鋼硬度與刃口保持性：以 KnifeSteelNerds 為基礎的分析
簡單總結：
鋼材硬度越高，刃口保持力越好，但韌性與抗崩刃能力隨之降低——理想廚刀應在硬度、韌性與易研磨性之間取得平衡，而非單純追求最高硬度。
基於硬度、韌性與易研磨性的平衡考量，業餘廚師應優先選擇VG10、銀三與ATS34（中硬度、易維護），而對研磨技術有信心的廚師或專業人士可選擇SG2、HAP40（高硬度、長刃口保持但需專業研磨），傳統高碳鋼如青紙 白紙鋼，則適合追求最高鋒利度與傳統工藝的使用者，ZDP189則為極端選擇，僅推薦給能承受高脆性與高研磨難度的專家級使用者。
量化關係：每增加 1 HRC ≈ 多切 15.8 mm 紙板
Dr. Thomas 針對 CATRA 測試數據（以「總切紙長度 TCC，mm」表示）進行迴歸分析，得到一條可以預測刃口保持性的方程式，其中硬度以線性方式貢獻刃口壽命：[2][1]
TCC (mm) = -157 + 15.8 × 硬度 (Rc) – 17.8 × 刃角(°) + 碳化物項
這裡的 15.8 係數表示：在其他條件（鋼種、刃角、熱處理路徑等）固定下，每增加 1 點 Rockwell C 硬度，平均約可多切 15.8 mm 的紙板。[2]
在相同鋼種內，改變硬度的實驗也證實這個趨勢。例如（數值為 KnifeSteelNerds 測試等級的大約範圍）：[2]
• S30V：約 60 Rc 時 TCC 約 450 mm，升到約 62 Rc 時 TCC 可達 500 mm 以上。
• 10V：約 60 Rc 時 TCC 約 550 mm，升到約 62 Rc 時 TCC 約 600 mm 以上。
• CPM‑4V、CPM‑CruWear 在不同熱處理硬度下也呈現類似的「硬度增加 → TCC 緩步上升」關係。[2]
然而，若為了提高硬度而採用過高的奧氏體化溫度，導致碳化物溶解，結果可能適得其反。對 440C 的測試顯示：[2]
• 56 Rc 時 TCC ≈ 350 mm
• 62.8 Rc 時 TCC ≈ 300 mm
雖然硬度提高了，TCC 卻下降約 14%，主因是高溫奧氏體化溶解了鉻碳化物，削弱了磨耗耐受能力。[2]
硬度之外：碳化物的重要性
硬度本身不足以彌補「碳化物體積不足」或「碳化物本身太軟」的問題。迴歸方程中的碳化物項顯示，不同碳化物對刃口保持性的貢獻差異很大：[1][2]
• 釩碳化物（MC）：+ 26.2 × MC(%)
• 鉻–釩複合碳化物（CrVC）：+ 14.6 × CrVC(%)
• 鉻碳化物（CrC）：+ 11.2 × CrC(%)
• 鐵碳化物（滲碳體 Fe₃C）：約 +5 × Fe₃C(%)（估算值，最軟）
也就是說，每 1% 體積的釩碳化物帶來的 TCC 增量，約為 硬度每 1 HRC 的 1.7 倍（26.2 vs 15.8）。[1][2]
碳化物勝過硬度的極端例子
CATRA 測試中的兩個鋼種提供了非常鮮明的對比：[2]
日立超級青紙鋼（Aogami Super）：
• 硬度：65.1 Rc（極高）
• TCC：338 mm
→ 在所有測試鋼種中約落在 後 10%。
CPM‑10V：
• 硬度：59.5 Rc（比 Blue Super 軟 5.6 Rc）
• TCC：719 mm
→ 排名在 前 10%。
這種「硬度較低但切得更長」的情況，是因為：
• Blue Super 主要依賴 鎢碳化物 + 滲碳體，其硬度與耐磨性不及釩碳化物。
• 10V 則擁有大量超硬的釩碳化物（MC），在磨粒磨耗（如 CATRA 的含二氧化矽紙板）環境下表現遠勝。[1][2]
硬度為何有用：兩個主要機制
硬度提升刃口保持性，主要透過兩個機制發揮作用：[3][2]
• 抗變形能力（Deformation resistance）
硬度提升代表基體強度提高，能更有效抵抗切割時的塑性變形，如刃口捲曲（rolling）與「蘑菇頭」變形。這在剁切、側向受力、薄刃情境中特別關鍵。
• 支撐碳化物（Carbide support）
在以磨粒磨耗為主的 CATRA 測試中（50 N 壓力、紙板中含二氧化矽），硬碳化物是主要承受磨耗的物質。較高的基體硬度能更有效支撐這些碳化物，減少被拉出（pull‑out）的機會，讓碳化物真正發揮耐磨效果。[1][2]
實務中的硬度範圍與取捨
最佳硬度區間：60–62 Rc
多數高性能刀鋼在這個範圍附近能取得最佳平衡。[3]
AEB‑L：
• 約 61 Rc 時，韌性約 20 ft‑lbs，CATRA 約 500 mm TCC。[3]
• 屬於「中等保持性＋高韌性」的不鏽鋼代表。
• CPM MagnaCut：
• 約 62.5 Rc 時，同時具有極佳韌性與刃口保持性，在相同硬度下，其抗崩刃能力明顯優於傳統 1095（55–57 Rc）等簡單碳鋼。[4][3]
韌性代價：CPM‑154 的例子
將硬度提高，韌性會不成比例地下降。以 CPM‑154 為例：[3]
• 60 Rc：韌性約 18 ft‑lbs
• 64 Rc：韌性下降至約 6 ft‑lbs
當韌性過低時，實際使用中刃口會因**微崩口（chipping）**而失效，而不是慢慢磨鈍。此時，即使 CATRA 顯示的耐磨數據不錯，實際體感反而「不耐用」。[3]
這也是為什麼像 3V、CPM‑CruWear 這類高韌性鋼，可以在 62+ Rc 下，仍然支撐極薄開刃而不易崩刃，在實際料理與戶外使用中表現出遠超實驗數據的「耐用感」。[3]
低合金鋼：幾乎只有硬度這一個槓桿
對於只含鐵碳化物（滲碳體 Fe₃C）的簡單碳鋼如 1095、52100、O1，在 CATRA 這種以矽為磨料的環境中，滲碳體的硬度低於磨粒本身，因此貢獻有限。[1][2]
• 這類鋼種的刃口保持性幾乎完全由基體硬度決定。
• 52100 比其他碳鋼稍佳，是因為少量鉻進入滲碳體與基體，提升了滲碳體硬度及整體耐磨性。[5][1]
• O1 與 1095 基本上緊貼「15.8 mm × HRC」的迴歸線，幾乎沒有額外碳化物加成。[2]
換言之，對純碳鋼來說，「提高硬度」的效果遠大於嘗試靠微量合金來改變碳化物系統。
硬度提升的限制與遞減報酬
實務上限與超硬鋼的代價
根據 KnifeSteelNerds 的統整：[6][7][3]
• 多數不鏽鋼在 64 Rc 左右即達到實務上限，再往上硬度雖可增加，但耐蝕性與韌性會大幅惡化。
• Rex 121 這類超高速鋼在約 70 Rc 時，雖然在 CATRA 測試中展現極端的刃口保持性，但韌性降至約 1 ft‑lb 等級，完全不適合做任何會有側向力或撞擊的刀具。[8][6]
因此，追求極端硬度的鋼種（HRC 68–72）多半只適合做工業切削工具或收藏用刀，不適合日常廚刀或戶外刀具。
刃角影響：比硬度更巨大的變數
在固定鋼種與硬度下，改變開刃角對 CATRA 結果的影響甚至大於調整 HRC。[9]
Dr. Thomas 在 154CM 的實驗中比較不同總刃角（20°、34°、50°）時發現：[9]
• 最銳利的 20°（約 10°/側）組合，TCC 可超過 1000 mm；
• 最鈍的 50°（約 25°/側）組合，TCC 甚至不到 100 mm；
也就是說，在相同鋼材與硬度下，較銳利的刃角可提供超過 5 倍以上的刃口保持性差異，遠大於單純調整幾點 HRC。這也是為何實務上，開刃角與厚度往往比鋼種本身更影響使用體感。[9]
熱處理：要硬，更要「硬得對」
硬度必須透過正確的熱處理方式取得，否則可能提升了 HRC 卻犧牲了真正的切割性能。[7][2]
奧氏體化溫度過高
以 440C 為例，高溫奧氏體化（為了追求更高硬度）導致鉻碳化物溶解：[2]
• 56 Rc / 正常奧氏體化 → TCC 約 350 mm
• 62.8 Rc / 高溫奧氏體化 → TCC 約 300 mm
硬度提高但碳化物減少，使磨耗性能反而變差。
回火溫度的影響
對不鏽鋼與工具鋼而言，回火溫度也帶來關鍵取捨：[7]
• 低溫回火（約 400°F / 200°C）：
• 在相同 HRC 下，通常保留較高韌性；
• 對不鏽鋼來說，可維持較佳耐蝕性。
• 高溫回火（約 1000°F / 540°C）：
• 有時可略微改善磨耗性能（某些次生硬化系統）；
• 但會顯著降低不鏽鋼的耐蝕性，且若設計不當，韌性也可能下降。[7]
結論與選刀建議
綜合 KnifeSteelNerds 的實驗數據與迴歸分析，可得到幾個關鍵結論：[1][3][2]
• 硬度對刃口保持性的貢獻 ≈ 每 1 HRC 多 15.8 mm TCC，是穩定且可預測的線性關係。
• 碳化物系統（特別是釩碳化物）比硬度更關鍵——每 1% 的 MC 體積可帶來 26.2 mm TCC 增益。
• 60–62 Rc 是絕大部分實用刀具的最佳區間：再往上提升，多半付出過大的韌性與耐蝕成本。
• 簡單碳鋼幾乎只能靠硬度提高刃口保持性，而高釩 PM 鋼則透過碳化物系統達到更高上限。
• 刃口幾何（角度與厚度）對實際使用影響往往大於鋼種差異，是常被低估的變數。
• 熱處理必須與鋼種設計匹配：硬度、碳化物分佈與回火曲線三者需共同考量，否則「高硬度」不等於「好用」。
對實際選刀而言，可簡化為：
• 若追求最高刃口保持性：選擇高釩 PM 鋼（如 10V、Vanadis 系列）並搭配合理硬度（62–64 Rc）與銳利刃角。
• 若重視抗崩刃與易研磨：選擇韌性較高的鋼（如 3V、AEB‑L、碳鋼系）並避免過高硬度。
• 不論鋼種，合理的刃角與良好熱處理，永遠比「只看鋼名與標稱 HRC」更重要。
本文內容主要整理自 KnifeSteelNerds 關於鋼材硬度、碳化物與刃口保持性的系列文章與 CATRA 測試結果。[6][5][9][7][3][1][2]
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• https://knifesteelnerds.com/2019/07/15/carbide-types-in-knife-steels/
• https://knifesteelnerds.com/2020/05/01/testing-the-edge-retention-of-48-knife-steels/
• https://knifesteelnerds.com/2021/10/19/knife-steels-rated-by-a-metallurgist-toughness-edge-retention-and-corrosion-resistance/
• https://knifesteelnerds.com/2021/03/25/cpm-magnacut/
• https://knifesteelnerds.com/2019/01/28/history-and-properties-of-52100-steel/
• https://knifesteelnerds.com/2019/12/02/super-hard-70-rc-high-speed-steels-maxamet-rex-121-and-more-explained/
• https://urbanedc.com/blogs/analog-field-guide/cpm-magnacut-corrosion-resistance-hardness-edc-strengths
• https://knifesteelnerds.com/2024/02/29/testing-super-high-speed-steel-vanadis-60/
• https://knifesteelnerds.com/2018/06/18/maximizing-edge-retention/
• Steel-Hardness-and-Edge-Retention_-A-KnifeSteelNer.pdf
• https://www.reddit.com/r/silhouettecutters/comments/pzikx9/blade_and_cut_settings_for_very_thick_cardstock/
• https://www.reddit.com/r/cardmaking/comments/18ra6yz/psa_measure_your_cardstock_before_cutting/
• https://www.churchpaper.com/ultimate-cardstock-guide/
• https://www.reddit.com/r/cricut/comments/106znru/card_stock_questions/
• https://help.cricut.com/hc/en-us/articles/20870548437527-Cricut-Cardstock-Instructions
• https://global.ichimonji.co.jp/blogs/japanese-knife-steel/blue-steel-super
• https://altenew.com/pages/cardstock-sizes-and-paper-weights
• https://www.musashihamono.com/collections/aogami-super
• https://www.reddit.com/r/sharpening/comments/1jjdpb0/knifesteelnerds_to_illustrate_just_how_important/
• https://inkandingenuity.com/for-new-card-makers-standard-sizes-cutting-cardstock-weight-scoring/
