diy铸造钴基合金刀的探索之路

玉树临风 · 发表于 2011-7-5 13:10

本帖最后由玉树临风于 2011-7-5 15:35 编辑

玩刀，究竟是在玩些什么呢？是因其具有实际功能特性，能解决我们日常生活需求的工具？还是点缀我们平淡生

活的玩具？也许很多时候我们是在回避这个话题，因为这关乎爱刀者的立根之本。其实我们玩刀玩得就是一个心境，

好的心境可以释放压力，舒缓神经，这就够了。既然这样，对刀子的审美很多时候是个形而上的东西,说白了就是yy

。想象着手中利刃强韧兼备，能吹毛断发，削铁如泥，的确让人心旷神怡，于是刀友的yy之路于是开始了。

大多数刀友最初是从钢材控开始的，硬度、韧性、耐磨、锋利保持性，这些参数不断刺激着我们的神经。。。

然而，随着时间的推移，钢材的魅力逐渐消褪，这个时候不是因为钢材本身发生了变化，而是钢材留给我们想象的空

间已经越来越少，对于钢材老刀友已经没有太多疑问，我们对神钢已经不再期待，心境不在，于是有时候让人玩得没

滋没味的。也许这个时候，非钢为yy刃材打开了一扇窗户，因为非钢稀缺性、未知性与不确定性，带给刀友无限的想

象空间。一些刀匠和刀友开始了非钢之路。

那么，怎么理解非钢呢？

钢就是以铁为基，通过添加其他不同含量的合金元素以形成不同品种的钢铁材料，同样，钴基合金是以钴为基体

元素，添加其它合金元素制成的材料，镍基合金以镍为基体元素，等等。目前看来，除钢老大之外，已经出现的刃

材非钢材料包括钛合金，镍基合金和镍钛形状记忆合金，钴基合金。钛合金的特点是轻质与比强度高，在折刀柄材

领域应用广泛，而作为刃材，钛合金也被国内外的一些量产刀商所采用；形状记忆的nitinol只是听说过，目前还是雾

里看花,深处灯火阑珊处，但也正因为这点，其yy空间更为广阔；镍基合金有阳光猪兄推出的GNiCr40Al4，从介绍来

看，这个合金似乎各方面性能都已经完全超越了s30v和rwl34等钢材。而且这似乎是唯一一个国内刀友引入制刀领域

，并试图推广到老外的非钢材料（也许这是一个目前被人们忽视，然而却具有深远影响的事件，赞一个）。

对于钴基合金，目前已经出现的包括Stellite系、Talonite和boye的自制钴基合金刀。前二者是国外商业生产材料，现

在用Stellite系6K和talonite做刀的国外刀匠已经有很多了，而boye则是自制钴基合金，并铸造製做刀的刀匠。上述三种

钴基合金的硬度不高，根据albert和J版等达人的介绍，似乎在HRC40多，甚至不到40。而促使众多刀匠和刀友热衷于

此的却是其超强的耐磨性和由此带来的优良锋利度保持性，于是，从事切割工作时，钴基合金成了极好的材料，也

就具有了极好的yy空间。

而boye，无疑是具有开拓精神的楷模，特别是在仔细研究了他的工艺和设备条件之后，能凭一己之力在如此简陋

的设备条件下完成钴基合金刀的铸造，对他的敬佩之情更加油然而生。人到中年，这日子就越发的如白马过隙，在

周而复始的轨道上一天复一天的运作，深宵梦回，闹不清今天与昨天，昨天与前天，究竟有何不同。因此，百无聊

赖时，俺就在想，boye能在如此简陋的设备条件下完成其创举，俺作为拥有可利用现代装备条件的从业人员，为何

不能自己也“铸造”出一把非钢的钴基合金刀刀？

于是，在钴基合金刀已经天下三分的情况下，俺如今又作胡马窜入，开始了自己的钴基合金铸造刀的探索之路。

玉树临风 · 发表于 2011-7-5 13:20

本帖最后由玉树临风于 2011-7-5 15:39 编辑

diy製做的第一步是钴基合金的成分设计，boye的成分没人知道，Stellite系列材料的成分却可以查到。

比较之下，co-cr-w-c系的硬度最高，Stellite100的硬度达到63,但是自然而言对它的韧性不放心，既然

钴基合金追求的不是单纯的高硬度，那么也就没必要做到Stellite100那种程度了。而co-cr-w-mo-ni系

适当降低了硬度,提高了韧性，综合性能较好，因此俺选用了这一合金系，并经过反复研究确定了化

学成分。

成分确定之后就是铸造刀坯的设计，如果设计成近终形的刀子，切割的工作量自然会减少，但是

俺反复考虑之后放弃了。因为，如果一次确定了刀形，将来可供发挥的自由度自然就小了，想象着

一大堆同样形势的刀具，俺自己都觉得反胃。可如果太过简单的铸造一块板子，又失去了铸造成型

的意义，而且开v实在是个艰苦的工作，应尽量简化这一步骤。于是最终，俺确定了一个矩形的，

并铸造出一半带有V面的刀坯。这样的好处是：可以充分发挥自由度，通过线切割製做出想要的刀

形，而又大大简化开v的工作量。刀坯的总长度是160mm，宽度是30mm，厚度是5.5mm。而V面，

长度是80mm，背部自然也是5.5mm，刃部留下的厚度是2mm，尽管刃部区域稍微有点厚，但是从

加工余量和大开锋角度方面考虑选用了这个厚度。

既然精密铸造，首先要搞好模具，最开始试图用手工修出设计的形状，可是由于v面需要平整度，

试了多次总是不能满意，俺一咬牙——开铝合金模具。画好图，联系了模具厂。。。。。在等模具

的過程中，根据设计的成份，炼了些母合金，万事俱备，只差东风。模具到了，很快一片片蜡制的

刀片摆在我的面前，由于刀片过于薄，为了保证质量，浇道、补缩的冒口一定要设计充分，而浇道，

补缩等在浇注的时候又必然消耗大量母合金，倒是刀片在整个模型中显得那么微不足道！眼看着融

了20公斤多公斤母合金，浇注下去却只出来10多个刀坯，俺的心在滴血。。

千呼万唤始出来，经过充分的准备终于完成了刀坯的铸造，虽然一些坯子上还有砂眼缺陷，虽然

工艺上还有一点点不足，但总算攻克了最难的一个环节。

刀胚1

刀胚2

刀胚3

玉树临风 · 发表于 2011-7-5 13:29

本帖最后由玉树临风于 2011-7-5 21:09 编辑

刀坯完成之后，首先进行了热处理以消除铸造应力以及减少成分偏析，然后画了一个刀子拿去线切割。这个铸

造刀坯的特点就是一体的，而柄部光秃秃的一块板子影响美观，起初是想开几个圆孔，后来想，在刀柄上增加点功

能特性不是更好么？于是，就把柄部切割出一个适合四种规格螺栓螺母的六棱扳手，同时，这也启发了我，下次也

许可以设计些其它功能。。。。

刀子切完了拿回来一看，样子有点丑陋，而且背齿太大了，有点咯手，不过毕竟是做的第一个，而俺的刀坯还有

很多，允许俺挥霍几次。

铸造的刀坯表面还需要经过打磨，打磨的时候，砂轮机轰隆隆的鸣叫，却看不到火星子喷射，刀柄也仍然是凉凉

的一点没有升温，这个时候会感觉很奇妙，diy是需要热情的，不可否认，打磨时这种奇妙感和好奇心激发了俺的热

情。粗粗打磨之后，砂纸登场了，150目，300目，600目的砂纸推过之后，刀子表面的金属光泽越来越好，明显与钢

不同，是那种亮晶晶的，但又有些雾突突的感觉，一切都很新鲜。600目之后，用油石开锋，只是这开锋的技术实在

是太烂了。最终，从头到尾完全由俺一己之力diy的铸造钴基合金刀问世了。。。。

线切割刀型

粗磨

刀1

刀2

刀柄

刀和胚

玉树临风 · 发表于 2011-7-5 13:35

本帖最后由玉树临风于 2011-7-5 15:43 编辑

据说钴基合金刀切割保持性优良，是缘于材料内部组织的都有特点。金相俺不会做，但可以求助于专业高手

。料子发出去几天后，反馈结果回来了，展现在俺眼前的是完全不同于钢的金相照片。可以看到，这个钴基合金

是由灰色的基体组织以及白色的大块第二相构成的，而且，灰色的基体上还有沿着一定惯性面整齐排列的细小黑

色析出相。

金相200倍

金相500倍

玉树临风 · 发表于 2011-7-5 13:42

本帖最后由玉树临风于 2011-7-5 15:46 编辑

进行宏观硬度测试，刀坯的硬度是HRC43，大致和国外三种钴基合金的硬度类似。那么，是否这种组织就是

决定了钴基合金高耐磨性的原因呢？

幸好，专业人员的分析手段的确能验证人们的想象。早就听说过“显微硬度”这个词，原来，显微硬度本来

就是顾名思义，能够测试组织中不同相的硬度的分析手段，而显微硬度都是基于维氏硬度进行测试的。在显微镜下

，用极细微的压头对基体和白色大块状第二相进行施加了100g的压力，二者硬度表现出很大的不同。如同下图直观

的表现，压痕尺寸有明显差异，表明二者显微硬度差别巨大，而测试结果，基体的硬度是HV464.5，而白色块状组

织的达到维氏硬度为HV1326.4。参照国标GB/T1172的硬度对照表，HV464大致相当于HRC46,但是HV1326已经超出

了对照表的范围（对照表中最大硬度值HRC68=Hv909），只能说，钴基合金的第二相具有极高的硬度，也许正是这

种特性决定了它虽然宏观硬度并不高，但却具有良好耐磨性和保持性的特色。

显微硬度

以上就是一把看上去蹩脚的，样子憨直的，笨笨的刀刀，但却是俺在中年昏庸之中，对铸造钴基合金刀的一个

初步探索。。

瘦马 · 发表于 2011-7-5 14:02

很不错的尝试，继续哈{:4_98:}

飞隼 · 发表于 2011-7-5 15:14

这是彻底的diy啊，再增加测试的内容就完美了。

阳光猪 · 发表于 2011-7-5 15:49

个人认为，铸造钴合金主要还是用于耐腐阀门等不太受力的场合，而且其成分配比，也是有较为严格的设计要求的。

在硬度，强度，耐磨性等指标上，或许还是粉末冶金法制备的钴合金更高些吧。
无我发表于 2011-7-5 15:22

您怎么知道玉树兄弟的材料炼制标准低呢？
不要随意揣测，要用事实和数据说好。
另外还想请教下，哪个公司的钴合金是粉末冶金法冶炼的呢？我也想搞点玩玩。

玉树临风 · 发表于 2011-7-5 16:21

行家一伸手，就知有没有，因此对8楼的说法不予评论

玉树临风 · 发表于 2011-7-5 16:47

6# 瘦马

谢谢鼓励！

三美刀客 · 发表于 2011-7-5 17:14

不用热处理的吗？

寂静岭 · 发表于 2011-7-5 17:38

代表个人欢迎.GNiCr40Al4我用过,很棒的.不知和您的有啥区别?

anjoah · 发表于 2011-7-5 18:09

个人认为，铸造钴合金主要还是用于耐腐阀门等不太受力的场合，而且其成分配比，也是有较为严格的设计要求的。

在硬度，强度，耐磨性等指标上，或许还是粉末冶金法制备的钴合金更高些吧。
无我发表于 2011-7-5 15:22

又跳出来冒充砖家了，要不您也从您那名称保密的研究所里整点有严格配方设计要求的粉末冶金工艺生产的钴合金？
你这样的，死了要下拔舌地狱的。

anjoah · 发表于 2011-7-5 18:15

本帖最后由 anjoah 于 2011-7-5 18:23 编辑

我手上有把150MM小直的设计图，好像合适你的尺寸，谈不上推荐，你若喜欢就切了玩吧。我没什么技术只能以这种办法支持你了。

雨权 · 发表于 2011-7-5 18:27

很欣慰除了林兄外还有如此热衷探索精神的刀友．老哥辛苦了．
我虽然不了解这合金，但我猜测它的性能类似或超过铸造大马士革钢了．老兄既然都已经做了金相组织分析和显微硬度检测，何不做一下抗弯强度和冲击韧性呢？

看见美女噶就抽 · 发表于 2011-7-5 18:31

论坛上的DIY也隐藏好多材料和製做的高手，尤其在材料使用上最近论坛上出现好的一面，一是要理智对待材料的选择，二是在多个方面尝试能给刀友借鉴和尝试，玩刀才能多方面体会乐趣。

xiaodaolion · 发表于 2011-7-5 19:18

关注中....不懂晶相这玩意...不过要是能放大到肉眼能看到的话倒是挺像大马的...这种花纹肯定很NB...
能做刀的玩意越来越多啦...

realjam · 发表于 2011-7-5 20:37

可以切个这个玩。

玉树临风 · 发表于 2011-7-5 21:02

12# 三美刀客
百密一疏，谢谢提醒，铸造完成后，把所有刀坯进行了热处理，以去除铸造应力及减轻成分偏析。

xiameng · 发表于 2011-7-5 21:14

对楼主说的这些一窍不通，只知道哪些材料能做刀，哪些不能做。但是对楼主的探索精神，造福导游的精神表示敬意。顶楼主

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