vægt end valget af stållegering til selve bladet.

Fire rimeligt objektive kriterier og et noget subjektivt mål for ydeevne udgør listen over egenskaber, som knivmagere vurderer, når de vælger stål til et nyt produkt. Nogle af disse egenskaber er indbyrdes modstridende i modsatte ender af et enkelt kontinuum, hvilket gør det umuligt at optimere alle kvaliteterne i en enkelt stållegering.

1. Hårdhed måler, hvor godt et stål modstår kræfter, der forsøger at deformere det. Siden begyndelsen af det 20. århundrede har videnskabelige målinger af materialers hårdhed været baseret på et sæt laboratorieprøver kaldet Rockwell-skalaer, opkaldt efter Hugh Rockwell, der var medopfinder af prøveapparatet. Blandt disse skalaer anvendes C-skalaen til at repræsentere hårdhedsværdier for knivstål, med numeriske værdier efterfulgt af forkortelsen “HRC”. Ved legeringshårdhedsprøvning drives en bestemt kraft med et diamantspidset redskab ind i en prøve af materialet, og dybden af den resulterende bule afspejler materialets evne til at modstå slaget. Rockwell-skalaerne bruger vilkårlige tal til at repræsentere deres score.

Og selv om man kan bruge Rockwell-scoringer til at sammenligne et ståls hårdhedstestresultater med et andet ståls, kan man ikke korrelere scorerne med nogen specifik observation fra eller resultat af selve testen, fordi Rockwell-scoringerne er abstraktioner. De fleste knivstål scorer mellem 58 og 62 HRC, med størstedelen mellem 50 og 60.

Et knivblad, der bøjer sig permanent, mens det er i brug, beviser, at stålet ikke har tilstrækkelig hårdhed til opgaven. I nogle tilfælde kan en designer kompensere for denne mangel ved at gøre hele eller dele af bladet tykkere eller ved at ændre den måde, hvorpå stålet er fremstillet, for at øge dets iboende hårdhed. I andre tilfælde er den eneste løsning at vælge en hårdere stållegering.

I Benchmade-knive, der anvender Crucible Industries’ CPM 20CV, måler hårdheden 59 til 61 HRC. Da varmebehandlings “opskrifter” påvirker den endelige hårdhed af et knivstål, kan en anden producent angive forskellige HRC-værdier for det samme stål. Denne hårdhed er lidt større end for Benchmades implementering af 440C, en længe populær legering til knivfremstilling, som måler 50 til 60 HRC.

2. Hårdhed angiver, hvor godt et stål modstår slag eller stress uden at vise brud, splinter eller revner. Et brud på sejheden kan medføre et katastrofalt resultat, hvis en kniv går i stykker under brug, hvilket kan medføre potentiel skade på brugeren samt et uventet resultat af den pågældende opgave. For et knivblad er det lettere at forudsige det gradvise slidforløb end den pludselige forekomst af en sejhedssvigt, og det er bedre at blive slidt end at fejle.

En utilstrækkelig sejhed kan skyldes selve legeringsformlen, den måde, hvorpå stålet blev varmebehandlet, uhensigtsmæssig slibning under fremstillingen eller mange kombinationer af andre faktorer.

Sejhed er vanskeligere at kvantificere end hårdhed, fordi ingen enkelt test giver en standardiseret måling af egenskaben. Typisk er test af sejhed baseret på målinger af, hvor langt et stål kan bøjes, før det går i stykker, eller hvor godt materialet overlever slag. I mange tilfælde konkurrerer sejhed og hårdhed om overmagten, idet den stivhed, der er lig med sejhed, kan komme på bekostning af evnen til at bøje uden deformation.

Crucible Industries’ CPM 20CV tilbyder sejhed, der i det væsentlige er lig med sejhed for 440C, et gennemprøvet rustfrit stål, der ofte vælges til fremstilling af knive.

3. Slidstyrke måler et ståls evne til at komme i kontakt med en lang række forskellige stoffer og modstå enten at miste en del af sit volumen, når det gnider mod ru materiale, eller at opsamle stumper af stof fra andre genstande. Årsagerne til slid kan komme fra selve de genstande, som brugeren forsøger at skære, samt fra andre påvirkninger i arbejdsmiljøet. Ved slidprøvning simuleres virkelighedens kontakt mellem et knivblad og en kilde til destruktiv interaktion.

Når en ru overflade gnider sig på et knivblad og fjerner en del af metallet, udgør denne form for slid slid slid. Slid ved slid kan forvandle et knivs skarpe kant til en sløv og afrundet overflade, selv uden at kniven udsættes for et højt tryk. Omvendt kan resultatet, når den glatte overflade af et knivblad kommer i kontakt med glatte, men hårde overflader som f.eks. andre stålgenstande, overføre materiale til knivbladet. I modsætning til slid kræver adhæsion et tilstrækkeligt højt tryk for at skabe den mængde friktion, der er nødvendig for at rive knivbladets overflade af.

Crucible Industries’ CPM 20CV har i alt væsentligt fem gange så høj slidstyrke som 440C.

4. Korrosionsbestandighed afspejler, hvor godt et stål undgår at udvikle oxidation som reaktion på udsættelse for fugt, fugtighed eller salt i dets omgivelser. Den mest almindelige måde at øge korrosionsbestandigheden på ligger i indførelsen af krom i kemien i en legering. Selv om den velkendte betegnelse “rustfrit stål” faktisk er en alt for optimistisk fejlbetegnelse, korrelerer kromindholdet med evnen til at forsinke eller reducere oxidation og til at muliggøre forebyggende vedligeholdelse for at forhindre den.

Crucible Industries’ CPM 20CV udviser større korrosionsbestandighed end 440C, med seks syvendedele større bestandighed for 440C end for CPM 20CV.

5. Kantfastholdelse forsøger at kvantificere, hvor godt og hvor længe en kniv holder sig skarp ved brug. Cutlery and Allied Trade Research Association, CATRA, har udviklet en testmaskine, som forsøger at vurdere den relative kantfasthed. I testapparatet monteres den undersøgte kniv med skærekanten opad, og en stak specielt syntetisk papir imprægneret med 5 % silica sænkes ned på kniven. Kniven bevæger sig frem og tilbage og skærer i papiret, og silicaindholdet medfører en lille mængde slid på kanten. Testen måler knivbladets ydeevne i fabriksny stand samt antallet og dybden af de snit, som kniven kan udføre. Denne kombination af initial skæreydelse, ICP (Initial Cutting Performance) og TCC (Total Card Cut) udgør evalueringsparametrene. Det samme prøvningsapparat kan også bruges til at vurdere slibningsudstyr. CATRA-testinstrumentet er en del af det evalueringsudstyr, der anvendes hos mange førende knivproducenter, herunder Benchmade, Buck Knives og Spyderco.

Crucible Industries’ CPM 20CV opnår en CATRA-testscore på 180 sammenlignet med 440C’s score på 100.

Legeringskemi

Den fulde og nøjagtige legeringskemi i Crucible Industries’ CPM 20CV forbliver en hemmelighed, der er beskyttet af en proprietær virksomhed. Stålets nominelle indhold er dog veldokumenteret til 1,9 % kulstof, 20,0 % krom, 1,0 % molybdæn, 4,0 % vanadium, 0,3 % silicium, 0,6 % wolfram og 0,3 % mangan. Det høje kulstofindhold giver en betydelig hårdhed. Det betydelige indhold af krom tyder på korrosionsbestandighed. Faktisk indeholder CPM 20CV på markedet i dag den største mængde krom af alle rustfrie ståltyper med et højt indhold af vanadium. Dette vanadiumindhold giver sejhed, slidstyrke og kantfasthed. Legeringens mangan øger hårdheden, trækstyrken og slidstyrken. Dens molybdæn øger kantfastheden. Wolfram øger slidstyrken, og silicium øger både hårdheden og forhindrer pitting.

CPM-processen og dens fordele

I 1970 introducerede Crucible Industries i Solvay, New York, den patenterede stålfremstillingsproces, som virksomheden har udviklet, og som kaldes Crucible Particle Metallurgy. Denne innovative fremstillingsmetode overvinder specifikke kritiske ulemper ved konventionel stålfremstilling og giver et produkt, der forbedrer de traditionelle legeringers ydeevne i brug.

I den gammeldags metode til fremstilling af stål smelter ingredienserne i en legering i en elektrisk lysbueovn. Efter at det smeltede metal har gennemgået et sekundært raffineringstrin, overføres det til en gryde, som hælder det i forme. Problemet med denne rækkefølge af trin opstår, når legeringen afkøles til ingots.

Mixet sammen i smeltet tilstand i en ovn blandes de elementer, der indgår i en stållegering, grundigt sammen. Når de stivner og afkøles i ingotforme, adskilles elementerne i en grov mikrostruktur, der ikke er ensartet overalt. Yderligere behandling kan bryde de adskilte elementer op og forsøge at genoprette den homogene blanding, der blev dannet i ovnen, men elementerne genforenes aldrig helt. I et stål med så betydelig en procentdel legeringselementer og så stor en mængde kulstof, som formlen for CPM 20CV indeholder, fortsætter virkningerne af elementar segregation endnu mere, og de negative virkninger på det færdige metals egenskaber er mere udtalte, end de ville være med en mere simpel legeringskombination.

Crucibles patenterede CPM-proces afhjælper disse problemer, før de kan begynde. Bortset fra det indledende behov for at smelte legeringselementerne sammen i en ovn, har CPM kun få procestrin til fælles med konventionel stålfremstilling. Når CPM-legeringen er smeltet og blandet, bevæger det smeltede materiale sig gennem en lille dyse og forstøves til en spray af fine partikler, der drives frem af højtryksgas. Stålpartiklerne afkøles til små kugler og danner et pulver, der bevarer den oprindelige homogene sammensætning af det smeltede metal. Hver metalpartikel udgør en miniaturebarre.

Det pulveriserede stål læsses ind i en forseglet beholder, hvorfra luften fjernes. Beholderen gennemgår varm isostatisk presning, eller HIP, en proces, der bruger varme og tryk til at samle stålpartiklerne til et fast stof kaldet en kompakt. Kompakten kan fræses i former, der passer til specifikke produktfremstillingsprocesser, og kan gennemgå den varmebehandling, der er nødvendig for at færdiggøre og optimere stålets specifikke ydeevne til en ønsket anvendelse.

CPM 20CV er et martensitisk stål, hvilket henviser til dets hårde krystallinske struktur med linseformede eller linseformede korn. I en kulstofrig legering som CPM 20CV opvarmes stålet ved austenitiseringsprocessen, indtil dets krystallinske struktur ændres til at blive austenit i stedet for ferrit. Martensite dannes, når austenit afkøles så hurtigt, at kulstoffet i stålet overmætter en særlig form for ferrit. Atomerne i metallet omarrangeres faktisk til en form, der viser en ændring i densitet og dermed i volumen. Martensite udviser en betydelig stigning i sejhed i forhold til sine forløbere.

Varmebehandlingsprocessen begynder med en langsom opvarmning, hvor der forvarmes til en ensartet temperatur, før den øges til austeniseringstemperaturen, som bestemmes af stålets legeringskemi. Afkølingsfasen sænker temperaturen med 1.000 grader F eller mere, hvilket gør det muligt for metallet at blive martensitisk. Temperering afslutter hærdningsprocessen og modvirker martensits sprøde natur.

Sammenligning med andre knivstål

Når man undersøger CPM 20CV’s ydeevne i forhold til andre førende stållegeringer, opdager man hurtigt, at det tilbyder mange egenskaber, der er ideelle til knivfremstilling.

Med 1,9 % kulstof, 20,0 % krom, 1,0 % molybdæn, 4,0 % vanadium, 0,3 % silicium, 0,6 % wolfram og 0,3 % mangan udmærker CPM 20CV sig ved at være slidstærk og korrosionsbestandig. Den har også en god sejhed. Dens evne til at fastholde kanten gør den nem at holde skarp, men potentielt vanskelig at slibe.

CPM M4, også et Crucible Industries-produkt, indeholder 1,42 % kulstof, 4,0 % krom, 5,25 % molybdæn, 4,0 % vanadium, 0,06 % silicium, 5,5 % wolfram og 0,3 % mangan. Selv om det er et stål med højt kulstofindhold, indeholder det mindre kulstof end CPM 20CV, samt mindre krom. Sammen med kulstof giver CPM M4’s kombination af molybdæn, vanadium og wolfram en fremragende sejhed, en høj hårdhed på 62-64 HRC og en lige så høj slidstyrke. I modsætning til CPM 20CV er CPM M4 dog ikke et rustfrit stål. Det kræver en særlig indsats at forhindre udviklingen af oxidation på denne legering. CPM M4 er mindst en tredjedel hårdere end CPM 20CV, med samme slidstyrke og måske en syvendedel korrosionsbestandighed.

440C er et martensitisk rustfrit stål med fremragende korrosionsbestandighed og en høj hårdhedsgrad på HRC 58 til 60. Det er en grundpille blandt knivmagere og indeholder mest kulstof af alle tre ståltyper i 440-gruppen. I sammenligning med CPM 20CV har det samme sejhed, ca. en femtedel af slidstyrken og ca. seks syvendedele af korrosionsbestandigheden. Dens evne til at bevare kanten falder også bagud i forhold til CPM 20CV.

Notable Knives

Den 2016 Benchmade produktserie indeholder to knive, der inkorporerer knive fremstillet af Crucible Industries’ CPM 20CV. Disse omfatter Benchmade 928 Proxy og Benchmade 698 Foray.

Benchmade 928 Proxy er udstyret med Blue Class pålidelighed og holdbarhed til daglig brug. Den er designet af Warren Osborne og indeholder et drop-point blad med enten en almindelig eller en delvist savtakket kant i en ubelagt satinfinish. Håndtagsskalaerne kombinerer 6AL-4V titanium på venstre side for at understøtte knivens monolock-design og desert tan G10 laminat på højre side. Det vendbare tip-up lommeklip i rustfrit stål med delt pil i lommeclipset fastgøres med tre Torx-skruer. Benchmade 928 Proxy måler 8,85 tommer samlet og 5,09 tommer lukket, med en 3,87 tommer klinge, der måler 0,15 tommer tyk. Håndtaget måler 0,5 tommer tykt. Denne taktiske, udendørs og overlevelsesorienterede kniv vejer 4,86 ounces. Dens producentens vejledende udsalgspris er $295.

Den Benchmade 698 Foray, som også er en Blue Class-kniv, repræsenterer Allen Elishewitz’ designarbejde og opdaterer Benchmade 690, som blev Shooting Industry Magazine’s 2001 Knife of the Year-kniv. Dette ambidextrous AXIS Lock design bruger en drop-point klinge, der fås enten med en glat kant eller med tandsnit, og kun i satin finish. CPM 20CV repræsenterer en opgradering for denne nye kniv i forhold til dens forgænger, som brugte 154 CM. Benchmade 698 Foray er udstyret med konturerede sorte G10 glasfiberkomposit håndtagsskalaer med 410SS rustfrit stålforinger. Det vendbare tip-up lommeklip kan fastgøres til begge håndtagsskalaer. Kniven måler 7,32 tommer lang samlet og 4,14 tommer lukket, med en 3,24 tommer klinge, der måler 0,137 tommer tyk. Håndtaget måler 0,56 tommer tykt. Denne hverdagsbårne og udendørs kniv vejer 3,58 ounces. Producentens vejledende udsalgspris er $225.

In Conclusion

Crucible Industries har skabt CPM 20CV til brug ved fremstilling af dele til sprøjtestøbningsudstyr, knive til granulering og granulering, udstyr til fødevareforarbejdning og knive til individuel brug. Alle disse anvendelser kræver evnen til at modstå slid under krævende omstændigheder. CPM 20CV’s egenskaber gør det i stand til at tilbyde den hårdhed, sejhed, slid- og korrosionsbestandighed og kantfasthed, der giver gode resultater for den krævende knivejer.

Leave a comment

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.