De ce o lamă de cuțit CPM -20CV este o alegere excelentă

Când un producător de cuțite plănuiește un nou design, selecția oțelului pentru lamă are o contribuție critică la succesul sau eșecul produsului. Dimensiunea lamei, desfășurarea lamei, materialele mânerului, considerațiile estetice, ergonomia formei și echilibrului mânerului: Toate aceste alegeri afectează rezultatul procesului de proiectare, dar poate că nici o decizie nu are mai multă greutate decât selecția aliajului de oțel pentru a forma lama însăși.

Patru criterii rezonabil de obiective și o măsură oarecum subiectivă a performanței alcătuiesc lista proprietăților pe care producătorii de cuțite le evaluează atunci când aleg un oțel pentru un nou produs. Unele dintre aceste proprietăți se schimbă unele cu altele la capetele opuse ale unui singur continuum, ceea ce face imposibilă optimizarea tuturor calităților într-un singur aliaj de oțel.

1. Duritatea măsoară cât de bine rezistă un oțel la forțele care încearcă să îl deformeze. De la începutul secolului al XX-lea, măsurătorile științifice ale durității materialelor s-au bazat pe un set de teste de laborator numite scări Rockwell, numite după Hugh Rockwell, co-inventator al aparatului de testare. Printre aceste scări, scara C este utilizată pentru a reprezenta valorile durității pentru oțelurile de cuțit, cu valori numerice urmate de abrevierea „HRC”. În testarea durității aliajelor, o forță specificată împinge un instrument cu vârf de diamant într-o mostră de material, iar adâncimea adânciturii rezultate reflectă capacitatea materialului de a rezista la lovitură. Scalele Rockwell folosesc numere arbitrare pentru a-și reprezenta scorurile.

Deși puteți folosi scorurile Rockwell pentru a compara rezultatele testelor de duritate ale unui oțel cu cele ale altui oțel, nu puteți corela scorurile cu nicio observație specifică din testul propriu-zis sau cu vreun rezultat al acestuia, deoarece scorurile Rockwell sunt abstracțiuni. Cele mai multe oțeluri pentru cuțite obțin scoruri între 58 și 62 HRC, majoritatea dintre ele fiind cuprinse între 50 și 60.

O lamă de cuțit care se îndoaie permanent în timp ce este în serviciu dovedește că oțelul său nu are suficientă duritate pentru această sarcină. În unele cazuri, un proiectant poate compensa această deficiență prin îngroșarea integrală sau parțială a lamei sau prin modificarea modului de fabricare a oțelului pentru a-i crește duritatea intrinsecă. În alte cazuri, singura soluție este de a alege un aliaj de oțel mai dur.

În cuțitele Benchmade care folosesc CPM 20CV de la Crucible Industries, duritatea măsoară între 59 și 61 HRC. Deoarece „rețetele” de tratament termic afectează duritatea finală a unui oțel pentru lame, un alt producător poate cita valori HRC diferite pentru același oțel. Această duritate este ușor mai mare decât cea a implementării de către Benchmade a 440C, un aliaj popular de mult timp pentru fabricarea cuțitelor, care măsoară între 50 și 60 HRC.

2. Duritatea reprezintă cât de bine rezistă un oțel la impact sau stres fără a prezenta rupturi, așchii sau crăpături. Un eșec al tenacității poate provoca un rezultat catastrofal dacă un cuțit se rupe în timpul utilizării, ducând la o potențială rănire a utilizatorului, precum și la un rezultat neașteptat al sarcinii la îndemână. Pentru o lamă de cuțit, este mai ușor de prezis evoluția treptată a uzurii decât apariția bruscă a unei cedări a durității și este mai bine să se uzeze decât să cedeze.

Duritatea inadecvată poate rezulta din însăși formula aliajului, din modul în care oțelul a fost tratat termic, din șlefuirea necorespunzătoare în timpul fabricării sau din multe combinații de alți factori.

Duritatea este mai dificil de cuantificat decât duritatea, deoarece niciun test unic nu oferă o măsură standardizată a atributului. În mod obișnuit, testarea durității se bazează pe măsurători ale distanței la care un oțel se poate îndoi înainte de a se rupe sau ale modului în care materialul supraviețuiește la impact. În multe cazuri, tenacitatea și duritatea concurează pentru supremație, în sensul că rigiditatea care echivalează cu tenacitatea poate veni în detrimentul capacității de a se îndoi fără a se deforma.

Crucible Industries’ CPM 20CV oferă o tenacitate care este, în esență, egală cu cea a 440C, un oțel inoxidabil testat în timp și adesea ales pentru fabricarea lamei.

3. Rezistența la uzură măsoară capacitatea unui oțel de a intra în contact cu o mare varietate de substanțe și de a rezista fie să piardă o parte din volumul său atunci când se freacă de un material dur, fie să preia bucăți de materie de la alte obiecte. Cauzele uzurii pot proveni chiar de la obiectele pe care utilizatorul încearcă să le taie, precum și de la alte influențe din mediul de lucru. Testarea uzurii simulează contactul din lumea reală dintre o lamă de cuțit și o sursă de interacțiune distructivă.

Când o suprafață aspră freacă lama unui cuțit și îndepărtează o parte din metal, această formă de uzură constituie abraziune. Uzura abrazivă poate transforma muchia ascuțită a unei lame într-o suprafață mată și rotunjită, chiar și fără a aplica o presiune mare asupra cuțitului. În schimb, atunci când suprafața netedă a unei lame de cuțit intră în contact cu suprafețe netede, dar dure, cum ar fi alte obiecte din oțel, rezultatul poate transfera material pe lama cuțitului. Spre deosebire de abraziune, aderența necesită o presiune suficient de mare pentru a crea cantitatea de frecare necesară pentru a sfâșia suprafața lamei.

Crucible Industries’ CPM 20CV oferă, în esență, o rezistență la uzură de cinci ori mai mare decât 440C.

4. Rezistența la coroziune reflectă modul în care un oțel evită dezvoltarea oxidării ca răspuns la expunerea la umiditate, umiditate sau sare în mediul său. Cel mai frecvent mod de a crește rezistența la coroziune constă în introducerea cromului în chimia unui aliaj. Deși termenul familiar de „oțel inoxidabil” reprezintă de fapt o denumire eronată prea optimistă, nivelurile conținutului de crom sunt corelate cu capacitatea de a întârzia sau de a reduce oxidarea și de a permite întreținerea preventivă pentru a o preveni.

Crucible Industries’ CPM 20CV prezintă o rezistență la coroziune mai mare decât 440C, cu o rezistență de șase șaptesprezece ori mai mare pentru 440C decât pentru CPM 20CV.

5. Reținerea tăișului încearcă să cuantifice cât de bine și cât timp o lamă rămâne ascuțită prin utilizare. Cutlery and Allied Trade Research Association, sau CATRA, a dezvoltat o mașină de testare care încearcă să evalueze retenția relativă a tăișului. În aparatul de testare, cuțitul examinat se montează cu tăișul îndreptat în sus, iar un teanc de hârtie sintetică specială impregnată cu 5% siliciu coboară pe lamă. Lama se mișcă înainte și înapoi, tăind în hârtie, iar conținutul de silice introduce o ușoară uzură pe muchie. Testul măsoară performanța lamei în starea sa de nouă din fabrică, precum și numărul și adâncimea tăierilor pe care lama le poate realiza. Această combinație de performanță inițială de tăiere, sau ICP (Initial Cutting Performance), cu TCC (Total Card Cut), sau TCC, constituie parametrii de evaluare. Același aparat de testare poate evalua și echipamentele de ascuțire. Instrumentul de testare CATRA face parte din echipamentul de evaluare utilizat la mulți producători de cuțite de top, inclusiv Benchmade, Buck Knives și Spyderco.

Crucible Industries’ CPM 20CV atinge un scor de testare CATRA de 180, în comparație cu scorul de 100 al lui 440C.

Chimia aliajului

Chimia completă și exactă a aliajului CPM 20CV de la Crucible Industries rămâne un secret de proprietate. Cu toate acestea, conținutul nominal al oțelului este bine documentat la 1,9% carbon, 20,0% crom, 1,0% molibden, 4,0% vanadiu, 0,3% siliciu, 0,6% tungsten și 0,3% mangan. Conținutul ridicat de carbon generează o duritate considerabilă. Cantitatea substanțială de crom indică o rezistență la coroziune. De fapt, pe piața actuală, CPM 20CV conține cea mai mare cantitate de crom dintre toate oțelurile inoxidabile cu un nivel ridicat de vanadiu. Acest conținut de vanadiu generează tenacitate, rezistență la uzură și păstrarea marginilor. Manganul din aliaj sporește duritatea, rezistența la tracțiune și rezistența la uzură. Molibdenul său îmbunătățește retenția marginilor. Tungstenul sporește rezistența la uzură, iar siliciul mărește duritatea și previne apariția înțepăturilor.

Procesul CPM și avantajele sale

În 1970, Crucible Industries din Solvay, New York, a introdus procesul brevetat de fabricare a oțelului pe care l-a proiectat, numit Metalurgia particulelor în creuzet. Această metodă inovatoare de fabricație depășește dezavantajele critice specifice ale fabricării convenționale a oțelului, obținând un produs care îmbunătățește performanța în utilizare a aliajelor produse în mod tradițional.

În metoda de fabricație a oțelului de modă veche, ingredientele unui aliaj se topesc într-un cuptor cu arc electric. După ce metalul topit trece printr-o etapă secundară de rafinare, acesta se transferă într-o ladă care îl toarnă în matrițe. Problema cu această secvență de pași apare pe măsură ce aliajul se răcește în lingouri.

Mixate împreună în stare topită într-un cuptor, elementele care alcătuiesc un aliaj de oțel se amestecă bine. Solidificându-se și răcindu-se în lingotiere, elementele se separă într-o microstructură grosieră care nu este uniformă peste tot. Prelucrarea suplimentară poate descompune elementele segregate și poate încerca să restabilească amestecul omogen care s-a format în cuptor, dar elementele nu se recombină niciodată complet. Într-un oțel cu un procent atât de substanțial de elemente de aliere și cu o cantitate atât de mare de carbon, așa cum încorporează formula pentru CPM 20CV, efectele segregării elementelor persistă și mai mult, iar efectele negative asupra capacităților metalului finit sunt mai pronunțate, decât ar fi în cazul unei combinații de aliaje mai simple.

Procesul patentat CPM de la Crucible ameliorează aceste probleme înainte ca ele să înceapă. În afară de necesitatea inițială de a topi împreună elementele de aliere într-un cuptor, CPM împărtășește puține etape procedurale cu fabricarea convențională a oțelului. Odată ce aliajul CPM se topește și se amestecă, materialul topit se deplasează printr-o duză mică, atomizându-se într-un spray de particule fine propulsate de un gaz de înaltă presiune. Particulele de oțel se răcesc în sfere mici, formând o pulbere care păstrează compoziția omogenă originală a metalului topit. Fiecare particulă de metal constituie un lingou în miniatură.

Oțelul pulverizat se încarcă într-un recipient etanș din care se elimină aerul. Recipientul este supus presării izostatice la cald, sau HIP (Hot Isostatic Pressing), un proces care utilizează căldura și presiunea pentru a combina particulele de oțel într-un solid numit compact. Compactul poate fi frezat în forme care se potrivesc proceselor specifice de fabricare a produselor și poate fi supus tratamentului termic necesar pentru a finaliza și optimiza performanța specifică a oțelului pentru o aplicație dorită.

CPM 20CV este un oțel martensitic, care se referă la structura sa cristalină dură cu granule în formă de lentilă sau lenticulare. Într-un aliaj bogat în carbon, precum CPM 20CV, procesul de austenitizare încălzește oțelul până când structura sa cristalină se modifică pentru a deveni austenită în loc de ferită. Martensita se formează atunci când austenita se răcește atât de repede încât carbonul din oțel suprasaturează o formă specială de ferită. Atomii din metal se rearanjează de fapt într-o formă care demonstrează o modificare a densității și, prin urmare, a volumului. Martensita prezintă o creștere semnificativă a durității față de precursorii săi.

Procesul de tratare termică începe cu o încălzire lentă, preîncălzirea la o temperatură uniformă înainte de a crește la temperatura de austenizare, care este determinată de chimia aliajului oțelului. Faza de călire scade temperatura cu 1.000 de grade F sau mai mult, permițând metalului să devină martensitic. Revenirea finalizează procesul de călire și contracarează natura fragilă a martensitei.

Comparație cu alte oțeluri pentru cuțite

Când examinați performanța CPM 20CV în raport cu alte aliaje de oțel de top, descoperiți rapid că oferă numeroase proprietăți ideale pentru fabricarea cuțitelor.

Cu 1,9% carbon, 20,0% crom, 1,0% molibden, 4,0% vanadiu, 0,3% siliciu, 0,6% tungsten și 0,3% mangan, CPM 20CV excelează în ceea ce privește rezistența la uzură și rezistența la coroziune. De asemenea, oferă o bună tenacitate. Capacitățile sale de păstrare a muchiei îl fac ușor de menținut ascuțit, dar potențial dificil de ascuțit.

CPM M4, de asemenea un produs Crucible Industries, încorporează 1,42% carbon, 4,0% crom, 5,25% molibden, 4,0% vanadiu, 0,06% siliciu, 5,5% tungsten și 0,3% mangan. Deși este un oțel cu conținut ridicat de carbon, acesta încorporează mai puțin carbon decât CPM 20CV, precum și mai puțin crom. Împreună cu carbonul, combinația de molibden, vanadiu și tungsten din CPM M4 produce o tenacitate excelentă, o duritate ridicată la 62 până la 64 HRC și niveluri la fel de ridicate de rezistență la uzură. Totuși, spre deosebire de CPM 20CV, CPM M4 nu este un oțel inoxidabil. Prevenirea dezvoltării oxidării pe acest aliaj necesită un efort deosebit. CPM M4 este cu cel puțin o treime mai dur decât CPM 20CV, cu o rezistență egală la uzură și poate o șeptime din rezistența la coroziune.

440C este un oțel inoxidabil martensitic cu o rezistență excelentă la coroziune și un grad ridicat de duritate la HRC 58 până la 60. Un pilon de bază printre producătorii de cuțite, acesta conține cel mai mult carbon dintre toate cele trei oțeluri din grupul 440. În comparație cu CPM 20CV, oferă o tenacitate egală, o rezistență la uzură de aproximativ o cincime și o rezistență la coroziune de aproximativ șase șaptesprezece ori mai mare. Capacitățile sale de păstrare a tăișului sunt, de asemenea, în urma celor ale CPM 20CV.

Cuțite notabile

Lista de produse Benchmade din 2016 include două cuțite care încorporează lame fabricate din CPM 20CV de la Crucible Industries. Printre acestea se numără Benchmade 928 Proxy și Benchmade 698 Foray.

Benchmade 928 Proxy dispune de fiabilitate și durabilitate Blue Class pentru utilizarea zilnică. Proiectat de Warren Osborne, acesta include o lamă drop-point cu muchie simplă sau parțial zimțată, cu un finisaj satinat neacoperit. Solzii mânerului combină titan 6AL-4V în partea stângă pentru a susține designul monolock al cuțitului și laminat G10 desert tan în partea dreaptă. Clipul de buzunar reversibil din oțel inoxidabil cu săgeată divizată cu vârf în sus se fixează cu trei șuruburi Torx. Benchmade 928 Proxy măsoară 8,85 inci în total și 5,09 inci închis, cu o lamă de 3,87 inci care măsoară 0,15 inci grosime. Mânerul măsoară 0,5 inci grosime. Acest cuțit tactic, outdoor și orientat spre supraviețuire cântărește 4,86 uncii. Prețul de vânzare cu amănuntul sugerat de producător este de 295 de dolari.

De asemenea, un cuțit Blue Class, Benchmade 698 Foray reprezintă munca de design a lui Allen Elishewitz și actualizează Benchmade 690, care a devenit cuțitul anului 2001 al revistei Shooting Industry. Acest design ambidextru AXIS Lock folosește o lamă drop-point, disponibilă fie cu muchie simplă, fie cu zimți, și numai în finisaj satinat. CPM 20CV reprezintă un upgrade pentru acest nou cuțit față de predecesorul său, care folosea 154 CM. Benchmade 698 Foray 698 Foray dispune de solzi conturați din fibră de sticlă compozită G10 neagră pe mâner, cu căptușeală din oțel inoxidabil 410SS. Clipul de buzunar reversibil tip-up se atașează la oricare dintre scamele mânerului. Cuțitul măsoară 7,32 inci lungime totală și 4,14 inci închis, cu o lamă de 3,24 inci care măsoară 0,137 inci grosime. Mânerul măsoară 0,56 inch grosime. Acest cuțit de zi cu zi și de exterior cântărește 3,58 uncii. Prețul de vânzare cu amănuntul sugerat de producător este de 225 de dolari.

În concluzie

Crucible Industries a creat CPM 20CV pentru a fi utilizat la fabricarea de piese pentru echipamente de turnare prin injecție, cuțite de peletizare și granulare, echipamente de prelucrare a alimentelor și cuțite pentru uz individual. Toate aceste aplicații necesită capacitatea de a rezista la uzură în circumstanțe solicitante. Proprietățile CPM 20CV îi permit să ofere duritatea, tenacitatea, rezistența la uzură și coroziune, precum și păstrarea tăișului, care generează performanțe deosebite pentru posesorii de cuțite exigente.

Leave a comment

Adresa ta de email nu va fi publicată.