如何设计一种钢材？|不锈钢|硬度|耐磨性

　　我们先前在教你站在化学的高度认识刀具钢材和热处理一文中着重介绍了碳钢的基本知识，本文再深入地探讨一下合金工具钢、不锈钢。

　　刀具钢的性能，主要分四方面：硬度、韧性、抗锈性、耐磨性。其中硬度是刀锋利度的保证，韧性代表刀的抗冲击力，用来大力劈砍的刀，对韧性要求较高，古代用来作战的刀剑，由于经常相互格挡，对韧性要求更高，韧性不够则容易折断；抗锈性决定它是否不易生锈，耐磨性对刀刃锋利度的持久至关重要，称为刃保持性，刃保持性除了决定于钢材的耐磨性之外，也和硬度相关。

　　除此之外，钢材还有一些其他的性能，如红硬性，指在高温仍保持较高硬度的性能；淬透性，代表淬火冷速的要求。这些性能对一般刀具来说要求不太高。还有一个就是强度，强度代表钢材在保持不折不弯的前提下，能承受多大的外力。强度是个非常复杂的概念，玻璃的硬度高而强度低，但仅就钢材来说，可以认为强度和硬度大致成正比，硬度高的强度也高，因此不必再把强度单作为一个指标来讨论。

　　在我们最关心的四种性能之间也充满了矛盾，不可能每一样都达到最佳，只能根据自己的需要有所取舍。特别资深的刀迷往往偏爱碳钢刀，碳钢实际上是突出硬度和韧性，而舍弃抗锈性和耐磨性。因为硬度和韧性不足的话，是没有办法用别的方法弥补的，而抗锈性不行，可以用表面氧化、镀铬等方式弥补；耐磨性不行，只要愿意花些时间勤于打磨，也就不是什么问题。

　　碳钢的硬度和韧性仍然是矛盾的，含碳量高则硬度高，含碳量低则韧性好。如果我们在硬度和韧性之外，还要求有足够好的抗锈性，则又会带来硬度和抗锈性的矛盾。能过碳铬曲线可以清楚地看出这个矛盾的关键所在。

　　碳铬曲线

　　理论上，硬度依赖的是碳元素，抗锈性依靠的是铬元素。但你不能简单地不加节制地添加碳和铬，因为加得多了，二者就会结合形成碳化铬颗粒，碳化铬颗粒可以提高钢的耐磨性，但碳化铬中的碳和铬对钢的硬度和韧性不起作用，只有溶解于钢中的碳、铬才能提高硬度和抗锈性。铬加得多了，就会减少溶解态的碳，对硬度不利；而碳加得多了，就会减少溶解态的铬，对抗锈性不利。究竟有多少溶解态的碳和铬可以共存，可以从“碳铬曲线”看出。

　　一般认为12%的铬是不锈钢所要求的铬的含量，此时碳最多是0.5%，这样的碳含量硬度在Hrc60-62，因此，不锈钢的硬度一般很难超过这个水平。

　　剔须刀钢

　　剔须刀片的要求和折刀不同，首先它必须足够锋利，硬度应在Hrc60以上，同时由于非常薄，需要较好的韧性，韧性不够的话很容易断裂；第三，由于应用中总是要接触水，它还必须是不锈钢。像420、440A这样的中低碳不锈钢，硬度达不到要求，而440C、AEB这种高碳不锈钢韧性又不行。要满足这种条件，需要在碳铬曲线上找一个平衡点——0.5%碳和12%的铬，在此基础上，保持足够韧性的前提下再增加一些碳和铬以提高耐磨性，最多也就是0.68%碳、14铬。1960年代的剔须刀钢材主要有3种，都是瑞典产的，分别是乌德霍尔姆公司的AEB-L和山特维克公司的12C27、13C26。

　　一直到现在，这几种钢材都以其价廉物美的特性，在刀具行业中占有一席之地。和碳钢相比，它们牺牲了一些硬度，获得了不锈的性能，同时多少提高了一些耐磨性。

　　但总的来说，如果你愿意舍弃对耐磨性的过高追求，而希望在硬度、韧性、抗锈性三者间达到一个最优平衡，12C27、13C26、AEB-L可算是最佳选择。

　　BU346GYS直刀，刃材13C26不锈钢

　　瑞粉大马士革钢所用的一种基材PMC27，就是12C27的粉末版。除了和RWL34结合成瑞粉大马以外，没有人单独用它做过刀，有人认为PMC27不能单独用，实际上既然12C27可以做刀，PMC27当然也可以。只不过，PMC27的性能比12C27提升有限，因为粉末技术的作用是细化碳化物颗粒，提高韧性，而12C27本来就没有多少碳化物颗粒。而PMC27的价格比12C27高得多，因此单用它做刀不划算。事实上，作为单体钢的PMC27可能根本没有存在过。

莫拉大力神PRO齿刃直刀12C27不锈钢

　　粉末技术

　　普通的炼钢方法，在去除杂质、添加所需的合金成分之后，在炉中是以液态的钢水存在。然后将钢水用钢包倒入铸模中，冷却后形成钢锭。由于冷却速度较慢，其中的合金元素的碳化物会发生偏析现象，使晶粒变大，影响钢材的韧性。

　　最初的解决方法，是把铸模改小，使冷却速度加快，缩短碳化物晶粒长大的时间。这种方法可以使问题在一定程度上缓解，但不能从根本上解决。

　　粉末技术，则是在无氧环境下，用氮气将钢水迅速吹成细小的粉末。这样，每个粉末颗粒都相当于一个极小的钢锭，可以迅速冷却，并且也隔断了碳化物聚集的路径。使成分最大限度地趋于均匀。然后再将粉末密封于钢筒，以高温高压将粉末重新焊结为钢材。这样做出的钢材性能得以大大提高。

粉末技术图示

　　轴承钢

　　轴承是涡轮机的核心部件，轴承用的钢材，要长期在高载荷、高温、不断磨损的环境中，对性能要求是很高的，而刀具恰好也有这些要求。20世纪初，美国普遍采用的是52100碳钢，生锈是最大的问题。出于防锈的要求，开发了440C不锈钢，它也成为最早广泛应用的不锈刀具钢材。

　　和AEB-L、12C27相比，440C的碳、铬的含量高不少，但真正溶解态的碳、铬的量是差不多的，碳可能还稍微少些，因为它的硬度略低，是Hrc58-59。多出来的那些是结合成了碳化铬颗粒，起提高耐磨性的作用。

　　440A的碳含量比440C低一些，这使它硬度较低而抗锈性更好，对抗锈性要求较高的刀具有用440A的。440B介于二者之间。总的来说440C在刀具中的用量远高于440A和440B。

　　440系列还含有少量的钼，钼对铬的抗锈性能起增强的作用，钼对抗锈性的作用相当于铬的3倍，但不能代替铬的作用，必须是以铬为主。加了钼以后，就可以缓解碳和铬的矛盾，可以用较少量的铬达到同样的抗锈效果，从而解放更多的碳，使硬度进一步提高；或者是在硬度不变的前提下，提高抗锈性。

卡巴EK13战斗刀刃材440C

　　1959年，美国坩埚公司与美国航空公司下属的赖特气动研发中心合作开发了154CM，用于航空发动机的材料。154CM的意思就是15%Cr和4%Mo，其实就相当于在440C的基面上把钼的含量提高到4%，而铬降低了2个百分点，使溶解态的碳增加，提高了硬度，同时由于钼的加入，抗锈性也有所提高；154CM和440C的耐磨性差不多，但由于154CM的硬度高，刃保持性也优于440C；从金相上看，154CM的晶粒较粗，由此推测韧性不如440C，但从测试结果看，在相同硬度时，二者韧性相并不多。可以说154CM是全面优于440C的。

　　440C、154CM是一类追求综合性能的钢材，硬度、抗锈性和AEB-L、12C27差不多，而牺牲了一些韧性，换取耐磨性的提高。

　　440C

　　154CM

　　R·W·拉威利斯从1972年开始使用154CM做刀，他说过：“这种钢材帮助我提高了刀的质量，我希望一辈子都使用它。”但他后来改而使用了日本日立公司的ATS-34，其实就是日本版的154CM，也不能算食言。也有他的追随者认为ATS-34是“更纯净的154CM”。

美国手工刀匠W.D.皮斯做的折刀ATS-34不锈钢

　　合金工具钢

　　美国说的“工具钢”特指加了合金成份，不是碳钢但又不是不锈钢的这一类钢材。D2是其中典型的一种，在20世纪早期就出现了高碳高铬钢，英国于一战期间用铬代替钨制作高速钢，钨较为稀缺，价格高，在战时比较难以获得。

　　D2含有11-12%的铬元素，似乎离不锈钢的要求只差一点点，有人可能会有疑问，它为什么不再加一点铬而成为不锈钢呢？实际上，根据前面的碳铬曲线，由于D2所含的碳的含量太大，有1.4-1.6%，相当一部分铬和碳结合成了碳化铬，而只有溶解的铬才能起防锈作用。虽然它还加了钼，但量不大，只有1%左右，因此D2和不锈钢的要求并不是如数值上的那样只差一点，它还是会生锈的，即便是再加1个百分点的铬也还是差不多。当然还是比碳钢的抗锈性还是好得多，所生的锈往往是表面的浮锈，也比较容易清理。有人认为D2是“半不锈钢”，还是比较恰当的。

　　D2中钼的加入主要是为了“红硬性”，也就是在高温下仍然保持其硬度。具有红硬性的钢又称高速钢。在中国，“风钢”和“高速钢”是同一类，但在美国是有所区别的，风钢强调的是高淬透性，淬透性指的是淬火时的降温速度不需要太快，风钢就是可以用风淬火。而高速钢强调的是红硬性，这个词的由来是早期机床上的刀具，作连续的切割操作时，速度快了会发热，普通钢受不了，而加入了钨以后，具有红硬性，允许切割速度更快，因此叫“高速钢”。后来又发现钼可以代替钨的作用，而且比钨还便宜。

　　一般日用的刀具对淬透性、红硬性都没有太高的要求。早期D2被大量用于做刀的材料，首先是由于它的耐磨性比较好，其次是它在韧性和抗锈性上是碳钢和不锈钢的折中，韧性胜过440C，抗锈性比碳钢强。

　　如今尽管一些用新技术开发的不锈钢的性能已经全面超过了D2，但由于几十年中人们用D2做刀积累了丰富的经验，一直有一个很不错的口碑，加上D2价格便宜、供应充足，仍然有很多刀具采用D2作为刃材。

　　D2之后还有D3、D4……D7合金工具钢，碳含量都增加到了2%以上，其他元素成分也各有调整，应用都远不如D2广泛。

CRKT漩涡折刀 D2工具钢

　　1980年代，奥地利百禄钢铁公司开发了K190，是D7钢的粉末版，粉末技术明显改善了钢的韧性。但百禄还希望拥有一种耐磨性、抗锈性都好的钢材，而K190并非不锈钢。基于这种想法，百禄公司又开发了M390，主要是将铬的含量由12.5%提高到了20%，碳有所减少，这意味着不锈的要求对铬的需求也少些，其他元素变化不大，因此M390可以算是K190的不锈钢版。而M390增加了K190所没有的钨似乎没什么太大必要，钨和钼在获得红硬性方面的作用可以相互代替，但钨比钼要贵，而且由于钨的密度高，多一倍重量的钨才能取得和钼相同的效果，因此在现代钢材中钨已经不常用了。但鉴于M390出色的性能，钨在其中起了什么其他的特别作用也未可知。

　　由于铬、钒的含量都比较高，因此M390抗锈性、耐磨性都很出色，硬度也能达到HRC61以上，而韧性较差是它惟一的弱点。在相似耐磨性的钢材中，M390较易研磨。对于尺寸较小的折刀来说，韧性相对不那么重要，因此，M390可以说是做折刀的理想刃材。

　　M390是最早的粉末不锈钢之一，晚于S60V，而早于SG2、Elmax、S90V、S30V。但它应用于刀具较晚，百禄公司最开始是把它推向塑料加工行业，早期只有欧洲的手工刀中有少量应用。

　　后来，美国的拉特罗布公司做了一种M390的复刻版钢材——20CV，并被美国的刀具公司广泛采用，和索格刀具公司合作测试，宣称其刃保持性强于S30V。2009年，美国卡彭特公司也开发了一种自己的M390，开始叫作micromelt20-4，2010年改名为CTS-204P。2011年，拉特罗布被卡彭特公司收购，没有必要保留两种一样的钢材，于是20CV就不怎么见到了。

　　2010年之后，原版的M390也开始在美国广泛应用，蝴蝶、科尔沙都开发了基于它的产品。

　　蝴蝶760折刀，M390不锈钢

　　WE710B折刀 M390不锈钢

WE919C 折刀 CPM 20CV不锈钢

　　钒系工具钢

　　从1930年代开始，人们就发现在高碳钢中加入钒是有益的，如前所说，少量的钒可以提高钢材的韧性。但加入更多钒，就不是为了韧性了，而是为了提高耐磨性，因为碳化钒颗粒的硬度比碳化铬还要高得多。而随着钒的含量的增多，由于更多的碳化钒颗粒的形成，钢材的韧性反而下降。增加到4%以上，钢材的韧性就已经到了令人无法接受的程度，因此在粉末冶金技术发明之前，4%普遍被认为是钢材中钒含量的上限。

　　1970年前后，美国坩埚公司发明了粉末冶金技术，使钢材在加入更多合金成分的情况下也能保持成分的稳定均匀。于是冶金学家认为可以提高钒的含量，坩埚公司和PM合作开发了一系列钢材，发现碳化钒的颗粒甚至可以少于钼、钨的碳化物。

　　1978年，坩埚公司的沃尔特·哈斯韦尔和A·卡萨克利用粉末冶金技术开发了10V钢材，钒含量达到9.75%，成为最早的仅靠钒提供耐磨性的钢材之一。尽管钒的含量如此之高，10V的碳化钒颗料也没有明显地长大，实现了耐磨性和韧性的兼顾。

　　但进一步实验发现，如果把钒含量增加到11%，钢的耐磨性反而降低，这是由于钒太多了，即便在液态也发生了钒元素的聚集。因此在一段时间里，10%又成为钒元素新的上限。后来人们改进了流程，将钢水的温度升高，抑制了碳化钒的聚集，仍然维持小的颗粒状态，由此才有15V钢材的产生。

　　钒系工具钢以其高钒的特征而具有超强的耐磨性，由于铬的含量不高，使溶解态的碳较多，其硬度也很高，10V可以达到Hrc63以上。但它不是不锈钢，虽然用了粉末冶金，韧性也只能说还凑合，比D2要好一些。10V、15V追求极高的耐磨性，兼顾硬度，而放弃了对抗锈性和韧性的追求。

　　而看起来是同一系列的CPM 3V则不同，由于钒的含量不算太高，为2.75%，加上粉末技术的应用，3V具有相当不错的韧性，硬度一般在Hrc60，耐磨性也不错。3V是只放弃了抗锈性，而在硬度、耐磨性、韧性间达到了不错的平衡。

　　挺进者SA折刀 CPM 3V钢材

蜘蛛C81GPCBBK2和 C81GPCB2折刀 CPM10V钢材

　　温克勒的刀具一般用的都是80CrV2低合金钢，这种钢是在碳钢的基础上，加入少量的合金元素。使它具备较好的强度和热处理性能。但它的某些特别订制款产品，也曾使用的CPM 3V钢。

温克勒联合特遣队直刀3V钢材，比采用80CrV2的同款刀要贵一点

　　钒系不锈钢

　　如果说钒系工具钢是“低铬高钒”的话，那么钒系不锈钢就是“高铬高钒”。最直接的思路就是在不锈钢的代表——440C的基础上加入钒。按照这个方案，坩埚公司用粉末技术开发了CPM 440V，后来改名叫S60V。

　　S60V含钒5.5%，目的当然还是为了提高耐磨性，因此碳也要相应增加，以供形成碳化钒的需要。而铬的含量没有变化，钼少了一点，也影响不大。稍后还开发了S90V，钒增加到了9%。S90V还降低了铬的含量，因为发现S60V由于铬比较多，和钒形成了对碳元素的争夺，更多的形成了碳化铬而不是碳化钒，使钒的作用没有充分发挥。

　　铬对耐磨性的贡献不如钒，但对韧性的损害和钒差不多，或更高。因此，低铬高钒的非不锈钢更易于取得耐磨性和韧性的平衡。

　　和追求均衡性能的M390相比，S60V的耐磨性更好，抗锈性差一些，S60V的抗锈性只能说勉强达到了不锈钢的底限，而硬度、韧性差不多；S90V由于钒元素加的更多，因而耐磨性比S60V更强，和10V接近。

　　博克阿普尔盖特折刀S60V不锈钢

蝴蝶中村484折刀S90V不锈钢

　　迪克·巴伯，坩埚公司的粉末冶金专家，主导了S30V的研发。在此之前，他问过克利斯·里夫，为什么宁可用卡彭特公司的BG-42也不用坩埚的产品。里夫说如果你们能做出更好的钢材我自然会用的。BG-42从成分上看就相当于154CM多加了1.2%的钒元素，这个含量也提高不了多少耐磨性，但使它的韧性、抗锈性比154CM更优。以里夫为代表的这些刀厂主要是觉得，s60V的耐磨性太强了，也带来研磨困难的问题，而对于刃保持性好这一点，用户也不见得很接受，很多人认为经常磨刀不是什么问题。S60V、S90V不能说性能不行，但在各方面性能的平衡上，不太符合做刀的市场需求。

　　巴伯又详细地征求了很多刀匠和刀厂的意见，新开发的S30V就把钒的含量降低到了4%，使它仍然具有不错的耐磨性，但不像S60V、S90V那么变态。它的目标是在综合性能上合面超过BG-42。但从结果来看，S30V只能说“还行”，是否全面超过了BG-42不太好说，全面不如M390倒是真的，无论是在它的强项耐磨性上，还是共同的短板，韧性上，都不如M390。

　　2009年，坩埚公司想出了一个改善S30V性能的办法，那就是减少了1%钒，而代之以0.5%的铌，这就是后来终于得到广泛应用的S35VN。铌和钒在钢中的作用相似，都是形成碳化物而提高耐磨性，碳化铌和碳化钒的硬度接近，加入少量铌以后，可以“钉”住碳化钒颗粒，使它不易长大。这就进一步改善了钢材的内部微观结构，在稍微牺牲了一点耐磨性的情况下，提高了韧性。

　　戈博06折刀S30V不锈钢

WE925A折刀 S35VN不锈钢

　　氮钢

　　在元素周期表中，氮和碳相邻，在钢材中，氮也能起到和碳类似的提高硬度的作用。但由于氮原子比碳原子小，氮钢形成马氏体后所造成的结构扭曲也不如碳，因此氮对硬度的贡献比碳略小。用氮代替碳的好处，是氮和铬不像碳和铬那样难以平衡，氮虽然也会与铬结合成氮化铬，但只要掌握好比例，氮和铬可以以较高的含量共存。从而可以更好地兼顾硬度和抗锈性。

　　由于空气大部分是氮气，在炼钢过程中，总是会有少量的氮进入钢的内部，但这个量很小，起不了什么作用。100年前，人们曾经将高温状态的钢置于氨气（NH3）中，使钢的表层溶入氮而硬化，称为“渗氮”工艺。但这种技术不适合用于刀具钢，因为它只能使表面硬化，不符合刀需要经常磨的要求。

　　要想在钢中加入较大量的氮元素，是一件相当难的事。所幸，铬有助于氮溶于钢，但也只能达到0.2%左右的水平。卡彭特公司的BD1N，就是在BD1（碳0.9%，铬16%）不锈钢的基础上，增加了0.12的氮。相对于BD1，抗锈性相同，而硬度更高。

蜘蛛曼尼克斯2折刀BD1N氮钢

　　2017年，美国新泽西巴伦钢铁公司以AEB-L为基础，开发了一种氮钢，名为Nitro-V，区别在于增加了0.11%氮和0.08%钒，这么少量的钒不会形成碳化钒，反而有细化晶粒、提高韧性的作用；氮的加入使它的硬度进一步提高，可以达到接近Hrc64的水平。而山特维克公司的14C28N是减少了一些碳，用氮代替它的作用，和不加氮的13C26相比，硬差相同，但提高了溶解的铬的量，使抗锈性得以提高。

　　吉姆·斯凯尔顿酒疯子V2折刀Nitor-V氮钢

美国科尔沙韮葱折刀14C28N氮钢

　　2019年，S35VN也有了一个加入氮的升级版钢材——S45VN。

美国斯巴达-哈尔西折刀S45VN 不锈钢

　　为了在钢材中加入更多的氮，有人尝试用加压的方式，把含氮的气体压入钢水，如德国的Cronidur30钢材，氮含量可以达到0.3-0.4%，进一步提高了抗锈性。

　　更好的方法是利用粉末冶金的技术，在粉末状态时将氮渗入，可得到较高氮含量的钢材，如瑞典的Nitrobe77、Vanax、Vancron40，氮含量分别为0.9%、1.55%、1.8%。如此高的氮就不仅仅是用来提高硬度和抗锈性了，而是可以和钒元素结合形成氮化钒，代替碳化钒起提高耐磨性的作用。

　　Vanax这种钢由于加入了较多的氮，各方面性能比较均衡，硬度可以达到Hrc61,抗锈性、耐磨性、韧性也都不算差。

施洛格罗夫熊头手工折刀，刃材Vanax37

　　ZDP-189

　　ZDP-189是日本日立公司开发的钢材，专利还没有到期，在有限的信息中，我们知道它的特点是高碳（3%）、高铬（20%），由于碳含量太高，它溶解状态的铬并不多，在1025℃时只有6.5%，因此它的抗锈性不行，不过是和D2差不多，不能算不锈钢。

　　日本大同公司还有一种钢材叫作Cowry-X，和ZDP-189相似。

　　这两种日本钢的特点就是可以达到很高的硬度，ZDP-189的硬度可达Hrc67以上，甚至接近Hrc70。它是如何达到这么高的硬度的？我们知道，钢材的硬度取决于马氏体，而马氏体是奥氏体快速冷却形成的。马氏体的转变有不完全性，有多少奥氏体能转变为马氏体，取决于马氏体转变的开始温度(Ms)和终了温度(Mf)，如果二者都低于室温，则在室温下淬水无法形成马氏体；如果都低于室温，则马氏体充分转变，残余奥氏体达到最少；如果Ms高于室温，Mf低于室温，会有较多的残余奥氏体。残余奥氏体的存在，对钢的硬度不利，但对韧性有利。

　　1050碳钢的C曲线，可以看到Ms约为320℃，Mf约为250℃，都高于室温，奥氏体可以充分转变为马氏体

　　1050碳钢的含碳量是0.5%左右，属于中碳钢。随着含碳量的增加，Ms、Mf温度会降低，到0.9的时候，残余奥氏体的增加已经可以抵消含碳量增加对硬度的贡献，使碳钢的硬度达到峰值，一般是Hrc65-67。

　　合金元素同样会降低马氏体转变温度，在Mf低于室温的情况下，用液氮做深冷处理可以使残余奥氏体继续向马氏体转变，使钢材的硬度增加。在降低马氏体转变温度的作用方面，锰>铬>钼、硅。由于不锈钢都含有12%以上的铬，淬火后都会有较多的残余奥氏体，使不锈钢的硬度上限在Hrc63-64的范围，如果铬达到14%以上，硬度上限仅为Hrc61。

　　从马氏体的作用的角度看，无法解释ZDP-189的高硬度。实际上，ZDP-189是因为高碳、高铬而存在大量的碳化铬颗粒，碳化物颗粒本来就比马氏体还要硬，只是在量比较少的时候，它们分散在钢材中，对宏观硬度没有明显影响，主要作用是提高耐磨性。但在碳化铬颗粒足够多、足够密集的情况下，也会起到提高硬度的作用。机床上使用的硬质合金，就是由碳化物颗粒烧结而成的，ZDP-189可以说是具有了一定的硬度合金的特性。

　　由于大量碳化铬的存在，ZDP-189的耐磨性也不错，但它的抗锈性就差强人意了，很多人认为它达不到不锈钢的标准，但也有人认为它的耐腐蚀性和ATS34差不多。ZDP-189的韧性尤其不行，在常用刀具钢材中差不多是最差的。

日本花田洋肥前折刀，刃材ZDP-189，硬度Hrc67

　　考虑ZDP-189硬度高而韧性差的特点，这款花田洋小直刀采用了类似日本传统“三枚合”的技术，用VG-10将ZDP-189夹在中间，兼顾了硬度和韧性。

　　更常用的制备高硬度钢材的方法，是加入钴元素。钴最早用于钢材是德国于1912年的专利，当时的目的也是为了得到高速钢。

　　钴可以减少淬火后的残余奥氏体，增加回火时碳化物的成核密度，从而减缓碳化物的长大、提高钢材的硬度。在1960年代，出现了一系列由M1、M2逐渐演变来的“M"系列钢材，都含有钴元素。而铬含量不高，这使溶解状态的碳远高于不锈钢，也起了提高硬度的作用。其中M42成为最常用的超硬高速钢，硬度可达Hrc68-69，同时它的可研磨性也优于一般高速钢，韧性也不太差。