Lịch sử và tính chất của VG10, SG2

Lịch sử của Vg10

Vg10 và Sg2 được phát triển bởi Takefu special steel, Takefu thành lập năm 1954 và nổi tiếng bởi các dòng thép lớp chuyên dùng làm dao. Các dòng thép của họ gắn với chữ V như V1, V2, V-toku1, V-toku2, V-gin1, và dòng thép V gold như VG10. Theo như Takefu công bố thì thép VG10 được phát triển dành cho lĩnh vực làm dao đã hơn 60 năm. Có thể nói nó ra đời cùng với thời gian ra đời của CPM154.

Thành phần của Vg10 bao gồm 1% Mo và 0.2% Vanadi, khá tương đồng với A2 và D2 là những loại thép ra đời trước khá lâu. Vanadium giúp thu nhỏ kích cỡ hạt và lượng Mo giúp tăng khả năng tạo độ cứng, vì thế nó có thể tôi gió và đạt được độ cứng tối đa. Việc thêm Cobalt vào thép không rỉ như Vg10 có vẻ như mục đích làm tăng khả năng chống lại tác động của ram giúp việc coating lưỡi dao ở nhiệt độ cao mà không ảnh hưởng đến chất lượng thép.

Lịch sử của super gold 2 (Sg2)

Super Gold 2 (sg2) là 1 dòng thép khác cũng được phát triển bởi Takefu. Bằng sáng chế được nộp vào năm 1991.

Sg2 được sản xuất trên công nghệ thép bột nên nó cho ra cấu trục hạt mịn hơn cũng như độ dẻo dai tốt hơn. Năm 1991 là những năm đầu tiên của công nghệ thép bột, tại thời điểm này thì s60v và m390 đã xuất hiện tuy nhiên m390 chưa được ứng dụng trong sản xuất dao.

Với hàm lượng Cr thấp và hàm lượng Mo, V cao ở Sg2, nó tương đối giống với s30v.

Sg2 và s30v đều có lượng Cr thấp (14-15%), lượng Mo cao (2-3%), Mo giúp tăng khả năng chống rỉ và vì thế giúp giảm lượng Cr, điểm này khá giống với thép CPM154

Việc giảm lượng Cr ở Sg2, S90v, S30v giúp giảm chromium carbide ( kích thước tương đối lớn), vì thế giúp tăng độ dẻo dai. Việc hình thành Vanadium carbide giúp tăng độ cứng của chromium carbide, chúng giúp tăng khả năng chống mài mòn cũng như giữ cạnh.

Trong bằng sáng chế này, Takefu liệt kê ra hàng loạt các phân tích thành phần thép giúp phát triển Sg2,

Bằng sáng chế này hộ không liệt kê rõ các mẫu thép kia đến từ các loại thép nào. Tuy nhiên 14-15% Cr có lẽ đến từ dòng thép VG của. Vg1, Vg2 và Vg5 đều có 14% Cr và Vg10 với 15%.

Họ tuyên bố rằng lượng Mo và W được thêm vào giúp tăng độ cứng, dẻo dai cũng như chống gỉ. Lượng Vanadium được thêm vào giúp tăng khả năng chống mài mòn vừa phải mà không quá nhiều. Cobalts được thêm giúp củng cố cấu trúc kim loại.

Độ dẻo dai (toughness)

Độ dẻo dai được đo bằng bài kiểm tra “ uốn 3 điểm”. Điểm cao hơn đồng nghĩa với độ dẻo dai tốt hơn.

( sg2 là đường số 3, 6 và 7 lần lượt là D2 và 440c)

Độ dẻo dai tương quan với lượng carbon trongn thép. Điều này hoàn toàn hợp lí vì nhiều carbon hơn nghĩa là nhiều lượng carbide hơn cũng như nhiều carbon được hòa tan hơn, dẫn đến giảm độ dẻo dai.

Chống mài mòn (wear resistance)

Takefu kiểm tra khả năng chống mài mòn bằng phương pháp ohgoshi.

Khả năng chống mài mòn cũng có sự tương quan với hàm lượng carbon, lượng carbon nhiều đồng ngh ĩa với lượng carbide sẽ tăng lên.

Chống ăn mòn (corrosion resistance)

Takefu thực hiện bài test kiểm tra khối lượng mất đi với các dung dịch ăn mòn khác nhau như 10% HCL, 15% H2SO4, 3% HF. Họ cũng kiểm tra ở các điều kiện thời tiết tự nhiên.

Ngoài ra họ còn kiểm tra khả năng chống ăn mòn với 2 nhiệt độ ram khác nhau là 200 và 500 độ C. Ram thấp giúp tăng khả năng chống ăn mòn bởi vì việc ram ở nhiệt độ cao dẫn đến sự kết tủa của lượng nhỏ V carbide và Cr carbide, điều này làm giảm khả năng chống ăn mòn.

(vòng tròn đôi là tốt nhất, tiếp sau đó lần lượt là vòng tròn, tam giác, x và xx)

Ăn mòn cũng trực tiếp liên quan đến lượng carbon. Nhiều carbon dẫn đến nhiều carbide, dẫn tới làm giảm lượng Cr hòa tan. Lượng Cr hòa tan càng lớn dẫn đến khả năng chống ăn mòn càng tốt.

Tác giả sử dụng phần mềm Thermo-calc để ước lượng lượng Cr hòa tan và sắp xếp chúng tương đương với khả năng chống ăn mòn.

Cân bằng giữa các tính chất.

Lượng carbon thấp đồng nghĩa khả năng chống ăn mòn và dẻo dai tốt hơn nhưng đồng thời làm giảm khả năng chống mài mòn. Nó cũng có nghĩa răng ở độ cứng thấp. Tuy nhiên trong bằng sáng chế này của Takefu không đề cập đến độ cứng. Bằng sáng chế này liệt kê rằng lượng carbon trong khoản 0.9-1.5%. Có thể đoán rằng Sg2 có độ cứng cũng như chống mài mòn khá cao.

Trải nghiệm riêng của tác giả

Cấu trúc

Sg2 có cấu trúc giống như những thép bột khác với lượng Vanadium thấp. Nó khá giống với Elmax, có lẽ Elmax có cấu trúc mịn hơn.

Tác giả tính toán rằng lượng Cr carbide ở Sg2 khoảng 12.8% và Vanadium carbide khoảng 0.5%. Lượng V carbide thấp bởi vì chính lượng Cr đã cản trở V carbide hình thành.

Thực tế đọ được tổng lượng carbide là khoảng 16.5% (cao hơn so với tính toán bằng phần mềm Thermo-calc)

Cấu trúc thép Sg2

Elmax

Vg10

440c

19c27

Độ dẻo dai

Tác giả nhiệt luyện 2 mẫu với chế độ như Takefu đưa ra.

1080 độ C cho Vg10 và 1093 độ C cho Sg2, giữ 20ph, tôi gió, ni tơ lỏng, ram 2 lần ở 204 độ C. Cả 2 đều cho ra độ cứng khoảng 60.7 hrc.

Tác giả kiểm tra độ dẻo dai và có kết luận rằng sg2 dẻo dai nằm giữa s30v và s35vn và cao hơn 1 chút so với elmax.

Sg2 và vg10 cho ra kết quả độ dẻo dai khá tương đồng mặc dù có sự khác biệt lớn về lượng carbide.

Chống ăn mòn

Tác giả thử nghiệm cùng với nhiều loại thép không rỉ khác nhau.

Với cùng 1 mẫu thử cho độ dẻo dai, tác giả mài đến 400 grit sau đó xịt lên cãu mẫu thử là nước cất sau mỗi 8h trong vòng 4 ngày, sau đó thay bằng nước muối 1%.

Tác giả đưa ra bảng xếp hàng khả năng chống rỉ cho các loại thép dưới đây .

Giữ sắc

Bằng thí nghiệm CATRA tác giả cho ra bằng dưới đây

Tác giả không có kết quả cho thép Sg2 tuy nhiên có thể dự đoán dựa trên thành phần và hàm lượng carbide. Với 2% V có thể dự đoán nó giữ sắc kém hơn elmax, s30 và s35vn 1 chút. Tuy nhiên nó vẫn cao hơn Vg10, 440c và Cpm154 ở khả năng chống mài mòn. Vì thế ở bài test độ giữ sắc dựa trên việc bị mài mòn, chúng ta có thể dự đoán Sg2 thấp hơn s35vn 1 chút.

Hoàn thiện và mài bén

Vg10 không có V carbide và Sg2 chỉ có 1 lượng nhỏ hơn s35vn, elmax, s30 hay m390 nên cả 2 sẽ dễ mài hơn so với các thép trên tuy nhiên với Sg2 sẽ khó mài hơn 154cm vì 154cm không có V

Kết luận

Vg10 xuất hiện từ khoảng 1959 và Sg2 là thép bột thậm chí xuất hiện trước s30v khoảng 10 năm.

Vg10 có tính chất tương đối giống 440c với việc thêm 1 lượng cobalt làm tăng khả năng chống lại biến đổi khi ram

Sg2 có tính chất tương đương với các dòng thép bột khác như elmax và s35vn.