เกรดเหล็กใดที่มักใช้กับใบมีดโกนด้านเดียว

ภาพรวม: เหตุใดเกรดเหล็กจึงมีความสำคัญสำหรับใบมีดคมเดียว

เกรดเหล็กเป็นตัวกำหนดความสามารถของใบมีดในการจับยึดคมตัดที่แหลมคม ต้านทานการกัดกร่อน ทนต่อแรงกระแทกหรือการโค้งงอ และทนทานต่อการสึกหรอจากการเสียดสี สำหรับ ใบมีดโกนขอบเดียว ผู้ออกแบบสร้างสมดุลระหว่างคุณลักษณะของวัสดุหลักสามประการ: ความแข็ง (การรักษาขอบ), ความต้านทานการกัดกร่อน (อายุการใช้งานและสุขอนามัย) และความเหนียว (ความต้านทานต่อการบิ่นและความล้มเหลวร้ายแรง) โครงสร้างจุลภาค ปริมาณคาร์บอน ธาตุโลหะผสม (โครเมียม วานาเดียม โมลิบดีนัม ตัวสร้างโครเมียมคาร์ไบด์) และเส้นทางการผลิต (โลหะวิทยาที่ขึ้นรูปแล้วและโลหะวิทยาที่เป็นผง) ส่งผลโดยตรงต่อคุณลักษณะเหล่านี้

เกรดเหล็กทั่วไปที่ใช้และโลหะวิทยา

ด้านล่างนี้คือเกรดที่พบบ่อยที่สุดสำหรับใบมีดโกนคมเดียว ตั้งแต่สเตนเลสราคาประหยัดไปจนถึงเครื่องมือประสิทธิภาพสูงและเหล็กกล้าโลหะผสมผง แต่ละเกรดจะมีการสรุปด้วยคุณสมบัติทางโลหะวิทยาที่ควบคุมประสิทธิภาพการตัด

420J2 (สแตนเลส ราคาประหยัด)

420J2 เป็นเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกที่มีคาร์บอนปานกลาง (~0.15–0.4%) และโครเมียมประมาณ 12–13% แข็งตัวและทนต่อการกัดกร่อนได้ง่ายเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดา ทำให้พบเห็นได้ทั่วไปในการดูแลขนและใบมีดเอนกประสงค์ที่มีต้นทุนต่ำ การชุบแข็งแบบทั่วๆ ไปจะทำให้เกิดความแข็งในช่วงกลางทศวรรษที่ 50 HRC; การยึดคมตัดมีจำกัดเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าคาร์บอนหรือเหล็กกล้าเครื่องมือที่สูงกว่า

440ซี (สเตนเลสคาร์บอนสูง)

440C มีคาร์บอนสูงกว่า (~0.95–1.2%) และโครเมียม ~16–18% ทำให้ได้โครงสร้างมาร์เทนซิติกที่ละเอียด มีความสามารถในการชุบแข็งได้มากและทนทานต่อการกัดกร่อนที่เหมาะสม เมื่อได้รับความร้อนอย่างถูกต้อง ค่าจะสูงถึง 58–61 HRC ซึ่งให้ความสมดุลที่ดีระหว่างการรักษาคมตัดและความต้านทานการกัดกร่อน ซึ่งเป็นทางเลือกทั่วไปสำหรับใบมีดสเตนเลสด้านเดียวระดับไฮเอนด์

1095 (คาร์บอนสูง ไม่ใช่สเตนเลส)

1095 เป็นเหล็กกล้าคาร์บอนสูงแบบคลาสสิก (~0.95% C) ที่มีความแข็งดีเยี่ยม (60–64 HRC) มีความคมเริ่มต้นและการยึดเกาะที่ยอดเยี่ยม ข้อเสียเปรียบหลักคือความไวต่อการกัดกร่อน: สนิม 1,095 เกิดขึ้นได้ง่ายโดยไม่ต้องเคลือบป้องกันหรือบำรุงรักษา ปรากฏในใบมีดโกนอุตสาหกรรมและใบมีดโกนแบบพิเศษ ซึ่งสามารถจัดการการกัดกร่อนได้และต้องการอายุการใช้งานของคมตัดสูงสุด

52100/เหล็กเกรดแบริ่ง

52100 เป็นเหล็กแบริ่งที่ประกอบด้วยโครเมียมซึ่งมีคาร์บอนสูงและทนต่อการสึกหรอได้ดีเมื่อชุบแข็ง (60–64 HRC) มีความเหนียวดีกว่าเหล็กกล้าเครื่องมือบางชนิด และใช้สำหรับใบมีดที่ต้องการความต้านทานการเสียดสีที่เหนือกว่า ความต้านทานการกัดกร่อนต่ำ ดังนั้นจึงมักเลือก 52100 สำหรับการใช้งานแบบแห้งหรือแบบเคลือบ

D2 (เหล็กกล้าเครื่องมือโครเมียมสูง)

D2 คือเหล็กกล้าเครื่องมืองานเย็นที่มีโครเมียมสูง คาร์บอนสูง ซึ่งมีตัวสร้างคาร์ไบด์จำนวนมาก (Cr, V, Mo) ให้ความต้านทานการสึกหรอและอายุการใช้งานของคมตัดที่ดีเยี่ยมที่ความแข็งโดยทั่วไป 58–62 HRC ปริมาณคาร์ไบด์ที่สูงของ D2 ช่วยให้อายุการใช้งานของคมตัดยาวนาน แต่ลดความต้านทานการกัดกร่อนและความเหนียวต่ำกว่ามาร์เทนซิติกแบบสเตนเลส เหมาะกับใบมีดอุตสาหกรรมและเครื่องมือขูดขนาดใหญ่

AUS-8 และโลหะผสมสแตนเลสอื่นๆ

AUS-8 และโลหะผสมสเตนเลสช่วงกลางที่คล้ายกันประกอบด้วยวาเนเดียมและโมลิบดีนัมเพื่อปรับแต่งคาร์ไบด์และปรับปรุงความเหนียว เป้าหมายความแข็งทั่วไปคือ 57–60 HRC เหล็กเหล่านี้นำเสนอประสิทธิภาพที่สมดุลสำหรับใบมีดคมตัดเดี่ยวเกรดผู้บริโภค ซึ่งทั้งความต้านทานการกัดกร่อนและการรักษาคมตัดมีความสำคัญ

ผงโลหะวิทยาและเหล็กกล้าเครื่องมือระดับพรีเมียม (CPM, PM-series)

เหล็กกล้าโลหะวิทยาที่เป็นผง (เช่น รุ่น CPM) และเหล็กกล้าเครื่องมือโลหะผสมขั้นสูงสามารถให้การกระจายตัวของคาร์ไบด์ที่ละเอียดมาก ความต้านทานการสึกหรอสูง และความเหนียวไปพร้อมๆ กัน เกรดเหล่านี้ช่วยให้มีปริมาณคาร์ไบด์สูงขึ้นโดยไม่ต้องมีคาร์ไบด์เปราะขนาดใหญ่ซึ่งก่อตัวในเหล็กทั่วไป ใช้ในใบมีดพิเศษระดับพรีเมียมซึ่งมีข้อจำกัดด้านต้นทุนน้อยกว่า

เป้าหมายของการอบชุบด้วยความร้อนและผลกระทบจากความแข็ง

การอบชุบด้วยความร้อนอย่างมีประสิทธิผลมีความสำคัญพอๆ กับการเลือกเกรด เป้าหมายความแข็งสำหรับใบมีดโกนขอบเดียวโดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ HRC กลาง 50 ถึง 60s ต่ำ ความแข็งที่ต่ำกว่าจะเพิ่มความเหนียวและลดการบิ่น ความแข็งที่สูงขึ้นจะช่วยเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอและการคงสภาพของคมตัด แต่เพิ่มความเปราะบางและความยากในการเจียร เกรดสเตนเลสมาร์เทนซิติกมักมุ่งเป้าไปที่ 55–60 HRC; เหล็กกล้าคาร์บอนสูงและเหล็กกล้าเครื่องมือมักจะแข็งตัวถึง 60–64 HRC ตารางการแบ่งเบาบรรเทาและการบำบัดด้วยความเย็นจัด (เมื่อใช้) จะปรับแต่งออสเทนไนต์ที่คงเหลือและทำให้ความแข็งคงที่

การเคลือบ ผิวเคลือบ และการควบคุมการกัดกร่อน

การเคลือบช่วยยืดอายุใบมีดและลดแรงเสียดทาน การรักษาพื้นผิวทั่วไป ได้แก่ การสะสมไอทางกายภาพ (DLC, โครเมียมไนไตรด์), โครเมียมชุบด้วยไฟฟ้า และการเคลือบด้านบน PTFE/เทฟลอน สารเคลือบป้องกันเหล็กที่ไม่ใช่สแตนเลสจากสนิม และลดแรงเสียดทานในการตัดเริ่มแรก การตกแต่งพื้นผิว (ขัดเงา/ขัดเงา) ส่งผลอย่างมากต่อความคมชัดในการรับรู้ ขอบที่ขัดเงาเหมือนกระจกจะช่วยลดแรงตัดเริ่มแรก แต่สามารถเร่งการสึกหรอได้หากวัสดุพิมพ์นิ่ม

วิธีการทดสอบเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพของเกรด

แผนการพัฒนาผลิตภัณฑ์ควรรวมการทดสอบทางโลหะวิทยาและการทำงานเพื่อยืนยันว่าเกรดที่เลือกและการรักษาเป็นไปตามข้อกำหนด

การทดสอบทางโลหะวิทยาและในห้องปฏิบัติการ

การทดสอบประกอบด้วยการตรวจสอบความแข็งแบบร็อกเวลล์ การตรวจสอบโครงสร้างจุลภาค (กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงหรือ SEM) เพื่อตรวจสอบการกระจายตัวของมาร์เทนไซต์และคาร์ไบด์ การวิเคราะห์ทางเคมีเพื่อยืนยันองค์ประกอบ และการทดสอบการกัดกร่อนด้วยสเปรย์เกลือ (สำหรับการใช้งานที่มีความสำคัญต่อการกัดกร่อน) การควบคุมมิติและการวัดรัศมีขอบก็เป็นสิ่งจำเป็นเช่นกัน

การทดสอบประสิทธิภาพและวงจรชีวิต

การทดสอบการทำงานจะวัดการคงสภาพของคมตัด (รอบการตัดบนสื่อที่ได้มาตรฐาน เช่น กระดาษที่มีฤทธิ์กัดกร่อน โพลีโพรพีลีน หรือเชือก) แรงตัดเริ่มต้น และอัตราการสึกหรอภายใต้ภาระที่เป็นตัวแทน สำหรับใบมีดอุตสาหกรรม ให้รวมการทดสอบความล้าจากการกระแทกและการดัดงอด้วย สำหรับใบมีดตัดแต่งขน ให้รวมรอบการใช้งานแบบเปียกซ้ำๆ และความเข้ากันได้ของการฆ่าเชื้อ หากจำเป็น

แนวทางการเลือกปฏิบัติตามใบสมัคร

เลือกเกรดเหล็กตามสภาพแวดล้อมการทำงาน แผนการซ่อมบำรุง และอายุการใช้งานที่ต้องการ

• การดูแลรักษาความสะอาดและสุขอนามัย: แนะนำให้ใช้เกรดสเตนเลส (440C, AUS-8, 420J2) ที่มีความแข็งประมาณ 55–60 HRC และการเคลือบหรือการเคลือบที่ทนต่อการกัดกร่อน
• การตัด/ขูดทางอุตสาหกรรม: เลือกใช้เหล็ก D2, 52100 หรือเหล็กกล้าคาร์บอนสูงที่ชุบแข็งถึง 60–64 HRC เพื่อความทนทานต่อการสึกหรอสูงสุด ป้องกันการกัดกร่อนด้วยการเคลือบหรือการบำรุงรักษา
• ความพิเศษ/ความเที่ยงตรง: พิจารณาเหล็กกล้าโลหะผสมผงสำหรับคมตัดที่มีอายุการใช้งานยาวนานและมีประสิทธิภาพสูงโดยคำนึงถึงต้นทุน
• ใช้แล้วทิ้ง/ต้นทุนต่ำ: เหล็กกล้าสเตนเลสซีรีส์ 420 หรือเหล็กกล้าคาร์บอนผสมต่ำให้ประสิทธิภาพที่ยอมรับได้ในราคาที่ต่ำ เมื่อยอมรับการเปลี่ยนบ่อยครั้ง

การเปรียบเทียบเกรดแบบเคียงข้างกัน

ประเด็นสำคัญและรายการตรวจสอบการคัดเลือก

เลือกเกรดโดยจัดลำดับความสำคัญ: ความต้านทานการกัดกร่อน (สเตนเลส) หากการใช้งานเปียกหรือสุขอนามัย; ความแข็งสูงสุดและปริมาณคาร์ไบด์ (เครื่องมือหรือเหล็กกล้าคาร์บอนสูง) หากอายุการใช้งานเป็นอันดับแรก และโลหะวิทยาแบบผงเพื่อความสมดุลด้านการสึกหรอและความเหนียวระดับพรีเมี่ยม ยืนยันกระบวนการอบชุบและเคลือบ ตรวจสอบด้วยการทดสอบความแข็งและการเก็บรักษาขอบ และจับคู่รูปทรงผิวสำเร็จ/การเจียรกับซับสเตรตที่เลือก เพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวก่อนเวลาอันควร

• สำหรับใบมีดแบบเปียกสำหรับผู้บริโภค: เลือกใช้สเตนเลส (440C, AUS-8) ที่มีความแข็ง 55–60 HRC และการเคลือบที่ทนต่อการกัดกร่อน
• สำหรับใบมีดอุตสาหกรรมที่มีอายุการใช้งานยาวนาน: แนะนำให้ใช้เหล็ก D2, 52100 หรือ CPM ที่มีความแข็งสูงกว่า 60 HRC และพิจารณาการเคลือบป้องกันหรือการบำรุงรักษาตามปกติ
• ตรวจสอบผ่านการทดสอบรอบการตัดและการทดสอบการพ่นเกลือหรือสารเคมีที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานขั้นสุดท้ายเสมอ