Waarom een CPM -20CV mesblad een uitstekende keuze is

Wanneer een messenmaker een nieuw ontwerp plant, levert de keuze van het lemmetstaal een cruciale bijdrage aan het succes of het falen van het product. Lemmetgrootte, inzet van het lemmet, handvatmaterialen, esthetische overwegingen, de ergonomie van de handgreepvorm en het evenwicht: Al deze keuzes hebben invloed op het resultaat van het ontwerpproces, maar misschien is er geen enkele beslissing die meer gewicht in de schaal legt dan de keuze van de staallegering voor het lemmet zelf.

Vier redelijk objectieve criteria en een enigszins subjectieve maatstaf voor de prestaties vormen de lijst van eigenschappen die messenmakers evalueren wanneer zij een staal kiezen voor een nieuw product. Sommige van deze eigenschappen verhandelen zich met elkaar op tegengestelde uiteinden van een continuüm, waardoor het onmogelijk is om alle kwaliteiten in een enkele staallegering te optimaliseren.

1. De hardheid meet hoe goed een staal bestand is tegen krachten die het proberen te vervormen. Sinds het begin van de 20e eeuw berusten de wetenschappelijke metingen van de hardheid van een materiaal op een reeks laboratoriumtests, de Rockwell-schaal, genoemd naar Hugh Rockwell, mede-uitvinder van het testapparaat. Onder deze schalen wordt de C-schaal gebruikt om de hardheidswaarden voor messtaal weer te geven, met numerieke waarden gevolgd door de afkorting “HRC”. Bij het testen van de hardheid van een legering wordt met een bepaalde kracht een diamantvormig voorwerp in een staal van het materiaal gedrukt, en de diepte van de resulterende deuk geeft het vermogen van het materiaal aan om de klap te weerstaan. De Rockwell schalen gebruiken willekeurige getallen om hun scores weer te geven.

Hoewel men de Rockwell scores kan gebruiken om de hardheids testresultaten van een staal te vergelijken met die van een ander staal, kan men de scores niet correleren met een specifieke observatie van of uitkomst van de test zelf, omdat de Rockwell scores abstracties zijn. De meeste messenstalen scoren tussen 58 en 62 HRC, met de meerderheid tussen 50 en 60.

Een mes dat permanent buigt terwijl het in gebruik is, bewijst dat het staal niet hard genoeg is voor de taak. In sommige gevallen kan een ontwerper dit gebrek compenseren door het lemmet geheel of gedeeltelijk dikker te maken, of door de manier waarop het staal wordt vervaardigd te veranderen om de intrinsieke hardheid te verhogen. In andere gevallen is de enige oplossing om een hardere staallegering te kiezen.

In Benchmade messen die Crucible Industries’ CPM 20CV gebruiken, meet de hardheid 59 tot 61 HRC. Omdat warmtebehandelingsrecepten van invloed zijn op de uiteindelijke hardheid van een lemmetstaal, kan een andere fabrikant verschillende HRC-waarden opgeven voor hetzelfde staal. Deze hardheid is iets hoger dan die van Benchmade’s uitvoering van 440C, een sinds lang populaire legering voor het maken van messen, die 50 tot 60 HRC meet.

2. Taaiheid geeft aan hoe goed een staal bestand is tegen impact of spanning zonder breuk, spanen of barsten te vertonen. Een falende taaiheid kan een catastrofaal resultaat veroorzaken als een mes tijdens het gebruik breekt, wat kan resulteren in potentieel letsel voor de gebruiker en een onverwachte uitkomst van de uit te voeren taak. Voor een lemmet is het gemakkelijker om het geleidelijke verloop van slijtage te voorspellen dan het plotseling optreden van een taaiheidsfout, en het is beter om te verslijten dan te falen.

Onvoldoende taaiheid kan het gevolg zijn van een legeringsformule zelf, van de manier waarop het staal warmtebehandeld werd, van ongeschikt slijpen tijdens de fabricage, of van vele combinaties van andere factoren.

Taaiheid is moeilijker te kwantificeren dan hardheid, omdat geen enkele test een gestandaardiseerde meting van de eigenschap biedt. Gewoonlijk berust het testen van de hardheid op metingen van hoe ver een staal kan buigen voordat het breekt, of van hoe goed het materiaal een schok overleeft. In veel gevallen strijden taaiheid en hardheid om de suprematie, in die zin dat de stijfheid die gelijk staat aan taaiheid ten koste kan gaan van het vermogen om te buigen zonder vervorming.

Crucible Industries’ CPM 20CV biedt taaiheid die in wezen gelijk is aan die van 440C, een beproefd roestvrij staal dat vaak wordt gekozen voor het maken van messen.

3. De slijtvastheid meet het vermogen van een staal om in contact te komen met een grote verscheidenheid van substanties en weerstand te bieden aan ofwel het verliezen van een deel van zijn volume wanneer het wrijft tegen ruw materiaal of het oppakken van stukjes materie van andere items. De oorzaken van slijtage kunnen komen van de voorwerpen zelf die de gebruiker probeert te snijden, maar ook van andere invloeden in de werkomgeving. Slijtagetests simuleren het werkelijke contact tussen een lemmet en een bron van destructieve interactie.

Wanneer een ruw oppervlak aan het lemmet van een mes schuurt en een deel van het metaal verwijdert, dan is die vorm van slijtage abrasie. Abrasieve slijtage kan de scherpe rand van een mes veranderen in een dof en afgerond oppervlak, zelfs zonder grote druk op het mes uit te oefenen. Omgekeerd, wanneer het gladde oppervlak van een mesblad in contact komt met gladde maar harde oppervlakken zoals andere stalen voorwerpen, kan het resultaat materiaal overbrengen op het mesblad. In tegenstelling tot abrasie, vereist adhesie voldoende hoge druk om de hoeveelheid wrijving te creëren die nodig is om het oppervlak van het mes te scheuren.

Crucible Industries’ CPM 20CV biedt in wezen vijf maal de slijtvastheid van 440C.

4. Corrosiebestendigheid geeft aan hoe goed een staal vermijdt oxidatie te ontwikkelen als reactie op blootstelling aan vocht, vocht of zout in zijn omgeving. De meest gebruikelijke manier om de corrosiebestendigheid te verhogen is de toevoeging van chroom in de chemie van een legering. Hoewel de bekende term “roestvrij staal” eigenlijk een al te optimistische verkeerde benaming is, correleren de chroomgehaltes wel met het vermogen om oxidatie te vertragen of te verminderen, en preventief onderhoud mogelijk te maken om het te voorkomen.

Crucible Industries’ CPM 20CV vertoont een grotere corrosiebestendigheid dan 440C, met zes-zeventiende van de weerstand voor 440C dan voor CPM 20CV.

5. Edge retention probeert te kwantificeren hoe goed en hoe lang een blad scherp blijft door gebruik. De Cutlery and Allied Trade Research Association, of CATRA, heeft een testapparaat ontwikkeld dat probeert de relatieve randscherpte te beoordelen. In het testapparaat wordt het te onderzoeken mes gemonteerd met de snijkant naar boven, en een stapel speciaal synthetisch papier, geïmpregneerd met 5% silica, wordt op het lemmet neergelaten. Het lemmet beweegt heen en weer, snijdt in het papier, en het silica gehalte zorgt voor een lichte slijtage aan de snijkant. De test meet de prestaties van het blad in zijn fabrieksnieuwe staat, evenals het aantal en de diepte van de sneden die het blad kan maken. Deze combinatie van initiële snijprestaties, of ICP, en totale kaartsnede, of TCC, vormen de evaluatieparameters. Dezelfde testapparatuur kan ook slijpapparatuur evalueren. Het CATRA-testinstrument maakt deel uit van de evaluatieapparatuur die bij veel toonaangevende messenfabrikanten in gebruik is, waaronder Benchmade, Buck Knives en Spyderco.

Crucible Industries’ CPM 20CV behaalt een CATRA-testscore van 180, vergeleken met 440C’s score van 100.

Alloy Chemistry

De volledige en exacte legeringchemie van Crucible Industries’ CPM 20CV blijft een eigendomsgeheim. Echter, de nominale inhoud van het staal is goed gedocumenteerd op 1,9% koolstof, 20,0% chroom, 1,0% molybdeen, 4,0% vanadium, 0,3% silicium, 0,6% wolfraam, en 0,3% mangaan. Het hoge koolstofgehalte levert een aanzienlijke hardheid op. De grote hoeveelheid chroom wijst op corrosiebestendigheid. In feite bevat CPM 20CV het hoogste chroomgehalte van alle roestvrije staalsoorten met een hoog vanadiumgehalte. Dat vanadiumgehalte zorgt voor taaiheid, slijtvastheid en randvastheid. Het mangaan in de legering verhoogt de hardheid, treksterkte en slijtvastheid. Het molybdeen zorgt voor een betere randscherpte. Het wolfram verhoogt slijtvastheid, en silicium zowel verhoogt hardheid als verhindert pitting.

The CPM Proces and Its Advantages

In 1970, introduceerde Crucible Industries van Solvay, New York, het gepatenteerde staalfabricageproces dat het ontwierp, genoemd Crucible Particle Metallurgy. Deze innovatieve fabricagemethode overwint specifieke kritieke nadelen van conventionele staalfabricage, en levert een product op dat de in gebruik zijnde prestaties van traditioneel geproduceerde legeringen verbetert.

In de ouderwetse methode om staal te maken, smelten de ingrediënten van een legering in een elektrische vlamboogoven. Nadat het gesmolten metaal een secundaire raffinagestap heeft ondergaan, gaat het over in een gietpan die het in vormen giet. Het probleem met deze opeenvolging van stappen doet zich voor wanneer de legering afkoelt tot ingots.

Gemengd in gesmolten toestand in een oven, vermengen de elementen waaruit een staallegering is opgebouwd zich grondig. Het verharden en het koelen in ingotsvormen, scheiden de elementen in een ruwe microstructuur die niet uniform in allen is. Door verdere bewerking kunnen de gescheiden elementen worden afgebroken en kan worden getracht het homogene mengsel dat zich in de oven vormde te herstellen, maar de elementen smelten nooit volledig samen. In een staal met zo’n substantieel percentage legeringselementen en zo’n grote hoeveelheid koolstof als de formule voor CPM 20CV bevat, blijven de effecten van elementaire segregatie nog meer bestaan, en de negatieve effecten op de mogelijkheden van het afgewerkte metaal zijn meer uitgesproken, dan ze zouden zijn met een eenvoudiger legeringcombinatie.

Crucible’s gepatenteerde CPM-proces vermindert deze problemen voordat ze kunnen beginnen. Afgezien van de noodzaak om de legeringselementen samen te smelten in een oven, heeft CPM weinig procedurele stappen gemeen met conventionele staalproductie. Zodra de CPM-legering gesmolten en gemengd is, gaat het gesmolten materiaal door een kleine spuitmond, waar het verstuift in een nevel van fijne deeltjes die worden voortgestuwd door gas onder hoge druk. De staaldeeltjes koelen af tot minuscule bolletjes en vormen een poeder dat de oorspronkelijke homogene samenstelling van het gesmolten metaal behoudt. Elk deeltje metaal vormt een miniatuur ingot.

Het gepoederde staal wordt in een verzegelde bus geladen waaruit de lucht wordt verwijderd. De container ondergaat Hot Isostatic Pressing, of HIP, een proces waarbij hitte en druk worden gebruikt om de staaldeeltjes samen te voegen tot een vaste stof die compact wordt genoemd. Het compact kan worden vermalen tot vormen die passen bij specifieke productverwerkingsprocessen, en kan de warmtebehandeling ondergaan die nodig is om de specifieke prestaties van het staal voor een gewenste toepassing af te ronden en te optimaliseren.

CPM 20CV is een martensitisch staal, wat verwijst naar de harde kristallijne structuur met lensvormige of lenticulaire korrels. In een koolstofrijke legering zoals CPM 20CV, verhit het austenitisatieproces het staal tot de kristallijne structuur verandert in austeniet in plaats van ferriet. Martensiet vormt zich wanneer austeniet zo snel afkoelt dat de koolstof in het staal een speciale vorm van ferriet oververzadigt. De atomen in het metaal herschikken zich eigenlijk in een vorm die een verandering in dichtheid en, daardoor, in volume aantoont. Martensiet vertoont een aanzienlijke toename in taaiheid ten opzichte van zijn voorlopers.

Het proces van warmtebehandeling begint met een langzame opwarming, voorverwarmen tot een uniforme temperatuur alvorens te verhogen tot austeniserende temperatuur, die wordt bepaald door de chemie van de staallegering. De dovende fase daalt de temperatuur met 1.000 graden F of meer, waardoor het metaal martensitisch kan worden. Het temperen voltooit het hardingsproces en gaat de brosheid van martensiet tegen.

Vergelijking met andere messtalen

Wanneer u de prestaties van CPM 20CV ten opzichte van andere toonaangevende staallegeringen onderzoekt, ontdekt u al snel dat het talrijke eigenschappen biedt die ideaal zijn voor het maken van messen.

Met 1,9% koolstof, 20,0% chroom, 1,0% molybdeen, 4,0% vanadium, 0,3% silicium, 0,6% wolfraam, en 0,3% mangaan, blinkt CPM 20CV uit in slijtvastheid en corrosiebestendigheid. Het heeft ook een goede taaiheid. Zijn randvastheid maakt het gemakkelijk scherp te houden, maar potentieel moeilijk te slijpen.

CPM M4, ook een product van Crucible Industries, bevat 1,42% koolstof, 4,0% chroom, 5,25% molybdeen, 4,0% vanadium, 0,06% silicium, 5,5% wolfraam, en 0,3% mangaan. Hoewel het een staal met een hoog koolstofgehalte is, bevat het minder koolstof dan CPM 20CV, en ook minder chroom. In combinatie met koolstof zorgt de combinatie van molybdeen, vanadium en wolfraam in CPM M4 voor een uitstekende taaiheid, een hoge hardheid van 62 tot 64 HRC, en een even hoge slijtvastheid. In tegenstelling tot CPM 20CV is CPM M4 echter geen roestvrij staal. Het voorkomen van de ontwikkeling van oxidatie op deze legering vereist speciale inspanningen. CPM M4 is minstens een derde taaier dan CPM 20CV, met een gelijke slijtvastheid en misschien een zevende van de corrosiebestendigheid.

440C is een martensitisch roestvast staal met een uitstekende corrosiebestendigheid en een hoge hardheid bij HRC 58 tot 60. Het is een steunpilaar onder messenmakers en bevat het meeste koolstof van alle drie de staalsoorten in de 440-groep. In vergelijking met CPM 20CV biedt het een gelijke taaiheid, ongeveer een vijfde van de slijtvastheid en ongeveer zes zevende van de corrosievastheid. De rand retentie mogelijkheden ook achterblijven bij die van CPM 20CV.

Notable Knives

De 2016 Benchmade product line-up bevat twee messen die lemmeten gemaakt van Crucible Industries ‘CPM 20CV bevatten. Deze omvatten de Benchmade 928 Proxy en de Benchmade 698 Foray.

De Benchmade 928 Proxy beschikt over Blue Class betrouwbaarheid en duurzaamheid voor dagelijks gebruik. Ontworpen door Warren Osborne, het bevat een drop-point lemmet met ofwel een gewone of een gedeeltelijk gekartelde rand in een uncoated satijnen afwerking. De handvat schalen combineren 6AL-4V titanium aan de linkerkant om het monolock ontwerp van het mes te ondersteunen en woestijn tan G10 laminaat aan de rechterkant. De omkeerbare roestvrij stalen zakclip wordt bevestigd met drie Torx schroeven. De Benchmade 928 Proxy meet 8,85 inch in totaal en 5,09 inch gesloten, met een 3,87 inch lemmet dat 0,15 inch dik is. Het handvat is 0,5 inch dik. Dit tactische, outdoor en survival georiënteerde mes weegt 4,86 ounces. De adviesprijs van de fabrikant is $295.

Ook een Blue Class mes, de Benchmade 698 Foray vertegenwoordigt het ontwerpwerk van Allen Elishewitz, en is een update van de Benchmade 690 die het tijdschrift Shooting Industry 2001 mes van het jaar werd. Dit AXIS Lock ontwerp is ambidexter en heeft een drop-point lemmet, verkrijgbaar met een gladde rand of met vertanding, en alleen in satijnen afwerking. CPM 20CV is een upgrade voor dit nieuwe mes ten opzichte van zijn voorganger, die 154 CM gebruikte. De Benchmade 698 Foray heeft voorgevormde zwarte G10 glasvezel composiet handvat schalen met 410SS roestvrij stalen voeringen. De omkeerbare tip-up pocket clip kan aan beide handvat schalen worden bevestigd. Het mes is 7,32 inch lang en 4,14 inch gesloten, met een 3,24 inch lemmet dat 0,137 inch dik is. Het handvat is 0,56 inch dik. Dit alledaagse en outdoor mes weegt 3.58 ounces. De voorgestelde detailhandelsprijs van de fabrikant is $225.

In Conclusie

Crucible Industries creëerde CPM 20CV voor gebruik in het vervaardigen van spuitgietapparatuurdelen, het pelletiseren en het korrelen messen, voedselverwerkingsmateriaal, en messen voor individueel gebruik. Al deze toepassingen eisen de capaciteit om slijtage onder veeleisende omstandigheden te weerstaan. De eigenschappen van CPM 20CV laten het toe om de hardheid, de taaiheid, de slijtage en de corrosieweerstand, en het randbehoud aan te bieden die grote prestaties voor de veeleisende messeigenaar opleveren.

Reageren

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.